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)境和材料之間產生化學反應后破壞材料結構的一種現(xiàn)象。一旦機械設備受到腐蝕，機械性能、顏色、外觀等都會出現(xiàn)變化，不僅會影響設備的質量，而且還會造成能源和資源的浪費，增加企業(yè)的經營成本。所以，分析腐蝕的相關原理，探討防腐措施對化工企業(yè)的生產有著重要意義。

1 化工機械被腐蝕的原因及腐蝕類型

1.1 化工機械被腐蝕的原因

由于化工機械金屬結構的特殊性，在濕度、溫度的影響下，就會出現(xiàn)腐蝕的情況。特別是在化工生產過程中，空氣中會含有大量的H2S、SO2、CO、鹽霧等物質，這些物質在潮濕或高溫的情況下，就會和金屬產生化學反應，腐蝕機械設備的外部和內部。

1.2 化工機械腐蝕的類型

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

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

2 腐蝕出現(xiàn)的基本原理

2.1 大氣腐蝕的作用機理

對于一些環(huán)境污染比較嚴重的地區(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。當環(huán)境濕度滿足腐蝕條件時，酸性氣體會和水產生反應并形成無機酸，當鐵質機械在這種環(huán)境下作業(yè)時，就會受到腐蝕，破壞金屬結構。

2.2 電化學腐蝕作用原理

金屬表面的電化學腐蝕主要是因為離子導電介質和金屬表面產生電化學反應后對金屬結構造成的破壞。在電化學腐蝕中都包含了一個陰極反應和陽極反應，陰極反應指的是介質中的氧化劑對來自陽極電子進行吸收和還原的一個過程。陽極反應又叫做陽極氧化，指的是金屬中的離子轉移到介質中，并將電子放出的反應過程。鋼鐵在酸性環(huán)境中被腐蝕后，位于陽極的Fe會被氧化成鐵離子，釋放的電子從陽極流至陰極，然后由H+離子吸收后，將其還原成氫氣，化學反應公式如下:

Fe+2H+→Fe2++H2

所以，如果在電化學腐蝕中加快陽極的離子化，就會導致化學腐蝕加快，加快化工機械的損壞速度。

3 化工機械防腐能力的提升措施

作為破壞金屬結構的主要病害，為了提高化工機械的防腐能力，需要在機械設備的選擇方面以及設備購買后的安裝等方面進行控制，提高設備配套附件的防腐控制。

3.1 提高化工機械工業(yè)和結構的防腐

在化工機械設計的過程中，如果設計的外形比較復雜或不夠合理性，就會產生熱應力、機械應力、積塵、積液、金屬表面漆模損壞等問題，使化工機械的結構出現(xiàn)應力腐蝕、縫隙腐蝕、氧化腐蝕等情況[2]。所以，在設計機械結構時，要從防腐的角度出發(fā)，全面分析機械工藝和機械結構的合理性。主要需要注意以下幾個方面:

（1）要盡量避免構件的表面出現(xiàn)傷痕或者表面被損壞。

（2）在設計時，要盡量避免構件外形復雜化。

（3）盡量降低構建之間的縫隙數(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件材料，例如主機和機座要使用相同的材料。

（5）選擇質量良好的防銹漆，設計合理的結構類型。從而使構件和腐蝕物質可以徹底隔離開。尤其是要做好焊縫的漆的涂刷，做好涂漆結構的設計，盡量使構件任何一個部位都可以方便涂刷防銹漆。例如，使用背靠背的方式對兩塊型材進行連接等。

