陳剛(浙江省環(huán)境工程有限公司，浙江 杭州 310012)

腐蝕指的是環(huán)境和材料之間產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)后破壞材料結(jié)構(gòu)的一種現(xiàn)象。一旦機(jī)械設(shè)備受到腐蝕，機(jī)械性能、顏色、外觀等都會(huì)出現(xiàn)變化，不僅會(huì)影響設(shè)備的質(zhì)量，而且還會(huì)造成能源和資源的浪費(fèi)，增加企業(yè)的經(jīng)營(yíng)成本。所以，分析腐蝕的相關(guān)原理，探討防腐措施對(duì)化工企業(yè)的生產(chǎn)有著重要意義。

1 化工機(jī)械被腐蝕的原因及腐蝕類型

1.1 化工機(jī)械被腐蝕的原因

由于化工機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)的特殊性，在濕度、溫度的影響下，就會(huì)出現(xiàn)腐蝕的情況。特別是在化工生產(chǎn)過程中，空氣中會(huì)含有大量的H2S、SO2、CO、鹽霧等物質(zhì)，這些物質(zhì)在潮濕或高溫的情況下，就會(huì)和金屬產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，腐蝕機(jī)械設(shè)備的外部和內(nèi)部。

1.2 化工機(jī)械腐蝕的類型

（1）從出現(xiàn)腐蝕的現(xiàn)象來看，可以分為高溫氧化腐蝕、點(diǎn)狀腐蝕、疲勞腐蝕、電化學(xué)腐蝕、剝層腐蝕、震動(dòng)磨損腐蝕、大氣腐蝕、縫隙腐蝕等，其中對(duì)機(jī)械設(shè)備損壞最大的腐蝕為電化學(xué)腐蝕。其他類型的腐蝕如果任其發(fā)展也會(huì)逐漸變成電化學(xué)腐蝕。

（2）從腐蝕的原理來看，可以將腐蝕分為電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕。其中電化學(xué)腐蝕指的是在一定環(huán)境下，電解質(zhì)溶液和金屬接觸后產(chǎn)生電極反應(yīng)后造成的腐蝕，這種類型的腐蝕在潮濕環(huán)境下比較多見[1]?；瘜W(xué)腐蝕指的是金屬長(zhǎng)期和空氣接觸產(chǎn)生了化學(xué)反應(yīng)，破壞了金屬的原結(jié)構(gòu)，這種腐蝕主要在干燥、高溫的情況下才會(huì)出現(xiàn)，并且整個(gè)腐蝕過程不會(huì)有其他介質(zhì)加入，是空氣和金屬之間的反應(yīng)。

2 腐蝕出現(xiàn)的基本原理

2.1 大氣腐蝕的作用機(jī)理

對(duì)于一些環(huán)境污染比較嚴(yán)重的地區(qū)，由于空氣中含有濃度比較高的CO2、SO2、H2S、硫化物等具有腐蝕性的物質(zhì)。當(dāng)環(huán)境濕度滿足腐蝕條件時(shí)，酸性氣體會(huì)和水產(chǎn)生反應(yīng)并形成無機(jī)酸，當(dāng)鐵質(zhì)機(jī)械在這種環(huán)境下作業(yè)時(shí)，就會(huì)受到腐蝕，破壞金屬結(jié)構(gòu)。

2.2 電化學(xué)腐蝕作用原理

金屬表面的電化學(xué)腐蝕主要是因?yàn)殡x子導(dǎo)電介質(zhì)和金屬表面產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)后對(duì)金屬結(jié)構(gòu)造成的破壞。在電化學(xué)腐蝕中都包含了一個(gè)陰極反應(yīng)和陽(yáng)極反應(yīng)，陰極反應(yīng)指的是介質(zhì)中的氧化劑對(duì)來自陽(yáng)極電子進(jìn)行吸收和還原的一個(gè)過程。陽(yáng)極反應(yīng)又叫做陽(yáng)極氧化，指的是金屬中的離子轉(zhuǎn)移到介質(zhì)中，并將電子放出的反應(yīng)過程。鋼鐵在酸性環(huán)境中被腐蝕后，位于陽(yáng)極的Fe會(huì)被氧化成鐵離子，釋放的電子從陽(yáng)極流至陰極，然后由H+離子吸收后，將其還原成氫氣，化學(xué)反應(yīng)公式如下:

