化工机械设备腐蚀原因及其防腐措施研究

黄彪

（惠州天鑫石化工程有限公司，广东 惠州 516086）

0 引言

石油化工设备经长期运行之后，容易受到不确定因素影响而出现腐蚀问题。当腐蚀问题表现过于明显或者严重时，可能会出现泄露以及其他问题。如果不及时采取科学合理的防腐措施以及设计方法进行应对处理，就很容易诱发安全事故问题出现。目前，为进一步提升石油化工设备运行稳定性与高效性，石油化工企业对于石油化工设备防腐问题予以了高度重视。通过采取切实合理的防腐措施，有效增强了石油化工设备防腐运行效能。

1 石油化工设备实施防腐蚀工作的重要性

石油化工设备因所运转的环境和本身具备的复杂性，常会发生腐蚀现象。当设备出现腐蚀问题时，会对设备安全使用与功能产生较大程度的影响，如不采取措施最终设备内部被腐蚀至失效，严重影响运行。倘若腐蚀问题发生在壁薄的管道中，在腐蚀作用下会引起渗漏，不加以防范就会殃及到工作人员身体健康，甚至发生火灾或爆炸。所以，石油企业应重视相关设备防腐工作，采取科学的和行之有效的应对措施，做好应急预案，保证企业安全生产和企业经济效益不受到损害，避免出现严重事故给社会带来负面影响。从另外层面出发，石油化工装置中如果生产设备出现流失问题必定会破坏设备本身，削减其使用性能及效率，造成严重浪费和效率低下。要妥善解决这一问题，就要注重问题成因的分析，探寻有效的问题解决方法及对策，要求在日常工作中结合以往工作经验及先进的技术理念，建立完善的解决流程，确保设备腐蚀问题得到妥善解决，在实际生产过程发挥其最大效用，切实维护石油化工企业的经济效益和社会效益。

2 石油化工设备常见腐蚀原因

2.1 设备问题

在实际的化工产品生产和加工阶段，应用于生产加工的设备种类非常多，主要有反应设备、换热设备、加热设备、储存设备、仪表设备等，其很大程度上都是由各种金属构成的。而金属在空气中长时间暴露，会与空气中各类物质出现氧化反应造成腐蚀的情况，加上化工设备结构非常复杂，导致防腐氧化过程非常复杂和容易变化。同时，如果化工设备存在活泼金属，在接触到电解质后就会出现电化学反应，造成电化学腐蚀的问题出现。这类腐蚀在预防上难度非常大，一旦出现就会直接对金属部件产生严重影响，不仅会出现部件被损坏问题，还可能会由于物料泄露，造成电气设备出现短路、温度无法控制等问题，严重的话可能会引发爆炸事故。

2.2 外部因素

外部影响原因如下：①均匀侵蚀，属于出现率相对较高的一种，通过化学或者电化学产生，直接造成金属构件外表面出现劣化，若不进行处理，金属会逐渐失效，其通常是导致化工设备腐蚀的最大因素，但能够被预测，解决方式也比较简单，可以被有效预防，属于比较安全的因素。②局部腐蚀，与上述腐蚀因素有差异，是针对金属框架的某处，具体表现为3 种情况。首先是点蚀，在金属结构上有孔洞或者空腔，一般是因为对应范围内的钝化，引发点蚀。此范围转化成阳极，其他金属结构的部分，会成为阴极，引发局部的电化学腐蚀，并在不断恶化中，直接把金属材料贯穿及失效。该腐蚀因素通常无法精准被检测到，主要是由于其损坏面积不大，同时还容易被由于腐蚀形成的化合物挡住。其次是缝隙腐蚀，和点蚀相似，出现在某些区域。此类腐蚀和停滞微环境存在联系。举例来说，垫圈与夹具附近便容易出现缝隙腐蚀。导致形成该腐蚀现象的原因是：缝隙内有酸性情况，或者是氧气不足。最后是丝状腐蚀，化工设备的涂层被水侵蚀，从涂层上的相对缺陷开始，逐渐扩散。③电偶腐蚀，在两类金属材料同时处于具有腐蚀性的电解质内，便会引起电偶腐蚀。两类金属出现电偶，分别作为阴阳极，其中，扮演“阳极”的一方，被腐蚀的程度更严重，反观阴极受伤害的程度比较轻。而出现此腐蚀现象，要求具备几项条件，才会引起电化学的腐蚀，即两类电化学的金属，金属为电接触状态，金属直接在电解质中裸露。④环境裂缝属于腐蚀反应的过程，是受到化工设备所处环境条件的综合影响，原因可能是温度、应力等。⑤流动辅助腐蚀，在设备金属部件的表面形成氧化物层，被溶剂破坏后，会引发此类腐蚀问题，导致直接裸露的构件部分，腐蚀及恶化加重。⑥晶间腐蚀，本质上属于化学及电化学腐蚀，形成原因是金属材料内的杂物，一般集中在构件边界区域。

