基于化工机械材料的腐蚀分析及防腐蚀研究

涂相勇 吴建国 王远振

滴要：文章主要介绍了化工机械材料的腐蚀类型，重点研究了化工机械材料的防腐蚀措施。对化学机械材料进行电化学阻抗谱和极化曲线的测试，在利用化学镀Ni-Fe-p合金镀层将该材料进行表面处理。谱基础上分别对施镀前后化工机械材料的耐腐蚀性进行了评价。试验结果表明;施镀后的试样与施镀前试样相比，平均腐蚀速率大幅度降低，自腐蚀电位正移，电荷转移电阻提高了1倍多。充分证明了化学镀Ni-Fe-p合金镀层是提高化工机械材料耐蚀性的有效措施。

关键词：机械材料;化工;防腐蚀

中图分类号：TQ050.4

文献标识码：A

文章编号：1001-5922（2020）07-0131-04

在化学生产中化工机械是必不可少的基础设施。但在化学生产过程中化工机械的使用寿命正逐渐缩短，主要原因是在环境介质中遭受到的各种腐蚀。在人们的日常生活中腐蚀是最常见也是最为普遍存在的想象，很容易引起全民的关注。金属是制造化工机械的主要材料。将各类金属材料经过一系列的焊接，铸造加工等技术最终形成化工机械设施。所以在对化工机械制造中，材料的腐蚀问题进行研究时，也要确保机械的耐腐蚀性，保证该机械的安全性。文章主要以化工机械腐蚀为重要研究问题，提出了不同的防腐措施。

1化工机械材料的腐蚀类型

化工机械材料的腐蚀类型一般分为4种，其中包括全面腐蚀、缝隙腐蚀、点蚀和应力腐蚀[1]。因机械设施上有很多焊接点与螺栓连接处，造成很多狭窄的缝隙引起腐蚀，则缝隙腐蚀。对化工机械造成缝隙腐蚀的主要原因是所处环境中或在生产过程中有酸性和中性腐蚀液的存在。还要一种是点蚀，也是生活工作中常见的，简单的说就是当机械材料的表面和含有特殊离子溶液相接触时，是比较容易发生。应力腐蚀则是指化工机械在腐蚀的环境中生产工作，且是在应力的作用下形成的腐蚀状态。所处环境中含有酸性气体，气体的浓度会对机械材料有一定的腐蚀影响。全面，腐蚀是机械材料表面发生的腐蚀，当化工机械材料与含有腐蚀性的溶液发生接触时，会导致机械材料表面发生腐蚀，但不容易穿孔。腐蚀分类的不同，对化工机械材料造成的破坏程度不同，图1所示腐蚀分类及发生腐蚀类型的原因与影响。

2材料腐蚀的原因

2.1材料腐蚀的内部因素

化工机械材料为金属材料，如果其材料在所处环境中发生了物理和化学反应，自身出现了腐蚀情况，导致化工机械开始腐蚀，具体在以下4点中体现：①材料自身的内部结构，晶粒的大学决定着防腐性能的强弱，在化工机械制造过程中，选取的材料都具有定的化学反应，且有很高的活跃度;这就导致了材料自身与外界相接触时发生腐蚀的几率就会很大;②化工生产在高温高湿高腐蚀环境中，大部分材料被腐蚀的几率很大，而且有些设备在使用中还需要溶液，其自身就具有腐蚀性，如果不加以防腐，在生产环境和带有腐蚀性溶液的双重影响下，大程度的提高了发生腐蚀的几率;③相同的生产环境中，各类材料的防腐性能不同，这与金属的活跃度有直接关系，材料表面越粗糙，越容易被腐蚀。一旦零件被腐蚀很容易造成机械设备故障;④化工设备抗腐蚀性能与机构设计和养护维修都有直接关系，合理的设计在使用过程中不会堆积尘土和液体导致一些部位腐蚀;日常的维护也是可以预防腐蚀的。

2.2腐蚀的外部因素

除内部因素外，腐蚀的重要原因就是外部因素。如果化工机械所处的环境中的气体或含有腐蚀性的溶液时，肯定会对设备造成腐蚀。化工机械设备在生产时环境中如果酸碱性较强，说明存在的腐蚀物质比较多，那么长期生产下去，必定会对设备的表面产生一定的影响，引起腐蚀情况，使设备被腐蚀。设备的腐蚀状况也受气体或液体的流動速度影响田。一般对机械设备造成较大腐蚀性，其气体或液体的流动速度都非常快;腐蚀危害较小的，气体和液体的流动速度相对较慢。在企业生产过程中，相关工作人员对化工机械设备的管理维护部到位，并未及时处理设备中金属构件锈蚀的问题，使其在使用中加重腐蚀，最终损害机械设备的使用性能。

3机械材料的选控与防腐措施

3.1耐防腐蚀材料的选择

企业中，普通的机械设备和化工机械设备所处环境不同，生产时车间的温度和水汽都有明显的差异。化工设备对企业来说非常重要，但也很容易受到环境的影响，对设备自身造成腐蚀破坏。设备一旦受到破坏和腐蚀，就会严重影响外观，还会延误生产任务。除此以外，如果带有腐蚀的化工设备机械生产工作时，很容易造成事故的发生，影响工作人员的安排。因此要使设备的防腐能力得以保证，需在材料选择方面充分考虑材料自身的耐腐蚀性。根据实际工作环境中酸碱度和温湿度等条件进行，选择的材料在恶劣且有腐蚀物质存在的环境中，具有抗腐蚀性能。避免发生腐蚀导致影响生产效率和安全性。在设备生产运行中还要定期做清洁维护及保养，尽量延长设备寿命，降低企业的成本，并且还要对腐蚀情况制定的相应的保护措施。

