化工機械設備的腐蝕原因與含氟材料防護應用研究

摘?要：化工機械設備由于其材質、環境、氣候等因素，導致設備出現腐蝕現象，不但降低化工機械設備的性能，甚至會導致安全生產事故的出現。本次研究針對化工機械設備的腐蝕原因進行分析，并針含氟材料中的氟碳聚合物涂層、氟碳彈性體涂層在化工機械設備防腐中的應用進行研究。

關鍵詞：含氟材料;化工機械設備;腐蝕;防護

化工產業在我國經濟發展過程中起到重要的助推作用，因而加速化工產業發展具有重要意義。化工機械設備由于其材質、環境、氣候等因素，導致化工設備出現腐蝕現象，這不但導致化工機械設備性能的降低，同時難以保障生產的安全與穩定，導致材料的浪費，甚至還會導致安全事故的出現，使企業員工生命及財產面臨巨大的威脅。

1 化工機械設備腐蝕原因

1.1 機械設備材料具有腐蝕性

化工機械設備的材質多數為金屬材質，然而金屬由于其特性，容易與空氣發生氧化作用，還極易被其他物質侵蝕。經過對化工機械設備的腐蝕現象研究，得出金屬防腐蝕的水平與金屬構成顆粒的密度具有相關性，其中由密度較高的小顆粒構成的金屬機械設備，其防腐蝕性能較強，而反之由大顆粒構成的金屬化工設備，防腐蝕性能差，極易出現腐蝕現象。因而在化工機械設備制造過程中，盡量選擇顆粒小、密度較高的金屬作為原材料，尤其是化工機械外殼與腐蝕性較高的零部件。

1.2 機械設備與腐蝕性液體接觸

化工機械設備在生產運行中，時常會使用大量的酸、堿性液體，這些液體由于自身強腐蝕性，也會對機械設備造成較為嚴重的腐蝕作用，尤其是濃度較高的酸堿液體。機械設備預防腐蝕性液體的主要措施是及時清洗殘留物與填埋等，避免機械設備長期與腐蝕性液體接觸，對設備與后期生產造成影響。同時，有腐蝕性的液體揮發不僅會導致機械設備的腐蝕，甚至會影響到空氣與水源，因而降低化工生產運行中的安全水平，因而對其采取科學、合理的處理措施顯得尤為重要。

1.3 化工機械設備配置零件的干擾

化工機械設備腐蝕性較高的主要是外表與關鍵零部件。然而化工機械設備外表的腐蝕水平，可以通過觀察對其進行評估，然而設備關鍵零部件卻無法通過觀察，了解其受腐蝕程度，這也導致關鍵零部件腐蝕問題被忽略。在化工生產過程中關鍵性零部件對其安全性與工作效率起到重要作用。關鍵零部件的腐蝕，一方面是由于機械設備零部件表面氧化，由于氧化層被腐蝕，導致金屬層的直接裸露，化工生產環境本身就腐蝕性高，長期暴露導致其腐蝕，另一方面，由于關鍵零部件生產中，長期處于運行狀態，這也導致腐蝕速度增快。

1.4 結構設計不合理

化工機械設備的結構設計也成為易腐蝕的重要因素。首先，在機械設備設計中由于零部件在焊接過程中的預留間隙與邊角過多，這些縫隙極易造成液體與原材料殘渣的侵蝕，同時清理難度較大，繼而導致機械設備易腐蝕;其次，設備表面粗糙程度較差，按照化工生產經驗發現，多數的化工機械設備的腐蝕是由零部件開始，當零部件表面設計越粗糙，其被腐蝕率越小。

2 含氟材料在化工機械設備防腐中的應用研究

含氟聚合物常備用作金屬表面的防腐材料，由于C-F鍵達到485.6kJ /mol，其分子呈現出穩定結構，因而材料具備耐高溫、耐紫外線與防腐蝕的特點。含氟聚合物涂層與傳統涂層相比，其表面防水性提升，且可以降低吸濕水，繼而阻隔化工機械設備氧化腐蝕誘因。同時含氟聚合物在金屬表面涂層還能提升耐用性與降低摩擦，因而適于化工機械設備表面的防腐。含氟聚合物現階段主要包括四種，分別為：氟碳聚合物、氟碳彈性體、氟化單體改性聚合物、含氟高性能聚合物。現階段主要的化工機械設備防腐采用氟碳聚合物涂層與氟碳彈性體涂層。

2.1 氟碳聚合物涂層在化工機械設備防腐中的應用研究

氟碳聚合物涂層是由PTFE（四氟乙烯）、PVDF（偏氟乙烯）、FEVE（加氟聚合物）聚合而成，其中PTFE、PVDF組合具有較高的耐高溫、防水性，然而由于其應用過程中附著力差，且難以成膜的問題，而優化采用PTFE、PVDF、FEVE聚合，使其可以通過結構調整而是其性能得到優化，在常溫或者低熱下可以成膜。在沈麗霞（2003）、王兆華（2011）都針對氟碳聚合物涂層的防腐效果進行驗證，均得出氟碳聚合物涂層可以應用于金屬表面的防腐有較好效果。現階段PTFE、PVDF、FEVE這三種防腐材料在化工產業防腐已得到廣泛使用，而增強PTFE、PVDF材料的附著力與成膜成為研究重點，而FEVE材料的結構設計也成為防腐研究的重點方向。

2.2 氟碳彈性體涂層在化工機械設備防腐中的應用研究

氟碳聚合物長期應用于工業設備防腐，然而對于高新產業、建材等領域，傳統的氟碳聚合材料的防腐作用就收效甚微，在特殊化工機械設備的防腐過程中，品種限制制約PTFE、PVDF、FEVE聚合應用效果。繼而通過FPU（氟化聚氨酯）、FMA（氟化聚丙烯酸酯）、FS（氟化有機硅）組成的聚合物，不但成膜性較好，同時具有較高的性價比，適于化工生產/建材中使用。易春龍（2006）通過納米二氧化鈦改性含氟聚氨醑涂料，應用聚氨酯涂料具有較強穩定性與分散性的優點。鐘萍（2014）通過使用含氟丙烯酸酯單體，制作含氟聚丙烯酸酯涂料，該涂料在低碳薄鋼類化工設備中防腐水平較為突出，不但具有較強的耐候性，還有耐化學物質侵蝕的效果，且防腐耐候具有長效性特點，因而廣泛應用在化工設備防腐領域。

3 小結

化工機械設備內的腐蝕問題，是一個長期的干擾問題，腐蝕并不是在短時間內形成的，所以增加了防腐蝕的壓力，誘發較為嚴重的腐蝕干擾。結合化工機械設備的腐蝕原因，對含氟材料在機械設備防腐中的應用進行研發優化，以此提升化工產業的安全水平，構建安全、可靠的化工生產環境。

參考文獻：

[1]熊杰.化工機械設備腐蝕原因及防腐措施分析[J].內燃機與配件，2018.3：152-153.

[2]岳宗坤.化工機械設備腐蝕原因及防腐策略分析[J].2018.10：67-69.

作者簡介：邰在進（1988-），男，漢族，江蘇南京人，本科，助理工程師，目前從事化工防腐機械制造方面的工作。