欒緒亮，韓 威

（山東南山鋁業(yè)股份有限公司，山東 龍口 265700）

在當今工業(yè)化社會中，化工產(chǎn)業(yè)早已成為了我國工業(yè)發(fā)展的重要支柱，然而因為工藝等原因，化工設備經(jīng)常會出現(xiàn)被腐蝕等情況?；ぴO備本身在工業(yè)的發(fā)展中變得越來越復雜，造價越來越昂貴，但是在腐蝕作用下，其使用壽命被大幅度降低，導致了工廠的巨大經(jīng)濟損失[1]。在氧化鋁廠的生產(chǎn)設備中也是如此，由于氧化鋁生產(chǎn)工藝本身需要高溫環(huán)境，其生產(chǎn)設備材料極其特殊，但是在高溫環(huán)境下使用時間過久，再加上得不到恰當?shù)谋ｐB(yǎng)，導致氧化鋁的生產(chǎn)設備腐蝕速度加快，嚴重延緩了氧化鋁的生產(chǎn)進度，阻礙了工業(yè)生產(chǎn)活動，造成了經(jīng)濟損失。因此下文對氧化鋁廠生產(chǎn)設備的腐蝕原因作出分析，并對其生產(chǎn)設備腐蝕防護技術進行探究。

1 氧化鋁廠生產(chǎn)設備腐蝕防護技術

電化學防護技術是我國現(xiàn)代工業(yè)社會對于各化工廠生產(chǎn)設備最重要的一項防護手段，這是一種通過電化學原理進行腐蝕防護的方法，通過阻礙電化學腐蝕的進行達到腐蝕防護的目的[2]。在電化學防護的過程中，通過化學原理中電解質的陰陽離子相互反應，形成對該化工生產(chǎn)設備的保護作用?；どa(chǎn)設備的金屬浸泡在電解質溶液中，通過外部電流的引導，化工生產(chǎn)設備會逐漸產(chǎn)生電極的極化現(xiàn)象，電荷從化工生產(chǎn)設備的陰極流向陽極，該化工生產(chǎn)設備也就發(fā)生了電化學腐蝕現(xiàn)象。因此只要能夠抑制住電化學腐蝕現(xiàn)象，就能從另一個角度對化工生產(chǎn)設備進行腐蝕防護，如圖1所示為電化學腐蝕示意圖。

圖1 電化學腐蝕示意圖

通過電化學腐蝕示意圖，我們可以了解電化學防護技術的基本原理。假設氧化鋁廠的生產(chǎn)設備也處于如圖所示的環(huán)境中，可以稍稍改變生產(chǎn)設備的外部條件，使其擺脫電化學腐蝕的條件，從而達到腐蝕防護的效果[3]。電化學腐蝕防護分為陰極保護和陽極保護兩種方法。

1.1 陰極保護法

陰極保護法又被稱為強制電流陰極保護法，主要是在氧化鋁廠生產(chǎn)設備的外表加入一些陰極電流，將直流電源的正極與輔助電源相連，負極與氧化鋁廠生產(chǎn)設備相連，使陽極部分的溶解速率降低，從而避免腐蝕現(xiàn)象的出現(xiàn)。

通過這樣的方法使氧化鋁廠的生產(chǎn)設備成為陰極，而另一端連接的廢舊金屬作為輔助陽極，成為電化學腐蝕防護中被犧牲的一段，不斷被氧化。因此這種方法也被稱為犧牲陽極的陰極保護法，其輔助陽極通常使用活潑金屬作為犧牲材料，如鋅、鎂、鋁等。

1.2 陽極保護法

另一種陽極保護的方法與陰極保護截然不同，通常情況下，如陰極保護一般在化工生產(chǎn)設備外連通外加電流的方式會使陽極產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象，從而使氧化鋁的生產(chǎn)設備腐蝕速度加快。但是當氧化鋁生產(chǎn)設備鈍化以后，再在外部增加一定量的電流，氧化鋁生產(chǎn)設備的腐蝕率反而會變小，陽極保護法就是通過這種改變氧化鋁生產(chǎn)設備鈍化性質的方法來對氧化鋁生產(chǎn)設備進行腐蝕防護。想要從陽極防護的角度實現(xiàn)對于氧化鋁生產(chǎn)設備的腐蝕防護就必須達到以下幾點要求：第一，首先需要從氧化鋁生產(chǎn)設備的表面通入超過陰極保護時所需的電流，使氧化鋁生產(chǎn)設備形成陽極鈍化現(xiàn)象，并在電流中達到穩(wěn)定形態(tài)。第二，向氧化鋁生產(chǎn)設備中添加易鈍化的合金材料或陰性金屬（或非金屬）材料，以此提升氧化鋁生產(chǎn)設備的鈍化能力。第三，增加保護電極，將保護電極與被保護的氧化鋁生產(chǎn)設備相連接，形成一個原電池回路，將氧化鋁生產(chǎn)設備作為原電池的陰極，產(chǎn)生的電流反而會減緩氧化鋁生產(chǎn)設備的腐蝕速率。第四，可以向電解質溶液中添加鈍化劑，使原電池回路的氧化能力增強，從而增強其鈍化能力，以達到腐蝕防護的效果。

