石油化工設備防腐蝕的措施和方法

陳志強

（中化（舟山）興海建設有限公司，浙江 舟山 316000）

腐蝕問題是目前石油化工方面最常見的設備問題之一，在設備遭受腐蝕后，設備的物理性能會隨著腐蝕嚴重程度的不同而發(fā)生不同幅度的降低。在腐蝕問題發(fā)生初期，石油化工設備往往只會發(fā)生外觀方面的變化，性能降低并不明顯，是以大多石油化工企業(yè)往往會在初期忽略設備防腐蝕方面的問題，而一旦腐蝕程度加深，設備的性能發(fā)生降低后甚至報廢后則“悔之晚矣”。由于設備長時間接觸各類原料液體或氣體，腐蝕問題幾乎避無可避，是以防患于未然、通過防腐蝕措施提高設備的抗腐蝕能力正是其最重要且有效的應對策略。

1 石油化工設備腐蝕原因

“腐蝕”即設備在其運作環(huán)境中由于發(fā)生化學反應而令設備本身材料發(fā)生受損的一類現(xiàn)象，一旦腐蝕現(xiàn)象發(fā)生，設備某部分的材料便會發(fā)生損傷，最終的結果便是機械色澤以及性能方面的降低。經(jīng)過實踐與調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前石油化工設備發(fā)生腐蝕的原因主要包括以下兩個方面。

1.1 行業(yè)自身原因

石油化工生產(chǎn)主要具備高溫、高壓、強腐蝕性等特征，這些特征便決定了腐蝕問題的發(fā)生，在這些特征中，高溫、高壓特征的存在令金屬材料的使用成為必然，但金屬材料相較其余材料更容易遭受腐蝕，而石油化工設備大多為金屬設備，這些金屬設備有的需要解除酸性較強的溶液，有的則需要接觸堿性較強的溶液，因此發(fā)生腐蝕的概率比較大。除此之外，設備材料的優(yōu)劣也是致使腐蝕問題發(fā)生的重要原因之一。石油化工產(chǎn)業(yè)本身屬于盈利性比較強的產(chǎn)業(yè)，但相應地，在高利潤背后便是高成本，設備成本則是其諸多成本中的“大頭”。許多石油化工企業(yè)為了對成本進行控制，往往會選擇價格比較低廉的設備，這些設備雖然售價低廉，但在使用材質(zhì)上卻存在較大差異，內(nèi)部精密零件也相對粗糙，在設備實際運作的過程中更容易遭受大面積腐蝕，此為石油化工設備發(fā)生腐蝕的自身原因。

1.2 不良化學反應原因

除了行業(yè)自身的原因外，后續(xù)設備運作過程中發(fā)生的不良化學反應也是其本身發(fā)生腐蝕問題的重要原因。一來設備運作的過程中可能常常會與帶有腐蝕性的介質(zhì)發(fā)生接觸，這些介質(zhì)隨著濃度的提升，其酸堿性也會發(fā)生變化，腐蝕性亦會隨之增強。當然，石油化工設備并非不間斷運作，是以僅僅接觸實則并不會對設備造成巨大腐蝕，但在對石油等進行化工生產(chǎn)的過程中，腐蝕性介質(zhì)往往需要不斷流動或提升其溫度方可完成生產(chǎn)，如此一來，介質(zhì)的腐蝕性也會因此而增強，長此以往，便會對設備造成嚴重腐蝕，化工原料成分較為復雜，易產(chǎn)生不良化學反應，此為石油化工設備發(fā)生化學腐蝕的原因。

2 石油化工設備防腐蝕的措施和方法

2.1 科學選擇石油化工設備

科學選擇石油化工設備是防衛(wèi)腐蝕問題的根本措施，同時也是最有效的措施，選擇防腐蝕性強材料的設備能夠有效抵抗腐蝕。目前，我國石油化工企業(yè)使用的設備多以碳素結構鋼為原料，碳素結構鋼是碳素鋼的一類，一般分為普通碳素結構鋼與優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼，前者強度較低，并不適用于石油化工設備制造；優(yōu)質(zhì)結構鋼力學性能遠遠好過普通結構鋼，多應用于機械零件制造，因此，石油化工設備多以此為原料。相較其余金屬材料，碳素結構鋼一來機械性能好，二來造價較低，基本能夠滿足石油化工的設備需求，但相應地，這種材料的抗腐蝕性也相對較差。為了達到防腐蝕的效果，石油化工企業(yè)在選擇設備時應當對后續(xù)設備的使用途徑、使用環(huán)境進行分析，如生產(chǎn)物的種類、生產(chǎn)介質(zhì)的種類、生產(chǎn)環(huán)境的溫度、濕度及壓強等，在對這些因素綜合考慮后，方可對設備做出科學選擇，如需要長期接觸硝酸與硝酸銨介質(zhì)的設備，可以選擇以鐵素體不銹鋼為原料的石油化工設備；而需要長期接觸腐蝕性氣體介質(zhì)的設備，可以選擇以馬氏體不銹鋼為原料的石油化工設備，通過選擇合適的材料來增強設備的抗腐蝕性。除了材料方面的選擇外，石油化工企業(yè)還可以在零件方面做出合理選擇，可以在設備的關鍵零件方面選擇以抗腐蝕性較強的材料為原料的零件，次要零件方面則可以退而求其次選擇以相對而言抗腐蝕性較差的材料為原料的零件，如此一來，不僅設備的抗腐蝕性得到了增強，企業(yè)本身的經(jīng)濟效益也得到了有效保障。

