淺談化工機(jī)械設(shè)備的防腐設(shè)計(jì)及措施

李陽(yáng)

（河北省特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)研究院保定分院，河北 保定071000）

1 引言

在石油化工生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，極易出現(xiàn)化工機(jī)械設(shè)備腐蝕問(wèn)題，造成這一問(wèn)題的主要原因是在化學(xué)反應(yīng)的作用下，使得物體被損耗和損壞，被腐蝕的機(jī)械設(shè)備色澤外形及其性能發(fā)生了一系列改變，這就會(huì)破壞機(jī)械設(shè)備的基本性能，為石油化工企業(yè)的發(fā)展帶來(lái)不必要的損失。因此，石油化工企業(yè)工作人員需要深入分析機(jī)械設(shè)備的腐蝕機(jī)理，并采取合理的防護(hù)措施，確保機(jī)械設(shè)備具備較強(qiáng)的腐蝕能力，推動(dòng)石油化工企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

2 化工機(jī)械設(shè)備的腐蝕類型

2.1 均勻腐蝕

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，石油化工行業(yè)的發(fā)展十分迅速。在石油化工企業(yè)的經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，石化設(shè)備腐蝕的主要類型是均勻腐蝕，其指的是機(jī)械表面出現(xiàn)的腐蝕問(wèn)題，這種腐蝕不會(huì)影響石油化工企業(yè)的穩(wěn)定運(yùn)行，但會(huì)在很大程度上影響機(jī)械的表面光澤和外觀。在機(jī)械制造過(guò)程中，設(shè)計(jì)腐蝕余量有利于確保機(jī)械使用的穩(wěn)定性，其標(biāo)準(zhǔn)是在一定時(shí)間內(nèi)，腐蝕介質(zhì)對(duì)金屬材料的腐蝕深度或金屬構(gòu)件的壁厚減薄量。

2.2 局部腐蝕

在石油化工企業(yè)的發(fā)展中，局部腐蝕是主要的腐蝕類型之一，其主要是均勻腐蝕之外的一種腐蝕類型，具體是機(jī)械設(shè)備單獨(dú)發(fā)生的部分，這種腐蝕不會(huì)為石油化工企業(yè)帶來(lái)很大的損失，但這種腐蝕造成的威脅會(huì)勝于均勻腐蝕。與均勻腐蝕不同的是局部腐蝕極易完成監(jiān)測(cè)、預(yù)防控制等工作，局部腐蝕引起的破壞不易被發(fā)現(xiàn)，但局部腐蝕嚴(yán)重的情況下，會(huì)在很大程度上影響設(shè)備運(yùn)行的問(wèn)題性，嚴(yán)重的還會(huì)出現(xiàn)瞬間破壞機(jī)械結(jié)構(gòu)的問(wèn)題引發(fā)意外。

3 化工機(jī)械腐蝕的化學(xué)機(jī)理

3.1 電化學(xué)腐蝕

在化工企業(yè)的發(fā)展中，引發(fā)化工機(jī)械設(shè)備腐蝕的主要原因是電化學(xué)腐蝕，其本質(zhì)是空氣中的電離子和金屬物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使得機(jī)械設(shè)備被腐蝕和損壞。但是，電化學(xué)反應(yīng)的根本原理是陰極和陽(yáng)極的共同作用，一般情況下的陽(yáng)極會(huì)出現(xiàn)氧化反應(yīng)，陰極出現(xiàn)還原反應(yīng)，而電化學(xué)反應(yīng)指的是從金屬單質(zhì)中發(fā)生電離，生成金屬離子，在離子互相轉(zhuǎn)移的情況下實(shí)現(xiàn)平衡。通常情況下，電化學(xué)反應(yīng)中會(huì)產(chǎn)生電流，但這種電流只能夠在反應(yīng)內(nèi)部做功，這就產(chǎn)生了電化學(xué)反應(yīng)，使得設(shè)備的腐蝕速度有所提升。

