石油化工设备常见的腐蚀原因及防腐策略

马宏生，金誉

(南通天宏化工科技有限公司，江苏 南通 226500)

0 引言

随着我国科学技术的不断发展，石油化工行业也迎来了新的发展契机，在有效保证产品质量和工作效率的同时，由于各种新设备的不断应用，生产技术水平也有了明显的提升，对于我国的经济发展产生了极大的促进作用。但是在设备应用的同时也逐步发现了一些新的问题。在石油化工设备生产过程中，设备腐蚀问题严重影响了设备的稳定运行，无形中增加了企业的运行成本，同时也会对生产效率造成了一定的影响。为了更好地维持行业的长久稳定发展，就需要对设备腐蚀的原因进行分析，针对问题产生的原因制定相应的防腐蚀策略，有效降低设备出现腐蚀的概率，进一步减少企业设备运行的成本，提高生产的实际效率。

1 防止石油化工设备腐蚀的必要性

1.1 石油化工设备正常运作的保障基础

腐蚀问题在制造业企业运行中比较常见，同时处理起来非常麻烦。尤其在石油化工企业生产的过程中，设备腐蚀问题是无法避免的一个问题，同时很大程度阻碍了生产效率的提升。在具体工作中，由于经验和方式的欠缺，企业在处理腐蚀问题时效率相对较低，同时腐蚀问题还存在一定的隐蔽性，往往达到一定程度才会暴露出来，但是一旦问题出现，就会对设备的运行造成极大的不利影响，还会导致一系列新的问题出现，严重影响到设备的使用寿命。为了减少设备腐蚀带来的影响，企业就需要及时开展有效的防腐行动，增强对防腐工作的安全意识，常规化开展设备维护工作，保证设备防腐工作的效率，在降低生产成本的同时进一步保证工作人员的生命安全[1]。

1.2 稳定保障石油化工企业安全生产

石油化工设备腐蚀会极大影响企业的生产效率，同时如不及时控制还可能会导致大规模有害液体和有害气体泄漏事件的发生，对工作人员的生命安全造成极大威胁。甚至可能会因为石油原料的泄漏，遇明火后就会引起严重的爆炸事件，威胁到企业设备和人员的安全，给企业及周边环境都会造成巨大的经济损失[2]。有效防腐工作的开展，则可以极大程度避免上述事件发生的概率，保证设备尽可能少受到腐蚀，确保整个生产过程在相对安全的环境下进行，有效保障参与生产的工作人员身体健康和生命的安全，为企业安全生产做好第一步防护。

1.3 推动实现环境保护目标

环境保护是石油化工企业生产中的重要内容，也是当前社会对于企业发展的根本要求。石油化工设备腐蚀会造成原材料泄漏，而泄漏出的液体或者气体会通过排水系统、土壤甚至空气扩散到周围区域，影响企业所在地的生态环境。而如发生爆炸后更会导致出现大规模的环境保护问题。由于企业自身性质原因，石油生产企业需要担负起较大的环境保护责任。企业及时做好自身防腐蚀工作，则可以从源头出发，降低相关事件发生的概率，避免在生产过程中有害气体和液体的排出，一方面来说可以减少对周边区域环境的破坏；另一方面来说，可以减小企业在环境保护方面的资金投入，保证企业利益的实现[3]。

2 石油化工设备腐蚀的原因

2.1 外力原因

2.1.1 化学腐蚀

外力因素是导致石油化工设备腐蚀的重要因素，在实际工作中，因为外力因素引起的腐蚀问题主要可以分为化学品腐蚀和电化学物质腐蚀。化学品腐蚀主要是因为石化设备系统金属物质与硫化物等腐蚀性化学物质的相互碰撞，导致金属在气体中的水分子和氧分子作用产生反应，不断生成新的金属氧化物，最终在石化设备系统表层生成了腐蚀层。这些腐蚀事件的发生通常都需要一定的环境，如较高的温度以及必要的腐蚀性物质等。以硫酸浓度为例，在硫酸浓度达到50%以下时，对普通设备材质的腐蚀速率最大；当浓度升高接近或超过这一目标值后，相应物质的腐蚀速率反而会相应降低。

电化学的腐蚀现象是因为石化装置金属结构和电解质溶液的直接接触所引起的，石化装置在吸收电解质溶液过程中会生成皮层电极[4]，因此会在表层生成一层金属腐蚀层，从而导致石化装置与设备开始腐蚀，在气候、温度、湿度等条件的作用下腐蚀不断加剧，直至装置损毁。

2.1.2 物理腐蚀

在实际的工业生产过程中，金属机械设备操作流程中所受到的气液流动因素影响很容易被人们所忽视，大部分的问题出现都是因为人为的错误操作而导致的，包括作业人员未能遵照规范流程进行机械设备保存和防护。由于化工产品机械设备在实际生产过程中的气液流动速率提高了，在化学介质高速流动的实际工业生产环境下，会对机械设备管路和金属机械设备本身产生冲击[5]，并且对设备的冲刷程度也不同。由于工业生产过程气体和液体的流量增大，机械设备接触体积越来越大，在一定程度上提高了机械设备冲刷腐蚀速率。在这样的工业生产条件下，若不关注则势必会提高金属机械设备的腐蚀速率。此外，由于生产人员设备维护意识较淡薄，这也加快了机械设备的腐蚀速率。随着作业持续时间的延长，机械设备的腐蚀逐渐进展到了恶性循环的程度，直接给石油化工企业造成了难以挽回的经济损失。