2.2 鍍刷防腐鍍層或涂料

鍍刷防腐鍍層或涂料是增強設備抗腐蝕性的另一大有效措施，同時，也是當今石油化工企業(yè)最常用的措施。鍍刷防腐鍍層或涂料的實際方法主要包括以下幾個方面。（1）微量元素的使用。在鋼中加入銅、鉻、鎳等微量元素能夠令鋼表面生產(chǎn)致密性與附著性強的保護膜，這種保護膜能夠在一定程度上阻礙腐蝕的擴散，以此實現(xiàn)對設備材料基體的保護。（2）在金屬設備的表層鍍金屬層以增強抗腐蝕性。目前，比較新穎且有效的鍍種是鈦，在真空鈦金爐內(nèi)，借用惰性氣體的輝光放電使金屬或合金蒸氣離子化，離子經(jīng)電場加速而沉積帶負電荷的金屬部件，經(jīng)過在設備表面鍍鈦層，設備的抗高溫、抗高壓、抗腐蝕能力均會得到大幅度增強，但是，鍍鈦工藝目前剛出現(xiàn)不久，其成本仍然相對較高，因此為了保證經(jīng)濟效益，石油化工企業(yè)可以選擇鍍鉻，鍍鉻能夠有效增強石油化工設備的耐腐蝕性與耐磨性、恢復設備已經(jīng)被磨損的金屬部件的尺寸，同時其經(jīng)濟性遠遠好過鍍鈦。（3）在設備表面涂防腐涂料，防腐涂料也能夠在一定程度上增強設備的抗腐蝕性，目前，國內(nèi)比價常見的防腐涂料主要有油脂涂料、酚醛樹脂涂料等，這些涂料能夠有效隔離設備與帶有腐蝕性的介質(zhì)，有效達到防腐蝕的效果。

2.3 在設備環(huán)境中加入緩蝕劑

若石油化工設備的工作環(huán)境為腐蝕環(huán)境，企業(yè)可以通過在環(huán)境內(nèi)加入少量緩蝕劑以達到設備抗腐蝕的效果，目前，比較常見的緩蝕劑主要分為三類：無機緩蝕劑、有機緩蝕劑與氣相緩蝕劑。其中無機緩蝕劑又被稱為陽極型緩蝕劑，它包括促進陽極鈍化的氧化劑或陽極成膜劑，通過作用于陽極區(qū)域促進其極化而生成保護膜，其優(yōu)點顯而易見，但若用量不足，保護膜的覆蓋便不盡全面，且缺陷面積較小，容易造成設備穿孔。有機緩蝕劑能夠吸附在設備基體表面產(chǎn)生不可視膜，有效阻止陰極與陽極反應，以此實現(xiàn)抗腐蝕，但相應地，這種不可視膜優(yōu)勢也可能會阻抑需要的反應，如酸洗時導致去膜速度過緩等。氣相緩蝕劑的揮發(fā)性較強，可以用來保護處于貯藏狀態(tài)下的金屬設備零件，它能夠被水解成基團吸附于設備基體表面，以此達到降低腐蝕速度的效果。相較其余方法，緩蝕劑的使用效果并不算太好，只能夠在一定程度上降低腐蝕速度，但若使用得當，也能夠大幅度增強石油化工設備的抗腐蝕性，達到防患于未然的效果。在實際使用緩蝕劑時，石油化工企業(yè)應當依據(jù)實際狀況對緩蝕劑的類型做出選擇，從安全環(huán)保性考量，保證緩蝕劑的緩蝕機理與生產(chǎn)過程不存在沖突。

3 結語

綜上所述，石油化工設備是石油化工企業(yè)生產(chǎn)石油等產(chǎn)品的關鍵，由于該類設備工作環(huán)境較為復雜，是以常常會發(fā)生腐蝕性問題，對設備發(fā)生腐蝕的原因進行分析并提出防腐蝕措施堪稱勢在必行。目前，造成石油化工設備腐蝕的原因主要有行業(yè)自身原因與不良化學反應原因兩類，而為了達到防腐蝕的目的，企業(yè)首先應當科學選擇石油化工設備，從根源處增強設備的抗腐蝕性；后續(xù)則可以鍍刷防腐鍍層或涂料、在設備環(huán)境中加入緩蝕劑延緩設備腐蝕，以此確保設備性能與壽命的穩(wěn)定。