電化學防護法是氧化鋁生產(chǎn)設備腐蝕防護技術中最有效的方法，無論是陽極防護還是陰極防護，在制作上都十分簡單易懂。特別是在犧牲陽極保護法中，用犧牲金屬替代陽極非常方便。且耗電量小，一旦運作起來很容易就能自發(fā)運行，可以輕松調節(jié)保護電極，不使之對周邊環(huán)境造成過大干擾。而外加電流陰極保護法雖然耗電量較大，但其不需要活潑金屬作為輔助陽極，所提供的電能也較犧牲陽極的陰極保護法大，且因其需要事先外加電源而易于監(jiān)測和控制。

2 實驗分析

考慮到本實驗的實驗目的是確定氧化鋁廠生產(chǎn)設備腐蝕防護技術的優(yōu)劣，而氧化鋁生產(chǎn)設備體型龐大，造價昂貴，因此不能使用其生產(chǎn)設備作為實驗材料。氧化鋁廠生產(chǎn)設備的腐蝕防護除電化學防護技術外還有涂層防護技術，本實驗通過對設有電化學腐蝕防護和涂層防護的合金進行氧化鋁生產(chǎn)過程中的化學腐蝕，從腐蝕速度和腐蝕效果以及造價金額等方面判斷本文所述腐蝕防護技術的應用性。

2.1 實驗準備工作

首先需要還原氧化鋁制作的工藝流程，在氧化鋁生產(chǎn)的過程中，會向其中添加強堿性的石灰，并伴隨高溫高壓的環(huán)境，因此為了保證實驗結果的準確性，本實驗也需要向實驗裝置中添加強堿和高溫、高壓。氧化鋁廠的生產(chǎn)設備因體型龐大且價格昂貴，因此本實驗使用與氧化鋁生產(chǎn)設備同樣材質的不銹鋼板作為實驗材料，該不銹鋼板長1m，寬0.5m，高0.1m，除此以外還需要準備陶瓷鍍層材料、有機合成涂料、電化學防腐蝕實驗所需的水槽以及相關化學藥品。

本實驗共分為四組進行，A組使用強制電流陰極防護技術，B組使用陽極鈍化腐蝕防護技術，C組使用陶瓷鍍層腐蝕防護技術，D組使用有機合成材料防護技術。四個實驗組在進行腐蝕防護過程中所需費用如表1所示。

表1 實驗費用

將四個材質大小相同的不銹鋼板作為四個實驗組的原材料，將其置入以上環(huán)境中，分別使用不同的防護技術進行腐蝕防護，觀察其腐蝕效果。

2.2 實驗結果分析

在強堿性、高溫、高壓的環(huán)境下，觀察這四組實驗的腐蝕效果如圖2所示。

圖2 單位時間內各實驗組的腐蝕面積

如上圖所示，在強堿性、高溫、高壓的極端環(huán)境下，不銹鋼板的腐蝕面積隨時間增加而增大。單位時間內腐蝕面積增加由小到大的順序是：陶瓷鍍層腐蝕防護技術、強制電流陰極防護技術、陽極鈍化腐蝕防護技術、有機合成材料防護技術。但是腐蝕防護效果最好的陶瓷鍍層腐蝕防護技術造價高昂，且陶瓷本身易碎，難以持久，一般不用在氧化鋁廠生產(chǎn)設備的腐蝕防護中。因此從經(jīng)濟和腐蝕效果的角度考慮，強制電流陰極防護技術和陽極鈍化腐蝕防護技術等電化學腐蝕防護技術更具有應用性，值得被推廣。

3 結束語

由上文可知，現(xiàn)代化工設備因為工業(yè)發(fā)展等原因日益復雜，因此急需腐蝕防護技術的優(yōu)化。技術人員應根據(jù)氧化鋁廠生產(chǎn)設備的具體腐蝕原因制定合理的腐蝕防護技術，使生產(chǎn)設備的發(fā)揮出應有的價值，刺激化工產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展。