加強(qiáng)化工機(jī)械設(shè)備防腐能力的途徑

張華鵬 王君琦

摘要：在化學(xué)工業(yè)行業(yè)中，化工機(jī)械是必不可少的生產(chǎn)設(shè)備，企業(yè)生產(chǎn)順利進(jìn)行離不開化工機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行。化工機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量決定著化工企業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量，其對(duì)企業(yè)內(nèi)部工作的有效性和順利性有著重要的作用。目前影響化工機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行化的一個(gè)主要問題是化工機(jī)械的防腐能力，改善這個(gè)問題不僅可以提高化工機(jī)械的使用壽命，而且可以減少企業(yè)的經(jīng)濟(jì)投入，而放任化工設(shè)備的腐蝕問題不管會(huì)給企業(yè)帶來負(fù)面的經(jīng)濟(jì)問題。本文主要針對(duì)化工企業(yè)中的化工機(jī)械設(shè)備防腐問題進(jìn)行分析討論。

關(guān)鍵詞：化工機(jī)械設(shè)備;防腐能力;加強(qiáng)措施

化工設(shè)備是化工企業(yè)的重要設(shè)備，使用頻率高，因此企業(yè)對(duì)化工機(jī)械設(shè)備的要求很高，這樣可以避免腐蝕對(duì)化工企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的影響。腐蝕是指在化學(xué)作用后，造成材料消耗和一定的損傷，腐蝕后，化工機(jī)械設(shè)備的形狀、顏色和力學(xué)性能都會(huì)受到不同程度的破壞，在引發(fā)安全問題的同時(shí)，還會(huì)使化工企業(yè)遭受嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，如何提高化工機(jī)械的防腐能力已成為化工企業(yè)面臨的關(guān)鍵問題。為了提高化學(xué)機(jī)械的防腐能力，整個(gè)行業(yè)都在努力尋找合適的方法并不斷進(jìn)行技術(shù)革新。通過多年的實(shí)踐，化工企業(yè)已經(jīng)嘗試在防腐設(shè)計(jì)、綠色設(shè)計(jì)、拆卸設(shè)計(jì)等方面對(duì)化工機(jī)械設(shè)備進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并從多個(gè)方面對(duì)設(shè)備的腐蝕進(jìn)行了控制，并取得了良好的效果。

1.化工機(jī)械設(shè)備被腐蝕的原因

1.1化工企業(yè)中的高溫腐蝕

化工企業(yè)中經(jīng)常需要高溫高壓環(huán)境，這會(huì)導(dǎo)致高溫腐蝕。高溫腐蝕是加熱導(dǎo)致材料的化學(xué)劣化，主要是金屬。當(dāng)金屬在含有氧，硫或其他能夠氧化或協(xié)助氧化有關(guān)材料的化合物的熱氣氛中時(shí)，會(huì)發(fā)生這種非電腐蝕形式。例如，用于航空航天，發(fā)電甚至汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的材料必須在高溫下承受持續(xù)的時(shí)間，在高溫下，材料可能會(huì)暴露于含有潛在高度腐蝕性燃燒產(chǎn)物的環(huán)境中。高溫腐蝕產(chǎn)物有時(shí)候會(huì)被用來保護(hù)一些設(shè)備。例如，在不銹鋼上形成氧化物可以作為防止進(jìn)一步的大氣侵蝕的保護(hù)層，從而允許在惡劣條件下在室溫和高溫下持續(xù)使用某種材料。這種致密的氧化物層釉形式的高溫腐蝕產(chǎn)物可防止或減少金屬或陶瓷表面的高溫滑動(dòng)接觸期間的磨損。

