羅江

（陜西陜化煤化工集團有限公司，陜西 渭南 714100）

化工機械設(shè)備在運行過程中，與含有酸堿鹽的溶液、水、大氣等介質(zhì)接觸，發(fā)生電化學(xué)或化學(xué)反應(yīng)，進而產(chǎn)生腐蝕作用。腐蝕會導(dǎo)致機械設(shè)備及管線尺寸、形狀變化，或發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞。在當(dāng)前的化工生產(chǎn)中，這種腐蝕現(xiàn)象十分常見，對化工生產(chǎn)的進行有不利影響。如果機械設(shè)備及管線發(fā)生腐蝕，將會無法正常運行，同時設(shè)備壽命明顯縮短，還可能造成設(shè)備及管線的跑冒滴漏問題。在嚴(yán)重的情況下，還有可能引起爆炸事故，造成人員財產(chǎn)損失和環(huán)境污染。所以，加強化工機械設(shè)備及管線的腐蝕管理與維護，具有很大的必要性。

1 化工機械設(shè)備及管線腐蝕的類型

1.1 化學(xué)腐蝕

在化工生產(chǎn)過程中，一般會涉及較多的腐蝕性化學(xué)原料。當(dāng)這些化學(xué)物質(zhì)接觸到機械設(shè)備金屬表面后，就可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生金屬氧化物，進而對金屬表面造成破壞?；瘜W(xué)腐蝕的產(chǎn)生，通常是腐蝕性化學(xué)介質(zhì)和金屬在干燥、高溫的環(huán)境下，直接發(fā)生反應(yīng)。

1.2 電化學(xué)腐蝕

電化學(xué)腐蝕的發(fā)生環(huán)境，一般都是比較潮濕的，因此，這種反應(yīng)也屬于氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)。當(dāng)化工機械設(shè)備及管線的金屬材料部分與電解質(zhì)溶液發(fā)生接觸，就會產(chǎn)生電極反應(yīng)，進而造成腐蝕。電化學(xué)腐蝕也是發(fā)生頻率最高，同時對機械設(shè)備性能產(chǎn)生最大影響的腐蝕類型。

1.3 其他類型腐蝕

除了上述兩種常見的腐蝕類型外，還可按照設(shè)備類型自身差異、設(shè)備受到腐蝕的不同原因等進行劃分。例如，可以分為點狀腐蝕、晶間腐蝕、焊接應(yīng)力腐蝕等。

2 化工機械設(shè)備及管線腐蝕的原因

2.1 內(nèi)在原因

金屬的防腐能力與化工機械設(shè)備及管線腐蝕有著很大的關(guān)系。大多數(shù)化工機械設(shè)備及管線都是以機械構(gòu)件組成，而金屬材料自身的防腐能力，與其內(nèi)部晶粒粗細程度成反比關(guān)系。如果機械擁有越大的晶粒密度，則其防腐能力就會越低。所以，現(xiàn)代化工機械設(shè)備及管線中，如果構(gòu)成的金屬部件為粗晶粒，其就不會具有足夠的防腐能力，因而更容易發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。例如，很多化工機械設(shè)備及管線材料是鑄鐵類，相比不銹鋼材料，就會更容易產(chǎn)生腐蝕。不同的溶液與腐蝕的發(fā)生也有關(guān)系。在化工機械設(shè)備運行中，接觸不同的溶液和介質(zhì)，其中很多溶液都有腐蝕性。當(dāng)化工機械設(shè)備及管線材料防腐能力不足，就會發(fā)生腐蝕。此外，機械設(shè)備零件表面粗糙程度，也會影響腐蝕現(xiàn)象。零件是化工機械設(shè)備最常出現(xiàn)腐蝕的位置，在發(fā)生腐蝕后將會影響整個設(shè)備的質(zhì)量及性能。而零部件中腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，一般是與表面粗糙程度有關(guān)。如果零件表面粗糙程度越高，就越容易發(fā)生腐蝕。

