提升化工机械设备防腐蚀能力的措施分析

2020-02-16代晓宇

设备管理与维修 2020年4期

代晓宇

（大庆石化建设有限公司，黑龙江大庆 163000）

0 引言

化工生产环境通常较为复杂，受温度、湿度、电解质、大气环境等因素影响，化工机械设备在长时间使用中通常会出现被腐蚀现象。化工机械设备出现腐蚀不仅会影响设备运行及生产效率，而且也是很大的安全隐患，化工生产机械设备防腐蚀管理是一项重要工作。提高化工机械设备防腐蚀能力不仅能够有效提升化工生产环境的安全稳定性，而且还能出促进化工生产经济效益的提高，因此提高化工机械设备防腐蚀能力具有重要意义。

1 化工机械设备腐蚀原理及腐蚀类型分析

化工机械设备腐蚀本身是一个化学反应的过程，设备与物料介质作用是影响腐蚀发生情况的重要因素，从这个角度分析，设备腐蚀一般可分为活性材料腐蚀和惰性材料腐蚀两种形式。

活性材料腐蚀主要是指材料表面在均匀腐蚀作用下，局部区域因腐蚀较为严重而出现较多痕迹或坑洞，进而在痕迹伸出产生裂开纹路的现象。

惰性腐蚀则是材料表面由于形成钝化膜而没有产生明显腐蚀痕迹，断裂纹路主要由材料表面向内部及深入蔓延，出现交叉断纹的情况较少。

简单而言，活性材料腐蚀通常发生在金属等不耐化学腐蚀材料中，在腐蚀介质侵蚀作用下慢慢被破坏而形成沟槽等情况。这些小沟槽的根部在机械设备运行的循环载重中就会发生塑性移动，从而使腐蚀活性增加，进一步加强腐蚀作用，导致纹裂形成。相对于活性材料腐蚀而言，惰性材料腐蚀主要发生在可以耐一般化学腐蚀金属中，从微观角度分析，这些材料部分区域内存在不均匀及残余应力，因此在较小循环载重下也会发生塑性流动，从而导致局部范围内出现滑移带。滑移带本身具有加强腐蚀性，其逐渐延伸到一定程度后就会破坏所处部位的钝化膜，金属材料于介质发生作用后就导致了腐蚀现象。

另外，从化学角度对化工机械设备腐蚀类型进行分类，可将腐蚀分为化学腐蚀和物理腐蚀两种类型。化学腐蚀是机械设备在较强腐蚀性化学物质影响下而发生的腐蚀现象，也有氧化导致的腐蚀，这主要跟机械设备本身材料有关。机械设备物理腐蚀具有腐蚀过程未发生化学反应但却对机械设备造成破坏的特点，处于高位作业环境下的化工机械设备较容易出现此类腐蚀。化学腐蚀是化工生产机械设备中较为普遍的一种腐蚀现象，是化学反应导致的腐蚀。化学腐蚀往往集中于设备局部位置，也有均衡腐蚀的情况，但比较少，只有在设备完全浸泡于某种特殊溶液或腐蚀性气体的情况下才发生，这类腐蚀速度通常也较快。

2 化工机械设备发生腐蚀的影响原因分析

2.1 外在影响因素

2.1.1 原料腐蚀

化工生产是一个复杂的过程，生产中使用的原料很多也具有腐蚀性，原料腐蚀是化工机械设备发生腐蚀的重要原因之一。例如酸性物质、碱性物质，对金属物质等都是具有一定的腐蚀性的，机械设备在这些物质长时间侵蚀下就会出现锈蚀等现象。原料腐蚀通常作用于较多区域，而首先受到影响的就是原料存储设备，反应物长时间存储于设备内部空间后，设备壁厚在腐蚀作用逐渐下降，如若不及时处理久而久之就会发生渗漏问题，从而造成设备破坏而影响化工生产进行。另外，运输设备也是受腐蚀的重要设备，虽然原料在运输设备中存储的时间并不长，但是其腐蚀影响也是不容忽略的。运输设备中，运输管道、各类阀门等是腐蚀较为明显的地方，腐蚀到一定程度就会导致渗漏等问题，从而影响设备各项性能，使设备不能正常运行使用。

2.1.2 环境腐蚀

化工生产环境也是导致机械设备发生腐蚀的原因之一，生产环境的温度、湿度等对腐蚀作用有很大影响。机械设备为提高防腐蚀性能，往往会对表面进行一定的处理，例如喷防腐油漆等，但对于大结构机械设备往往很难做到全面防腐，这些机械设备处于室外自然环境中，久而久之表面就会出现锈蚀。处于室内环境的机械设备，也并不是不发生腐蚀情况，只是腐蚀的速度比较慢，这种情况下更要加强对设备的检修维护，避免疏忽而导致严重腐蚀情况。