2.3 石化反应因素

受到生产需求以及生产目标的影响，石油化工产品在生产实践过程中可能会涉及化学试剂的使用问题。因化学试剂存在明显腐蚀性问题，在生产过程中可能会引发一系列化学反应，生成带有腐蚀性质的中间产物。这些产物成分可在空气扩散作用下影响化工设备表面安全，最终引发腐蚀问题。

3 化工机械设备防腐措施

3.1 隔离腐蚀介质

在实际开展防腐工作过程中，除了采用对应的方法进行修复和处理外，从根本上解决腐蚀问题是非常重要的一个思路，也是效果最好的一种防腐路径。基于设备容易被介质腐蚀的情况，当前需要采用控制化工介质浓度的方式，将腐蚀介质与设备之间进行有效隔离。通过改善设备的所处环境，确保能够获得更好的防腐效果。首先，对于石油化工设备来说，需要尽量远离海水等具备一定腐蚀性的介质，如可以通过在设备的表面设置防腐层，将设备自身与海水隔离开来，避免设备长时间受到海水的腐蚀，造成设备的质量受到影响。其次，可以适当的对介质浓度进行控制，通过稀释等手段，在保证企业正常运行的基础上，降低高浓度介质长时间腐蚀设备的情况出现。同时，由于石油化工企业中参与生产的大部分设备或者管道，都会受到腐蚀介质的影响，并且介质浓度和温度会时常变化，因此，在选择防腐措施过程中，需要按照实际情况合理的选择。如针对一些受到温度影响温度升高才会发生腐蚀的介质，在无法控制介质的情况下，则需要将重点放在设备自身的隔离措施上，如涂隔离层等。

3.2 在设备环境中加入缓蚀剂

若石油化工设备的工作环境为腐蚀环境，企业可以通过在环境内加入少量缓蚀剂以达到设备抗腐蚀的效果，目前，比较常见的缓蚀剂主要分为三类：无机缓蚀剂、有机缓蚀剂与气相缓蚀剂。其中无机缓蚀剂又被称为阳极型缓蚀剂，它包括促进阳极钝化的氧化剂或阳极成膜剂，通过作用于阳极区域促进其极化而生成保护膜，其优点显而易见，但若用量不足，保护膜的覆盖便不尽全面，且缺陷面积较小，容易造成设备穿孔。有机缓蚀剂能够吸附在设备基体表面产生不可视膜，有效阻止阴极与阳极反应，以此实现抗腐蚀，但相应地，这种不可视膜优势也可能会阻抑需要的反应，如酸洗时导致去膜速度过缓等。气相缓蚀剂的挥发性较强，可以用来保护处于贮藏状态下的金属设备零件，它能够被水解成基团吸附于设备基体表面，以此达到降低腐蚀速度的效果。相较其余方法，缓蚀剂的使用效果并不算太好，只能够在一定程度上降低腐蚀速度，但若使用得当，也能够大幅度增强石油化工设备的抗腐蚀性，达到防患于未然的效果。在实际使用缓蚀剂时，石油化工企业应当依据实际状况对缓蚀剂的类型做出选择，从安全环保性考量，保证缓蚀剂的缓蚀机理与生产过程不存在冲突[1]。

3.3 己二酸生产中硝酸腐蚀防护

在己二酸生产中，硝酸腐蚀是最主要的问题。这一方面的防腐工作，主要是针对硝酸生产车间环境、金属构件、硝酸设备以及管材等的腐蚀进行防腐设置。首先是从耐强腐蚀酸性介质要求出发，对耐腐材料以及防腐方案进行合理的确定，进而保证能够满足不同腐蚀环境下的防护要求。可以使用改性乙烯基酯系列的防腐材料，生产车间在处理了地面、横梁、立柱等表面后，使用改性乙烯基酯玻璃钢作为防腐隔离层，同时使用改性乙烯基酯耐酸防腐砂浆找平，面层使用这一类的胶泥粘接耐酸铸石板形成隔离防护。对于金属构件，打磨处理其基体表面，然后使用乙烯基酯渗透底漆进行封闭，再刷二道防腐中间漆。另外，有关硝酸设备以及管线腐蚀问题的防护，可以结合腐蚀情况变化曲线对金属材料进行合理的选择，比如稀硝酸可以使用白钢304L 材质，浓硝酸可以使用纯铝材质。然而，在实际生产中，工艺的介质条件复杂性较高，且硝酸的浓度具有较大变化，耐腐蚀材料，会存在非耐腐蚀区浓度介质，生产中设备以及管线也会出现不同的腐蚀现象。因此，依照现阶段生产中硝酸腐蚀的现况以及生产防护需求，硝酸生产以及储运设施需要进行良好的监测，实施科学化的管理[2]。