2.2 外在原因

化工機械設(shè)備在運行過程中，接觸到的腐蝕性物質(zhì)類型較多，都可能對設(shè)備及管線造成腐蝕。腐蝕從本質(zhì)上看屬于化學(xué)現(xiàn)象，如果化工生產(chǎn)中介質(zhì)溫度較高，就會出現(xiàn)更強烈的腐蝕作用。介質(zhì)具體流速也會對腐蝕速度及程度產(chǎn)生影響，隨著速度的加快，腐蝕嚴(yán)重程度也會加深。在化工機械設(shè)備長期運行過程中，由于零部件旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生剪力，容易引起扭曲，導(dǎo)致電位下降，進而發(fā)生電池腐蝕的情況。從化工機械設(shè)備管理經(jīng)驗中能夠看出，工作人員必須注重對設(shè)備及管線的維護。如果沒有對化工機械設(shè)備應(yīng)用良好的防腐措施，設(shè)備在使用過程中就比較容易出現(xiàn)腐蝕。如果機械設(shè)備已經(jīng)有部分腐蝕現(xiàn)象發(fā)生，而沒有及時采取措施進行處理，可能導(dǎo)致腐蝕繼續(xù)蔓延和加重。此外，還要對化工機械設(shè)備及管線的所處環(huán)境進行分析，例如，在海洋環(huán)境中使用的化工機械設(shè)備，由于受到海水的侵蝕，其中的海洋生物、流速、酸堿性、溫度、溶解氧、含鹽量等，與設(shè)備及管線的腐蝕都有關(guān)系，都會造成腐蝕速度加快和程度加深。另外，海洋中微生物還會產(chǎn)生較多的二氧化碳及硫化氫，對設(shè)備及管線腐蝕也有影響。

3 化工機械設(shè)備及管線腐蝕的管理維護

3.1 合理選擇設(shè)備材料

以往很多化工機械設(shè)備及管線都是以普通碳素結(jié)構(gòu)鋼為主要材料，其成本比較低，具有廣泛的來源，加工方便，力學(xué)性能優(yōu)良，所以應(yīng)用廣泛。在常規(guī)工作環(huán)境中，使用這類材料基本可以滿足要求，不會發(fā)生明顯的腐蝕。但是，在化工行業(yè)中，由于經(jīng)常接觸高濃度腐蝕性介質(zhì)，所以其耐腐蝕性能不足，就會發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕破壞現(xiàn)象。所以，應(yīng)當(dāng)合理地選擇設(shè)備材料，盡量選擇耐腐蝕性強的金屬材料。在材料選擇中，要綜合考慮腐蝕環(huán)境，包括各種特殊環(huán)境條件，如交變應(yīng)力、沖擊荷載、真空、高壓、低溫、高溫等；是否有急冷急熱造成的應(yīng)力變化及熱沖擊效應(yīng)；加熱冷卻的溫度及溫度周期的變化；不同材料接觸狀態(tài)；包含殘余應(yīng)力在內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)；液體的流動或靜止?fàn)顟B(tài)；操作壓力、溫度等；介質(zhì)濃度、成分等。同時，對產(chǎn)品要求、設(shè)備結(jié)構(gòu)、設(shè)備類型等仔細考慮。此外，還要對設(shè)計預(yù)期使用年限加以分析，確保能夠使整個生產(chǎn)裝置要求壽命滿足。要盡量達到整個機械設(shè)備及管道各個部分材料均勻劣化的改變。在此基礎(chǔ)上，還要綜合維修費用、施工費用、材料費用等經(jīng)濟因素全面考慮。這樣，能夠?qū)⒃O(shè)備腐蝕程度最大限度地降低，使設(shè)備使用壽命延長。

