试析化工机械设备腐蚀原因及防腐措施

2021-04-03张波

中国设备工程 2021年11期

关键词：腐蚀性储罐防腐

张波

（中石油吉林化工工程有限公司，吉林吉林 132001）

化工机械设备的运行环境相对复杂，化工机械设备防腐问题也成为人们关注的焦点。化工机械腐蚀主要指化工机械设备内接触大气、水等多种介质后产生化学反应，进而对机械设备造成腐蚀，破坏设备的使用性能。对此，应认真分析化工机械设备腐蚀的原因及防腐措施。

1 化工机械腐蚀的类型

1.1 机械设备局部腐蚀

化工机械设备腐蚀主要有两种形式，一种是均衡腐蚀，一种是局部腐蚀。局部腐蚀十分普遍，整体腐蚀并不明显。如局部零件与介质或介质中的杂质受到特定温度和压力作用，出现局部化学和电化学腐蚀，则会阻碍机械设备的平稳运行，这要求工作人员加大对局部腐蚀的重视。

1.2 机械设备均衡腐蚀

均衡腐蚀即设备整体腐蚀，这种腐蚀常见于化学机械。工作人员可采用专业的线性函数计算金属腐蚀速率，长期浸泡于弱腐蚀性溶液的金属中，或长期接触某些腐蚀性介质的金属，容易出现均衡腐蚀。

2 化工机械设备腐蚀的主要原因

2.1 内部原因

（1）设备防腐性能不佳。化工机械制造中，金属材料用量较大，但是，金属的防腐能力不佳，换热器材质主要采用碳钢、不锈钢、铜、石墨和玻璃等材料。碳钢是最常见的材料，碳钢中含有磷、硅和锰等元素，因此，换热器腐蚀的概率较高。

（2）设备材料质量不合格。设备质量不达标是引发设备腐蚀问题的主要原因。虽然部分管线并未提出明确的使用规格，但是，管线的材质无法满足规范要求。更有甚者，使用废弃材料，废弃材料受到严重腐蚀后，会对管线腐蚀现象产生较大影响。同时，在化工生产中也要高度重视管线防腐层的性能，受外界环境的影响，管线长期使用后，管线容易出现老化现象，如不及时处理，则容易产生裂缝，防腐层随之脱落，进而引发严重的管线腐蚀问题。

（3）化工机械设备设计存在明显不足。以储罐为例，储罐主要的作用是储存多种不同类型的化学物质，存储物质的种类和性质均存在明显差异，存储期间会对储罐的多个部位造成腐蚀，若罐顶、内壁和底板内、外表面设计无法满足既定要求，就极易引发储罐腐蚀问题。

2.2 外部原因

（1）腐蚀性介质的影响。生产中，化工机械设备会与部分具有腐蚀性的介质接触，如长期保持该状态，则容易产生设备腐蚀。水是换热器中普遍应用的热交换介质，水体PH值下降、水汽渗透、溶解氧和管道中的空气过量，均可加剧换热器腐蚀。储罐是存储多种化工介质的容器，运输和存储腐蚀性介质时，储罐的底板留有少量水分，出现了底水层。底水层中残留部分硫酸盐还原菌等微生物，具有显著的腐蚀性，容易出现化学腐蚀。管线经常输送具有腐蚀性的介质，介质中的离子易于发生化学反应，进而使储罐的内壁受到不同程度的腐蚀。

（2）介质的流速。介质流速对设备腐蚀的影响尤其明显，介质与金属构件的相对流动速度过快,是金属表面腐蚀的重要原因。另外，振动因素也会加剧流板罐笼磨损与腐蚀。

（3）外界温度。介质的温度对腐蚀情况具有显著影响。温度升高后，电解溶液电阻随之降低，扩散速度加快，进而加剧腐蚀。油品中含有部分活性硫，受高温条件的影响，硫迅速分解，以此产生硫化氢，硫化氢具有较强的腐蚀性，储罐也会受到严重的腐蚀。

3 化工机械设备防腐工作的有效措施

3.1 严格筛选材料，加强质量管理

（1）科学选材。结合特定的腐蚀环境科学选择材料，是减轻或规避化工机械设备腐蚀的有效途径。先要明确设备所处的介质环境、温度和压力概况。如制造化工机械设备的过程中，选择造价低、加工工艺相对简单的碳钢，碳钢支撑的化工机械应用于化工生产环境中，并不会受到严重的腐蚀，但若应用于强腐蚀性环境，则会产生不同程度的腐蚀，这主要与碳钢的抗腐蚀性较差有关。如化工机械设备及其零件的表面防腐层产生裂痕或表层脱落，则会受到电化学反应的影响加剧腐蚀，破坏化工设备的使用性能。高浓度腐蚀性介质环境中，应选择抗腐蚀性优势明显的材料生产制造化工机械设备。尽管初期投资较高，但是，耐腐蚀的材料所生产的化工机械设备耐久性更强，使用寿命更长，且无须在管理和保养中消耗大量的人力资源。

