化工机械设备腐蚀原因及防腐策略

唐颀

摘 要：化工机械作为相关企业重要的生产设备，然而因为某些企业比较特殊的生产性质，机械会长期处于具有酸碱性腐蚀气体、高压和高温的环境中，从而导致腐蚀现象容易产生，对自身的性能产生负面影响。化工机械腐蚀会降低生产效率，增加运行成本，降低使用寿命，甚至会导致安全事故。所以要认真分析化工机械腐蚀发生的原因，制定出有针对性的防范措施，提高化工机械运行的安全性和稳定性，为提高化工企业的生产效率提供有利的条件。

关键词：防腐措施；腐蚀；化工机械

中图分类号：TQ050.9 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）11-0177-02

1 引 言

腐蚀就是指采用化学方法来对物体进行消耗以及破坏。如果从更广的定义来看，物体材料与环境之间发生了电化学反应或化学反应，而破坏或损坏了物体的功能也被称作腐蚀；如果从窄一点的范围来说，金属材料和环境之间发生的化学反应或物理反应从而让金属材料及它们构成系统、金属的性能以及环境发生改变也被称作腐蚀。而我们本文中主要谈论的化工机械腐蚀是指普遍存在于自然界，同时产生自发化学反应，从而导致资源与能源被浪费、机械设备受到破坏，给公司造成较大的损失。因此，提供相应的保护措施，研究腐蚀的机理，对其抗腐蚀能力进行加强，对于经济建设十分关键。

2 导致化工机械腐蚀发生的常见种类以及主要原因

2.1 导致腐蚀发生的主要原因

根本的引起金属被腐蚀的原因还是其自身组成和结构；比如说，像金属表面接触的物品、湿度及温度等外界因素是客观金属的导致腐蚀现象发生的条件。有些公司（尤其是化工类的公司），他们的环境介质中有大量的硫化物、氢氧物、硫化氢、二氧化碳、二氧化硫等化学有害液体或气体，最后，高温、高湿等现象也经常出现在这些环境中，在共同作用于这些物质下，金属与有害物质慢慢发生了物理反应、反应电化学或化学反应等，从而导致了腐蚀的发生。

2.2 常见的腐蚀种类

2.2.1 依照腐蚀机理的不同进行分类

（1）金属所处周围环境中的介质与金属表面产生化学反应从而导致化学腐蚀现象发生，这会让一种金属氧化物最终生成，破坏金属性质。这种腐蚀发生的条件是化学物质与金属在干燥高温的环境中产生反应。

（2）在电解质溶液中，由于金属材料发生了电极反应而导致的电化学腐蚀，其实质就是一种氧化还原反应。这类电化学腐蚀通常只有在潮湿的环境下才会发生。

2.2.2 依据腐蚀原因及表象不同进行分类

我们可以根据腐蚀发生时的表面现象以及腐蚀产生的根本原因把腐蚀划分为如下几类：疲劳腐蚀、焊接应力腐蚀、晶间腐蚀、剥去腐蚀、振动磨损腐蚀、氧化腐蚀、大气腐蚀及电化学腐蚀等。就化工行业来说，机械设备腐蚀通常是焊接应力腐蚀、缝隙腐蚀、电化学腐蚀及疲劳腐蚀等。但最严重的且主要腐蚀是电化学腐蚀，同时到最后许多腐蚀还是会发展为电化学腐蚀。

3 发生化工机械腐蚀的化学机理

3.1 电化学腐蚀机理

因为金属表面因离子导电导致发生的电化学反应，最终导致金属性质被破坏，这种腐蚀现象也就是所谓的电化学腐蚀。通常，电化学腐蚀产生的环境中都有一个阴极反应与阳极反应的发生，它们的联系经由金属内部流过的离子和电子流而发生。把电子从阳极输送到氧化物中的反应被称作还原反应。金属离子放出电子同时从金属中转移至介质中的反应被称作阳极被氧化的过程，也称之为阳极反应。如果遇到酸导致碳钢被腐蚀，那么，在它的阳极上，亚铁离子会因为铁原子被氧化而生成，酸中的氢离子吸收放出的电子而变成H2，然后阳极区（Fe）放出电到阴极区（FeC），发生这种电化学腐蚀的机理是产生了一个短路的原电池在金属内部，但是电流不对外做功，而是由于内部电子自耗而导致还原反应发生。因此离子化金属阳极中的原子，从而加快腐蚀速率。

