化工設備的防腐問題與防護措施

張曉英(內蒙古工大華遠工程技術有限公司，內蒙古 呼和浩特 010000)

0 引言

相較于其他類型設備，化工設備具有零部件復雜及運轉作業周期漫長等特點，而忽略其防腐防護環節則可能埋下生產安全隱患，嚴重威脅企業職工及周圍人民群眾的生命財產安全，造成不可預估的損失[1]。同時，受化工設備自身特殊性的影響，即設備緊密型要求較高，往往集中排放有毒有害氣體，不可避免出現設備腐蝕的問題，例如：輕者腐蝕問題會破壞設備外在美觀性，重者腐蝕問題則縮短設備使用年限，導致爆炸事故，影響企業正常生產。

1 化工設備腐蝕問題產生的原因及常見類型

1.1 產生原因

化工設備生產作業期間不可避免需要接觸各種有毒有害物質，而受物理或化學作用的影響極易出現設備自身過度消耗的情況，以至于引發腐蝕問題。通常情況下，絕大多數化工設備普遍由金屬材料制作而成，存在被氧化或被腐蝕的可能性，尤其是化工生產期間所使用的溶液自身具有濃度高且腐蝕性強，大大增加化工設備的腐蝕風險，例如：具體生產期間化工設備外殼腐蝕現象相對嚴重[2]。即便化工設備外殼腐蝕現象短期內不影響企業正常生產，但是存在擴大腐蝕范圍及波及內部零部件的可能性，一旦內部零部件出現腐蝕情況則直接影響設備生產安全性，甚至大大加快其腐蝕速度，不利于企業長遠發展。

外在因素是造成化工設備出現腐蝕現象的重要原因。與其他類型設備相比，化工設備往往遭受兩種外界因素侵擾出現腐蝕情況，例如：以環境因素為例，具體生產期間化工設備不可避免需要接觸酸堿等腐蝕性物質，而化工設備長期接觸腐蝕性物質則大大增加其腐蝕發生風險，甚至加劇腐蝕現狀；以內部氣態或液態物質流動速度為例，其流動速度越快設備所遭受的腐蝕性強度越大，以至于縮短化工設備的使用年限[3]。同時，有研究資料顯示，化工設備所接觸的有害物質類型相對豐富，包括氫氧化物、二氧化碳及硫化物等，并且生產環境中高溫潮濕等因素能加劇有害物質與設備金屬發生物理化學反應，以至于出現腐蝕情況。

1.2 常見類型

按腐蝕類型，化工設備的常見腐蝕問題可劃分為局部腐蝕及均衡腐蝕2種類型[4]。其中，局部腐蝕是化工設備最為常見且最為嚴重的腐蝕問題，具有危險性大及腐蝕位置隱蔽性強等鮮明特點，往往無法輕易被檢修人員所發現，以至于腐蝕面積逐漸擴大，對化工設備正常運轉造成極其深遠的不利影響，甚至存在引發重大安全事故的可能性；均衡腐蝕的發生率遠遠低于局部腐蝕，深受外在因素的影響，促使其腐蝕狀態呈現出線性特點，例如：化工設備正常運轉期間受腐蝕氣體包裹的影響，造成設備中各個零部件出現均勻腐蝕的情況，并且均衡腐蝕普遍發生于設備表面，其清理難度相對較低。

在化工設備腐蝕中，常見的腐蝕主要包括三種：一是化學腐蝕；二是物理腐蝕；三是電化學腐蝕。在化工生產過程中，生產原料當中往往會涉及到大量的鹵化物和硫化物等有害物質，外加現代化工生產主要在高溫環境下進行，使得其在生產過程中容易產生較為嚴重的腐蝕問題。

(1)化學腐蝕。化工設備產生化學腐蝕的原因在于高溫生產環境下，化工設備表面結構的材質接觸到鹵化物和硫化物等有害物質時，會發生化學反應并產生新氧化物，這類新產生的氧化物會對化工設備的表面結構產生嚴重地破壞，促使其在后續生產中產生腐蝕問題。化學腐蝕反應的特點在于化工設備表層結構中的金屬原子與非電解質溶液中的氧化物發生氧化還原反應，在此過程中不會產生電流，單純地破壞了化工設備表層的金屬結構。

(2)物理腐蝕。在化工生產過程中，化工設備發生的物理腐蝕主要原因在于物理溶解破壞化工設備的金屬構造，使得化工設備發生嚴重的腐蝕。大量金屬在液態、熔堿、高溫熔鹽中會發生物理腐蝕，且在物理腐蝕過程中不會發生化學腐蝕，而是在液態金屬中發生的物理現象。通常而言，物理腐蝕問題廣泛發生在部分特殊設備當中，如用于盛放熔融鋅的鋼容器，在鐵被液態鋅溶解之后，會使鋼容器發生較為嚴重的物理腐蝕。

(3)電化學腐蝕。化工設備發生電化學腐蝕往往是在潮濕環境下，且設備金屬表面成分不一致的情況下，因化工設備接觸電解質溶液，使得化工設備內部會形成電解池，在發生電極反應之后而引發化工設備出現電化學腐蝕。

