化工设备的防腐问题与防护措施

2021-01-10张晓英内蒙古工大华远工程技术有限公司内蒙古呼和浩特010000

化工管理 2021年1期

张晓英(内蒙古工大华远工程技术有限公司，内蒙古呼和浩特 010000)

0 引言

相较于其他类型设备，化工设备具有零部件复杂及运转作业周期漫长等特点，而忽略其防腐防护环节则可能埋下生产安全隐患，严重威胁企业职工及周围人民群众的生命财产安全，造成不可预估的损失[1]。同时，受化工设备自身特殊性的影响，即设备紧密型要求较高，往往集中排放有毒有害气体，不可避免出现设备腐蚀的问题，例如：轻者腐蚀问题会破坏设备外在美观性，重者腐蚀问题则缩短设备使用年限，导致爆炸事故，影响企业正常生产。

1 化工设备腐蚀问题产生的原因及常见类型

1.1 产生原因

化工设备生产作业期间不可避免需要接触各种有毒有害物质，而受物理或化学作用的影响极易出现设备自身过度消耗的情况，以至于引发腐蚀问题。通常情况下，绝大多数化工设备普遍由金属材料制作而成，存在被氧化或被腐蚀的可能性，尤其是化工生产期间所使用的溶液自身具有浓度高且腐蚀性强，大大增加化工设备的腐蚀风险，例如：具体生产期间化工设备外壳腐蚀现象相对严重[2]。即便化工设备外壳腐蚀现象短期内不影响企业正常生产，但是存在扩大腐蚀范围及波及内部零部件的可能性，一旦内部零部件出现腐蚀情况则直接影响设备生产安全性，甚至大大加快其腐蚀速度，不利于企业长远发展。

外在因素是造成化工设备出现腐蚀现象的重要原因。与其他类型设备相比，化工设备往往遭受两种外界因素侵扰出现腐蚀情况，例如：以环境因素为例，具体生产期间化工设备不可避免需要接触酸碱等腐蚀性物质，而化工设备长期接触腐蚀性物质则大大增加其腐蚀发生风险，甚至加剧腐蚀现状；以内部气态或液态物质流动速度为例，其流动速度越快设备所遭受的腐蚀性强度越大，以至于缩短化工设备的使用年限[3]。同时，有研究资料显示，化工设备所接触的有害物质类型相对丰富，包括氢氧化物、二氧化碳及硫化物等，并且生产环境中高温潮湿等因素能加剧有害物质与设备金属发生物理化学反应，以至于出现腐蚀情况。

1.2 常见类型

按腐蚀类型，化工设备的常见腐蚀问题可划分为局部腐蚀及均衡腐蚀2种类型[4]。其中，局部腐蚀是化工设备最为常见且最为严重的腐蚀问题，具有危险性大及腐蚀位置隐蔽性强等鲜明特点，往往无法轻易被检修人员所发现，以至于腐蚀面积逐渐扩大，对化工设备正常运转造成极其深远的不利影响，甚至存在引发重大安全事故的可能性；均衡腐蚀的发生率远远低于局部腐蚀，深受外在因素的影响，促使其腐蚀状态呈现出线性特点，例如：化工设备正常运转期间受腐蚀气体包裹的影响，造成设备中各个零部件出现均匀腐蚀的情况，并且均衡腐蚀普遍发生于设备表面，其清理难度相对较低。

在化工设备腐蚀中，常见的腐蚀主要包括三种：一是化学腐蚀；二是物理腐蚀；三是电化学腐蚀。在化工生产过程中，生产原料当中往往会涉及到大量的卤化物和硫化物等有害物质，外加现代化工生产主要在高温环境下进行，使得其在生产过程中容易产生较为严重的腐蚀问题。

(1)化学腐蚀。化工设备产生化学腐蚀的原因在于高温生产环境下，化工设备表面结构的材质接触到卤化物和硫化物等有害物质时，会发生化学反应并产生新氧化物，这类新产生的氧化物会对化工设备的表面结构产生严重地破坏，促使其在后续生产中产生腐蚀问题。化学腐蚀反应的特点在于化工设备表层结构中的金属原子与非电解质溶液中的氧化物发生氧化还原反应，在此过程中不会产生电流，单纯地破坏了化工设备表层的金属结构。

(2)物理腐蚀。在化工生产过程中，化工设备发生的物理腐蚀主要原因在于物理溶解破坏化工设备的金属构造，使得化工设备发生严重的腐蚀。大量金属在液态、熔碱、高温熔盐中会发生物理腐蚀，且在物理腐蚀过程中不会发生化学腐蚀，而是在液态金属中发生的物理现象。通常而言，物理腐蚀问题广泛发生在部分特殊设备当中，如用于盛放熔融锌的钢容器，在铁被液态锌溶解之后，会使钢容器发生较为严重的物理腐蚀。