1.2化工企業(yè)中的電偶腐蝕

電偶腐蝕在化工企業(yè)中非常常見。當(dāng)兩種不同的金屬彼此物理或電氣接觸并浸入共同的電解質(zhì)中時(shí)，或者當(dāng)同一金屬暴露于不同濃度的電解質(zhì)中時(shí)，就會(huì)發(fā)生電化腐蝕。在電偶中，活性更高的金屬（陽極）以加速的速率腐蝕，而更多的貴金屬（陰極）以較慢的速率腐蝕。單獨(dú)浸泡時(shí)，每種金屬都會(huì)以自己的速率腐蝕。通過遵循電流系列，可以輕松確定使用哪種金屬。例如，鋅通常用作鋼結(jié)構(gòu)的犧牲陽極。電偶腐蝕對(duì)于化工企業(yè)中的海洋工業(yè)以及與海水接觸的管道或金屬結(jié)構(gòu)的任何地方都非常重要，諸如陽極的相對(duì)大小，金屬類型和操作條件，包括溫度，濕度，鹽度等等因素都會(huì)影響電腐蝕。陽極和陰極的表面積比直接影響材料的腐蝕速率。通常通過使用犧牲陽極來防止電偶腐蝕。

1.3化工企業(yè)中的金屬粉塵

金屬粉塵是化工企業(yè)生產(chǎn)中不可避免的產(chǎn)物，是腐蝕的災(zāi)難性形式，當(dāng)易受影響的材料暴露于具有高碳活度的環(huán)境中時(shí)，會(huì)發(fā)生腐蝕。腐蝕表現(xiàn)為散裝金屬向金屬粉末的分解。其機(jī)理首先是通常在空氣中由一氧化碳在金屬表面上沉積石墨層，然后該石墨層形成亞穩(wěn)態(tài)的金屬物種，它們從金屬表面遷移導(dǎo)致金屬腐蝕。

2.加強(qiáng)防止腐蝕的途徑

2.1阻隔涂層

防止腐蝕的最簡(jiǎn)單和最便宜的方法之一是使用阻隔涂層，如使用油漆、塑料或粉末。將包括環(huán)氧樹脂、尼龍和聚氨酯在內(nèi)的粉末加熱到化工機(jī)械設(shè)備的金屬表面以形成薄膜，塑料和蠟通常也被噴在機(jī)械設(shè)備的表面金屬上。涂料起到保護(hù)設(shè)備表面免受來自腐蝕性化合物的電化學(xué)電荷的作用。如今，涂料系統(tǒng)實(shí)際上是服務(wù)于不同功能的不同漆層的組合統(tǒng)稱。噴在機(jī)械設(shè)備的底漆起到的是緩蝕劑的作用，中間漆層增加了涂料的總厚度，而面漆提供了對(duì)環(huán)境等外界因素的抵抗力。另外，新的涂料方式也已經(jīng)被開發(fā)出來，即生物膜涂料。此方法通過在高腐蝕性環(huán)境中將某些種類的細(xì)菌膜涂在機(jī)械設(shè)備表面的金屬層上，該過程大大提高了設(shè)備的耐腐蝕性;同理，產(chǎn)生抗生素的生物膜可以用于抑制輕度鋼被硫酸鹽還原細(xì)菌腐蝕。涂料最大的缺點(diǎn)是經(jīng)常需要?jiǎng)冸x并重新涂抹，使用不當(dāng)?shù)耐繉涌赡軙?huì)迅速失效，導(dǎo)致腐蝕程度增加。涂料也可能含有揮發(fā)性有機(jī)化合物，這會(huì)導(dǎo)致化工機(jī)械設(shè)備容易受到腐蝕。