2.2 自身原因

2.2.1 设备金属性能存在不足

在石油化工设备的运行中，金属材料的特性会直接反映出设备自身耐腐蚀性能。石化装置中所应用到的金属材料品种有许多，针对各种金属材料特性可有不同的耐腐蚀性能表现。从具体的分析来看，金属材料中内含晶粒的大小多少也会影响设备自身的防腐蚀性能，例如不锈钢金属材质抗腐蚀能力要大于铸铁材质。在现阶段，中国多数石化企业机械设备中所使用的金属材料以粗大颗粒为主，整体防腐蚀能力相对较差，这对于石油化工设备的未来发展和使用具有一定的影响。只有积极进行突破，应用新的防腐性能好的材料，能够不断提升设备运行的稳定性。

2.2.2 材料管理使用不当

石油化工机械设备的材料使用状况相当复杂，特别是在机械设备的维修中，金属材料使用不当的现象比较明显。因为机械设备使用或供货不准确，在金属材料的选择上通常会存在两个问题：一是以低代高，增加了腐蚀的可能性，并由此造成了一些事故的产生；二是人们认为较高等级的机械材质会增加金属材料的耐腐蚀，以高代低，但却常常效果事与愿违。在实际制造流程中，由于机械设备的种类和材质类型较多，同时安装流程也比较复杂[6]，往往会产生部分材质、零部件之间的应用混淆，加上机械材质管理不严，都给石油化工等机械设备的实际应用中埋下了安全隐患。

2.2.3 设备的设计、加工不当

石油化工装置从结构设计初期，就必须格外注意结构的设置情况。在此时期一旦出现疏忽，就会直接造成装置的刚性、抗拉强度、承受力方面出现误差，严重时发生装置松动并引起的震荡，在一定程度上降低了装置的耐腐蚀性，还将减少装置的使用寿命。在实际的应用中，石油化工装备的结构设计和实际使用会产生一定的差异，主要的原因就是在应用的过程中对于结构设计的要求不足，未能按照科学规范进行设置。另外，在设备装置的焊接工程中，由于人为的一些失误，导致施工流程产生问题，最终造成设备的腐蚀。

3 提升石油化工设备防腐的措施分析

在石油化工生产中，若想取得设备防腐工作好的成效，就必须重视设备的维护和问题排查，有效降低腐蚀问题的发生率。公司管理者必须重视防腐工作，积极贯彻科学的防护方法，并确保严格依照制度规范实施。公司管理者也要落实好防腐蚀工作的教育和宣传，使每个人员都能在工作前和工作中保持认真态度，并严格依照既定明确的防腐蚀工作流程实施。

3.1 外力方面

3.1.1 做好对介质的处理

为了防止石油化工设备腐蚀，就需要及时做好介质腐蚀措施。首先在设备运行的过程中，要通过耐腐蚀隔离层把腐蚀介质和机器设备隔绝起来，从而降低不同的酸碱介质对机器设备表面构造的腐蚀；其次，在设备运行中，腐蚀介质往往会对设备形成一定的腐蚀，尤其是各种含量和温度不同中的介质，更容易加剧对机器设备的腐蚀，所以必须采取改变介质含量的合理有效方法减缓腐蚀过程。此外，在生产实践中，设备无法完全实现和腐蚀介质的零接触，在应用过程中，也可以采用在设备上涂刷防腐材料的方式起到相互隔离的效果。比如：可以使用包括环氧树脂等耐腐蚀材料，这些材料能够和空气进行化学反应，最终产生有效的保护层。在进行涂装作业中，工作人员必须事前先全面熟悉石油化工设备材料，同时还必须了解设备的具体用途、使用方法以及自身金属的抗腐蚀能力等，再针对实际情况进行涂装，提升石油化工设备的防腐效果。

3.1.2 强化环境腐蚀控制

石油化工设备的性能对装配环节会产生重要的影响，因此要想做好石油化工设备的防腐蚀工作，就必须及时对机械设备装配的内容要点进行总结，使装配流程更加顺利化，在进行设备施工防腐作业时，应避免：“跑冒滴漏”等问题的出现[7]。在安装过程中，工程人员必须全程监护，确保石油化工装置安装不发生偏差，降低设备腐蚀几率。针对一些比较严重的腐蚀区域，必须使用金属材料进行修补和恢复，同时，还必须针对金属材料类型选择不同的防护的手段，避免因金属材料之间不正确连接产生电化学腐蚀。另外，由于石化装置的构造相对复杂，因此就需要在确保装置安装防腐工作实施到位的基础上，及时做好制造环节的防腐蚀处理；由于生产装置处在空气中水分较大的环境中，会使装置锈蚀问题增加，要求必须确定石化装置所在的工艺操作环境，具体包括空气温度、湿度等，注意环保指标的监控，以降低装置锈蚀几率。必要时可以按照实际需要选择使用制冷及干燥设备，确保对环境湿度和高温进行有效管控，可有效预防设备环境腐蚀现象。