3.2 結(jié)構(gòu)工藝防腐設(shè)計

在結(jié)構(gòu)工藝防腐設(shè)計方面加以優(yōu)化，能夠使機械設(shè)備及管線的抗腐蝕性能大大提高。如果構(gòu)件幾何形狀設(shè)計不合理或復(fù)雜度較高，就容易出現(xiàn)積液、熱應(yīng)力、機械應(yīng)力等問題，造成應(yīng)力腐蝕、縫隙腐蝕、氧化腐蝕等。所以，要綜合考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計與工藝設(shè)計的合理性。在設(shè)計機械構(gòu)件形狀的時候，要保證簡單，盡量使用相同的金屬材料，以免存在死角。如果設(shè)備中局部殘留液體或固體物質(zhì)沉降堆積，就可能由于局部濃縮聚集發(fā)生腐蝕。所以，在設(shè)計過程中，盡量避免排液不盡的死區(qū)或死角。設(shè)計中要盡可能將縫隙減少，很多金屬設(shè)備中都有縫隙存在，液體流通不暢，就可能出現(xiàn)縫隙腐蝕。例如，不銹鋼設(shè)備、鋁設(shè)備、碳鋼設(shè)備等，都比較常見?？p隙腐蝕可引起應(yīng)力腐蝕、孔蝕等破壞效應(yīng)。對此，要避免機械設(shè)備中滯留殘余水分，設(shè)計時避免向上容器的凹狀，或合理設(shè)置排水孔，提升結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)良性，避免縫隙腐蝕。在焊接過程中，應(yīng)當(dāng)注意避免出現(xiàn)應(yīng)力集中或內(nèi)應(yīng)力的問題，以連續(xù)焊接工藝為主，減少間斷焊接造成的內(nèi)應(yīng)力。還要注意避免未焊透、焊瘤、咬邊等問題，否則，可能造成新的腐蝕點出現(xiàn)。可以在設(shè)備及管線表面涂常見的表面涂漆防腐，使用防銹漆隔離開構(gòu)件與腐蝕介質(zhì)，也要注意不能忽略焊縫。防腐涂層是在設(shè)備外部涂裝，不會對設(shè)備結(jié)構(gòu)及強度造成影響?？梢允褂镁垡蚁┐伎s丁醛+磷酸、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、鄰苯二甲酸樹脂等材料。使用過程中，注意衡量漆膜老化、機械性質(zhì)、防銹能力、漆刷能力等。根據(jù)使用條件、施工環(huán)境、表面狀態(tài)、形狀、材質(zhì)等做出合理的選擇，達到優(yōu)良的防腐性能。

3.3 增加金屬防腐鍍層

在制造業(yè)方面，所生產(chǎn)的大多數(shù)金屬產(chǎn)品，都會按照其使用環(huán)境，在表面均勻噴涂一層鍍層，例如，電鍍、鍍鎳、鍍鋅等抗腐蝕金屬涂料或不受腐蝕作用的非金屬涂料。也可以通過運用相應(yīng)的工藝技術(shù)，如氧化處理、正火處理等，使機械設(shè)備隔絕腐蝕介質(zhì)，進而免受腐蝕影響。應(yīng)用防腐蝕鍍層，就是在設(shè)備及管線表面接觸介質(zhì)的部分，制作一層致密和均勻的保護膜，將機械設(shè)備表面和腐蝕介質(zhì)之間的直接接觸阻斷，從而不會引起化學(xué)反應(yīng)和發(fā)生化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。當(dāng)前金屬保護層類型的隔離保護層比較多見，可運用電鍍、噴鍍的方法，將一層致密均勻的特殊金屬或合金噴涂在機械設(shè)備及管線裸露的金屬表面上。其中，電鍍噴涂是在高溫下將金屬材料熔化，并借助壓縮空氣吹成霧狀粉末，在處理完成的零件表面上快速噴吹，使其形成金屬鍍層。噴涂的方法可以保證形成的金屬鍍層更緊密的結(jié)合機械部件，保護機械部件不會遭受介質(zhì)腐蝕，進而保證了機械設(shè)備及管線安全。

