探讨化工设备设计中应注意的若干问题

王长河 王小强

【摘要】本文主要从化工设备设计中应注意的腐蚀问题入手，分析腐蚀的类别及危害，之后再针对如何防止和控制腐蚀提出几点建议。

【关键词】化工设备 腐蚀 措施

随着经济发展及化工行业需求增加，化工产品日益多样化，处于强腐蚀环境下的化工设备大幅增加，影响了化工技术人员的工作效率。如何避免工艺设备不被受腐蚀，出现故障带来的各种损失，是很多技术人员共同关注的重点。此外，由化工设备相带来的高温结构设计问题日益提出。一般来说，在化工设备设计工作中，因设计人员自身专业素质不高，甚至非专业设计人员也参与其中，在怎样做好设备防腐蚀工作中未全面考虑，这使得化工设备一直都有各种各样的安全隐患，对化工企业的安全生产产生严重影响。如上所述，综合分析化工设备设计工作中的腐蚀性问题，具有非常实际的意义，同时也有利于提高化工企业生产的安全性。

1 腐蚀概述

1.1 腐蚀的分类

根据不同的材料，我们将腐蚀划分为金属腐蚀与非金属腐蚀两种。而根据表面形貌与面积，腐蚀可分为全面腐蚀与局部腐蚀；局部腐蚀中又包含小孔腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀破裂、电偶腐蚀、磨损腐蚀等多种腐蚀；根据不同的机理，金属腐蚀可细分为物理、化学与电化学腐蚀等。物理腐蚀，是指材料大都在单纯物理作用被破坏，例如溶解（溶解了熔融金属容器等）和渗透（如高温熔盐、熔碱溶解和渗透容器等）。化学腐蚀，表现为金属同非电解质在化学作用下致使损坏。腐蚀过程属于纯氧化-还原反应过程，腐蚀介质和金属表面的原子相互碰撞便可产生腐蚀产物，反应中不会出现电流，这与化学动力学规律是相符合的。电化学腐蚀表现为金属和电解质溶液在电化学作用下出现破坏。这一过程中，阳极会失去电子阴极会得到电子，电子之间会产生流动（即电流），这与电化学动力学规律同样相符。

1.2 化工设备腐蚀性的危害性

通常说来，腐蚀过程中，有各种各样的化学或电化学反应产生，这一反应的对象与材料、环境相关，发生腐蚀时，材料自身的一些功能也或多或少的被破坏，在这种情况下，设备得不到合理使用，极易为化工技术人员的生产安全埋下隐患。化工机械设备如果腐蚀了，机械性能等多个方面都会有很大影响，严重的还可能严重损坏化工机械设备，导致化工生产企业无法安全顺畅运营下去，损害企业的经济效益。所以，我们更要重视化工设备中的防腐现象，合理分析并采取有效的防腐措施，以增加化工机械设备的防腐能力，确保化工企业生产安全生产和顺畅运营。现阶段有很多化工设备还达不到相应的抗腐蚀性要求，出现这种问题的原因有设计方案的疏漏、设备使用时，设计单位投机取巧、不仔细、有的纯粹以快速让产品出厂而肆意降低化工产品的设计要求、防腐标准等。

1.3 腐蚀的害处与控制腐蚀

腐蚀涉及到国名经济的各个领域中，从我们每天的生活到工农业生产，再从一般技术到尖端科技中，腐蚀问题无处不在。腐蚀让很多材料只能成为废料（每年由于腐蚀报废的钢铁在年产量中占30%，越有三分之二可回收，省下的只能当成废物；腐蚀可能造成设备损坏，严重的还将引起灾难性事故。腐蚀会带来严重的损失，尤其是针对材料设施来说，不过如果采取合理的措施予以控制，腐蚀程度通常都能降低25到30%。

