浅析化工机械设备腐蚀原因及防腐措施

雒建虎

（神华新疆化工有限公司，新疆 乌鲁木齐 831400）

1 化工机械设备腐蚀的原因及种类

1.1 化工机械腐蚀的种类

（1）机械设备局部腐蚀。化工机械设备的腐蚀，分为均衡腐蚀和局部腐蚀两种。其中最常见的就是局部腐蚀，此类腐蚀主要特征就是，整体腐蚀较轻但局部零部件腐蚀严重，如局部零部件与介质或其中的杂质在特定的温度、压力下，发生局部化学或者电化学腐蚀，机械设备因此而无法继续运转，所以必须重视局部腐蚀。

（2）机械设备均衡腐蚀。所谓的均衡腐蚀，也就是设备的整体腐蚀。在化工机械设备中也十分常见，可用相关线性函数算出来金属腐蚀的速率。一般均衡腐蚀都是出现在常年浸泡在具有弱腐蚀性溶液的金属中，或长时间的接触某种介质，设备被逐步腐蚀。

1.2 导致化工机械设备遭到腐蚀的具体原因

1.2.1 内在腐蚀

（1）材质自身抗腐蚀能力。化工机械设备的零部件内部晶粒密度大小、所选材料的抗腐蚀能力，直接决定化工机械设备能否长周期稳定运转。所以这是一个非常重要的内在问题。一般情况下，好的材质自然抗腐蚀能力强，但也不能一味地偏向好材质而选用过于昂贵的材质，还要考虑经济性，所以合理的选择设备用材是一个至关重要的方面，需要我们兼顾性能、经济、环保等各个方面。

（2）机械零件表面质量。化工机械设备遭到腐蚀时，往往最先腐蚀的是其中的零部件，然而对于零部件而言，表面质量一定程度上决定着发生腐蚀的源头和范围。表面质量越差，与相关腐蚀性介质接触的面积越大、接触的概率也随之升高，发生腐蚀的范围越大、速度越快，设备失效的时间越短。相关研究表明，金属的粗糙表面更易发生腐蚀。

（3）不合理的结构设计。对于防腐，结构设计的合理性同样重要，如设备内部存在的一些局部死角会造成液体残留和固体堆积，长时间作用下浓缩并导致腐蚀，或者留有或易形成不合理的缝隙，就有可能会发生缝隙腐蚀、点蚀等，某些情况还会使设备的应力过大，最终造成局部腐蚀。设计方面的缺陷属于未知层面，会使设备遭到的损伤超过预期，带来一些不可逆的影响。

1.2.2 外部原因

（1）腐蚀性气体和液体的影响。因工艺流程的不同、作用的差异，每台设备接触的介质都会有所差异，而且不同的介质对金属的腐蚀程度也不同，实际生产中，介质往往是混合物，大部分组分不会对设备产生腐蚀，相反，一些微量杂质或反应产生的腐蚀性介质才是造成腐蚀的关键因素，设计人员必须清楚所有组分包括杂质，并根据不同的介质来选用不同的材质，才能满足使用要求。因此，设备的选材与所接触介质的匹配度非常关键。当然，很多时候设备选材也是从实践经验中一点点积累而来的。

（2）气体和液体的流动速度。经过长期的实践经验，我们得知在化工机械设备工作时，接触的腐蚀性气体、液体流动速度的快慢，也会对设备造成腐蚀。一般情况下，气体和液体的流动速率越快，对化工机械设备的损伤越大。相反，如果流动速度比较缓慢，甚至是静止状态，那么即便它与机械设备存在接触，那么它的腐蚀速率也会变得非常的慢。

（3）设备管理维护不及时。化工生产属于不间断连续生产且腐蚀性介质多种多样，一定要有专业人员定期定时来进行设备检查与维修维护，如果出现金属构件腐蚀，应该及时作出相应处理，以防止高程度的腐蚀。

2 化工机械设备腐蚀机理研究

2.1 电化学腐蚀

一般情况，化工机械设备的腐蚀是金属与其他的化学物质发生反应而遭到的腐蚀。我们都知道，化工机械大部分都是由金属构成，而金属和空气中的导电离子会发生电化学反应，这样会导致金属构件的破坏，最终发生严重的后果。按照电化学反应机理来说，主要是由阳极和阴极反应而成，阳极主要是指金属，由于释放电子变成阳离子，和空气中的阴离子相结合，发生了电化学反应。一般来说，化学腐蚀都属于均匀腐蚀，而电化学腐蚀不同，一旦发生会变成局部腐蚀。例如，在炼油、化工行业，很多管/壳程未做防腐的换热器都遭受过循环水的腐蚀，循环水中微量腐蚀性组分以及携带的氧，长期作用下会造成管束的腐蚀。