Fe+2H+→Fe2++H2

所以，如果在電化學(xué)腐蝕中加快陽(yáng)極的離子化，就會(huì)導(dǎo)致化學(xué)腐蝕加快，加快化工機(jī)械的損壞速度。

3 化工機(jī)械防腐能力的提升措施

作為破壞金屬結(jié)構(gòu)的主要病害，為了提高化工機(jī)械的防腐能力，需要在機(jī)械設(shè)備的選擇方面以及設(shè)備購(gòu)買后的安裝等方面進(jìn)行控制，提高設(shè)備配套附件的防腐控制。

3.1 提高化工機(jī)械工業(yè)和結(jié)構(gòu)的防腐

在化工機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中，如果設(shè)計(jì)的外形比較復(fù)雜或不夠合理性，就會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力、積塵、積液、金屬表面漆模損壞等問題，使化工機(jī)械的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕、縫隙腐蝕、氧化腐蝕等情況[2]。所以，在設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)時(shí)，要從防腐的角度出發(fā)，全面分析機(jī)械工藝和機(jī)械結(jié)構(gòu)的合理性。主要需要注意以下幾個(gè)方面:

（1）要盡量避免構(gòu)件的表面出現(xiàn)傷痕或者表面被損壞。

（2）在設(shè)計(jì)時(shí)，要盡量避免構(gòu)件外形復(fù)雜化。

（3）盡量降低構(gòu)建之間的縫隙數(shù)量。

（4）由于不同類型的材料之間很容易出現(xiàn)電偶腐蝕的情況，因此盡可能使用相同的金屬材料作為構(gòu)件材料，例如主機(jī)和機(jī)座要使用相同的材料。

（5）選擇質(zhì)量良好的防銹漆，設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)類型。從而使構(gòu)件和腐蝕物質(zhì)可以徹底隔離開。尤其是要做好焊縫的漆的涂刷，做好涂漆結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，盡量使構(gòu)件任何一個(gè)部位都可以方便涂刷防銹漆。例如，使用背靠背的方式對(duì)兩塊型材進(jìn)行連接等。

（6）由于間斷性的焊接會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力或者應(yīng)力集中的情況。因此，在進(jìn)行焊接作業(yè)時(shí)，要保證施工的連續(xù)性。

（7）為了避免設(shè)備上殘留水分，盡量不要讓出現(xiàn)向上的凹口。如果無法避免，需要在該位置設(shè)置專門的排水孔。

（8）在進(jìn)行焊接時(shí)，不允許出現(xiàn)噴濺、咬邊、焊瘤、焊接不透等焊接缺陷，這些焊接問題會(huì)導(dǎo)致新的腐蝕問題出現(xiàn)。比如，當(dāng)出現(xiàn)咬邊時(shí)，會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中，產(chǎn)生的凹陷會(huì)產(chǎn)生夾縫。焊瘤會(huì)在母材和焊瘤之間產(chǎn)生夾縫，并且會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中。這些焊接問題都會(huì)造成縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕。在焊接時(shí)，如果焊接速度過低或焊接電流不合理都會(huì)產(chǎn)生焊瘤，而如果焊接的速度太快或者使用了過高的焊接電流會(huì)出現(xiàn)咬邊的情況。因此，在焊接時(shí)，要注意選擇合理的焊接工藝，安排經(jīng)驗(yàn)豐富的作業(yè)人員進(jìn)行焊接。而焊縫未焊透會(huì)導(dǎo)致孔洞和夾縫之間產(chǎn)生縫隙，出現(xiàn)小孔腐蝕和縫隙腐蝕的情況。

（9）做好縫隙腐蝕的防治措施。合理的設(shè)計(jì)構(gòu)件連接處的夾縫，一般情況下，構(gòu)件主要使用對(duì)接和搭接的方式進(jìn)行連接，在進(jìn)行對(duì)接和搭接時(shí)，盡量使用焊接的方式進(jìn)行連接。很多工廠會(huì)選擇鉚接的方式進(jìn)行連接，由于鉚接的接縫中會(huì)存有積液和積塵，很容易引起縫隙腐蝕，因此不建議使用[3]。在進(jìn)行焊接施工時(shí)，為了可以將搭接面完全封閉起來，建議使用雙面連續(xù)填角焊接的方式進(jìn)行施工。如果使用單面焊接的方式進(jìn)行作業(yè)，會(huì)出現(xiàn)電偶腐蝕和生產(chǎn)縫腐蝕，因此不建議使用。在接頭施工時(shí)，為了防止出現(xiàn)縫隙腐蝕的情況，要使用雙面連續(xù)對(duì)接焊的方式進(jìn)行作業(yè)。