2 化工設備的防腐措施

化工設備是一套處理原材料發現相互反應實現有效分離的承載性設備，而化工設備腐蝕問題指設備運轉期間接觸大量有害物質遭受物理作用或化學作用出現自身消耗的現象。

2.1 選擇新型材料

目前，我國化工企業所使用的化工設備普遍由常規碳素鋼制作而成，具有加工工藝簡便及造價低廉等特點。受化工行業需要長期接觸強堿或強酸等高濃度腐蝕性介質的影響，碳素鋼所制作而成的化工設備無法滿足高濃度腐蝕性介質的接觸要求，可能出現嚴重腐蝕的問題，甚至削弱其總體防腐性能。例如：以Q235型碳素鋼為例，靜置于酸性介質中發現材料以1mm/min 速度發生化學反應及物理反應。即便部分化工企業主張于化工設備表面涂抹防護層，能取得一定程度的防腐蝕效果，但是仍存在著較多問題亟待解決，例如：防護層脫落后金屬材料完全暴露于空氣及介質之中，大大增加其成本投入。

在實際防護的過程中，相關化工企業秉持實事求是的工作原則，結合企業自身情況及發展方向，綜合考慮總體成本投入，盡量選擇新型材料替換常規碳素鋼，將碳素鋼排除于化工設備生產制作材料的范疇，例如：以普通低合金鋼為例，能明顯增強化工設備的防腐能力。同時，有統計數據顯示，低合金鋼材料所制作而成的化工設備使用年限高出碳素鋼所制作而成的化工設備2～3倍[5]。即便普通低合金鋼的造價相對高昂，但是不同程度上延長設備的使用年限，能優化或簡化設備后期維護保養的流程及環節，為企業謀求更多的經濟效益，甚至遠遠大于碳素鋼的總體效益。

2.2 改變結構工藝

結構工藝的設計水平是影響化工設備防腐能力的關鍵性因素，換而言之結構工藝的設計水平越高則化工設備防腐能力越強。因此在實際防護的過程中，相關化工企業必須加大對于防腐設計的重視程度，以基礎結構為切入點靈活運用簡單的設計原理，盡量控制凹槽的數量，避免出現凹槽累積大量腐蝕液體的問題，反而大大加劇化工設備的腐蝕狀況[6]。同時，秉持行業公認的化工設備防腐設計原則，選擇相同的材料制作化工設備，有助于消除不同類型材料所產生的應力差。此外，以保持簡潔的設備設計造型為前提條件，不得出現過于復雜的外在形態，控制接口縫隙大小，預防出現全新的劃痕，尤其是嚴格把控人為焊接流程。

2.3 豐富處理手段

由于表面涂層是最為常見的化工設備防腐手段，客觀上要求相關技術人員盡量選擇質地優良且價格公道的涂料，完全隔絕腐蝕介質及金屬物質，尤其是死角及轉彎處進行仔細涂抹，從根源上認識到涂層無法徹底改變化工設備的強度及結構，僅具備隔離隔絕的作用，并且挑選涂料時綜合考慮化工設備的物理性質及化學性質，不得脫離化工企業車間內部環境及地區氣候條件等因素的影響[7]。同時，按方法類型，電化學控制可劃分為犧牲陽極及外加電流2種方法。其中，外加電流指將化工設備接于電源負極且廢鋼廢鐵接于電源正極，以至于形成犧牲陽極保護化工設備金屬材料。

2.4 重視日常維護和提升作業人員的技能水平

在實際養護的過程中，相關化工企業必須加大對于化工設備日常維護保養的重視程度，將日常維護保養視為延長化工設備使用年限的唯一途徑及有力舉措，立足于化工企業自身生產目標及設備運行狀況，制定切實可行的設備維護保養防腐防護方案，充分發揮其主動性的作用，大大提高總體防腐效果[8]。同時，日常管理期間交由專業的技術人員定期或不定期組織化工設備檢查工作，評估化工設備的運轉狀態，真正意義上做到監督其運作情況，便于第一時間發現設備是否出現腐蝕問題，采取相應的處理措施。此外，針對腐蝕現象相對嚴重的零部件則建議其及時更換，預防出現大面積腐蝕的問題。

化工設備的防腐蝕工作的主體是化工人員，其專業能力直接影響化工設備防腐工作質量，與化工生產安全進行息息相關。與此同時，由于化工生產過程中，化工設備會因多種因素而發生不同類型的腐蝕，使得化工安全生產受到負面影響。在此情況下，化工設備防腐蝕工作對化工人員提出了更高的要求，集中體現在專業技能、工藝熟練程度等。因此，為了更好地做好化工設備的防腐蝕工作，化工企業要對參與化工設備防腐人員定期開展系統的、專業的防腐蝕工作技能培訓，有效提升防腐工作人員的專業技能水平，以此保障化工設備防腐處理工作的每一個環節都能夠高質高效完成。

3 結語

相關化工企業必須秉持具體問題具體分析的工作原則，以腐蝕產生機理為依據進行全方位分析，持續優化設備結構、防腐設計工藝及防腐管理模式，積極總結化工設備防腐的實踐經驗，以達到健全完善化工設備腐蝕管理流程的目標，做到以具體問題為切入點，增強企業的化工設備防腐管理能力。

總之，做好化工企業化工設備防腐防護工作能消除影響日常生產安全性的風險因素，最大程度上延長設備使用年限，有助于控制總體成本投入，保障企業的經濟效益。