2.2熱浸鍍鋅

這種防腐方法主要是將鋼浸入熔融的鋅中。鋼中的鐵與鋅發(fā)生反應(yīng)，形成緊密結(jié)合的合金涂層可以用來保護(hù)化工機(jī)械設(shè)備不被腐蝕。該工藝已有250多年的歷史，已經(jīng)被用于很多設(shè)備例如藝術(shù)雕塑和游樂場(chǎng)設(shè)備等物品的防腐，更少不了在化工企業(yè)中對(duì)化工機(jī)械設(shè)備的防腐保護(hù)。與其他防腐方法相比，鍍鋅因初始成本較低、可持續(xù)性和通用性而使用廣泛。然而由于一定的原因，鍍鋅不能在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，這意味著企業(yè)必須將機(jī)械設(shè)備從工作中拉出來進(jìn)行處理。有些設(shè)備對(duì)于這個(gè)過程來說過大而非常不適用，迫使企業(yè)不得不放棄這個(gè)想法。此外，如果鍍鋅這個(gè)過程沒有做好，鋅可能會(huì)碎裂或剝離。而高暴露于環(huán)境元素會(huì)加速鋅磨損的過程，從而導(dǎo)致更多的機(jī)械設(shè)備需要進(jìn)行維護(hù)檢查，并且從鍍鋅過程中釋放的鋅煙是有毒的。

2.3合金鋼

合金鋼，即不銹鋼，是最有效的防腐方法之一，它結(jié)合了各種金屬的特性，為所保護(hù)的化工機(jī)械設(shè)備提供了額外的強(qiáng)度和抗力。例如，耐腐蝕的鎳與抗氧化的鉻結(jié)合在一起，得到一種可以在氧化和還原的化學(xué)環(huán)境中使用的合金，進(jìn)一步減少了化學(xué)作用對(duì)機(jī)械設(shè)備的腐蝕能力。不同的合金在不同的條件提供抵抗力，給化工企業(yè)更大的靈活性。盡管合金鋼很有效，但它是非常昂貴的，財(cái)力有限的企業(yè)可能不得不轉(zhuǎn)向其他方法。不定時(shí)的監(jiān)測(cè)設(shè)備表面的合金狀況至關(guān)重要，因?yàn)榱鸭y或劃痕可能導(dǎo)致腐蝕增加。之外，企業(yè)還需要確保維護(hù)中使用的藥劑不會(huì)有腐蝕特性。

2.4陰極保護(hù)

陰極保護(hù)可以防止化工機(jī)械設(shè)備的電偶腐蝕，當(dāng)兩種不同的金屬放在一起并暴露在腐蝕性電解液中時(shí)，會(huì)發(fā)生電偶腐蝕。為了防止這種情況，需要通過提供來自另一個(gè)源頭的電子來將金屬表面上的活性位點(diǎn)轉(zhuǎn)換為被動(dòng)位點(diǎn)，通常包括具有附著在表面上或其附近的電偶陽極。用于陽極的金屬包括鋁、鎂或鋅。雖然陰極保護(hù)是非常有效的，但需要經(jīng)常檢查陽極，這會(huì)增加機(jī)械設(shè)備的維護(hù)成本。陰極保護(hù)還增加了設(shè)備附加結(jié)構(gòu)的重量，并且在高電阻率環(huán)境中此方法并不總是有效的。另一方面，陽極會(huì)導(dǎo)致化工企業(yè)中的相關(guān)水下機(jī)械設(shè)備上的水流增加。

3.總結(jié)

化工企業(yè)中對(duì)機(jī)械設(shè)備的防腐能力極為重視，為機(jī)械設(shè)備選擇正確的防腐方法對(duì)企業(yè)的順利運(yùn)行以及經(jīng)濟(jì)效益至關(guān)重要。對(duì)于各種各樣的的機(jī)械設(shè)備腐蝕，有與之相對(duì)應(yīng)的防腐措施。目前的防腐方法各有利弊，因此還應(yīng)努力尋找出使用范圍更為廣泛的防腐措施，使之在之前的基礎(chǔ)上具有成本較低、日常維護(hù)較少、使用較為方便且不會(huì)產(chǎn)生毒化學(xué)物質(zhì)等特點(diǎn)。隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和快速發(fā)展，化工企業(yè)在加強(qiáng)化工機(jī)械設(shè)備的防腐能力方面也在不斷做出改變和進(jìn)步。因此，化工企業(yè)中的機(jī)械設(shè)備的腐蝕問題將會(huì)得到更加完美的解決措施。

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（作者單位：陜西陜化煤化工集團(tuán)有限公司）