淺談化工機械設備的防腐設計及措施

周華南，周 勇，祝欣然

（中國石油吉林石化分公司煉油廠，吉林吉林 132000）

0 引言

化工機械設備作為石化企業的重要組成部分，會為企業創造大量利潤，但在石油化工生產與經營過程中使用的化工機械設備常常出現各種腐蝕問題，就其大致原因分析，主要是因為化工機械設備在生產過程中接觸大量化工生產原料，在化學反應的作用之下，化工機械設備的表面逐漸受到損壞與腐蝕，在機械設備受到腐蝕后，外觀和性能都會受到不同程度的影響，甚至少數腐蝕嚴重的會導致設備報廢，給企業帶來損失。因此，化工企業在生產過程中不僅要保障生產效率以及生產質量，而且還需要對化工機械設備的防腐設計予以足夠的重視，切實有效地提高化工機械設備的防腐能力，為企業發展提供更為堅實的支撐。

1 化工機械設備的腐蝕分類

1.1 均勻腐蝕

是化工機械設備腐蝕中最為常見的腐蝕類型，即機械設備表面產生的腐蝕問題，此種腐蝕雖然不會影響企業的正常經營與生產，但會影響機械設備的外觀。在化工機械設備生產的過程中，設置相應的腐蝕余量將有效提高機械使用過程中的穩定性及延長設備壽命，其判定標準是在單位時間內，腐蝕介質對于機械設備所使用的金屬材料的腐蝕深度。

1.2 局部腐蝕

局部腐蝕屬于化工機械設備腐蝕的重要組成，是均勻腐蝕以外的腐蝕類型。具體來講，是機械設備在運作過程中某個部位受到腐蝕。而此種腐蝕不會給石油化工企業的發展帶來較大的沖擊，但是其造成的威脅卻要遠遠高于均勻腐蝕。目前石油化工企業為了防止化工機械設備受到腐蝕，往往會安裝大量監測設備以及預防設施，用以檢測化工機械設備受到腐蝕的情況，進而針對性地予以解決。此種監測對于均勻腐蝕來講，具有極為顯著的作用，然而在面對局部腐蝕的過程中，由于腐蝕部位難以預料，因此導致監測設備無法對其予以有效發現，最終導致局部腐蝕累計，長此以往將直接影響設備的正常運行，如果腐蝕嚴重，還有可能破壞機械結構，引發生產事故。

2 化工機械設備腐蝕機理

2.1 電化學腐蝕

在化工企業生產經營過程中，導致化工機械設備產生腐蝕的主要原因是電化學腐蝕，其原因是空氣中的電離子與化工機械設備的金屬物質發生化學反應，導致化工機械設備受到腐蝕。電化學反應的核心原理是陰極以及陽極的共同作用，普遍情況是陽極發生氧化反應，而陰極發生還原反應。而電化學腐蝕則是指金屬單質中的原子被電離，生成相應的金屬離子，離子互相轉移，反應發生前后的離子以及原子均保持平衡。一般來講，電化學反應進行過程中將會生成電流，而電流只能在反應中做功，因此出現電化學反應，因此會提高設備的腐蝕效率。

2.2 工業大氣腐蝕

近年來，隨著我國工業水平的不斷提升，隨之而來的便是環境污染問題，這使得諸如二氧化硫、二氧化碳、硫化物等有害物質被散發到空氣中，此類物質在潮濕環境中將會生成相應的無機酸，而無機酸具有極強的腐蝕作用。與此同時，在工業大氣腐蝕進行的同時將有可能出現各種機械腐蝕問題，此種腐蝕的主要原因是化工機械設備既參與電化學腐蝕，又參與化學腐蝕，兩相疊加的情況下產生更為嚴重的腐蝕。

3 化工機械設備防腐蝕設計

3.1 化工機械設備的材料選擇

目前我國化工機械設備普遍采用的材料為碳素鋼，此種材料具有諸多優點，其中最顯著的是材料價格低廉并且極為方便，加工具體流程簡單便宜。如果是在普通環境中使用，碳素鋼發生腐蝕的概率較低，并且更為重要的是不會因為使用者的操作失誤而損害機械設備，但是如果將其放置于化工生產環境中，那么其腐蝕概率就會極大程度地提高。例如，Q235 鋼在日常生活以及機械生產中頗極為普遍，一旦周邊出現相應的腐蝕性介質，就會導致其腐蝕速度逐漸提高，即便在設備表面涂抹大量防腐涂劑，也很有可能因為操作錯誤而導致設備表面的漆膜刮花脫落，在一定程度上提高鋼材表面受到腐蝕的速率，無益于機械設備的正常應用。因此，化工機械設備的制造過程中通常不選用碳素鋼，而是選取具有更強的腐蝕性的低合金鋼。低合金鋼的采購價值比碳素鋼高，但綜合分析比較后便能夠發現其較之于前者具有更為明顯的優勢。

