芻議煉油化工機械設備的防腐設計及措施

童元梁

（玉門油田分公司煉油化工總廠，甘肅 玉門 735201）

在對煉油化工機械設備實施防腐蝕設計管控的過程中，設計師應當對現(xiàn)有的設備運行環(huán)境、運行需求進行分析，對設備的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)文件進行合理編制，以此來增強煉油化工機械設備的抗腐蝕性能，提高設備的使用壽命。

1 化工機械設備發(fā)生腐蝕原因分析

設備腐蝕通常是由化學元素、化學成分相互作用導致物體遭受到相應的破壞。化工機械設備腐蝕是指設備內(nèi)部的金屬零部件在與空氣、水以及各類溶液類物質(zhì)進行接觸過程中所發(fā)生的反應現(xiàn)象，使得金屬原有的結(jié)構形態(tài)、理化特性、尺寸大小發(fā)生相應的改變，從而出現(xiàn)損壞的情況。腐蝕現(xiàn)象在當今化工生產(chǎn)管理活動中相對較為常見，防腐技術在化工企業(yè)中也是作為一項重點工作內(nèi)容，大部分化工機械設備遭受到腐蝕之后會導致外觀、性能受到嚴重的影響，從而給石油企業(yè)的經(jīng)營發(fā)展帶來較大的損失，引起化工機械設備腐蝕原因包含以下幾點。

1.1 內(nèi)在因素

化工機械設備具備不同的金屬材質(zhì)，因此不同化工設備具備不同的抗腐蝕性能，并且不同的化工設備對不同的外部介質(zhì)也具備不同的抗腐蝕抵抗能力，金屬材料內(nèi)部的晶粒越粗那么金屬材料所發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象將會更加明顯，并且腐蝕速度也更快，如果金屬材料內(nèi)部的晶粒精細，那么相關材料發(fā)生反應的速度將會進一步減慢。比如在當前以不銹鋼為主要材料的化工設備中，其發(fā)生腐蝕的速度和劇烈程度要遠小于生鐵為主要材料的設備。因此相關設備本身金屬材質(zhì)會給設備運行的穩(wěn)定性、可靠性造成相應的影響；其次，不同金屬零部件表面的粗糙程度也會導致其具備不同等級的抗腐蝕能力，通常情況下，金屬材料以及相關金屬部件表面越粗糙，則越容易遭受到腐蝕。

除此之外，金屬機械設備形狀構造也與其內(nèi)部的腐蝕劇烈程度有著密切的關聯(lián)。一般情況下，設備上較為突出的區(qū)域位置容易遭受到腐蝕，同時也具備較快的腐蝕速度。同時金屬設備周邊的縫隙、死角也容易出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。

1.2 外在因素

在化工設備生產(chǎn)制造活動中，機械設備難免會接觸到大量具備腐蝕性的物質(zhì)，如酸堿鹽類等，此類物質(zhì)會導致設備被氧化從而遭受到腐蝕損壞。此外，部分化工生產(chǎn)原料介質(zhì)具備較高的含氧量，同時其內(nèi)部的化學成分復雜，酸堿值過高、過低也會導致設備遭受到腐蝕。除此之外，當設備運行溫度不斷上升時其內(nèi)部壓力也會增長，在此情況下會進一步加劇腐蝕。具體來說，化學腐蝕作為一種化學反應，其反應的劇烈程度隨著溫度、氣壓的升高也會發(fā)生相應的改變，通過數(shù)據(jù)調(diào)研表明，在化學腐蝕進程中溫度升高10℃會導致腐蝕速度提升1～3倍，同時隨著溫度的增長，還會導致設備的腐蝕面積進一步擴散加大，進一步加快設備腐蝕速度。

并且在化工設備運作過程中其內(nèi)部的介質(zhì)流動速度越快也會導致設備腐蝕程度加劇，由于介質(zhì)在流動期間會對設備內(nèi)部所設置的保護涂層造成沖刷影響，當流速過快時會導致涂層被破壞，從而使得設備內(nèi)部直接與介質(zhì)接觸的部位在缺乏抗腐蝕涂層保護的情況下遭受到相應的破壞。除此之外，機械設備在遭受到外部應力影響干擾的情況下出現(xiàn)內(nèi)部變形也會導致腐蝕加劇。

2 化工機械設備產(chǎn)生腐蝕的原理分析

煉油化工機械設備產(chǎn)生腐蝕的原因相對較多，包含電化學腐蝕、工業(yè)大氣腐蝕，同時不同物質(zhì)、不同介質(zhì)在不同的環(huán)境下也會發(fā)生不同劇烈程度的腐蝕，煉油廠在對相關化工機械設備進行管理、管控以及防腐蝕處理的過程中需要采取頂層設計，優(yōu)化現(xiàn)有的設計方式，以此來增強設備的抗腐蝕性能。

