化工设备设计防腐相关问题探讨

顾治国

摘 要：化工设备是化工企业生产不可或缺的重要组成部分，它对于企业的稳定运行乃至整个化工企业的发展有着重大的意义。而腐蚀是化工设备经常发生的问题，化工设备腐蚀与国民经济各领域的发展有着直接的关系，设备腐蚀的原因多种多样，在化工设备设计的过程中还有很多防腐相关的问题有待解决，致使化工设备存在着安全隐患，从而给化工企业的安全稳定生产带来一定的影响。

关键词：化工设备 腐蚀 防腐 设计 原因 机理 措施

中图分类号：TQ050.9 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）11（b）-0061-02

在日常的生产与生活环境中，化工设备会与空气和水分等介质发生化学反应，致使其发生损耗或者被破坏的情况，腐蚀现象是化工设备较为常见的问题之一，腐蚀的化工设备在色泽、外观和基本性能等方面都会发生转变，从而使化工设备的使用与生产受到一定影响，也会给企业带来经济损失。

1 化工设备发生腐蚀的原因及分类

一般情况下，因为化工设备运行的环境比较特殊，所以设备大多采用金属进行设计与制造，而金属本身的结构会导致其非常容易被腐蚀，温湿度以及空气等环境因素都会使金属发生腐蚀的现象。腐蚀的产生可以分为两类，一种分类是以腐蚀的作用原理为依据，另一种分类是以造成腐蚀的原因及现象为依据。对于腐蚀的作用原理，可分成化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀主要是指设备金属表面与周围介质发生比较强的化学反应，进而使设备金属形成一定的破坏；造成该种腐蚀主要取决于周围的温度和干燥的环境；电化学腐蚀是指设备的金属材料经过与电解液接触后，发生电极反应而形成的腐蚀现象，电化学反应通常情况下都是氧化还原反应，形成该种腐蚀主要是由设备周围环境的温湿度问题影响的。

2 化工设备腐蚀的机理

2.1 电化学腐蚀的机理

金属材料和电解质溶液接触，通过电极反应产生腐蚀。主要是金属表层与水溶液或者潮湿的大气产生腐蚀，在金属表层形成一种微电池，也称腐蚀电池（其电极习惯上称阴、阳极，不叫正、负极）。阳极上发生氧化反应，阴极发生还原反应，阳极反应是在金属中分离出金属离子，在介质中形成化学价变化，释放出的电子与质子结合。阴极反应是指氧化剂在介质中接受阳极形成的电子而发生的反应。

2.2 工业大气腐蚀机理

由于工业生产造成严重的环境污染，使空气中含有非常多的挥发性物质比如硫化物、二氧化碳以及氢氧化物等，同时空气中还包含一些工业形成的粉尘，这些物质都会形成对设备腐蚀的介质。在环境潮湿的情况下，这些介质经过与酸性的气体和水发生反应形成具有很强腐蚀性能的无机酸，进而会造成设备的腐蚀现象。设备在工业大气的环境下，都是因为电化学腐蚀和直接化学腐蚀共同引起的。作为腐蚀的本质，基本都是金属材料中的金属由于介质的原因而失去电子所形成的离子的氧化反应。

3 化工设备防腐措施的设计及应用

3.1 合理选材，优化设计

设备的腐蚀性与设备的材料有很大的关系，在选择化工材料的过程中，要根据腐蚀发生的轻重，对材料进行精细合理地选择，应充分考虑环境温度、介质性质以及运行压力等等，以化工原料的标准要求为依据进行设备的结构设计与类型设计。由于碳钢或低合金钢具有韧性好、强度低和硬度低的特点，其断裂韧性和相应的临界值也比较高，如果以此作为设备材料，将会很大程度地减少应力的腐蚀速度。设备的结构设计还要满足其在生产使用中的要求以及应力，进行设备的设计时应该着重注意的几个方面：一方面是设备的结构要求需要和化工生产出的产品耐腐蚀性一致；另一方面是要确保化工设备在运行使用中的稳定和流畅性，预防具有腐蚀性的介质残留、热负荷的不均匀分配和蒸汽凝结以及产生的腐蚀物的积累；最后应对外力进行保护，以防止由于交变应力的原因而导致的疲劳腐蚀。例如进行选材时要选取硫、锰元素含量相对较低的钢材。其中Mn含量决定了钢材中MnS夹杂物的含量所以钢材中的MnS夹杂物是造成应力腐蚀的主要因素。常用的钢材Q245R及Q345R牌号主要添加元素的含量见表1。

从表1数据显示，虽然两种钢材的硫含量相同，但是Q245R的Mn含量比Q345R少很多。因此Q345R钢材更容易受到腐蚀。所以在选材方面尽量选用Q245R。

3.2 环境防腐处理措施

具体的防腐处理措施包括以下两方面：一是将环境中带有腐蚀性的物质除掉。所谓腐蚀性物质，包含环境中的水、氧气和其他的有害因素，可以通过脱氧剂的添加来实现氧气的去除，通过及时除湿处理确保金属的表面一直维持于露点上，并控制设备内的水分符合标准要求。二是可以加入拥有防腐功能的添加剂，在添加剂使用时，必须严格控制使用浓度。

3.3 表面涂层的防腐措施

在进行涂漆操作时，不仅要严格控制漆膜的抗锈能力、机械性能以及抗老化性能等，还要充分了解涂漆的物理特性、表面情况、操作环境以及使用要求等，从而实现对设备进行更好地防腐处理。金属覆盖层一般有两种方法，其中一种是将塞焊及焊衬里、金属复合方法应用在覆盖层的材料中；另一种就是采用牺牲阳极的方法对设备进行防腐处理，牺牲阳极法包括镀铅法、喷镀法和热浸镀法。

3.4 操作规范，降低腐蚀的程度

在日常工作中，应对操作人员进行定期或不定期的岗位技能培训，使操作人员的操作规范性和安全意识得以提高，严格遵守工艺规程和岗位规程的操作要求，切不可在超压、超温或超负荷状态下作业，对化工设备进行必要的日常维护和保养，重点维护压力容器以及抗腐蚀性较差的设备，并能够对其建立详细的设备档案。

4 结语

在化工设备的设计过程中，由于生产材料的特殊性，使设备的防腐性能以及工艺操作等都有着严格的要求。受到许多客观因素的影响，设计人员的经验不足、考虑不全面等方面存在问题，造成设计出的化工设备存在着严重的安全隐患，介质对化工设备的腐蚀影响与操作条件也有着直接的关系。所以，在进行化工设备设计时，应对材料的合理选择、结构的合理设计和防腐蚀的措施进行认真思考。

参考文献

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