3.2创新研发防腐蚀材料

为了能够降低和减少腐蚀情况的发生，把金属材料的防腐蚀工作做到最好，金属材料防腐蚀方法中的涂层法，经过多次研发，在原有涂层涂料的基础。上将树脂类的物质加入到涂料的运用中去，相对于传统的涂料而言，这种新型的涂料可以更好的克服传统涂料本身具有的透水性，所以将树脂类物质的金属材料涂在外层比不加树脂类物质的金属材料能更好的克服透气性和渗水性。克服这两个缺点，就可以避免由于水分进入保温层和金属材料之间而对金属材料造成损害，极大程度地减少了腐蚀情况并降低了腐蚀情况的发生，把金属材料的防腐蚀工作做到最好。

4防腐蚀实验

4.1实验方法

将Q235B钢作为化学镀Ni-Fe-p合金镀层的基本材料，该钢是机械材料中比较常见的，将其裁剪成40mmx25mmx5mm大小的试样，按顺序进行打磨，清洗，烘千。具体步骤以图2所示。

4.2结论与探讨

4.2.1腐蚀过程与形貌分析

试样施镀前后的平均腐蚀速率和腐蚀形貌如表2所示。在施镀前的试样中混合溶液中有氯离子和溶解氧，而且表面也有很多微观腐蚀电池，在试样加速溶解时，表面的氧化膜遭到了破坏。试样在施镀之后，非晶态结构的化学镀Ni-Fe-p合金镀层沉积在了试样的表面，该非晶态镀层没有晶界、也没有层错和位错的缺陷。它的结构非常的均匀，而且孔隙率很低，该微观结构决定了它的耐腐蚀性。也因此，在经过施镀后的试样明显降低了腐蚀速度，被腐蚀的外貌也有明显差异，表面比较平整，没有腐蚀严重的地方。

4.2.2极化曲线分析

根据图3所示：试样在进行施镀前自腐蚀电位与试样在施镀后的自腐蚀电位分别是-0.76V和0.55V，有很大差距;与施镀前相比较电位正移了210V。试样发生腐蚀的难易程度，与自腐蚀电位的正负有很大关系，电位越正，越不容易发生腐蚀。因此，施镀后的试样耐腐蚀性还是比较好的。

4.2.3电化学法防腐蚀分析

在企业机械化工设备生产时，所处的环境肯定会有液体的存在。设备在含有液体的环境中工作运行，一定要保证该金属设备良好的防腐性能！。在面对这种情况下可采用电源法，利用此防腐保证并增强该设备的防腐蚀性能。电源法是利用电化学的原理，采用阳极和阴极的氧化反应，降低腐蚀危害，虽然无法根.本解决，但还有有一定的保护能力的。

如图4所示为试样电化学施镀阻抗谱。很直观的可以看出，电化学阻抗谱是由一个容抗弧组成，形状是呈现偏心的半圆形，这就是施镀前后的试样。简单的说，容抗弧的半径越大，电荷转电阻就越大，这种材料的耐腐蚀性能就越好。

图5所示：Rs是溶液电阻，Rct是电荷转移电阻;考虑到彌散效应，拟合时纯电容用常相位元件（CPE）代替。试验过程，根据施镀前试样腐蚀过程和施镀后的腐蚀情况，将对试样用等效电路模型进行电化学阻抗谱拟合。

综合结果表明：在保证试样在施镀前电荷转移电阻保持在7322.cm，施镀后电荷转移电阻在1504.cm。将施镀前后的试样，电荷转电阻进行相比较还不足施镀后试样的1/2。这也充分表明了施镀后的试样发生腐蚀时所受的阻力很大，不会轻易被腐蚀。

4.2.4物理法防腐蚀

在物理与化学防腐法比较下，还是物理法防腐蚀比较节约成本，各企业生产时采用的多一些。物理法防腐蚀只需要采用一些物理措施就可以完成防腐工作。生产中比较常见的物理措施使在金属表面涂层，在化工机械设备的表面涂上一层惰性金属层，隔绝腐蚀性气体和液体，使机械设备在腐蚀性环境中提高防腐蚀能力"。还可以通过刷油漆与减小化工机械间的缝隙来提高设备的防腐蚀能力。物理法防腐蚀虽然成本比较低，但是它的防腐蚀效果成效不如化学防腐蚀法，无法解决根本问题。要做好防腐蚀管理除考虑到经济性等多种因素外，还需定期对机械设备检查维护，一旦发现被腐蚀的零件，必须及时更换，避免腐蚀问题加重。

5结语

综上所述，为确保在生产过程中化工机械设备能有一定的稳定性和安全性，必须对其用料进行有效选择，保证设备质量，从根源上控制化工机械设备的成本。腐蚀的破坏是一个很严重的问题，化工机械的选料是要严格遵循相关规定的。既要达到国家乃至企业内部对化工机械的质量，又要防止该设备在今后的生产工作时发生腐蚀或化学反应，导致设备被腐蚀，生产进度也会被延误。企业中常用且最为有效的防腐措施就是对其表面做防护处理。通过全浸试验，再通过极化曲线的测试和电化学抗谱的测试，试验结果可以证实进行施镀的化工机械材料耐腐蚀性比原机械材料提高了一倍多。因此，化工企业在今后的发展中，在对机械设备的防腐工作加以重视，保证自身的生产安全性，从而提高化工机械的工作效率。

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