3.2 主要的大气腐蚀机理

在部分被严重污染的环境中，因为大量的粉尘介质以及二氧化碳、二氧化硫及其他硫化物等气体（酸性）充斥在空气中，如果遇水，就會导致无机酸生成，最终引起一系列的化学反应在一些铁质物体的表面，从而腐蚀铁质材料。在大气中，作为工业中重要材料的钢材被破坏通常就是由化学腐蚀与化学腐蚀电引起的，其中最严重的腐蚀因素是二氧化硫腐蚀，由于它能够导致酸雨，因此具有催化剂的功能。总的来说，不论是哪种腐蚀，其本质都是氧化还原反应的发生，他们的差别就是，环境中的介质有没有直接与金属发生化学反应。

4 应对防腐采取的防范措施

4.1 进行电化学保护

现在，对化工机械腐蚀大部分化工企业采取的防治对策通常是对化工机械设备自身的物质性质进行改善，采取防腐措施在化工机械设备的表面，隔离开空气和化工机械设备的金属材质，从而让化工机械的抗腐性能可以得到有效提升。电化学保护方法作为一种非常重要的防治化工机械腐蚀的方法，其原理主要是保护金属阴极，牺牲金属阳极，从而让化工机械金属的电子分布被破坏，这样能够真正提高化工机械的抗腐蚀性能。现在，电化学保护方法在多种不同类型的化工机械中都被应用的非常广泛。

4.2 选择适合的材料

现在，采用的主要化工机械设备的材料是Cr-Mo钢，这种材料性价比高，加工工艺简单，供应量较大，同时Cr-Mo钢在普通的生产环境下，不会发生剧烈的腐蚀性上的变化，所以应用Cr-Mo钢材质的机械设备目前十分广泛。然而化工生产环境中都有浓度比较大腐蚀性气体和液体，Cr-Mo钢在恶劣的这种化工环境下，自身的抗腐性能不佳，一旦化工机械设备接触到高浓度的腐蚀性气体或者液体，其很容易发生大面积的腐蚀，对化工机械的运行质量和使用寿命造成严重影响。所以，在选择化工机械材料时，化工企业要对多种因素进行充分考虑到，尽量选择性价比较高、抗腐蚀性能良好的化工机械材料。为了提高化工机械的抗腐性能，可以采用结合Q235钢和Cr-Mo钢的方式，确保化工生产的顺利运行。

4.3 化工机械工艺和结构的防腐设计

对于化工机械设备的耐腐蚀性能来说，化工机械工艺和结构对其有着直接的影响，所以在对化工机械设备进行设计时，一定要符合如下要求：①化工机械要尽量使用同一类型的金属材料，不能出现结构上的死角，简化化工机械的结构和形状，优化化工机械工艺和结构设计，避免由于介质控制富集而导致化工机械设备零部件被腐蚀，一定要完全排尽积液。②在表面进行涂层处理，在化工机械设备的表面涂抹上保护薄膜或者喷漆，隔绝开化工机械设备金属。此外，在对化工机械设备进行焊接时，要最大可能的保持连续焊接，避免焊接缺陷出现在化工机械中，从而避免因为焊接工艺引发的腐蚀。

4.4 提高化工机械的强度

因为化工机械设备通常一直处于腐蚀性液体或者气体环境中，在被腐蝕之后，化工机械设备的强度会受到严重的影响，使用性能可能降低，甚至会引起化工机械设备完全失灵。所以，在对化工机械进行设计时，其强度方面的要求要充分考虑进去，设置足够的安全系数给化工机械设备，在保障化工机械设备强度正常的基础上，还要在高浓度腐蚀环境中降低化工机械设备的腐蚀速率和腐蚀余量，保障化工机械的正常运行。为了让化工机械的使用寿命得到最大程度地延长，相应强度的设置要针对化工机械设备的抗腐蚀性能进行。

5 结束语

从上文分析中能够得出：腐蚀现象的发生普遍存在于化工企业中，机械设备在这些环境中工作更加容易受到腐蚀，并且比其他行业有着更快的腐蚀的速度，产生的损失也更多，程度也更严重。因此，在化工行业中，十分必要加强机械设备的抗腐能力，这样可以增长其使用年限，因而也具有非常关键的经济方面的意义。

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收稿日期：2018-3-15

作者简介：唐 颀（1980-），工程师，本科，主要从事科研开发工作。