柳州东城投资开发有限公司 545616
摘要:在物资采购及管理过程中，机械设备、特别是化工设备经常发生各种腐蚀、并常常会为设备带来各种安全隐患、降低设备使用寿命。设备物资的腐蚀防护在其整个生命周期中占有重要地位，保养防护措施科学规范，可以极大程度降低设备使用寿命，所以物资保管过程中应该采用科学的防腐措施，积极有效防护手段对设备进行防腐处理及保护。本文主要分析了目前化工设备在安装使用之前出现腐蚀的几种主要原因以及腐蚀的种类，并进入探讨了防腐的具体措施。
关键词:化工设备，防腐，措施
一、前言
化工设备的工作条件比较特殊，通常是高温、高压、腐蚀介质、磨损等，这些条件会导致设备抗腐蚀能力的降低，一些化学腐蚀介质对化工设备的危害最大，其腐蚀的原理又很复杂，即使是同一类型的材料在相同的介质中由于不同的内外部条件，都会出现不同的腐蚀形式。另外在自然环境中，设备也同时伴有一些普遍性腐蚀现象，如设备表面与大气、海水、土壤等发生的电化学腐蚀等等。因而，对设备腐蚀的机理进行分析，进而采取对应的防腐措施，可以大大提升防腐蚀效果，进而延长化工设备的使用寿命，确保生产的安全，这对化工企业意义重大。
二、导致腐蚀的原因
引起化工设备腐蚀的因素很多，腐蚀的原理也较复杂，依据化工设备表面发生腐蚀后呈现的状态可以具体分成高温氧化腐蚀、点状腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、疲劳腐蚀、焊接应力腐蚀、剥层腐蚀、电化学腐蚀、工业大气腐蚀等类型，依据腐蚀的机理可以具体分成物理腐蚀、化学腐蚀以及电化学腐蚀等。下面就设备运输、保管过程中碰到的几个常见腐蚀进行分析。
1.电化学腐蚀
金属与电解质溶液发生的电化学作用而遭受的破坏称为电化学腐蚀，，实质就是金属和周围介质作用转化为金属化合物的过程，金属受到介质中氧化剂作用而被氧化成正价离子结合到氧化产物中去，即发生了氧化还原反应，电化学腐蚀较为复杂，有金属与电解质溶液在接触界面发生的双电层反应、有在电解质内部发生的直接氧化反应、有在直接氧化反应基础上同时与一次产物进行的相对独立反应、有因为电极电位不平衡而造成的电极反应等。
2.大气腐蚀
大气腐蚀一般指金属在大气自然环境下发生的腐蚀成，由于大多数金属设备、机器、管道等外表都暴露在潮湿空气中，因而发生大气腐蚀几率非常普遍，据统计，其造成的损失金属量占腐蚀量的一般以上。大气腐蚀是金属在潮湿空气中，金属表面上薄层电解液膜中进行的电化学反应，金属表面膜层主要由大气中水气形成，当空气相对湿度达到100%时，水气就会从大气中凝结成水滴，在金属表面形成一层可见水膜，当湿度低于100%时，水气也会在金属构件的缝隙间或表面附着的灰尘、炭粒等处形成表面氧化膜、锈层孔或脱落地方凝聚出肉眼看不见的水膜，此外液间气温降低，水气也会在表面凝聚出雾水。
由于不同环境空气中不同杂质往往会与水气一并附着在金属表面，这些杂质溶解在水膜中就形成了相应的电解质溶液，常见的一些杂质如碳化物、氮化物、工业大气中的硫化物、工业尘粒等。大气腐蚀过程遵守电化学腐蚀一般规律，同时，又因为大气中氧气分子通过膜层进入电解液与金属接触，使得如溶解了SO2的水膜PH值降低，加大了反应速率，另一方面，氧气接触到了金属表面，形成金属氧化膜，发生钝化、引起强烈阳极反应。大气的成分和湿度是决定大气腐蚀程度的两个主要因素，如果大气是严重污染的工业气体、越潮湿，则腐蚀速度越快，对设备寿命威胁越大。
各种金属都有一个相当于凝结条件的临界湿度，超过这个湿度时，大气腐蚀量将急剧增加，如钢、铜、镍等临界湿度在50%~70%之间，小于这个湿度，腐蚀量很少，可以不认为会被腐蚀。
在实际大气腐蚀情况下，由于大气中水蒸气的含量将随地域、季节、时间等条件变化而变化，金属表面成膜的厚度也不一样，腐蚀效率也不同，因此，设备周边环境湿度至关重要。
3.土壤腐蚀
土壤是由含多种无机物和有机物的土粒、水、空气等组成的不均匀多相系，土粒间存在大量孔隙，孔隙间又充满水和空气，盐类溶解在水中，土壤就成了电解质。大型机械设备、管道设备很多是抵达现场后直接堆放在土壤上，由于重力原因，很多主要部位将与土壤接触，土壤的的固体部分相对于埋在土壤中的金属表面是不动的，仅有土壤中气相和液相做有限运动，这就为土壤电导性提供了存在基础，土壤水含量、含盐量越高，电阻越小，腐蚀性越高，对金属表面破坏越大。