2.1 電化學腐蝕

通常情況下，在石油生產(chǎn)領域，化工機械設備通常具備大量的金屬外殼，而金屬外殼與具備導電介質(zhì)的物體極容易發(fā)生化學反應，導致設備被嚴重損壞，此類反應也稱為電化學腐蝕。電化學機理所產(chǎn)生的腐蝕包含一個陽極、一個陰極，通過金屬本身所具備的電子流與介質(zhì)中的離子流相互聯(lián)系，從而發(fā)生相應的化學反應，在此過程中陽極發(fā)生氧化反應，當金屬離子從金屬中進入到介質(zhì)，在該過程會釋放電子流，此部分電子流與介質(zhì)中的電子流相互聯(lián)系并且融合便引起電化學反應。而陰極反應主要是對離子中的氧化劑成分而言，具體來說，當其通過陽極時會對電子吸收，從而形成還原過程。而在整個電化學腐蝕期間，電流不會對外做工，通常是由腐蝕電池內(nèi)發(fā)生相應的自耗反應現(xiàn)象，從而使得金屬遭受腐蝕。由陰極導致的腐蝕現(xiàn)象相對較為明顯，同時反應速度相對較快。

2.2 工業(yè)大氣腐蝕

化工機械設備長期處于高污染以及極端惡劣的環(huán)境中運行，在此環(huán)境下空氣中一般夾雜著大量揮發(fā)性物質(zhì)，如硫酸、氫氧化物、二氧化碳等，同時相關物質(zhì)還具備大量化工原料相關介質(zhì)，具備較強的腐蝕性，在濕度以及溫度特定的環(huán)境下，相關氣體與空氣中的水蒸氣進行結(jié)合，從而生成了相應的無機酸，此類物質(zhì)具備較強的腐蝕性，比如鐵質(zhì)合金在此類環(huán)境中會發(fā)生化學反應，從而遭受到腐蝕破壞。而在當前工業(yè)大氣環(huán)境中，設備與相關物質(zhì)直接接觸，從而加速金屬物質(zhì)氧化，此類反應通常發(fā)生在高溫、干燥環(huán)境下，而電化學反應所應對的外部環(huán)境相對較為潮濕。

3 化工機械設備的防腐設計要點

3.1 設備防腐蝕設計

化工機械設備內(nèi)部包含大量的金屬材料、金屬物質(zhì)，在落實對相關煉油化工機械設備防腐蝕設計管控的過程中，設計師以及相關工程人員應當采取頂層設計，對材料進行合理選用，并且選取相應的配套附件，來實現(xiàn)對相關設備進行防腐時處理。

首先在對材料進行選用的過程中，應當結(jié)合碳素鋼的使用，由于碳素鋼具備較為低廉的價格并且也便于采購，最為關鍵的是結(jié)合碳素鋼還能夠在生產(chǎn)加工過程中提高工作管理效率。一般情況下，碳素鋼不會發(fā)生嚴重腐蝕現(xiàn)象，對煉油化工設備的正常運行不會造成較大的危害，若是在生產(chǎn)管理過程中存在特殊的環(huán)境便會對碳素鋼造成相應的腐蝕影響，比如在高濃度的腐蝕介質(zhì)中，碳鋼遭受到腐蝕速度相對較快。因此在特殊情況下需要對碳素鋼實施必要的防腐蝕處理，比如可以結(jié)合防腐設計，實現(xiàn)對介質(zhì)與金屬表面的隔絕處理，避免腐蝕范圍擴大。除此之外，在選取相關設備時工程師也可以選用一些具備優(yōu)良抗腐蝕性能的合金鋼材，合金鋼材質(zhì)量低但是其成本相對較為昂貴，由于其具備較強的化學穩(wěn)定性，因此合金鋼材也具備優(yōu)異的抗腐蝕性能，從長遠考慮通過對合金鋼材的使用，對于煉油廠的長遠經(jīng)濟效益的提升具備較大的現(xiàn)實意義。

而在對結(jié)構與工藝進行防腐設計管控的過程中，工程師也需要對機械設備形態(tài)、形狀進行合理設置，一般情況下，如果機械設備外部形狀設計過于復雜，出現(xiàn)相應的設計缺陷隱患問題，比如相關角落出現(xiàn)灰塵或液體堆積，從而加快設備的腐蝕速度，為了最大限度地避免設備運行異常的現(xiàn)象出現(xiàn)，在對機械設備進行結(jié)構設計管控的過程中應當考量設備抗腐蝕性能需求。一般情況下，機械部件的構造設計越簡單則其所具備的抗腐蝕性能將更加優(yōu)異，同時在對構件進行設計管控的過程中應當采用同類型的金屬材質(zhì)，減少構件之間的縫隙以及不同金屬所發(fā)生的接觸反應。

