化工设备制约防腐蚀工作顺利开展的因素分析

2021-01-24马晓晨

设备管理与维修 2021年22期

马晓晨

（中海石油天野化工有限责任公司，内蒙古呼和浩特 010070）

0 引言

在化工设备生产中，常常会出现因触及一些含有腐蚀性成分的介质而引发的化学腐蚀或者电化学腐蚀。因多数化工设备都是金属质地的，腐蚀性介质会造成化工设备外观、形状等结构性零件出现损坏，因而使设备的功能失灵，缩短设备的使用年限，对企业的正常施工运转造成不良影响，因此，如何通过行之有效的办法提高化工设备的抗腐蚀能力，对于企业的长远发展，具有积极的作用。

1 化工设备出现腐蚀问题的影响因素

首先，化工生产的全过程中，常见的腐蚀性介质分为酸性介质、碱性介质、盐性介质、水以及氧化物质等，其是造成化工设备腐蚀的主要原因；其次，在设备的使用环节中，因操作不当，出现了过热、过压等现象；再次，设备内部结构存在一定的问题，材料的选择不科学。此外，焊接方式不当、防腐方式不当等原因也是给设备带来腐蚀风险的因素。

1.1 内在因素

首先，金属材质的差异性是决定介质是否具有较强抗腐蚀能力的决定性因素，其中，金属的晶粒越粗，其被腐蚀的可能性就越大，金属的晶粒越细，其抗腐蚀的能力也就越大。如一些不锈钢材料的设备在抗腐蚀的能力上，就要优于一般性地铁材料设备。因设备的光滑程度差异，其在抗腐蚀的能力也会存在很大差异。越光滑的设备其抗腐蚀的能力越强，反之则越弱。若在设备的表面涂上防腐抗氧化的氧化膜制剂，则可以提升设备的耐腐蚀性。此外，一些化工设备因构造的特殊性，其结构上可能会存在开口处、转折处，这些构造方式都会使设备存在养护死角，一定程度上也会造成设备腐蚀[1]。

1.2 外在因素

首先，化工设备介质中所含有化学成分的差异，如浓度、pH值、杂质、水分和含氧量等成分配比的多少，也是影响设备腐蚀程度大小的决定性因素之一。其次，介质温度的差异也会影响腐蚀程度的水平。随着化学介质温度的升高，设备的腐蚀速度越快，反之则越慢。温度每升高10℃，设备腐蚀速度就会提升1～3倍，也会造成扩散速度的加快。再次，介质的流动速度差异也会影响设备的腐蚀程度，随着流动速度的提升腐蚀程度也会加大，其给设备保护涂层的冲击性也就越大，会引发旋涡、湍流、空泡，最恶劣的情况可能会带来严重的冲击磨损和空泡腐蚀。最后，设备的一些零部构件，受到较大的外力因素影响，也会提升设备腐蚀速度。

2 化工设备抗腐蚀能力的提升方法

为了提升化工设备的抗腐蚀能力，可以从以下几个环节入手，如设备的选材上、设备的构造设计上、科学化的设备操作方式、合理的管理办法等，都能提升化工设备的防腐能力。

2.1 设备的选材

为确保设备选材的科学性，首先应实地考察设备所处环境，其可能运用到的介质成分、浓度、温度等环境因素；介质是否是流动性的还是静止不动的状态；压力的大小是否存在剩余压力，空气是否存在混入介质的问题，介质成分中可否存有氧化剂成分、混入酸性物质、碱性物质以及其他杂质性溶液的多少，受到设备结构的特殊性影响，设备不同部件之间接受介质的温度差异、浓度差异，不同材料接触情况的差异等原因，均是造成设备选材不同的制约因素。其次，作为设备的设计和管理人员，应该依照相关的设备设计材料的规范要求，结合不同生产单位所生产材料的质量和经验差异，综合考虑设备和管道的复杂性等相关要求，择选出适宜的设备材料引入生产环境中。腐蚀性材料的选择中，应根据材料的寿命长短来制定，使其能在规定的使用年限中，达到设备生产的需求。同时，也要结合设备或者管道等金属性的设备结构部件不同部分之间都能均匀地接受腐蚀，此外，企业的生产成本也要纳入其中，作为重点考虑的因素[2]。

2.2 设备的结构设计

首先，为了更好地提升设备防腐蚀能力，也可以从设备的结构入手，在设计之初，综合布局，特别是一些大型化工设备通常由多个设备部件构成，若能在设备的安装和管道的设计中将结构性防腐观念纳入其中，能起到很好的防腐蚀效果。局部的死角防腐问题也至关重要，若在设备的死角区域存留过多的介质溶液，或者因一些杂质出现固态沉积，会导致设备在运行的过程中，出现因介质浓缩聚集等问题，发生局部过度腐蚀的现象。因此，在设备的结构设计中，应该重点考量拐角处[3]、褶皱处、间隙处等存在介质排放不佳的现象。容易产生此类问题的设备包含碳钢设备、铝设备、不锈钢设备等。在一些设备存在间隙腐蚀后，可能会出现孔腐蚀、应力腐蚀等，其破坏性影响更大。

