化工设备防腐蚀的有效措施研究

2020-01-16王钰博广东石油化工学院广东茂名525000

化工管理 2020年1期

王钰博(广东石油化工学院，广东茂名 525000)

1 设备腐蚀的危险性

工业中，制造机械设备的原材料主要是金属。一般金属暴露空气中时间过久就易发生腐蚀，在化工产中，含有较多腐蚀物质，如：酸性有机溶液、碱性有机溶液以及腐蚀气体等各种腐蚀物质。这些物质与机械设备接触，极易发生腐蚀，从而造成金属的腐蚀，缩短机械设备的寿命，进而缩短机械设备检查周期，造成停机带来的时间和维修费用损失。另外，设备腐蚀中期，易出现滴漏、泄露现象，这样一来造成材料的浪费，产品质量受到影响，对环境造成一定的污染，对工人身体造成一定伤害。设备由于腐蚀的影响造成易燃物质的泄露，容易发生爆炸引起火灾，造成经济的损失甚至危及生命[1-7]。

2 化工厂现有的防腐蚀措施

目前在化工厂中，主要采用：对耐腐蚀材料的开发，提高表面防腐蚀技术，缓冲腐蚀速度技术以及电化学保护的方法对设备进行防腐蚀保护。

2.1 耐腐蚀材料的开发

在一般制造业中，通常选用含有普通碳素钢材料的机械设备，因其性价比较高，故在制造业比较受欢迎。但是在化工厂中，这种材料的设备往往耐腐蚀性没有在正常环境下高，因其抗腐蚀性一般，在腐蚀性物质较多的环境下，机械设备腐蚀的速度加快。常用的碳素钢中Q235号钢，在酸碱性腐蚀物质情况下腐蚀速度快到0.5mm/a甚至1.0mm/a，针对这种现象，企业一般采取涂漆的方式对设备进行防腐，但是时间较长的情况下，漆膜易脱落从而引起设备与腐蚀物质接触时间较长，出现腐蚀现象，导致设备寿命降低，故化工厂不应该选用此类钢材做的原材料。研究发现设备主要材料为普通低合金钢的抗腐蚀性比较高，如：6MnCu、09MnCuPTi等。数据表明，低合金钢材料制造的机械设备寿命相较于普通碳素钢材料制造的设备寿命高出其两到三倍，尽管这种类型材料价格比较高，但是从总体利益来看，经济效益是可观的。防腐材料的开发与研究是防腐技术的一项突破，其主要包含金属材料、高分子材料以及无机非金属材料。金属和合金材料是结构材料的主要元素，钢铁占主要地位，但是钢的耐腐蚀性较弱。由有色金属制成的高性能合金和材料的开发和应用发展迅速，金属和合金材料是结构材料的主要元素，其中钢占主要地位，但钢的耐蚀性较弱。目前对较高性能的金属和合金进行开发，成效较高，应用到实际工作中，一定情况下解决了工业中的部分腐蚀现象。含钼高耐蚀合金以及钛合金等。现在，耐腐蚀性非金属材料在国内外化学厂广泛使用。非金属材料具有优良的耐腐蚀性，可以通过硬化等手段补充机械特性。在几个加工厂渐渐地被更换，现在，使用了耐腐蚀性塑料、玻璃纤维增强塑料、黑铅、玻璃衬里、工程陶瓷等。

2.2 表面防腐蚀涂层

金属表面防腐蚀技术在目前防腐蚀技术中占比较高，高达87%。对表面实施正确的防腐蚀技术是必不可缺少的方法，其可以延长设备寿命、降低维修成本以及改善设备管理。并且，采用表面实施正确的防腐蚀技术可以促使整体材料的耐腐蚀性提高。涂、衬以及镀、渗等常用在化工和石油化工领域，其中，使用最广泛的是涂与衬。

2.2.1 防腐涂料

开发防腐涂料一直是研究的主题，在化工领域，建筑物，构筑物以及承装物料装置的内外壁等。数据显示，抗腐蚀涂层的大约75%的损坏是由基材表面处理不当引起的，故应对表面处理的质量注意。目前在国际较受欢迎，比较有前途的材料有：富锌、重腐蚀以及耐高温、陶瓷性质的涂料等等。

2.2.2 衬里技术

装置衬里材料采用强度较高的结构材料，如：铸铁、玻璃钢以及低碳钢等，衬里层选用耐腐蚀性较强的材料。衬里技术的分类大致为国外较为重视的紧衬和松衬等，衬里技术在化工设备和管道中应用较为广泛。

2.2.3 其他表面工程技术

对金属表面镀铬、镀锌以及镀镍，以达到金属防腐蚀效果的技术，被称为电镀。在化学工业设备制造领域被广泛使用。锌涂层的钝化是非常活跃的领域，在海洋大气、工业大气环境下，锌涂层，可以显著改善工作环境。无电解镀是一种使用金属盐和还原剂在同一溶液中进行自我催化剂氧化还原反应，在固体表面使金属涂层沉积的一种成膜技术。与电镀产品相比，无电解镍合金和三元镍合金的耐腐蚀性和选择性优良。它们是国内外增长最快的表面处理方法之一。

考虑到环保要求，在最近10年，采用低铬或非铬的电镀技术得到日益的重视。非电镀技术也获得更多的关注，包括有机硅树脂、有机氟或其他树脂在金属表面防护的应用等，丰富了这一领域的技术进步。

喷涂是将火焰、等离子和弧焊相结合的技术。其效果是材料和产品中制造出金属、合金、无机耐磨性表面层。化学热处理方法，近十年来渗铝、渗铬已经广泛应用于防止化学机械腐蚀中。磷化已作为一种重要的涂层预处理工艺使用很多年，从过去至今，磷化技术产生质的提升。

2.3 电化学保护

电气化学保护是一种利用外部电流改变金属腐蚀电势以减缓腐蚀速度的技术。电化学保护分为阴极、阳极两种保护。电化学保护作为一种既有效又实用的技术在化工领域尤为重视，应用较为广泛。

2.4 缓腐蚀剂

缓腐蚀剂顾名思义，就是一种可以在腐蚀性环境中，降低金属腐蚀速率的浓度较低的物质。该物质既可以是单一化合物，也可以多种化合物的组合物。缓冲剂在化工产业中主要是降低工业冷却水系统的腐蚀、化工厂机械设备腐蚀以及管道和锅炉等化学清洁过程中的腐蚀。在制造工艺过程中也会有少量的应用。在用于工业冷却水系统的缓腐蚀剂工业生产中，需使用大量的工业冷却水，并且在曝气期间大量氧气溶解其中，从而加重腐蚀。同时，腐蚀造成了水质变化，水质出现污浊，导致水资源的浪费，使用为了防止腐蚀的腐蚀抑制剂，防止设备腐蚀。物理、化学清洗设备，如化学清洗设备、管道、锅炉等腐蚀抑制剂，其表面有污垢(比例、生锈比例、油比例和生物比例尺等)。通过化学方法将这些污垢恢复到原来的表面状态的工程叫作化学洗涤。