3.2 自身方面

3.2.1 优化设备结构设计

结构设计阶段是整个石化装置的初始阶段。在设计阶段，工作人员既要合理利用化学控制腐蚀的有关理论知识和经验，保证装置优异的使用寿命，同时又要根据社会发展的要求实现经济适用和环境保护的多重目标。此外，由于装置质量和石油化工装置的使用效果有关，因此在装置设计过程中要充分考虑装置在包装、加工、搬运和装配时都可能出现的锈蚀问题。在具体工作的开展中，石油化工装备材质本身的抗腐蚀性能也决定着装备的耐腐蚀性，因此在设备制造时就需要根据实际情况选择有效的材料。目前，最常见的抗金属腐蚀氧化的材质大致可分为非金属(如橡胶、塑料等高分子材料)和抗腐蚀表面材料(如防腐涂层、涂料等)两类。在各种金属材质中，用途最广泛的是碳钢，但因其抗腐蚀力较低，所以必需采用防腐涂层防护。当前，又产生了一系列防腐蚀性能较强的新兴材质，如玻璃钢、合金钢、铝合金等。因此在选择石油化工及专用设备材质时，还应兼顾金属材料的经济性、工作介质的化学特性、装置的机械特性，以及工艺条件等因素。

3.2.2 完善设备加工工艺

石化装置生产制造流程非常庞杂，同时生产的工艺也较多，因此在实际的工作流程中，必须要高度重视腐蚀问题。目前的保护措施，主要是对设备的加工工艺条件进行限制，最常用的措施是降低空气中的含水量和增加设备工作环境温度。因为通常水分子都会增加对设备腐蚀速度，而常温干燥的工作条件又有助于对电子设备的保护和使用，所以电子设备的加工过程中应增加适当的干燥和冷冻装置，降低或减小空气中的含水量。另外，环境温度增加利于压缩空气中的水分挥发，进而减少空气水分对石油化工设备的腐蚀，因此在设备运行中要适当提高环境温度。在设备的设计工作中，工作人员要针对设备具体使用的场合以及设备必须长期保持的条件这几个因素进行相应适当改变，从而切实提高设备防腐性水平。

在工程设计过程中，首先需要从选用材质方面入手，通过科学的材质结构，实现设备的材质平衡，提升设备的耐腐蚀性。针对工业生产中高温和高压以及强弱酸等生产工艺环节，工作人员必须注意使用特定化防腐技术，实现设备装置与外界完全隔离的效果。同时针对工程设计中所使用的设备或物料，工程设计技术人员必须及时确定化学性是否稳定，防止因为物料的盲目选用，引起不必要的化学反应，影响设备的安全应用。针对设备生产工艺与技术实际的需要，工作人员还需要及时选用合适的防腐蚀药剂，在确保对设备没损害的前提下进行规范应用，提升石油化工设备的防腐蚀性。

3.2.3 建立健全防腐设备监测系统

随着信息化技术的不断发展，在各个行业中对于新技术的应用也更加深入，同时范围也不断扩大，对于制造业行业的发展来说具有极大的作用。在石化行业发展中，为了有效避免设备装置的性能遭受腐蚀，企业管理者就必须加强对生产装置的腐蚀控制，通过现代信息化手段与计算机网络技术建立一个腐蚀物质流动分布的监控分析系统，为制定装置保护措施提供数据支持。另外在监控体系中，有关单位还要通过对运行信息的定期检查、管理和分析，及时了解设备运行的实际情况，有效管控装置的腐蚀问题。另外，针对制造过程中极易出现腐蚀现象，企业应通过现场检测和后期跟踪防腐检测手段了解问题情况，并针对设备的可能发生部位设立检查点，提高检测的精度。设备控制单位也应严格履行防腐程序的要求，将制定防腐手册分权化给有关人员，将防腐信息进行登记，录入到信息系统中的数据信息库，为后续项目提供数据支撑。另外，在实际的工作过程中，企业管理人员针对产品结构的特性，对原材料的腐蚀介质参数进行反复监测核检分析，对产品结构中腐蚀介质中的浓度采用合理方法予以合理防控，最大程度减少设备腐蚀情况的出现，推动石油化工生产的进一步发展。

4 结语

综上所述，设备腐蚀是石油化工企业生产中的常见问题，对于石油化工企业的发展会造成极大的影响。由于导致石油化工设备腐蚀的原因较为复杂，因此在问题处理中通常具有一定的难度。文章中，作者在了解当前石油化工设备腐蚀原因之后，根据具体的原因提出了相应的解决方案。在未来的发展中，石油化工企业管理者及时优化企业发展的策略，最大程度降低石油化工设备运行中的腐蚀问题，节省成本，创造更多的经济效益。