化工機械設備腐蝕原因及其防腐措施

喬猛(青海鹽湖工業股份有限公司鉀肥分公司，青海 格爾木 816099)

0 引言

在化工產品的生產過程中，需要應用比較多的機械設備，這些機械設備一般在高密度和高強度的工作狀態中，但是這些機械設備也暴露在化工產品的生產環境當中。由于化工產品生產車技的濕度影響和電化學腐蝕的影響，會導致化工機械設備質量受到影響。如果出現化工機械設備被腐蝕的情況，就會導致化工機械設備零件性能受到影響，最終使生產應用過程中出現斷裂等情況，化工企業為了保證化工產品生產過程的持續運行需要提高成本對化工機械設備進行維修，導致化工產品生產效率下降，化工企業的經濟效益也會受到負面影響。化工機械設備的防腐蝕工作，是化工企業的一項重要日常工作。

1 化工機械設備腐蝕類型和腐蝕機理研究

1.1 化工機械設備腐蝕類型介紹

化工機械設備腐蝕存在著局部腐蝕和整體腐蝕的兩種情況，局部腐蝕主要指化工機械設備經過腐蝕后產生局部受損的情況，這種情況在化工機械設備的使用過程中比較常見。這種局部腐蝕的情況導致化工設備的部分零件產生嚴重的腐蝕，進而導致了該部位零件的強度下降，而相應化工設備的其他部位能夠正常運行。整體腐蝕形態為化工設備整體受到腐蝕，腐蝕程度比較均勻，這種腐蝕的情況也比較常見，是化工機械設備腐蝕方式的重要方面，這種腐蝕過程可以應用金屬腐蝕速率的線性函數進行計算，從而可以使化工機械設備的腐蝕時間得到精準的掌握。這種類型的腐蝕主要是金屬長期在溶液中浸泡產生的，或者在化工設備的應用過程中產生腐蝕性氣體，導致整個化工設備受到均勻地腐蝕。

1.2 化工機械設備腐蝕機理研究

化工機械設備的腐蝕主要有兩種形式，首先是電化學腐蝕過程，這種過程由于化工機械設備與多個金屬構件組成，這些金屬構件會與空氣中可導電離子進行反應，導致電化學反應的產生，金屬構件也會因此受到破壞，化工機械設備的整體性能也會因此降低。通過對金屬電化學反應機制的研究，得出了陽極反應和陰極反應對金屬強度的影響模式。在陽極發生反應時，金屬會發生電子的釋放作用，導致陽離子逐漸滲透到介質當中，金屬也會因此流失。陰極的反應過程主要為氧化放映，金屬釋放出來的電子被介質中的元素吸收，最終形成還原反應。在電化學反應的整個過程中，會有電流產生，并且會導致陰極中的電流出現自我消耗的情況，這種反映會對機械設備造成持續的腐蝕，使設備的腐蝕效率增加。電化學腐蝕的過程一般比較均勻，但電化學腐蝕的過程容易受到溫度和金屬表面情況的影響，導致金屬表面也有可能出現局部腐蝕的情況，使得腐蝕的位置難以通過計算準確確認。如果出現金屬電化學腐蝕控制不到位的情況，就會導致設備局部受到比較嚴重的腐蝕，導致設備零件被破壞，零件的機械性能也會因此下降[1]。

由于化工產品的生產過程需要高溫環境，這種環境會導致化工產品生產環境中有工業大氣，這些大氣會對化工機械設備產生影響，電化學腐蝕和化學腐蝕的共同作用下就會產生這種工業大氣腐蝕。化學腐蝕過程主要由于在高溫環境當中出現了金屬構件的氧化反應，這種氧化反應進而會產生鐵吸氧腐蝕的反應，進而導致金屬受到腐蝕。電化學腐蝕的過程一般產生于潮濕的環境當中，其氧化反應和還原反應的過程會導致材料中形成正負極離子，這些游離的離子導致了化工機械設備產生了腐蝕的情況，影響其使用性能。

2 化工機械設備產生腐蝕的原因分析

2.1 產生化學腐蝕的內部原因

化工機械設備在制作過程中如果不重視防止腐蝕，就會導致化工機械設備在使用過程中容易出現腐蝕的情況。主要由于化工機械設備材料具有不穩定性，導致了材料容易在化工生產過程中發生化學反應或者物理變化[2]。

化工機械設備在制作過程中使用多種類型的金屬，這些金屬自身的防腐性能會直接影響到設備后期的使用情況。如果化工機械設備的組成包括了比較多的機械零件，并且這些零件都為金屬，沒有進行任何的防腐處理的話，就容易在使用過程中產生腐蝕。另外，由于不同的技術具有不同的性能，導致了某些活性比較強的金屬容易在使用過程中產生腐蝕反應。材料自身的防腐蝕性能會對化工機械設備產生最為直接的影響，如果材料內部的晶粒大小分布情況不均勻，或者材料表面的晶粒粗大，就會導致晶粒之間容易產生電化學腐蝕作用，使晶粒的防腐性能降低。在進行化工設備制作材料的選擇時，如果使用經過機械加工的材料，這些材料的表面晶粒一般會比較粗大，容易產生腐蝕的情況。如果使用鑄造類零件，這些材料的表面主要為鐵，但是由于鑄件凝固過程沒有外力的作用，就會導致鑄件表面晶粒比不銹鋼類零件大，因此鑄件表面受到腐蝕的概率也就更大。