2 化工设备防止腐蚀的措施

2.1 电化学保护

电化学保护即为运用外部电流来改变金属的腐蚀电位，以此降低腐蚀速率的一种防腐蚀措施。根据不同属性，我们将电化学保护划分为阴极保护与阳极保护2种。阴极保护多用于金属结构中，不过也会受外界条件影响，通常阴极保护适合设备结构简单、介质腐蚀性较弱的环境中。阴极保护能有效防止常见的均匀腐蚀，同时也能防止某些材料的点蝕、晶间腐蚀、选择性腐蚀等现象。在化工防腐工作中，电化学保护技术已受到广泛关注与应用，它是一种经济而实用的有效防腐蚀手段。

2.2 研发耐蚀材料

探索和研发各种耐蚀材料才能创新防腐蚀技术，这对化工设备的防腐工作有很大影响。耐蚀材料包含金属材料、无机非金属材料、高分子材料等。化工设备一般用金属或合金为材料，其中钢铁应用最多，然而，钢铁这种材料的耐蚀性能也有所缺陷和不足。要改善这一现状，科研工作者就必须积极研发更高性能的合金材料，以便更好的解决材料的局部腐蚀或在特殊环境下产生的腐蚀问题，如耐蚀合金、不锈钢、镍基合金、低合金钢等。当前，在化工企业生产过程中，耐蚀非金属材料也得到了较为广泛的运用。非金属材料具有较强的耐蚀性能，可通过增强机械性能等予以加强，在有些领域中开始逐渐代替钢材为用料。现阶段正在研发的耐蚀材料主要有耐蚀塑料、石墨、搪玻璃等。

2.3 耐腐蚀涂料

耐腐蚀涂料对控制化工设备的腐蚀有明显作用，所以，长期以来，有不少专家致力于研发有效的耐腐蚀涂料。在化学工业领域里，耐腐蚀涂料作用重大，如建筑物、化工贮罐的内外壁和化工运输管线等，都需要用到耐腐蚀涂料。

2.4 衬里技术

衬里技术也是抗耐腐蚀的一种保护手段，它将碳钢、玻璃钢等高强度的材料当作结构材料，将抗耐蚀性能较强的材料作为化工设备的衬里层。衬里技术目前得到了较为广泛的运用，如防护化工设备、管道腐蚀等。

2.5 缓蚀剂

2.5.1 工业冷却水系统用的缓蚀剂

化工企业在工业生产过程中，通常需要用到循环冷却水的设备，且工业冷却水的用量很大，并会伴随着一些电腐蚀，在冷却水中会出现很多溶解氧，另外，循环冷却水的设备会存在的一些设计方面的缺陷等，这也会加重设备的腐蚀程度。所以，研发缓蚀剂对有效防止和控制化工设备的腐蚀问题有着非常重要的意义。

2.5.2 化学清洗用的缓蚀剂

化工设备、锅炉、管线等在化学、物理和生物作用下，表面会形成污垢、锈垢、油垢与生物垢，必须通过化学清洗才能予以清除，化学清洗过程中也有腐蚀现象，要尽可能减少腐蚀问题，就必须添加一些缓蚀剂。所以，研发有效、价廉、节能环保的缓蚀剂是目前迫于解决的问题，开发和运用缓蚀剂具有非常现实的意义。

2.6 培育高水平的专业人才

化工设备防腐工作极其重要，普通人员无法做好这项工作，所以，应建立合理的用人制度，培育出一批高水平的专业队伍，另外，应及时对这些人员展开培训，要让他们掌握化工设备防腐的专业知识，充分发挥这些人的才智，让他们在化工设备防腐方面做出创新，确保化工设备的顺畅运行。

3 结语

综上所述，化工企业的生产过程中，化工机械是必不可少的生产设备，而化工机械设备出现的防腐问题是化工相关生产领域需要重视的问题。如何提高化工机械设备的防腐能力，延长化工机械设备的生产使用年限，压缩化工企业的生产成本，是化工生产领域急需解决的问题。

参考文献

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