2.2 工业大气中的腐蚀

在工业大气中，由于化工厂所产生的废料和废气在排出的过程中，在高温条件下与氧气发生反应，最终导致金属构件腐蚀。举个简单的例子，比如，在潮湿环境下铁的氧化还原反应，Fe-2e=Fe2+，负极反应为2H20+O2+4e--=4OH-，最终在空气中氧化为三氧化二铁，造成了机械设备的腐蚀。已安装但未投用的设备，如果不做好相应的防腐措施，管口常开并将整台设备完全暴露于大气中，长时间就会发生腐蚀。

3 化工机械设备的防腐措施

3.1 选择材质较好的化工机械制造材料

化工机械设备一旦受到腐蚀，它所涉及的生产流程必然会受影响，严重时会对企业造成经济损失，而且导致大量的资源浪费，同时还会对大气造成一定的污染。为防止这样的结果出现，首先我们要合理地进行材料的选择。比如，部分设备零部件能采用塑料的，在不影响该设备的工作情况下，我们可以采用塑料来代替金属。这样造价相对及较低，也避免了不必要的环境污染和资源浪费；再者，对于一些未知的化工工艺，中间产物的组分不清晰，对于微量的组分很难发现，但往往这种情况下，这些含量非常低的物质就会对设备造成腐蚀，所以要选择适合相应工艺介质的材质进行加工，避免腐蚀。

3.2 采用化学方法预防

一般情况下，化工机械设备的工作环境都是液体环境或者是气体环境。在液体环境下金属设备的腐蚀预防，通常采用外加电源的方法，也就是采用电化学的原理进行防腐。液体与金属的接触端采用惰性金属，减少损失。但是这个方法只能是降低复制程度，是治标不治本的。当然，还可以采用原电池的方法进行金属保护。在设备上掺杂比材料金属更加活泼的金属，形成液体环境的原电池，有效地减少外界腐蚀。还有气体环境，部分气体是对设备没有什么影响的，但是酸性气体和碱性气体，则会对金属造成极大的影响，一般气体环境都采用物理方法进行预防。

3.3 采用物理方法进行预防腐蚀

采用物理方法进行化工设备预防腐蚀与化学方法进行比较，成本要低得多。因为物理方法通常是采用在金属表面刷漆来隔绝外界空气的方法。还有就是在金属设备上，镀上惰性金属，从而预防设备与空气中的自由电子发生电离。采用物理方法预防腐蚀经济合理，在实际应用上也比较广泛，而且效果立竿见影，除此之外，优化结构，也可以对设备的防腐作出更好的预防。例如，焊接不恰当就会造成严重的腐蚀现象。在焊接时出现的焊瘤，还有其他焊接过程中的缺陷，这些缺陷就容易引发腐蚀现象，为防止焊瘤以及在焊接过程中出现的咬边现象给设备留下易腐蚀的特性，我们可以不断地研制新的技术工艺，使焊接过程尽量平滑，最大程度上减少缺陷，从而在根本上提高设备的防腐蚀性。

3.4 环境防腐

环境防腐的措施主要是针对化工设备的运行环境所展开的讨论。具体的防护措施包括以下两个方面，其一就是将化工设备所运行环境中的带有腐蚀性的物质尽量除掉。这里所说的腐蚀性物质，主要包括酸性液体或者是氧气，还有环境内部的水分，主要防止发生氧化反应。其二就是可以适当加入防腐剂。因为防腐剂有很好的防腐效果，在使用的时候可以适当添加，但是要注意，使用添加剂时，一定要严格控制它的配比浓度。如果浓度过高，会导致机械设备出现更加严重的腐蚀问题，如果浓度过低，作用不明显。同时，也应避免设备运行过程时所处的周围环境和设备形成一体，周围环境构成它的电解质，更加速了设备的腐蚀。这就要求我们工作人员在选择设备的工作地点时充分考虑周围的环境条件。

4 结语

综上所述，化工设备正常运行时，由于生产材料的特殊性，要严格控制设备的防腐方法，其次，对于操作人员的细心检查与规范操作，也要有一定的规章制度去规范。为了最大程度上减少化工机械设备的腐蚀，要定期开展化工设备安全检查和技术培训。进行化工防腐时，一方面要重视机械设备的工作环境，进行适当的预防措施，另一方面，又要从管理制度层面入手，提高管理层面和操作人员的意识，为我国化工企业的明天而奋斗。