3.2 工業(yè)大氣腐蝕

隨著工業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，這就使得空氣中揮發(fā)出了大量的氫氧化物、硫化物、二氧化硫、二氧化碳和鹽等物質(zhì)，這些物質(zhì)會(huì)在潮濕環(huán)境中產(chǎn)生無(wú)機(jī)酸，其腐蝕作用極強(qiáng)。除此之外，工業(yè)大氣腐蝕環(huán)境中極易出現(xiàn)機(jī)械腐蝕問(wèn)題，這種腐蝕的主要原因是化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕共同作用。

4 化工機(jī)械設(shè)備防腐蝕設(shè)計(jì)

4.1 材料選擇

在機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展中，企業(yè)主要應(yīng)用的設(shè)備材料是碳素鋼，這種材料需要的成本比較少，易于加工。通常情況下，碳素鋼不易出現(xiàn)腐蝕，其在機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用，能夠滿足機(jī)械設(shè)備防腐蝕的實(shí)際需求。但是，石油化工行業(yè)的運(yùn)行環(huán)境比較特殊，碳素鋼無(wú)法滿足設(shè)備的防腐蝕的實(shí)際要求，極易造成腐蝕嚴(yán)重問(wèn)題。因此，在石油化工行業(yè)的發(fā)展中，企業(yè)需要將耐腐蝕材料應(yīng)用到機(jī)械設(shè)備中，避免出現(xiàn)腐蝕問(wèn)題[1]。

4.2 化工設(shè)備的結(jié)構(gòu)工藝

第一，在設(shè)計(jì)機(jī)械構(gòu)件的過(guò)程中，技術(shù)人員需要確保機(jī)械設(shè)備的簡(jiǎn)單化；第二，避免機(jī)械構(gòu)件出現(xiàn)損壞和傷痕問(wèn)題；第三，在應(yīng)用機(jī)械構(gòu)件材料過(guò)程中，需要使用單一的材料；第四，避免機(jī)械構(gòu)件縫隙問(wèn)題；第五，為了確保機(jī)械構(gòu)件和腐蝕介質(zhì)能夠隔離，技術(shù)人員需要合理地選擇防銹漆和結(jié)構(gòu)形式；第六，避免機(jī)械設(shè)備中存在殘留的水分，這樣就不會(huì)出現(xiàn)容器狀的凹處，在無(wú)法避免的情況下需要設(shè)置排水孔；第七，在焊接機(jī)械設(shè)備的過(guò)程中，技術(shù)人員應(yīng)該確保其不會(huì)出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力、應(yīng)力集中問(wèn)題，并應(yīng)用連續(xù)焊接工藝，這樣就不會(huì)在焊接過(guò)程中出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力；第八，在焊接過(guò)程中，應(yīng)該減少焊接缺陷問(wèn)題，避免形成新的腐蝕點(diǎn)；第九，技術(shù)人員需要合理地設(shè)計(jì)構(gòu)件的連

接夾縫。

5 化工機(jī)械設(shè)備的防腐措施

5.1 使用防腐涂料

防腐涂料是一種操作比較簡(jiǎn)便的腐蝕措施，現(xiàn)已被應(yīng)用到化工機(jī)械表面中，其主要是在機(jī)械設(shè)備表面涂抹防腐材料，阻止空氣、水汽進(jìn)入機(jī)械設(shè)備中，有效地解決設(shè)備表面的防腐問(wèn)題。防腐涂料的主要作用是：第一，屏蔽作用。防腐涂料有利于阻隔腐蝕介質(zhì)和化工機(jī)械設(shè)備，這樣就能夠阻斷腐蝕通路，提高化工機(jī)械設(shè)備的電阻。第二，緩蝕作用。特定的顏料能夠在成膜物發(fā)生水反應(yīng)后，對(duì)金屬表面進(jìn)行保護(hù)，延緩腐蝕侵蝕問(wèn)題。第三，陰極保護(hù)作用。與底材金屬電極電位相比，漆膜電極電位比較高，現(xiàn)已被應(yīng)用到腐蝕電池中，其中的漆膜作為犧牲陽(yáng)極而保護(hù)金屬表面。現(xiàn)階段，防腐蝕涂料已在化工領(lǐng)域中得到了一定的應(yīng)用，防腐蝕涂料的主要作用是延緩化工設(shè)備的腐蝕，取得了良好的效果[2]。