（2）严格控制材料质量。为应对管线腐蚀问题，必须严格控制材料质量，使其全方位满足材料的使用标准。再者，严格检查管线防腐层的性能，避免管线接缝处出现裂缝。管线材料质量满足规范要求，这是维护管线防腐性能的重要基础。

3.2 制定合理设计方案和制造工艺

化工机械设备设计和制造的过程中，结构设计缺乏科学性与合理性也是化工机械设备遭受腐蚀的主要因素。若想完善化工机械设备防腐性能，则可采取合理的设计方案和制作工艺，以优化化工机械设备的使用性能。

（1）结构设计及制作。在化工机械设备设计中，外形设计要以简洁原则为主，不得设计形状复杂的设备，设备形状的复杂程度与溶液和尘埃在设备中的沉积量有着十分密切的联系。大量尘埃和溶液留存在设备内部后，不易察觉，得不到及时处理，极易出现严重的腐蚀问题。再者，保证同一台化工机械设备和零部件选择同样的材料生产，制作生产中需注重焊接的质量。且规避化工机械设备缝隙问题，该类问题也是引发设备腐蚀的关键因素，工作人员需科学处理不同构件的连接位置。

（2）合理预留腐蚀空间。化工生产环境的腐蚀性较为显著，化工机械设备受到腐蚀因素的影响，内壁的厚度有所减小，设计的过程中，一方面，要全面考虑工艺及设备强度要求；另一方面，也需合理预留腐蚀空间。腐蚀的发生具有不可预测的特征，这里要求腐蚀空间为设备寿命预留空间的2倍。

3.3 其他防腐措施

（1）机械设备中增设防腐保护层。机械设备生产中需在设备表面喷镀一层具有抗腐蚀性的金属或非金属物质，这类物质也可对金属进行科学的氧化和磷化处理，以此隔离设备金属表面和介质，防止金属腐蚀。保护层通常为金属表面一层十分致密且不易出现腐蚀现象的物质，能够有效避免设备腐蚀。增设保护层可控制机械设备和表面技术的化学腐蚀和电化学腐蚀。金属保护层法是最常用的保护方式，即在金属表面镀上一层致密的金属或合金。金属喷镀主要是在高温的条件下熔化金属，随后以压缩的空气将熔化后的金属制造成雾沫状的微粒，将其快速喷射到经预处理的基体表层，进而形成金属镀层。采取喷镀法可形成一层致密的金属镀层，这种处理方式能够与基体牢固结合，防护作用较为明显。

（2）合理应用缓蚀剂。缓蚀剂是一种能够在低浓度下减缓金属在腐蚀性介质中的腐蚀速度的物质，该物质是一种或多种化合物构成的混合物。现阶段，缓蚀剂在化工生产设备、锅炉和管道清洗中和冷却水系统工艺防腐中得以广泛应用。该防腐技术能够优化并完善设备的腐蚀性能，也可产生较高的经济效益和社会效益。

（3）加强环境防腐处理。环境防腐处理主要指在避免运行环境不影响设备使用的前提下，优化工艺条件，减轻设备腐蚀。首先，人员要及时清理环境中的腐蚀性介质，如清除环境中腐蚀性物质的水分、氧气与其他有害物质，利用脱氧剂去除氧气，采取除湿设备清除造成腐蚀的水分，确保设备金属在露点上。其次，严格控制装置中的水量，硫基苯、硫酸盐以及亚硝酸盐是常用的防腐剂，应用防腐剂时，严格控制试剂的浓度。

（4）阴极保护及阳极保护法。阴极保护法通常指的是以设备金属材料作为腐蚀性电池的阴极，免受侵蚀。这种处理方式也被人们称为牺牲阳极保护法，是在需要保护的金属表面连接性质活泼的金属或合金，以此形成原电池。活泼金属发挥作用时，电池的阳极会受到腐蚀，而阴极则为被保护的金属，以此达到防腐效果。针对容易钝化的液体和容易钝化的金属所形成的腐蚀体系，要求人员采取外加阳极电流等措施，实现被保护设备的阳极钝化，从而有效控制腐蚀作用，提升设备的防腐性能。