使用不同的溶液也會對化工機械設備的腐蝕性能產生不同程度的影響，大部分化工設備在使用過程中都需要應用相關溶液，這些溶液具有一定的腐蝕性，并且容易與機械設備中使用的技術材料發生反應，導致金屬材料防腐性能變差。如果機械設備沒有應用相應的防腐方法，就容易導致溶液中發生腐蝕反應，進而使化工機械設備受損。

零件表面粗糙程度也會對機械零件的腐蝕性能產生影響，而且影響的效果也比較明顯。如果零件的表面粗糙度比較高，就會導致零件的機械加工表面強度降低，相應的也會導致零件表面的防腐蝕性能降低。一般情況下，化工機械設備應用的零件如果存在機械加工的位置，一般為兩件的配合尺寸，在使用過程中如果出現腐蝕的情況，就會導致整個設備的正常運行受到影響，嚴重情況下會導致設備發生故障。化工機械設備在使用過程中應該嚴格控制零件出現腐蝕的情況，確保機械設備的安全運行[3]。

在進行化工機械設備的結構設計時，應該加強對化工機械設備的合理機構設計，能夠對使用過程中出現的積液和塵土情況進行及時的清理，如果這些位置有過多的殘渣留存，就會導致機械設備中的這些位置受到腐蝕，影響該位置的強度。

2.2 引起腐蝕的外部原因

化工設備的腐蝕也受到外部因素的影響，這種情況加劇了化工機械設備的腐蝕過程。外部腐蝕因素包括了具有腐蝕性的氣體和溶液，這種情況使機械設備受到了腐蝕。化工廠內部的機械設備運行條件比較惡劣，機械設備需要面對多種腐蝕物質的環境，酸堿比較強的空氣和溶液容易被附著到化工機械設備上，導致化工機械設備受到腐蝕。由于化工機械設備長期暴露在這種高酸和高堿的環境當中，導致了化工機械設備表面容易在腐蝕物質的作用下產生腐蝕，對其性能產生直接影響。部分化工機械設備雖然可以避免長時間暴露在這種環境當中，一些腐蝕性比較強的物質同樣會在日常生產過程中被濺落在設備表面，導致化工機械設備被腐蝕性液體腐蝕。

由于氣體和液體的流動速度比較快，導致了化工設備的腐蝕速度也更快。如果腐蝕性氣體和液體有比較快的流動速度，就會導致化工設備金屬表面離子被快速帶走，造成了機械設備表面的腐蝕情況加劇。如果氣體和溶液的流動速度比較小，就會在金屬表面形成更小的腐蝕作用。所以在化工機械設備的保護過程中要注重對溶液和氣體流動速度的控制，從而可以使機械設備的腐蝕速度降低。

化工機械設備還存在著維修管理不當的情況，使設備的金屬表面產生腐蝕作用。如果相關人員沒有對機械設備表面出現的腐蝕情況進行及時處理，就會導致腐蝕的進一步擴展，使機械設備的性能下降[4]。

3 化工機械設備的防腐措施應用

3.1 對機械設備材料做好防腐

機械設備使用材料會對機械設備產生腐蝕的情況產生直接影響，也關系到化工機械設備使用的耐久性，所以在化工機械設備的制作過程中，應該注重對材料的選擇。能夠通過對材料的多種方式的處理，使化工機械設備使用的材料具有一定的防腐能力。在實際的操作中應做好對化工機械設備運行條件的考察，根據實際情況選擇適合的金屬材料。例如高分子材料，或者鋁材料。

材料的合金成分確定以后需要對材料進行熱處理，使材料的性能更加穩定，減少金屬材料在腐蝕環境當中的敏感性，使材料的性能和強度有效提高。部分材料在使用過程中不能進行維修，所以應該根據其使用壽命做好防護，避免出現零件長期使用后的安全問題。對于傳熱過程使用的零件，需要確保材料沒有氧化皮，應該對材料的表面進行經常性的處理，使材料腐蝕情況不會擴展。

3.2 對化工機械設備結構進行優化

不合理的機械機構容易產生應力集中的情況，這種應力集中會導致零件的表面受到影響，容易產生腐蝕的情況。在不同壁厚的板材焊接時，應該避免讓焊縫設計在斷面厚度變化的位置，從而可以保障整體強度。工程構建應該盡可能地使用螺栓，螺栓還應做好密封工作，從而可以有效地避免腐蝕環境對其強度的影響。在接管的設計時應該加大容器內伸長度，從而可以避免出現溶液在容器內壁流動的情況，減少介質結垢或者腐蝕的情況。

3.3 電化學和物理防腐蝕方法介紹

當機械設備在溶液當中工作時，比較容易產生電化學反應，要想有效保護金屬機械設備，避免金屬機械設備受到腐蝕的影響，可以使用外接電源的方式控制電化學反應的出現，從而使化學機械設備的防腐蝕性能提高。這種方法主要應用了電化學的原理，通過對陽極和陰極氧化反應和還原反應的控制，使腐蝕的危害有效降低，但是這種方法不能從根源解決腐蝕的問題，只能使腐蝕的程度降低。

物理防腐蝕的方法應用成本比較低，主要對化工機械設備采取一定的物理措施進行防護即可，主要可以在設備表面涂惰性金屬進行防護，使金屬的防腐能力有效提高[5]。

4 結語

綜上所述，化工機械設備是化工產品生產的保障，但是由于其工作環境容易受到腐蝕性液體和氣體的影響，導致化工機械設備容易出現腐蝕的情況，導致設備性能降低。應用多種防腐蝕的方法能夠使化工機械設備得到更好的保護，設備的防腐性能更好，使化工機械設備能夠穩定運行。