(3)电化学腐蚀。化工设备发生电化学腐蚀往往是在潮湿环境下，且设备金属表面成分不一致的情况下，因化工设备接触电解质溶液，使得化工设备内部会形成电解池，在发生电极反应之后而引发化工设备出现电化学腐蚀。

2 化工设备的防腐措施

化工设备是一套处理原材料发现相互反应实现有效分离的承载性设备，而化工设备腐蚀问题指设备运转期间接触大量有害物质遭受物理作用或化学作用出现自身消耗的现象。

2.1 选择新型材料

目前，我国化工企业所使用的化工设备普遍由常规碳素钢制作而成，具有加工工艺简便及造价低廉等特点。受化工行业需要长期接触强碱或强酸等高浓度腐蚀性介质的影响，碳素钢所制作而成的化工设备无法满足高浓度腐蚀性介质的接触要求，可能出现严重腐蚀的问题，甚至削弱其总体防腐性能。例如：以Q235型碳素钢为例，静置于酸性介质中发现材料以1mm/min 速度发生化学反应及物理反应。即便部分化工企业主张于化工设备表面涂抹防护层，能取得一定程度的防腐蚀效果，但是仍存在着较多问题亟待解决，例如：防护层脱落后金属材料完全暴露于空气及介质之中，大大增加其成本投入。

在实际防护的过程中，相关化工企业秉持实事求是的工作原则，结合企业自身情况及发展方向，综合考虑总体成本投入，尽量选择新型材料替换常规碳素钢，将碳素钢排除于化工设备生产制作材料的范畴，例如：以普通低合金钢为例，能明显增强化工设备的防腐能力。同时，有统计数据显示，低合金钢材料所制作而成的化工设备使用年限高出碳素钢所制作而成的化工设备2～3倍[5]。即便普通低合金钢的造价相对高昂，但是不同程度上延长设备的使用年限，能优化或简化设备后期维护保养的流程及环节，为企业谋求更多的经济效益，甚至远远大于碳素钢的总体效益。

2.2 改变结构工艺

结构工艺的设计水平是影响化工设备防腐能力的关键性因素，换而言之结构工艺的设计水平越高则化工设备防腐能力越强。因此在实际防护的过程中，相关化工企业必须加大对于防腐设计的重视程度，以基础结构为切入点灵活运用简单的设计原理，尽量控制凹槽的数量，避免出现凹槽累积大量腐蚀液体的问题，反而大大加剧化工设备的腐蚀状况[6]。同时，秉持行业公认的化工设备防腐设计原则，选择相同的材料制作化工设备，有助于消除不同类型材料所产生的应力差。此外，以保持简洁的设备设计造型为前提条件，不得出现过于复杂的外在形态，控制接口缝隙大小，预防出现全新的划痕，尤其是严格把控人为焊接流程。

2.3 丰富处理手段

由于表面涂层是最为常见的化工设备防腐手段，客观上要求相关技术人员尽量选择质地优良且价格公道的涂料，完全隔绝腐蚀介质及金属物质，尤其是死角及转弯处进行仔细涂抹，从根源上认识到涂层无法彻底改变化工设备的强度及结构，仅具备隔离隔绝的作用，并且挑选涂料时综合考虑化工设备的物理性质及化学性质，不得脱离化工企业车间内部环境及地区气候条件等因素的影响[7]。同时，按方法类型，电化学控制可划分为牺牲阳极及外加电流2种方法。其中，外加电流指将化工设备接于电源负极且废钢废铁接于电源正极，以至于形成牺牲阳极保护化工设备金属材料。

2.4 重视日常维护和提升作业人员的技能水平

在实际养护的过程中，相关化工企业必须加大对于化工设备日常维护保养的重视程度，将日常维护保养视为延长化工设备使用年限的唯一途径及有力举措，立足于化工企业自身生产目标及设备运行状况，制定切实可行的设备维护保养防腐防护方案，充分发挥其主动性的作用，大大提高总体防腐效果[8]。同时，日常管理期间交由专业的技术人员定期或不定期组织化工设备检查工作，评估化工设备的运转状态，真正意义上做到监督其运作情况，便于第一时间发现设备是否出现腐蚀问题，采取相应的处理措施。此外，针对腐蚀现象相对严重的零部件则建议其及时更换，预防出现大面积腐蚀的问题。

化工设备的防腐蚀工作的主体是化工人员，其专业能力直接影响化工设备防腐工作质量，与化工生产安全进行息息相关。与此同时，由于化工生产过程中，化工设备会因多种因素而发生不同类型的腐蚀，使得化工安全生产受到负面影响。在此情况下，化工设备防腐蚀工作对化工人员提出了更高的要求，集中体现在专业技能、工艺熟练程度等。因此，为了更好地做好化工设备的防腐蚀工作，化工企业要对参与化工设备防腐人员定期开展系统的、专业的防腐蚀工作技能培训，有效提升防腐工作人员的专业技能水平，以此保障化工设备防腐处理工作的每一个环节都能够高质高效完成。