其次，在防腐時設計過程中還需要借助防銹漆的使用，確保腐蝕介質(zhì)能夠與設備之間實現(xiàn)完全隔離。在此過程中，工程師也需要對焊接工藝進行合理選用，盡可能減少焊接次數(shù)，提高設備的運行效率，同時減少焊接次數(shù)，選用同等焊接物質(zhì)，選取優(yōu)異的涂料也可以確保防腐蝕效果得到提升。而為了避免殘留物與水分停留在機械設備表面，在進行前期初步設計管控的過程中工程師也需要對容器形狀進行合理設置，同時也需要設置相應的排水孔，避免水分堆積。而為了避免縫隙腐蝕情況出現(xiàn)，在對部件連接區(qū)域的縫隙進行處理的過程中也需要結(jié)合科學合理的對接以及搭接管控方式，比如采取雙面連續(xù)對接，提高焊接效率，避免腐蝕現(xiàn)象出現(xiàn)。

3.2 化工機械設備防腐蝕措施

當前在對煉油化工機械設備防腐蝕處理管控的過程中，工程師需要對周邊環(huán)境進行定向化處理，同時實施對相關物質(zhì)材料表面涂層高效化處理，并且還需要加大防腐蝕處理力度，以此來增強腐蝕管控效果。

首先，在對環(huán)境處理的過程中，工程師應當在不影響設備正常使用的情況下對周邊環(huán)境進行改良、優(yōu)化，以此來減少設備所遭受的腐蝕影響進而達到防腐蝕管控的作用，首先工作人員應當對環(huán)境進行實時高效地監(jiān)督管控，對設備運行環(huán)境中所存在的腐蝕性物質(zhì)進行定向化處理，比如對室內(nèi)環(huán)境的水分進行清除處理，當設備在運輸氯化物、二氧化碳等介質(zhì)時，對設備實施必要的脫水處理。

其次，也可以結(jié)合脫氧法在水分中實現(xiàn)對溶解氧的脫除處理，以此來增強防腐蝕管控效果。而在對環(huán)境處理管控的過程中也可以結(jié)合防腐蝕成分，比如可以結(jié)合防腐劑、鈍化劑以及相應的緩腐劑、中和劑來增強防腐蝕處理管控功效。而在對表面涂層進行處理管控的過程中，可以結(jié)合涂漆等多樣化的防腐蝕處理策略，對機械表面進行防腐蝕處理管控。常見的涂漆材料包含酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂，相關物質(zhì)通過構建相應的保護膜在金屬表面形成保護涂層，以此來隔絕外部的大氣環(huán)境。

除此之外，還可以結(jié)合金屬覆蓋法，結(jié)合此類方法可實現(xiàn)對設備表面定向化處理管控，利用抗腐蝕性能優(yōu)異的材料，將其覆蓋在設備金屬表面能夠起到優(yōu)異的防腐蝕管控效果，但是結(jié)合此類管控方式的使用對工藝卻具備較為嚴苛的要求，因此在結(jié)合相關工藝使用的過程中，需要加大管控力度。而另一種則是用比原母線材料電位更低的技術材料來實施覆蓋管控，簡而言之，通過陽極處理法將此類材料作為犧牲材料，以此來達到防腐蝕管控效果，比如在當前船舶工業(yè)中常用陽極防腐蝕來實現(xiàn)對船體結(jié)構的保護。

除此之外，還可以結(jié)合陶瓷、玻璃、砂漿、環(huán)氧樹脂以及石木等材料來實現(xiàn)對金屬表面的防腐蝕處理。而在對電防腐蝕進行處理管控的過程中需要對設備金屬表面局部腐蝕電池通上相應的防腐電流，以此來削弱腐蝕電流的影響。

具體來說，可結(jié)合防腐電流將設備金屬電位降至相對較為穩(wěn)定平緩的區(qū)域位置，該方法也可以通過犧牲陽極法或是通過外接電源來實現(xiàn)防腐蝕管控。

3.3 加大對設備的管控力度

通過對上文的分析探討可以看出，在當前煉油化工生產(chǎn)領域?qū)崿F(xiàn)防腐處理管控需要落實對設備、工藝高質(zhì)量、高效率地管理，以此來增強設備的抗腐蝕性能，在此過程中，企業(yè)需要加大對煉油化工機械設備的檢測力度，確保設備不會遭受到外部腐蝕因素的影響。在對設備進行檢測的過程中，工作人員需要對設備表面的劃痕進行精細化測量，對存在劃痕的區(qū)位置進行定向化處理，避免相關區(qū)域遭受到腐蝕影響。同時在特定的時間、特定的周期，工作人員還需要對金屬材料表面的防腐蝕涂層進行更換處理，以此增強設備的防腐效果。而在對工業(yè)生產(chǎn)文件、生產(chǎn)管控流程進行管理的過程中，工作人員也需要采取頂層設計，合理制定相應的工藝路線，以此增強設備的防腐管控效果。

4 結(jié)語

總體來說，在對化工機械設備防腐蝕處理管控的作業(yè)進程中，工程師以及相關設計人員應當對現(xiàn)有設備運行環(huán)境進行分析評估，優(yōu)化設備的運行環(huán)境，為設備提供良好的運維保障，以此來提高設備的運行效率。