提高化工机械防腐能力的有效路径

唐爱华，金 伟

（1.华北石化公司四联合运行部，河北任丘 062550；2.华北油田煤层气抢险维修中心，山西晋城 048203）

0 引言

化工企业的生产环境本身具有一定危险性，如果化工机械设备的防腐工作不到位，很可能使机械设备局部发生化工物质泄漏，容易发生安全事故。化工机械设备的使用寿命与其防腐措施有密切关系，假如防腐措施疏忽导致机械设备出现了局部腐蚀，便为之后的成倍腐蚀找到切入口，腐蚀程度和速度会随之提高增强。虽然随着科技的飞速发展，化工机械设备的使用年限得到延长，但是提高机械设备的防腐能力仍然是企业需要提上日程的问题。

1 化工机械出现腐蚀的原因

1.1 化工设备运行强度过大

化工机械设备会产生运行过程中的普遍腐蚀，只是在机械设备正常运行强度下的腐蚀力度并不很大，仍在机械设备使用寿命考虑范围之内。如果化工机械设备进行强度过大的运行，高强度运行过程中产生的振动更加强烈，对于机械设备的腐蚀力度也会加强。化工机械设备在高强度运行的过程中，其自身处于一种高负荷状态，长时间处于这种高强度运行环境下对于设备本身是不利的。机械设备虽然没有人工疲劳期，但是同样有使用寿命，运行强度过大势必会相应缩短使用寿命。化工机械设备在高强度运行的情况下，机械设备与工作环境中的空气等其他物质接触摩擦更为频繁、更为强烈，出现点腐蚀和缝隙性腐蚀是不可避免的，再加之机械设备处于强度过大的工作环境，更让机械设备的腐蚀程度加深，速度加快。

1.2 设备操作环境中含腐蚀性物质

化工机械设备工作的环境复杂，空气中不定变化的湿度和温度本身就会在与机械设备接触的过程中对其外部进行腐蚀；化工生产环境和设备操作环境中漂浮的化学物质复杂，带有腐蚀性的物质通过挥发和蒸发形成腐蚀性气体，腐蚀性气体在与机械设备接触的过程中难免会在设备表面产生物理作用和化学反应。改变化工设备操作环境是不现实的，因此，提高机械设备的防腐蚀能力还需从防腐措施上入手，只有将防腐措施做好才能让外界工作环境与机械设备本身更少地直接接触。一般而言，机械设备外部的腐蚀虽然不是变化十分明显，但也会随着时间腐蚀的积累而肉眼可见，由外至内的防腐蚀措施才是减少机械设备出现腐蚀问题的直接措施。

1.3 设备内部存在腐蚀因素

化工机械设备内部的零部件之间也存在腐蚀问题，各种用途的零部件制造金属材质有所差异，在充当介质或者受力时，由于结构发生变化或者零部件之间相互触碰而产生设备内部腐蚀。在机械设备运行的过程中，由于需要外界施加压力和动力使设备内部各零部件相互配合，因此，零部件间的接触摩擦便会产生相互腐蚀作用。此外，在不同的压力动力条件下，机械设备为了完成生产工作在内部会形成电解或电极环境，无论是设备内部发生物理作用还是化学反应都会对设备的内部产生腐蚀。随着机械设备工作时间的积攒和工作强度的增强，腐蚀印记越来越明显，从而形成由内而外的腐蚀，机械设备在内外腐蚀的共同作用下，其防腐蚀能力所面临的挑战也越来越严峻。

2 化工机械产生腐蚀的主要种类

2.1 化学腐蚀

化工机械设备运行时的高温干燥环境是化学腐蚀产生的有利条件和前提，在高温干燥的环境下，腐蚀介质与金属之间的接触更为直接。金属表面与腐蚀介质产生化学反应并形成新的氧化物，是化学腐蚀进行并完成的过程。在化学腐蚀过程中，除了腐蚀介质与金属，其他物质较少参与，比如：高温干燥环境下具有氧化性的腐蚀介质与钢材等金属，表面接触后会生成氧化铁，或出现金属表面脱碳等现象。化学腐蚀开始时，由于氧化性的腐蚀介质与金属接触会在金属表面形成一层氧化膜，氧化膜的形成能够从一定程度上减慢腐蚀速度，对金属起到暂时的保护作用；一旦氧化膜不完整，腐蚀活动还会继续进行。如果不对化工机械设备采取及时的防腐措施，随着化学腐蚀的持续进行，机械内部零部件等内部结构很可能被破坏而发生性质上的变化，同时，化学腐蚀发生之后产生的氧化物堆积也会影响机械设备的正常有序运行。

2.2 电化学腐蚀

电化学腐蚀发生的条件与化学腐蚀有所不同，电化学腐蚀在潮湿的环境下更容易发生，在金属和电解质组成两个电极的情况下便会由于两者电极点位高低差异而在金属表面发生电化学腐蚀，常见的铁生锈就是铁在常温潮湿的环境下与空气中的氧气在铁金属表面发生了电化学腐蚀。电化学腐蚀的发生是有条件的，氧气和金属是必不可少的反应物质，潮湿环境是电化学腐蚀产生的必要前提，在干燥条件下电化学腐蚀并不容易产生。化工机械设备在运行过程中无法保障整个运行过程都处于干燥环境，化工生产同样需要水等液体参与生产，因此，潮湿的环境便为电化学腐蚀提供了电解质溶液。电化学腐蚀相比化学腐蚀在化工生产中较为常见，由于化工生产环境具有复杂性，无论是水蒸汽还是液体加工原料都会为电化学腐蚀的产生提供有利条件。