其次，不同种类的金属接触，或者同一种类的金属接触但合金成分存在差异，都会引起电偶腐蚀。所以，在一些大型设备的设计环节中，连接构件和设备，都可能涉及到不同的金属部件，应在设计的环节中，重点考虑金属部件的连接问题，以降低腐蚀问题的发生。

电偶腐蚀问题中，格外关注点包含：首先，阴极和阳极金属问题还有焊接缝隙的腐蚀问题。阴极和阳极金属问题处理中，阳极的面积要大一些，小的阴极面积要小一些，这可以将腐蚀的电流绝大多数引到大的阳极金属上，降低电流的总体密度，壁厚减薄慢，这样有利于降低设备的腐蚀程度。若设置阳极金属的面积过小，则在电流通过阳极金属设备时，电流的密度会增大，腐蚀的速度会加快，给设备造成的损伤程度也会过大，局部腐蚀的现象将格外明显。为了有效解决该问题，应科学的选择设备材料。其次，设备焊接问题的解决中，化学成分相同的情况下，焊接缝隙的组织粗糙，将会导致其受到的残余压力过大，加重设备的腐蚀。除此之外，焊缝的面积与母材面积相比，焊缝面积要更大一些，其可能会造成阴极面积过大、阳极面积过小的现象。因此，应择选抗腐蚀能力较高的母材，提升焊缝内合金材料的应用比例，进而提升该缝隙的抗腐蚀能力[4]。

除此之外，流速对于设备的抗腐蚀能力也存在一定的影响。介质的流速均匀迟缓可以降低溶液对设备造成的腐蚀，尽可能减少浓差电池腐蚀，减少设备表面出现沉积固态物，或尽可能不产生沉积，降低固态物沉积带来的腐蚀影响，对设备避免出现孔蚀或缝隙腐蚀起到积极的影响作用。例如：不锈钢的设备材料，遇到停滞的盐性溶液会出现孔蚀，其作为如叶轮泵等回转设备，能起钝化作用。例如：碳钢在静止浓硫酸中耐蚀性很好，但若加入溶液的流动速度，则腐蚀程度会随之呈现持续上升的趋势。

2.3 内里结构的设计

首先，化工设备所涉及到的结构应该避免缝隙、凹陷等，给设备的排气、排水等造成严重影响的设计缺陷出现；其次，设备在焊接的过程中，要保持表面的光滑、避免粗糙，防止焊渣等问题出现；再次，法兰接管结构和一些热板结构中，要尽可能减少夹角、突出等现象出现；若有不可避免的设备间隙，应尽可能减少内部间隙的出现，将其改成外部间隙。在涂层保护的过程中，减少因不同金属接触所产生的电偶腐蚀。

2.4 设备材料加工的科学性

首先应建立严格的检验制度和方案，避免因材料的使用不当引发的设备腐蚀。同时，注意设备材料的分类处理，减少混放、乱放的现象出现。材料的转移和搬运过程中，减少设备材料的刮伤、碰撞，尤其是对于一些质地较软、容易产生磕碰刮伤的金属材料，如铝材的运输中。其次，制定科学的焊接计划，结合不同材质设备的焊接工艺手册内容，开展材料的焊接工作，同时，焊接的过程中注意温度的均匀性，减少局部过热的现象，尽可能减少残余热应力的产生，确保设备的焊接质量。再次，设备容器内外都应做好必要的防腐措施，如涂上一些有机涂层、无机涂料，或者通过电镀等方式提升设备的防腐性能。

此外，在设备材料的加工中，若涉及金属材料化学成分稳定，表面的粗糙程度要尽可能地一致，尽可能减少表面刮伤、碰伤。

2.5 科学管理、稳定操作

设备的科学养护也是提升设备防腐能力、确保其能稳定维持生产的关键。首先，操作方式要科学化，尽最大限度降低压力、温度、流量等外部因素的影响。其次，严格按照操作规范完成对设备的管理和维护，不得超过所规定的限额温度、压力、负荷等。再次，设备的定期维修与护理也是提升设备防腐能力的重要前提，设备的检修要遵守“一三六”的检修制度。最后，设备的管道检修中，要由内至外的检修，避免因查验方式的不合理导致设备减少的遗漏。建立设备的防腐档案，对于设备所运用的材料、安装工序等资料内容进行登记，做好记录工作。此外，作为设备的维护管理人员，要不断总结自身经验，并及时了解国内外先进的设备管理经验，引进先进的设备防腐技术，并定期举行内部交流会议、为设备防腐献计献策，及时更新设备的防腐技术。