3.4 緩蝕劑的合理使用

緩蝕劑也稱為腐蝕抑制劑，能夠發(fā)揮較強的抗腐蝕性能，可以在腐蝕環(huán)境保護機械設(shè)備及管線的金屬部分，使腐蝕速度減慢、程度減輕。緩蝕劑保護法正是指的這種保護金屬材料的方式。一般使用氣體介質(zhì)、酸性介質(zhì)、中性介質(zhì)等。這種材料主要包含一種或多種化學(xué)品混合生產(chǎn)，可以應(yīng)用于化工行業(yè)中的機械設(shè)備化學(xué)清理保養(yǎng)、冷卻設(shè)備防腐蝕處理等，例如，應(yīng)用在容器管道、坩堝清理方面都很適合。同時，緩蝕劑種類豐富、成本較低、效果理想，對于機械設(shè)備及管線防腐蝕性能的提升有很大幫助。

3.5 生產(chǎn)環(huán)境防腐處理

在生產(chǎn)環(huán)境方面，也要采取一定的防腐處理措施，保證不同環(huán)境下機械設(shè)備生產(chǎn)使用過程中，接觸的介質(zhì)屬性發(fā)生改變，進而削弱或消除腐蝕性，發(fā)揮防腐蝕的作用。在生產(chǎn)環(huán)境防腐處理中，對于環(huán)境中的腐蝕介質(zhì)，可以通過相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)將其去除，或是使環(huán)境中腐蝕性介質(zhì)的性質(zhì)產(chǎn)生變化。例如，對于環(huán)境中的氧氣、水分等，可以相應(yīng)的脫氧劑、除濕劑等進行去除，以免對機械設(shè)備及管線造成腐蝕。使用脫氧劑將生產(chǎn)環(huán)境中的氧成分去除，能夠避免氧氣與其他化學(xué)成分結(jié)合造成機械設(shè)備氧化腐蝕現(xiàn)象。利用除濕劑將生產(chǎn)環(huán)境中多余的水分子和濕度去除，可以使機械設(shè)備及管線內(nèi)部受到水分子侵襲發(fā)生的腐蝕得到減少?？梢栽跈C械設(shè)備及管線表面，選擇亞硝酸鹽、巰基苯等防腐劑均勻涂抹，根據(jù)實際情況，確定防腐劑的濃度、用量等，進而保證防腐性能達到最佳。

3.6 陰陽極保護防腐法

陰極和陽極保護防腐法也是一種比較有限的防腐蝕措施?？梢园凑諜C械設(shè)備及管線的原材料類型，選擇相匹配的合金或金屬材料，與機械設(shè)備形成原電池的結(jié)構(gòu)。利用添加的物質(zhì)代替機械設(shè)備及管線發(fā)生腐蝕，進而保護機械設(shè)備和管線免受腐蝕的影響。如果機械設(shè)備和管線材料屬于活潑金屬，可以將陽極電流添加在設(shè)備和管線外部，利用陽極鈍化作用，對設(shè)備和管線提供保護。陰極保護法中，主要是通過對陽極材料的犧牲達到替代防腐的效果。使用具有較強還原性的金屬當(dāng)作保護極，和被保護金屬連接形成原電池結(jié)構(gòu)。負極選用具有較強還原性的金屬材料，產(chǎn)生氧化反應(yīng)而消耗，因而作為正極的機械設(shè)備和管線金屬就會被保護，不會發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。

4 結(jié)語

化工機械設(shè)備是開展各項化工生產(chǎn)活動的必要元素，機械設(shè)備及管線的運行狀態(tài)，將會直接影響化工生產(chǎn)的效率、質(zhì)量、安全。腐蝕是化工機械設(shè)備及管線經(jīng)常發(fā)生的問題之一，應(yīng)當(dāng)引起高度的重視。充分了解腐蝕的類型和原因后，制定有效的防腐蝕管理與維護策略，全面提升設(shè)備與管線的防腐能力。