3.4 整合设备安装要点，强化环境腐蚀控制

石油化工机械设备性能的提升对安装环节有着一定的影响，因而需要做好设备安装内容要点整合，使安装过程顺利化。在进行设备施工防腐蚀作业中以及完善防腐蚀作业时，可以通过减少缝隙腐蚀来降低对石油化工设备所产生的不良影响，避免出现跑冒滴漏等问题。在安装中技术人员应全程监督，保证石油化工设备安装不出现误差，避免增加腐蚀概率。针对存在严重腐蚀区域需要利用金属材质进行修补与修复，必须根据金属类别采取适应的手段，避免因金属之间发生电化学腐蚀。同时可根据实际情况配置冷却或干燥设备，确保能够将空气湿度及温度得到精准控制，有效防控石油化工设备环境腐蚀问题[3]。

3.5 合理制定方案工艺

在化工机械前期设计及制作期间，如果设备结构不合理，同样会导致机械发生腐蚀。如果要提高化工机械自身的耐腐蚀水平，应当注重设计方案及相应制造技术，提高化工设备的可用性、稳定性。一方面，机械结构设计与制造时，外观造型应当尽可能简单，以避免增加机械中溶液及灰尘等物质的沉积量。如果有诸多溶液及灰尘进入机械内部，难以及时发现，不能及时清理出去，便容易发生腐蚀现象。此外，要让同一个设备及构件，运用同一种材料制作，并强调焊接处理的效果。同时，为避免出现缝隙，要仔细检查各连接处的质量。另一方面，适当留出腐蚀空间。在化工行业中，腐蚀问题是极为常见的，如果化工设备遭到腐蚀，对应内壁会变薄。所以，在机械设计时，不仅要满足生产技术和机械强度标准，还应适当留出空间。化工设备面对的大部分腐蚀，均无法精准预测，所以留出空间，有助于延长机械使用年限。相关企业应当在生产工艺与配套的相关工作机制方面，加大落实力度，从管理层面预防发生严重的腐蚀情况。同时，优化运行维护的方式。对于需要长期运行的化工设备，其面对的腐蚀问题是随着机械的工作状态进行的，对此，便需要运维行为可以保持基本的连贯性。在实际防腐中，相关公司要结合机组实际的运转状况，总结可能出现的腐蚀问题，以确定预防处理方案[4]。

3.6 镀刷防腐镀层或涂料

①微量元素的使用。在钢中加入铜、铬、镍等微量元素能够令钢表面生产致密性与附着性强的保护膜，这种保护膜能够在一定程度上阻碍腐蚀的扩散，以此实现对设备材料基体的保护。②在金属设备的表层镀金属层以增强抗腐蚀性。目前，比较新颖且有效的镀种是钛，在真空钛金炉内，借用惰性气体的辉光放电使金属或合金蒸气离子化，离子经电场加速而沉积带负电荷的金属部件，经过在设备表面镀钛层，设备的抗高温、抗高压、抗腐蚀能力均会得到大幅度增强，但是，镀钛工艺目前刚出现不久，其成本仍然相对较高，因此为了保证经济效益，石油化工企业可以选择镀铬，镀铬能够有效增强石油化工设备的耐腐蚀性与耐磨性、恢复设备已经被磨损的金属部件的尺寸，同时其经济性远远好过镀钛[5]。

4 结语

综上所述，石油化工设备是化工企业非常重要的组成部分，其质量和效率能够直接影响到企业的效益。针对当前腐蚀问题比较严重的现状，为了能够更好的落实防腐工作，需要在明确造成设备腐蚀的主要原因基础上，通过隔离腐蚀介质、合理选择设备、做好技术管理等措施，将防腐工作准确的落实在实际中，以此保证能够在获得较好抗腐蚀效果的基础上，避免化工物质泄漏造成环境污染、为生产带来安全隐患等问题出现，保证生产安全性的基础上，能够为企业实现效益最大化提供一定支持。