化工機械設備腐蝕原因及防腐措施

畢向陽 張漢山

摘 要：機械設備是化工企業中的一個重要組成部分，在提高生產效率，促進企業經濟發展中具有關鍵作用，保證機械設備的穩定運行直接影響著化工企業的生產水平。在化工企業中，機械設備往往出現腐蝕的情況，嚴重影響了日常的生產，本文通過分析腐蝕產生的化學機理 以及化工機械設備腐蝕的原因，分析防止化工機械設備腐蝕的措施，具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：化工機械設備；腐蝕；防腐措施

化工機械腐蝕是自發的普遍存在的現象，機械設備被腐蝕后，在外形、色澤和機械性能方面都將發生變化，造成設備破壞，以及資源和能源的嚴重浪費，使企業受到巨大的損失。因此，研究腐蝕機理，采取防護措施，提高防腐能力，對經濟建設有著十分重大的意義。

1 腐蝕產生的化學機理

1.1 電化學腐蝕機理

金屬發生的電化學腐蝕，主要是因為金屬的表面層與離子導電介質發生電化學作用，從而遭到了破壞。任何按照電化學機理所產生的腐蝕，都會包含至少一個陽極反應和一個陰極反應，同時還會通過金屬內部的電子流，以及在介質中的離子流進行聯系。陽極所發生的是氧化過程，主要就是金屬離子從金屬中轉移出來，轉移至介質中，同時放出電子流，然后與介質中所存在的離子流進行聯系，結合到一起。而陰極反應則相對的是介質中的氧化劑組成成分，通過吸收來自陽極的電子進行還原的過程。電化學腐蝕因為電流不會對外進行做工，都會在腐蝕電池的內陰極發生自耗反應，這樣的反應無疑會加快金屬被腐蝕的速度。

1.2 工業大氣的腐蝕機理

在工業污染較為嚴重的地區中，空氣中包含大量的CO、SO、硫化物、氫氧化物及鹽等揮發物，還包括一些工業粉塵，這些都是一些腐蝕性的介質。在潮濕的條件情況下，酸性氣體會與水結合生成無機酸，而這些酸具有極強的腐蝕作用。在工業大氣的環境下，機械腐蝕是由電化學腐蝕和直接化學腐蝕綜合作用的。從電化學腐蝕及化學腐蝕的本質來看，都是因為金屬原子在失去電子以后變成離子的一個氧化過程。其主要的區別就是發生的環境背景不同而已，化學腐蝕是金屬與周圍介質在高溫、干燥的環境中所發生的化學反應，而電化學腐蝕則是在潮濕的環境下發生的氧化過程。

2 化工機械設備腐蝕的原因

2.1 設備本身原因

（1）機械設備的構造材質不同，對各種介質的抗腐蝕能力也就不同。金屬結構密致的比結構粗糙的耐腐蝕。例如：在相同環境下鋼材質的設備會比鐵制的腐蝕的慢。

（2）機械設備上突出的零件比較容易受到腐蝕，同時設備結構的銜接處也容易受到腐蝕，例如：設備的開口、縫隙和死角處金屬的腐蝕速度會比同一設備的其他部位腐蝕的快。

（3）設備的表面越粗糙腐蝕的越快，相反的表面越光滑的，有氧化膜保護的腐蝕的速度越慢。

（4）設備的結構越復雜腐蝕速度就會越快，當機械設備的設計過于復雜，出現缺陷的概率也會上升，比如說在積塵，積液以及設備的應力方面，這樣就更容易引起設備的部分腐蝕。

2.2 生產環境的原因

（1）化工生產的環境一般都具有腐蝕性的介質，機械設備暴露在空氣中腐蝕的速度就會加快。像酸、堿、鹽這些都是化學生產必備的也是造成設備腐蝕的主要原因之一。另外，介質的種類、PH值、含氧量等也是導致設備腐蝕的一大原因。

（2）在化工生產過程中介質的溫度會不斷上升，相對其壓力也在不斷增加，根據化學反應可以得知，隨著溫度每升高10℃腐蝕的速度就會增加1～3倍，這樣也會加快設備的腐蝕程度。同時隨著溫度的升高，接觸到的面積也會隨之擴大，設備的腐蝕速度也會隨之增加。

