化工機械腐蝕分析及防治措施探討

龔路遙

摘要：化工機械作為金屬設(shè)備，在進行化工產(chǎn)品生產(chǎn)的過程中，總會因為原材料的預(yù)處理以及化學(xué)反應(yīng)等流程而遭到腐蝕，化工機械耐腐蝕性是有限的，一旦超過極限，化工機械本身質(zhì)量和性能都會受到影響，使用周期會縮短，最終受影響的還是化工產(chǎn)出效率，所以相關(guān)人員必須采取有效措施來防治防腐現(xiàn)象發(fā)生，減小腐蝕帶來的影響。

關(guān)鍵詞：化工機械；腐蝕；防治；措施

化工機械腐蝕的原因和種類并不單一，所以相關(guān)人員在采取防治措施時，也要從多方面考慮，選擇有的放矢的防治措施，做好防腐工作，化工機械在特殊環(huán)境和特殊條件下的使用周期才會長。本文主要針對化工機械腐蝕的原因和防治措施進行分析。

一、化工機械腐蝕原因分析和種類

（一）內(nèi)在因素造成的腐蝕

原因有四方面，其一金屬的防腐能力方面，雖然也有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的金屬，但仍然有很多金屬置于大氣或溶液中都會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而在性能上不再保持優(yōu)勢。金屬腐蝕現(xiàn)象的原理亦是如此，腐蝕程度和其本身的防腐能力有直接關(guān)系。不同金屬，在組成晶粒上，粗細和大小規(guī)模都是不同的，這些是影響金屬化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的主要因素，晶粒粗細度如果很小，金屬的防腐能力也不至于太差[1]。在化工機械中，就有很多設(shè)備的組成材料是化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定的金屬，其晶粒粗細度很大，所以在進行化工原料生產(chǎn)加工中，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)過程以及最終的化學(xué)反應(yīng)物都有可能會對設(shè)備材料造成腐蝕作用。在實際中，有很多化工機械是用化學(xué)性質(zhì)極不穩(wěn)定的鐵制作的，而不是不銹鋼，所以耐腐蝕能力差些。其二是溶液方面，化工原料生產(chǎn)的過程中，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)必定有一定容量的溶液，這些溶液和不穩(wěn)定的金屬會直接發(fā)生置換反應(yīng)或其他的化學(xué)反應(yīng)，再加上溶液本身就具有一定的腐蝕作用，溶液長期和化工設(shè)備直接接觸，化工設(shè)備難免會變質(zhì)。其三機械零件表面粗糙度方面，一些長期處于溶液中的零部件也是重點防腐蝕對象，畢竟零部件失效，機械整體結(jié)構(gòu)的性能發(fā)揮也會受影響。零部件精細度會直接影響零件耐腐蝕能力，這種能力與零件精細度成反比，與粗糙度也成反比，所以在保證零件粗糙度達到設(shè)計要求之后，還要對粗糙度進行控制，使其不會過于精細化，否則腐蝕面積會快速增大。其四應(yīng)力腐蝕方面，腐蝕本來就會對設(shè)備腐蝕地方產(chǎn)生一定的負面作用，如果該部位還是設(shè)備應(yīng)力比較集中的地方，這種腐蝕效果會加重，腐蝕部位完全破壞，達到使用壽命的時間會大大縮短。所以要對機械拐角以及縫隙等部位作為重點防腐關(guān)注部位。

（二）外在因素造成的腐蝕

主要包括兩部分，其一腐蝕性氣體或液體產(chǎn)生的腐蝕現(xiàn)象，化工生產(chǎn)產(chǎn)生的煙霧會使周圍的大氣酸化，這也是酸雨造成得原因，酸性氣體或氧氣都具有很高的腐蝕性，會和金屬直接發(fā)生反應(yīng)。腐蝕性液體也是化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的，這些腐蝕性氣體或液體是無法完全被排除的，有些液體甚至?xí)谠O(shè)備縫隙處形成殘留，長期工作在這樣的環(huán)境中，設(shè)備很難保持完全。并且這些氣體和液體在外力作用下進行快速流通時，對設(shè)備造成的傷害和力度也就越大。

（三）化工腐蝕的類型

主要有以下幾種，其一化學(xué)腐蝕，化工機械主要用于化工原料生產(chǎn)加工，自然發(fā)生最多的腐蝕是化學(xué)腐蝕，所以金屬設(shè)備直接長期處于這種化學(xué)環(huán)境中，金屬設(shè)備表面上的介質(zhì)很難保持原狀，而不會變成金屬氧化物，所以相關(guān)人員會在金屬設(shè)備表面不再保持平整，會有很多小坑。這種類型的腐蝕在高溫環(huán)境下發(fā)生最多[2]。其二電化學(xué)腐蝕，化學(xué)腐蝕多是金屬介質(zhì)與氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，而電化學(xué)腐蝕多是金屬介質(zhì)和溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，該溶液要處于電解狀態(tài)，才會產(chǎn)生電極反應(yīng)，金屬設(shè)備表面才會發(fā)生破壞，這種類型反應(yīng)在潮濕環(huán)境中反應(yīng)效果更為顯著。其三其他腐蝕，振動磨損腐蝕，這是機械設(shè)備不斷振動的過程中，會加大磨損腐蝕程度，有焊接應(yīng)力腐蝕和疲勞腐蝕，這都是在原有腐蝕的基礎(chǔ)上，加重腐蝕效果。此外，還有縫隙腐蝕等，這些腐蝕作用效果更加顯著。