5.2 電化學(xué)保護(hù)方法

為了確保石油化工企業(yè)的正常運(yùn)行，技術(shù)人員需要改善金屬物質(zhì)自身的本質(zhì)，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)金屬和空氣的有效隔離，應(yīng)用表面處理措施提升抗腐蝕能力。電化學(xué)保護(hù)措施的本質(zhì)是應(yīng)用犧牲金屬陽(yáng)極的方式保護(hù)金屬內(nèi)部的陽(yáng)極，發(fā)揮出較強(qiáng)的防護(hù)作用，其中常用的材料是鋁陽(yáng)極、鎂陽(yáng)極。

5.3 犧牲陽(yáng)極保護(hù)措施

石油化工企業(yè)在應(yīng)用犧牲陽(yáng)極保護(hù)法的過(guò)程中，需要將犧牲陽(yáng)極焊接在機(jī)械設(shè)備中，并應(yīng)用螺栓固定機(jī)械設(shè)備，在固定螺栓的過(guò)程中，技術(shù)人員需要對(duì)陽(yáng)極和金屬進(jìn)行絕緣處理，一般應(yīng)用的隔離材料主要是橡膠墊和尼龍墊，在應(yīng)用陽(yáng)極焊接設(shè)備構(gòu)件的過(guò)程中，需要確保陽(yáng)極和金屬留出相應(yīng)的距離，避免陽(yáng)極和金屬進(jìn)行接觸。在現(xiàn)代化社會(huì)的發(fā)展中，應(yīng)用比較廣泛的方法是犧牲陽(yáng)極保護(hù)法，這種方法主要是保護(hù)化工裝置、地下管道、鍋爐等。

5.4 設(shè)備防腐蝕方法

化工企業(yè)針對(duì)機(jī)械設(shè)備防腐蝕的方法很多，技術(shù)人員需要從金屬自身特質(zhì)的角度進(jìn)行考慮，避免金屬和腐蝕性介質(zhì)直接接觸，并在金屬表面涂抹防腐蝕材料[3]。其中，電化學(xué)保護(hù)法的原理是應(yīng)用電化學(xué)機(jī)理優(yōu)化機(jī)械設(shè)備的性質(zhì)，這樣金屬設(shè)備會(huì)轉(zhuǎn)化成腐蝕電極中的陰極，對(duì)設(shè)備進(jìn)行防腐蝕保護(hù)，常用的方法是外加電流法和犧牲陽(yáng)極保護(hù)法。其中，外加電流法指的是將需要保護(hù)的金屬作為電池一極，將另一種附加電極作為電池另一極，并將需要保護(hù)的金屬作為陰極，并添加外加電流，保護(hù)陰極的金屬；犧牲陽(yáng)極保護(hù)法指的是將被保護(hù)金屬材質(zhì)相同的金屬作為陽(yáng)極，將其固定到被保護(hù)的金屬中，作為腐蝕電池，被保護(hù)的金屬作為陰極，這種方法具有較強(qiáng)的合理性，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)的發(fā)展中，取得了預(yù)期的效果。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在現(xiàn)代化社會(huì)的發(fā)展中，石油化工企業(yè)的工作環(huán)境相對(duì)比較惡劣、復(fù)雜，存在很多腐蝕介質(zhì)。機(jī)械設(shè)備在這種環(huán)境中，其腐蝕速度和腐蝕程度會(huì)不斷提升，為石油化工企業(yè)造成不必要的損失。因此，在石油化工企業(yè)的發(fā)展中，相關(guān)部門需要積極探索化工機(jī)械設(shè)備的防腐蝕措施，有效地提升機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，為企業(yè)創(chuàng)造更多效益。