（3）介質的運動速度越快腐蝕的速度就越快，介質的不斷流動對設備表面的保護膜會產生較大影響，會產生漩渦等，對設備本身產生沖擊磨損，形成腐蝕。

3 防止化工機械設備腐蝕的措施

3.1 在機械設備增加金屬保護層

通常，會在機械設備的表面上涂抹、噴鍍一層比較耐腐蝕性能的金屬或者是非金屬的物質，也可以對金屬進行氧化和磷化處理，使得設備的金屬表面和介質隔離從而降低金屬的腐蝕現象。保護層主要是可以是金屬的表面產生一層致密、不易腐蝕的物質，從而有效的將介質和金屬材料隔絕開來避免腐蝕的一種有效的防護措施。增加保護層，能夠有效的降低機械設備其表面技術的電化學腐蝕和化學腐蝕。常用的保護層法有金屬保護層法，主要是通過噴鍍或者是電鍍在金屬的表面涂抹一層致密的合金或者是金屬。金屬噴鍍是在高溫的火焰下將金屬熔化，并且用壓縮的空氣將已經熔化的金屬吹成霧沫狀的微粒高速的噴射到經過預先處理的基體的表面上，形成一層金屬鍍層。采用噴鍍法獲得的金屬鍍層，與基體結合相對比較牢固，所以能夠起到很好的防護的作用。

3.2 注重設備的選材

機械設備的腐蝕與設備的材料是有很大的關系的，所以在化工材料的篩選過程中應該要圍繞著可能發生的腐蝕作用，注重合理選材，充分的考慮到介質的性質以及使用的環境和運行的條件等因素，根據原料的要求設計設備的類型和結構。在設備的設計中，應該要圍繞著化工設備在生產和運行中的應力與要求，一般需要注意以下幾個方面：首先是要對于產品的結構要求應該與生產的產品其耐腐蝕的要求是一致的，其次是要注意在設備的安全運行過程中對于運行穩定性和流暢性的需求，要防止具備腐蝕性能的介質、熱負荷的分配等不均勻和蒸汽凝結、腐蝕介質的積累所造成的腐蝕。最后便是要加強對于外力的保護，防止因為受到應力改變而引發的疲勞腐蝕現象。

3.3 化學方法防腐

防止機械設備腐蝕，也可以采取化學方法。需要具備以下兩種工作環境：一是氣體，普通的氣體環境對機械設備沒有太大影響，對機械設備造成嚴重影響的往往是堿性或者酸性的氣體環境。出現這種情況，防腐需采取物理方法。二是液體，在這種環境下，預防設備腐蝕，通常選用電化學法，在機械設備上連接電的負極是其原理。或者可以對金屬設備進行保護，前提是使用原電池。在大型的機械設備設備中，通常使用這種方法，將一個比機械設備性能更加活躍的金屬連接在機械設備接觸溶液的部位，通過原電池效應，僅僅在外接的活潑金屬部位出現腐蝕，機械設備的抗腐蝕能力得到有效提高。

3.4 電流陰極保護法

外加電流陰極保護法也是化學保護法的一種，主要是利用外加直流電以及輔助陽極，使電流通過土壤進入到被保護機械設備中，是整個設備的結構電位低于周圍環境。這種保護方法主要是由外加直流電源、輔助陽極以及參比電極三部分組成。外加直流電在整個保護措施中起到主導作用，保障整個方法的順利實施并得到最大的發揮；輔助陽極的主要作用是將外加直流電源產生的直流電通過介質傳輸到被保護的機械設備上；參比電極的存在主要是為了在檢測被保護設備電位、保護效果的同時把控制信號提供到自動控制的恒電位儀上。在整個保護措施的設施中，為了避免出現陽極被保護的現象，科技在陽極的周圍涂抹陽極屏蔽層。

4 結語

綜上所述，防止機械設備腐蝕工作在促進生產發展，實現企業升級轉型中發揮著關鍵性作用。企業應該重視機械腐蝕的問題，安排專業人員，對腐蝕的原因及環節進行嚴格檢查，在機械設備增加金屬保護層、注重設備的選材、電流陰極保護法以及化學方法等相關措施進行防腐，延長機械設備的使用壽命，促進企業生產效率的不斷提高。

參考文獻

[1]高代紅.淺析化工機械設備腐蝕原因及防腐措施[J].化工管理. 2016（02）

[2]黃濤. 淺析化工機械設備腐蝕原因及防腐措施[J].化工管理. 2015（24）

[3]高飛. 化工機械設備的防腐措施探討[J].科技視界. 2015（06）

[4]甄利國. 化工機械設備腐蝕原因及防腐措施探討[J].化工管理. 2014（29）

作者簡介

畢向陽（1989-）男，河南商丘人，碩士，助教，主要從事機械制造、汽車設計及金屬表面處理等。