3 提高化工机械防腐能力的有效路径

3.1 在设计方案中改进工艺、结构和强度方面的防腐设计

化工机械工作环境是客观存在的，从改变客观环境入手减少腐蚀物质不太现实，因此，只有在设计时对防腐工艺进行改进才能有效提高化工机械防腐能力。很多化工机械设备在设计时出现结构过于复杂或设计不合理等问题，设计环节出现的问题会在使用过程中逐渐暴露出弊端。机械设备内部构造越复杂维修越有难度，复杂的设备结构更容易使腐蚀性的物质堆积，并容易使检修人员排查安全隐患时出现检修盲区，随着腐蚀物一次次地被忽略，机械故障的危机也越来越逼近。因此，在设计化工机械设备的时候要考虑全面，将防腐工作做到位：①机械设备的整体形状和内部构造避免过于复杂，避免选材的材料种类过于多样，同种材料间比异种材料间发生腐蚀的可能性低很多；②设备构造尽量避免留缝隙并合理处理连接处，以便之后设备清洗和维修工作的顺利进行，缝隙少也能控制缝隙腐蚀发生的可能性；③尽量避免焊接缺陷的发生，在焊接处应该多涂防腐涂料，焊接处是机械设备整体较为薄弱的地方，需要不断提高焊接工艺。机械设备运行过程中对于运行强度的要求不同，设计时应更多地提升设备本身强度，尽可能留出更多的腐蚀空间。化工机械设备设计方案在建造的过程中起到较为重要的引导作用，无论是在工艺、结构还是强度方面都要保障防腐作用的有效发挥。

3.2 选用具有较强防腐能力的机械设备制造材料

制造化工机械设备的最常用制造材料是碳素钢，由于碳素钢的低成本和简单工艺比较符合企业经济效益要求，便成为制造过程中最受青睐的主要材料。但是，碳素钢在防腐方面并不具备优势，甚至处于劣势地位，即使在表面涂抹防腐涂料也不能从根本上解决机械设备运行过程中因为产生划痕所引起的腐蚀问题。因此，企业在选择机械设备制造材料的时候应该选用性价比比较高的材料，不能过分追求低成本。机械设备制造材料从根本上决定了日后运行过程中防腐效果能否达标，虽然企业选用耐腐蚀钢材的成本要比碳素钢高，但从长远角度看，提高制造成本可以降低机械设备后期使用和维修的成本。防腐材料能延长机械设备的使用寿命，与其在后期维修上占用成本，不如在制造时多在使用防腐材料上投入成本，这样制造出的机械设备的运行会更加有保障，企业生产也会更加顺利。

3.3 金属表面采用防腐涂料形成金属防腐膜

金属表面涂防腐材料是保护机械设备最直接的方法，防腐涂料形成的防腐膜将金属与腐蚀物质阻隔，一定程度、一定时间内完整的防腐膜能够起到有效的防腐作用，虽然防腐膜受到破坏后做不到完全屏蔽防腐物质的作用，但仍然能够缓解金属表面的腐蚀速度。涂防腐涂料能够在金属表面形成防腐膜，能够在一定程度上阻隔金属与外界环境的接触，化学腐蚀和电化学腐蚀由于条件不足便不容易发生，这样便形成了对金属表面的阴极保护。常见的防腐涂料有很多，成本和性能各不相同，企业在选用防腐涂料时应该根据实际情况和需求货比三家，比如着重附着力和抵抗力的可以选用环氧树脂涂料，但是这种涂料抗老化性能不高。每种涂料都有自身优势和劣势，根据自身需求使用合适的涂料才是明智做法，切忌目光短浅、过度关注成本价格而为机械设备生产埋下安全隐患。

3.4 采用氢腐蚀处理法对材料、环境和应力等方面抑制腐蚀

化工机械设备在存放时容易吸收存放环境中的氢，在制造过程中也会随电镀、焊接等制造环节吸收并积存氢，氢腐蚀是化学腐蚀中最严重的一种，为了防止氢腐蚀对机械设备产生严重破坏，要对设备氢腐蚀产生的内因和外因采取抑制措施。选材时尽量选择对氢不太敏感的抑制材料，如抗氢蚀钢即使与氢接触也能在金属表面形成稳定碳化物，从而抑制腐蚀的发生和进行。在对有氢物质的环境进行抑制时，需要借助缓蚀剂、塑料保护层等手段尽可能减少氢与金属的接触。与前两种抑制方式不同的是，应力抑制更多是依靠制造工艺技术，在制造环节中对拉伸、焊接过程中的应力进行抑制，避免氢脆程度加深。

4 结束语

化工机械设备是企业生产能够顺利进行的重要支撑，对机械设备的有效保护同样是为企业生产的有序进行保驾护航。对企业而言，关注机械制造成本并没有错，但单纯为了追求低制造成本而不顾生产中存在的安全隐患，等到故障发生时将追悔莫及。化工机械的防腐蚀工作不仅仅影响企业的生产进度和经济成本，还关系着企业的生产安全，为了减少企业生产的安全隐患和经济隐患，必须将机械设备防腐工作做到位。