3.2 選擇防腐性良好的設(shè)備材料

由于普通碳素鋼市場(chǎng)購(gòu)買方便、成本低、加工方便，當(dāng)前大部分工廠均使用普通的碳素鋼來作為機(jī)械設(shè)備的的施工材料。如果是在常規(guī)條件下使用，使用這種材料是可行的，其受到的腐蝕危害并不嚴(yán)重。但是，由于化工生產(chǎn)行業(yè)的腐蝕性強(qiáng)，很容易對(duì)設(shè)備造成腐蝕，影響設(shè)備的正常使用。比如，當(dāng)前使用比較多的Q235鋼材，將其放入到鹽霧、酸氣等環(huán)境中后，會(huì)使其被快速腐蝕。雖然很多化工單位都會(huì)在鋼材表面涂抹防腐漆，但是一旦出現(xiàn)局部脫落或者漆膜劃傷的情況，很快就會(huì)出現(xiàn)電化學(xué)腐蝕，并且電化學(xué)腐蝕會(huì)快速發(fā)展，影響設(shè)備的正常使用。所以，在生產(chǎn)化工設(shè)備時(shí)，要選擇具有良好耐腐性的低合金鋼材作為基礎(chǔ)材料。

雖然這種類型材料的成本較高，但是應(yīng)用在化工行業(yè)中的整體經(jīng)濟(jì)效益非常不錯(cuò)。相較于碳素鋼設(shè)備，低合金材料制造的設(shè)備使用年限要超出2-3倍左右，具有很高的性價(jià)比。

3.3 電化學(xué)防腐保護(hù)措施

電化學(xué)防腐措施是主要是根據(jù)金屬腐蝕的基本原理，將陽(yáng)極轉(zhuǎn)變成腐蝕電池的陰極，降低或避免金屬結(jié)構(gòu)被外界環(huán)境所腐蝕。常用的保護(hù)方法如外加電流法、犧牲陽(yáng)極法等。外加電流指的是把附加點(diǎn)擊和被保護(hù)金屬作為電解池的兩極，然后將被保護(hù)的金屬看作陰極，通過外加電流的方式將陰極保護(hù)起來[4]。這種方法一般應(yīng)用河水、海水、土壤中金屬設(shè)備的防腐。而犧牲陽(yáng)極法指的是使用比被保護(hù)金屬電極電勢(shì)更低的合金作為陽(yáng)極，然后將其在被保護(hù)金屬上固定，組成腐蝕電池，使被保護(hù)的金屬轉(zhuǎn)換成陰極，進(jìn)而達(dá)到防腐的效果。現(xiàn)重點(diǎn)對(duì)犧牲陽(yáng)極保護(hù)法的應(yīng)用進(jìn)行探討:

當(dāng)前，我國(guó)主要使用鋅陽(yáng)極、鎂陽(yáng)極、鋁陽(yáng)極作為犧牲陽(yáng)極材料。例如，對(duì)于鋅陽(yáng)極來說，鋅的標(biāo)準(zhǔn)電極電位要低于鐵，在特定的條件下，鋅和鐵接觸后就會(huì)組成一個(gè)微電池。此時(shí)，鐵為陰極、鋅為陽(yáng)極。當(dāng)介質(zhì)受到腐蝕時(shí)，會(huì)將鋅腐蝕，從而達(dá)到保護(hù)鐵的目的。一般使用焊接或螺栓固定的方式將犧牲陽(yáng)極焊在化工機(jī)械設(shè)備上。使用焊接固定時(shí)，要注意被保護(hù)金屬和陽(yáng)極不要直接接觸，預(yù)留一定的距離。在使用螺栓固定時(shí)，注意使用尼龍墊、橡膠墊子等進(jìn)行隔離。

4 結(jié)語

綜上所述，延長(zhǎng)化工機(jī)械設(shè)備的使用壽命，在降低企業(yè)經(jīng)營(yíng)成本，提升企業(yè)產(chǎn)量方面具有重要意義。因?yàn)榛どa(chǎn)的環(huán)境比較特殊，很容易對(duì)機(jī)械設(shè)備造成腐蝕，所以更應(yīng)該深入分析腐蝕的原理，并針對(duì)性的提出防腐措施，提高化工機(jī)械設(shè)備的防腐能力。

[1]李樹義.淺談如何提高化工機(jī)械防腐能力[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2011,(04):102-103.

[2]唐玉倫.關(guān)于化工機(jī)械防腐能力的探討[J].大科技:科技天地,2011,(09):79-80.

[3]宋偉.關(guān)于化工機(jī)械防腐能力的探討[J].黑龍江科技信息,2011,(04):121-122.

[4]閆象葵.濕硫化氫環(huán)境中承壓特種設(shè)備應(yīng)力腐蝕研究與防治措施[J].科技傳播,2014,(19):286-287.