3.2 化工機械設備的結構工藝

（1）精簡化機械設備的構建形狀，要保證化工機械設備整體組成構件不復雜，在后續安裝過程中減少碰撞以及劃傷。

（2）盡可能地保護機械構件，避免其受到外界損傷。

（3）保證化工機械設備所使用的構件材料相同，避免材料的復雜化及多樣化。

（4）避免機械構件之間出現縫隙。

（5）精心選取具有更高質量的防銹漆，完善化工機械設備的具體結構形態，盡可能保障機械構件遠離腐蝕介質，重視各構件焊縫之間的涂漆，優化革新涂漆的具體機構，以保障構件各部分均能涂抹均勻，避免出現遺漏。

（6）不能讓機械設備表面殘留積水，需要仔細清理，在設計化工機械設備過程中要保障設備表面處于足夠平整的狀態，不能出現任何凹處，如果難以行之有效地解決材料表面的凹陷問題，則需要設計相應的排水孔，以保障積水能被隨時排除。

（7）在設備焊接過程中，要盡可能保障不出現內外應力集中的問題，通過接連焊接來完成工作，盡可能不采用間斷焊接方法，否則將會出現內應力。

4 化工機械設備的防腐措施

4.1 使用防腐涂料

防腐涂料是操作便捷且實用性強的防腐措施，已被廣泛應用到了化工機械生產中，主要是在機械設備表面涂抹相應的防腐材料，避免空氣、水汽滲透到化工機械設備內部，將機械設備與外界大氣隔離，形成更為完整的防護機制。防腐材料的作用：①隔離作用。防腐涂料能隔離化工機械設備以及腐蝕介質，避免化工機械設備表面出現腐蝕通路，進而加強化工機械設備表面的電阻；②緩沖作用。防腐涂料中的特定顏料能夠在成膜物產生水反應之后有效保護金屬表面，將腐蝕侵蝕的速度降至最低，有效解決化工機械設備的均勻腐蝕；③陰極保護作用。和構成化工機械設備的金屬材料相比，漆膜電極電位更高，目前已廣泛應用于腐蝕電池中，漆膜能夠實現犧牲陽極的方法，有效保護金屬表面。

目前，化工機械生產行業中防腐涂料的應用極為廣泛，并且取得了相應的成果，防腐涂料的核心作用是能有效降低化工機械設備受到腐蝕侵蝕的速率，便于管理人員更早地發現設備所存有的腐蝕問題。

4.2 電化學保護法

為保障石油化工企業的正常運作，技術人員在開展工作的過程中有必要優化改善金屬物質自身的核心本質，將化工機械設備的表面金屬與空氣隔離開來，利用表面處理措施全方位提高化工機械設備的防腐蝕能力。電化學保護法的核心是利用犧牲陽極的方法保護處于金屬內部的陽極，以展現出更強的防護作用，目前最為普遍的電化學保護法主要是鋁陽極保護以及鎂陽極保護。

4.3 犧牲陽極保護措施

為了有效解決化工機械設備存有的各種腐蝕問題，石油化工企業在利用犧牲陽極保護法進行設備保護時，需要將犧牲陽極直接焊接在化工機械設備中，同時采用螺栓固定，在完成此項工作的過程中，技術人員要對當前化工機械設備的陽極以及機械設備的金屬做絕緣處理，普遍應用的隔離材料有橡膠墊以及尼龍墊，在利用陽極焊接設備構件時，要保障陽極及金屬預留出相應的距離，目的是防止陽極以及金屬產生直接接觸。在當前社會飛速發展的情況下，石油化工企業采用的最為普遍的防腐蝕辦法是犧牲陽極保護法，此外，這種方法還被廣泛應用于鍋爐以及地下管道的防腐保護。

4.4 設備防腐蝕方法

化工企業針對化工機械設備的防腐方法多種多樣，相關管理人員在選取防腐措施時要從多方面著手，著眼于金屬自身的特質，避免金屬以及腐蝕性介質直接接觸，并且要在金屬表層涂抹充足的防腐蝕材料。其中，電化學保護法的核心原理是利用電化學原理優于機械設備的性質，在具體工作過程中，金屬設備將會轉化為腐蝕電極之中的陰極，用以對設備作出有效保護，比較普遍的方法是外加電流法以及犧牲陽極保護法。其中，外加電流保護法是將保護的金屬當做是電池的一級，將另一附加電極當做電池的另一極，同時添加外置電流，以保護處于反應的陰極的金屬；而犧牲陽極保護法是將被保護金屬材質相同的金屬當做是當前設備的陽極，將其固定于受保護金屬中，使其成為腐蝕電池，而被保護金屬則作為陰極，此種方法具有較強的合理性，目前已被廣泛應用于相關行業，并且取得了較高的成效。

5 結束語

綜上所述，能否完成化工機械設備的防腐設計將直接關系到化工機械設備的使用壽命。而石油化工生產企業所處的工作環境常常較為惡劣，空氣中存有大量腐蝕介質，機械設備在此種生產環境下的腐蝕速度將會不斷上升，如果不采取有效解決措施，勢必影響石油化工企業的發展。因此，石油化工企業在發展的過程中，要積極協調各部門成員，尋求更為科學合理的化工機械設備防腐措施，以保護化工機械設備的正常運作，為企業創造更高的經濟效益。