2.2 内在影响因素

2.2.1 机械设备自身防腐蚀能力

化工机械设备防腐能力是影响腐蚀情况的重要因素，相对于防腐能力较强的机械设备，防腐能力较差的往往更容易受到腐蚀。而设备自身质量问题是影响其防腐能力的重要因素，如果机械设备材料质量本身不好，或是出厂前没有全面做好防腐蚀处理，那么其在化工生产实际使用中的防腐性能就较差，就更容易出现腐蚀现象。

2.2.2 机械设备自身结构及组成

许多化工机械设备都具有体量大、内部零件多等特点，这就增加了平时清洗维修的难度。化工机械设备在长时间使用中会与外部具有不同程度腐蚀性的物质接触，接触一定时间后就会出现不同程度的锈蚀等现象，为避免腐蚀现象加重，工作人员需要对腐蚀进行及时处理，但是如果化工机械设备本身结构及组成较为复杂，很难对腐蚀进行彻底处理，那么长时间运行下腐蚀情况也会逐渐加重，从而导致腐蚀现象的发生。

3 提高化工机械设备防腐蚀能力的具体措施

3.1 合理选择设备材料

化工机械设备本身材料是影响设备整体防腐蚀能力的重要因素，因此在机械设备制造过程中，应重视对材料的选择，在保证设备功能基础上尽量选用防腐蚀性强的材料，从根本上提高化工机械设备防腐蚀能力。当前，大部分机械装置的生产都是采用普通碳素钢作为主要材料，这主要是由于该类材料价格不高，并且加工工艺不复杂，如果运用到化工行业当中，因为化工设备常常会接触到高浓度腐蚀性介质，加上材料自身防腐性能较差，所以极易发生腐蚀。如使用频率较高的Q235 钢材，如若在盐酸环境中腐蚀速度可以达到（0.5～1.0）mm/a。虽然在实际生产过程中，不少企业都会定期对设备的表面进行防腐材料的涂抹，不过如若设备表面出现涂料脱落或是出现划痕的情况下便会出现电化学腐蚀，让电化学腐蚀速度更快，使得设备的使用寿命大打折扣。所以在实际生产过程中，需要避免使用该类钢材作为原材料，并且应当科学选用09MnCuPTi、16MnCu 等耐腐蚀钢作为设备的制造基材。在选择设备过程中则需要尽量选用耐腐蚀钢为材料的装置，如304 不锈钢等，虽然该类装置价格要高一些，不过在整体经济及效益来说，防腐性能要更优，能够减小生产成本，延长设备的使用寿命。

3.2 加强物质流速与自然环境控制

在实际化工生产中，一些物体在较高流速情况下会形成更强的作用力，从而加速对设备的腐蚀作用，降低设备壁厚，因此可以从这个角度考虑，通过控制物质流速来降低物质对设备的腐蚀作用。在实际处理操作中做到以下2 点：①优化阀门、管道等重点部位设置，充分利用这些部位进行物质流速调节，使整个生产系统更加稳定运行；②合理设置流速控制装置，以降低腐蚀效果。对于不能控制的机械设备，应加强各构件检修和更换工作，合理采用加大转折角度等方式对物质流速予以控制。自然环境控制方面，如果是室内环境，应利用排风扇、空气干燥设备等对环境温度、通风度及湿度等进行有效控制，为化工机械设备创造更好环境。

3.3 做好化工机械设备日常养护工作

化工机械设备管理及养护是化工生产企业生产运营管理的重要内容，也是及时发现设备问题及故障、确保机械设备正常运转的有效手段，因此针对提升机械设备防腐蚀能力而言，日常养护非常重要。化工生产企业应安排专业人员对各种机械设备进行定期检修和养护，在运行过程中发现任何异常都要高度重视，并组织技术人员进行检查分析，及时处理解决，确保化工机械设备以最佳状态运转，从而降低机械设备受腐蚀作用，保证化工生产安全稳定进行。

3.4 科学运用防腐蚀方法

运用合理方法对化工机械设备进行防腐蚀处理也是提升设备防腐蚀性能的重要手段。具体可从3 个方面着手：

（1）电化学防腐方法。电化学方法是一种通过化学反应将化工机械设备作为阴极，其他物质作为阳极而构成防腐蚀电池环境来提升设备防腐蚀能力的方法，在由于水或土壤等物质导致的腐蚀方面防治效果较为显著，化工生产企业应根据设备特性及实际情况合理采用电化学等方法进行防腐蚀处理。

（2）设置绝缘层。对化工机械设备设置绝缘层也是提升防腐蚀能力的一种有效方法。通常应用的绝缘层有致密氧化层和防腐油漆两种。前者目前已开发出多种形式，在与反应物直接接触的设备中应用较多；而设备表面常用刷涂防腐涂料的方式进行防腐蚀处理，但实际上，在许多化工机械设备中都是将两种方式融合应用，以达到最佳防腐蚀效果。

（3）外加电流阴极保护法。外加电流阴极保护法防腐蚀通常指的是采用辅助阳极与外加直流电来让电流通过土壤来进入到被保护的机械设备当中，让整体设备的结构电位都比周边的环境要低，从而达到保护设备的作用。