二、化工機械腐蝕的化學(xué)機理

（一）電化學(xué)腐蝕機理

電來源于離子導(dǎo)電，在溶液環(huán)境中，直接反映在金屬表面上，腐蝕發(fā)生。在導(dǎo)電環(huán)境中，在作用對象兩側(cè)，直接分為陰極和陽極，分別發(fā)生相應(yīng)反應(yīng)，陰陽相接是通過作用對象內(nèi)部的流動電子和粒子流實現(xiàn)的。陰陽兩極發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是不同的，分別對應(yīng)還原氧化反應(yīng)，在氧化反應(yīng)中，主要完成金屬離子在金屬和介質(zhì)中的轉(zhuǎn)移過程，在還原反應(yīng)中，主要完成電子從陽極到氧化物中的轉(zhuǎn)移過程。將這種理論應(yīng)用在化工機械腐蝕分析中時，金屬設(shè)備在電解溶液環(huán)境中，金屬內(nèi)部會轉(zhuǎn)變成短路原電池，金屬介質(zhì)也會以離子形式存在于電極反應(yīng)中的陽極上，金屬內(nèi)部大多數(shù)存在的還是帶有負電的電子，存在于陰極上。該金屬設(shè)備在發(fā)生氧化還原的過程中，設(shè)備表面早已不再平滑。

（二）大氣腐蝕機理

一些化工金屬機械設(shè)備不會接觸到腐蝕性溶液，依舊不能保持完整，這主要是因為還會發(fā)生大氣腐蝕。在化工生產(chǎn)環(huán)境中，周圍充斥著的空氣早已被污染，空氣酸性比較重，所以這些空氣覆蓋范圍內(nèi)的水體酸性也比較重，還會產(chǎn)生無機酸，當(dāng)這種無機酸與金屬設(shè)備接觸時，可直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)[3]。并且在設(shè)備腐蝕的過程中，還會接觸空氣中的二氧化硫或粉塵介質(zhì)等，都會加快腐蝕速度，畢竟有些物質(zhì)催化效果很好。這屬于化學(xué)腐蝕，和電化學(xué)腐蝕相比，雖然兩者都是在發(fā)生氧化還原化學(xué)反應(yīng)，但在電化學(xué)腐蝕中，金屬是直接參與反應(yīng)的，并且這種腐蝕反應(yīng)發(fā)生的條件要求比較低，所以相關(guān)人員在防治時，也應(yīng)該將其作為重點防治對象。

（三）化工機械腐蝕防治措施

1.電化學(xué)腐蝕的防治措施

化工企業(yè)為了延長機械設(shè)備的使用周期，往往會對腐蝕性比較弱的地方進行重點防護，主要通過表面處理方式來改善金屬的耐腐蝕能力。具體做法是對金屬做好隔離保護，使空氣不會與金屬直接接觸，這種做法并不是對金屬本身性能做出改變，而是利用外物來組織電化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。在電化學(xué)反應(yīng)中，必須要有陰陽兩極之間建立聯(lián)系，如果兩者之間不能進行電子轉(zhuǎn)移過程，完整的氧化還原反應(yīng)就不會發(fā)生。在表面處理方式中，陽極反應(yīng)就不會發(fā)生，所以即使陰極電子發(fā)生反應(yīng)，也只是在金屬內(nèi)部發(fā)生的反應(yīng)，不會對陽極產(chǎn)生任何影響，所以化學(xué)腐蝕反應(yīng)就不會發(fā)生。這樣的金屬材料應(yīng)該是常見的容易發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的材料，比如鎂和鋁以及鋅等。

2.選擇高質(zhì)量合理的材料

在化工機械設(shè)備中，組成材料有的并不是無可替代，所以在符合性能發(fā)揮要求的前提下，還要對材料的耐腐蝕性能進行測試，從中選擇最合適的材料。碳素鋼是化學(xué)工業(yè)機械設(shè)備的常見材料，這種材料比較經(jīng)濟，在加工以及回收利用上也比較方便，內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，關(guān)鍵是具有一定的耐腐蝕性，所以將其置于腐蝕環(huán)境中，其使用周期能長久一些。而其他的金屬組成材料，無論是不穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，還是不適合高濃度腐蝕環(huán)境，都會決定這種金屬材料在利用中不是很經(jīng)濟，使用壽命也不長，關(guān)鍵是金屬某部分發(fā)生腐蝕后，金屬周圍的其他部分在很短的時間內(nèi)也會遭到腐蝕，尤其是在酸性腐蝕環(huán)境中。這樣的金屬材料有很多，比如Q325型號的鋼材，雖然在性能上也符合化工機械設(shè)備的相關(guān)要求，但在耐腐蝕性能上表現(xiàn)很差，反應(yīng)條件不用太苛刻，化學(xué)反應(yīng)速度就會很快[4]。即使鋼材表面有保護性的漆膜材料，也對防腐蝕無濟于事，畢竟這些漆膜在使用中不可能一直完好無損黏貼在鋼材上。在漆膜無效后，鋼材表面直接暴露在空氣中，腐蝕反應(yīng)會發(fā)生得更加劇烈，因為此種情況下，腐蝕范圍更大。在化工機械耐腐蝕材料使用中，要時刻注意更新?lián)Q代，在材料剛開始發(fā)生腐蝕時，相關(guān)人員就要注意到，并根據(jù)腐蝕情況，決定零件材料更換日期。