（6）由于間斷性的焊接會導致結構內部產生應力或者應力集中的情況。因此，在進行焊接作業(yè)時，要保證施工的連續(xù)性。

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

（8）在進行焊接時，不允許出現(xiàn)噴濺、咬邊、焊瘤、焊接不透等焊接缺陷，這些焊接問題會導致新的腐蝕問題出現(xiàn)。比如，當出現(xiàn)咬邊時，會導致應力集中，產生的凹陷會產生夾縫。焊瘤會在母材和焊瘤之間產生夾縫，并且會導致應力集中。這些焊接問題都會造成縫隙腐蝕和應力腐蝕。在焊接時，如果焊接速度過低或焊接電流不合理都會產生焊瘤，而如果焊接的速度太快或者使用了過高的焊接電流會出現(xiàn)咬邊的情況。因此，在焊接時，要注意選擇合理的焊接工藝，安排經驗豐富的作業(yè)人員進行焊接。而焊縫未焊透會導致孔洞和夾縫之間產生縫隙，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。合理的設計構件連接處的夾縫，一般情況下，構件主要使用對接和搭接的方式進行連接，在進行對接和搭接時，盡量使用焊接的方式進行連接。很多工廠會選擇鉚接的方式進行連接，由于鉚接的接縫中會存有積液和積塵，很容易引起縫隙腐蝕，因此不建議使用[3]。在進行焊接施工時，為了可以將搭接面完全封閉起來，建議使用雙面連續(xù)填角焊接的方式進行施工。如果使用單面焊接的方式進行作業(yè)，會出現(xiàn)電偶腐蝕和生產縫腐蝕，因此不建議使用。在接頭施工時，為了防止出現(xiàn)縫隙腐蝕的情況，要使用雙面連續(xù)對接焊的方式進行作業(yè)。

3.2 選擇防腐性良好的設備材料

由于普通碳素鋼市場購買方便、成本低、加工方便，當前大部分工廠均使用普通的碳素鋼來作為機械設備的的施工材料。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重。但是，由于化工生產行業(yè)的腐蝕性強，很容易對設備造成腐蝕，影響設備的正常使用。比如，當前使用比較多的Q235鋼材，將其放入到鹽霧、酸氣等環(huán)境中后，會使其被快速腐蝕。雖然很多化工單位都會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，很快就會出現(xiàn)電化學腐蝕，并且電化學腐蝕會快速發(fā)展，影響設備的正常使用。所以，在生產化工設備時，要選擇具有良好耐腐性的低合金鋼材作為基礎材料。

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

3.3 電化學防腐保護措施

電化學防腐措施是主要是根據(jù)金屬腐蝕的基本原理，將陽極轉變成腐蝕電池的陰極，降低或避免金屬結構被外界環(huán)境所腐蝕。常用的保護方法如外加電流法、犧牲陽極法等。外加電流指的是把附加點擊和被保護金屬作為電解池的兩極，然后將被保護的金屬看作陰極，通過外加電流的方式將陰極保護起來[4]。這種方法一般應用河水、海水、土壤中金屬設備的防腐。而犧牲陽極法指的是使用比被保護金屬電極電勢更低的合金作為陽極，然后將其在被保護金屬上固定，組成腐蝕電池，使被保護的金屬轉換成陰極，進而達到防腐的效果?，F(xiàn)重點對犧牲陽極保護法的應用進行探討:

當前，我國主要使用鋅陽極、鎂陽極、鋁陽極作為犧牲陽極材料。例如，對于鋅陽極來說，鋅的標準電極電位要低于鐵，在特定的條件下，鋅和鐵接觸后就會組成一個微電池。此時，鐵為陰極、鋅為陽極。當介質受到腐蝕時，會將鋅腐蝕，從而達到保護鐵的目的。一般使用焊接或螺栓固定的方式將犧牲陽極焊在化工機械設備上。使用焊接固定時，要注意被保護金屬和陽極不要直接接觸，預留一定的距離。在使用螺栓固定時，注意使用尼龍墊、橡膠墊子等進行隔離。

4 結語

綜上所述，延長化工機械設備的使用壽命，在降低企業(yè)經營成本，提升企業(yè)產量方面具有重要意義。因為化工生產的環(huán)境比較特殊，很容易對機械設備造成腐蝕，所以更應該深入分析腐蝕的原理，并針對性的提出防腐措施，提高化工機械設備的防腐能力。

[1]李樹義.淺談如何提高化工機械防腐能力[J].中國石油和化工標準與質量,2011,(04):102-103.

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

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

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