3.對化工機械結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計進行防護

主要分為兩種，其一做好表面涂層，這種方法和電化學(xué)腐蝕防護方法有點類似，都是使金屬介質(zhì)與溶液或周圍的空氣直接處于隔離狀態(tài)，兩者不會直接接觸，也就避免了氧化還原反應(yīng)的發(fā)生，主要通過在金屬設(shè)備表面全面涂抹油漆的方式來實現(xiàn)腐蝕防治，尤其是容易發(fā)生腐蝕的關(guān)鍵部位或應(yīng)力腐蝕雙重破壞作用的部位，比如焊縫處、拐角處，都要保證表面涂層的質(zhì)量。這種方法直接作用于金屬上，卻不會對金屬的性能或內(nèi)部結(jié)構(gòu)等造成改變，金屬結(jié)構(gòu)原本的性能和強度也會保持一成不變，所以油漆只是起到防護層作用。這種方法作用效果顯著，成本較低，操作簡單，可重復(fù)操作，維修人員只需要注意做好設(shè)備的檢查工作，檢查油漆是否脫落或厚度變薄情況，一旦發(fā)生脫漆或防護層防護作用變?nèi)跚闆r，維修人員要立即進行二次刷漆。其二減少化工機械間的縫隙。化工機械間的縫隙會使機械結(jié)構(gòu)整體性下降，縫隙處也容易成為各種問題入侵的切入點，這也是縫隙處腐蝕問題最為嚴(yán)重得原因，縫隙過大，對其進行焊接時，焊接質(zhì)量也會難以得到保證，還會產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力，該應(yīng)力和腐蝕作用結(jié)合在一起，會使縫隙處的腐蝕效果更加顯著，最終受到影響的還是真?zhèn)€機械結(jié)構(gòu)，所以一定要做好結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作，對各部分構(gòu)件的尺寸規(guī)模進行規(guī)范要求，保證縫隙不會過大。此外化工機械設(shè)備在生產(chǎn)過程中，更要注意使其處于正常的生產(chǎn)環(huán)境中，使溫度和濕度都不會對其產(chǎn)生影響。如此化工機械設(shè)備正常運行時間才長。

4.對機械涂抹防腐材料

表面涂漆也屬于對機械涂抹防腐材料的一種措施，還可以采取其他的防腐材料來對機械表面易腐蝕的地方產(chǎn)生防護作用，主要通過隔離設(shè)備表面和腐蝕性介質(zhì)來實現(xiàn)[5]。油脂以及酚醛樹脂都可以作為防腐材料，另外，在實際中，相關(guān)研究人員可對新型的防腐材料進行研究，使涂抹材料的防腐性能更強一些，可使用的時間能長一些，如此難檢查的或經(jīng)常浸泡在腐蝕性溶液中的金屬零件替換次數(shù)就會減少，也不會對化工生產(chǎn)效率造成影響。有些防腐涂料雖然防腐性能比較強，但本身也有一定的毒性，比如生漆，如果使用，還要保證該防腐材料并不會對操作人員的人身健康造成威脅。此外針對各種防腐涂料，在使用時，可具體情況，具體分析，比如酚醛樹脂，這種材料的防腐效果是一定的，如果要利用這些材料進行防腐，還要注意將其涂抹在腐蝕比較輕的金屬上，而對于其他腐蝕性比較嚴(yán)重的金屬，可綜合利用多種防腐涂料，選擇出兼容性比較強，不會對彼此的防腐性能產(chǎn)生影響的防腐涂料，將其涂抹在金屬上，防腐效果會比較好。

結(jié)語

化工機械腐蝕問題無疑是化工企業(yè)必須要重點考慮的問題，如果不能對企業(yè)腐蝕現(xiàn)象進行減輕或解決，企業(yè)面臨的不僅是生產(chǎn)效益得不到保證，還有生產(chǎn)成本會增加，化工原材料的生產(chǎn)質(zhì)量更是不能得到保證。所以企業(yè)相關(guān)人員一定要重視起化工機械腐蝕問題來，更要重視防治措施和應(yīng)急措施，使還未腐蝕的設(shè)備和正在遭受腐蝕的設(shè)備都得到妥善處理，盡可能使設(shè)備運行不會受到影響，所以腐蝕的原因及類型等都要成為相關(guān)人員重點掌握的內(nèi)容。

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