金属在土壤中腐蚀原理与在电解液中腐蚀本质是一样的，但由于土壤作为腐蚀介质所具有特性，其发生电化学反应也有一定不同，这里主要是氧的去极化反应。空气中的氧是通过土壤间隙渗透到金属表面，再通过金属表面上的静止液层而到达阴极，因此，土壤的结构和湿度对氧的流动有很大影响，土壤越疏松，氧的渗透越强，流动越容易，金属腐蚀就越严重。
土壤腐蚀的过程和大多电化学腐蚀一样，会生成不溶性腐蚀产物，如铁在土壤中生成氢氧化铁和氢氧化亚铁，但由于紧靠电极的腐蚀介质缺乏运动，两种产物会粘合在一起，形成一层致密层，覆盖了钢铁表面，因而形成了一层保护层，导致腐蚀速率大为降低，当然，如果土壤具有很强酸性，金属将以离子形态融入土壤，造成腐蚀。因此，设备存储、安装地点土壤性质也应具有严格要求。
3.海水腐蚀
海水是自然界中数量最大且具有很大量的天然电解质，许多进出口重大型设备、沿海工程设备，必须要面对海水腐蚀问题并给予足够防护措施。
海水作为腐蚀性介质，其特性首先就是含盐量很高，这就使海水成为一种导电性很强的电解质溶液。同时 ，海水中含量最多的盐类是氯化物，主要是NaCl，氯离子占离子总数55%，因而对大多数金属结构材料来说都具有很强腐蚀性。作为典型的电解质溶液，电化学腐蚀特点同样符合海水腐蚀特性，但基于海水特点， 腐蚀过程也不同。
海水基本为中性溶液，但含有大量氧，腐蚀过程主要是氧、氯离子与金属表面接触过程，影响腐蚀速度取决于氧、氯离子含量及海水流动速度，氧、氯离子含量越高，腐蚀速度越快，海水冲刷金属表面越快，腐蚀速率越快。对于一些钛、镍合金钢，在一定流速下可以促使金属表面发生钝化，但当流速过快，由于介质的摩擦冲击等作用将会引起磨损损耗，加速腐蚀。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于铁、铸铁、低合金钢或者中合金钢来说，在海水环境中很难产生钝化效果，因而腐蚀速度相当大，基于这原因，只有选择溶液中有稳定钝态的金属和合金，从金属结构入手，才能使其腐蚀速度大大降低。
另一重要方面，海水具有良好导电性，当异种金属接触海水时，会导致电位较负的一种金属更强烈腐蚀，因而在遇有海水环境下，应当避免使用两种电位差别大的金属相连，难以避免时，应在连接处加上绝缘垫或涂上不导电保护层。
三、化工设备的防腐蚀的措施
1.对设计进行优化
若想彻底的解决化工设备的腐蚀难题，就应该从设计入手，科学的使用和腐蚀相关的经验与知识，进而设计出结构科学、寿命长同时防腐蚀效果良好的设备，这样不但可以满足工厂生产的需求，同时也可以延长设备的使用寿命。具体可将其从以下几个阶段进行优化：设计时对工艺、材质进行合理分析，选取合理工艺、针对工艺特种点选择具有抗腐蚀性能材料，对设备进行一系列防腐处理措施等。设计阶段优劣往往决定设备寿命及性能好坏，必要的有目的性优化是设备符合生产要求的重要渠道。
2.合理的进行选材
化工设备的腐蚀速度与其本身的材料有着直接的关系，本身材料的选取取决于工艺条件对设备的要求，由于化学工业产品很多，各类工艺过程进行的条件各不相同，即有高温、高压、又有深度冷冻、高度真空，所处理的介质大多是耐腐蚀性、有毒的，可燃易爆等性质，因此对设备材料选择提出了不同要求。了解了设备介质特性、温度、压力及工艺等特性，选择针对性强的材料可以大大增加设备使用寿命。在普遍情况下，常见的有选择依靠钝化获得耐腐蚀能力的金属，属于这一类金属的主要有不锈钢、铝及铝合金、钛及钛合金、硅铸铁等，这些材料能够在给定环境中形成钝化保护膜；选择钝化或腐蚀产物稳定的金属，如碳钢和铸铁能在强氧化介质中形成钝化膜，具有一定耐腐蚀性，在弱碱性环境中的二次产物氢氧化铁能疏松覆盖铁表面，形成保护极。在酸性环境中选取铅或者铅性合金材料，在浓度低于80%的热硫酸和96%以下冷硫酸溶液中具有极高耐腐蚀能力，主要是产生PbSO4钝化表面产物。
对于压力容器，当温度不是很高时，对材料的力学物理性能主要考虑足够的强度和塑性，高温时要有足够蠕变，承受载荷的设备材料要优先考虑疲劳强度。另外材料加工成型的工艺性能对腐蚀也有很大影响，在加工、成型、焊接等工艺制造下成一定形状、尺寸、精度、光洁度等也有要求，好的加工工艺能影响材料力学性能、耐腐蚀性能，选材过程中也必须考虑。
3.涂料覆盖表面处理
将防腐蚀涂层喷涂到化工设备的金属表面就能够达到腐蚀的效果，而且这种防腐蚀方式也是当前最为常用的一种方式。一般情况下，对表面涂喷防腐层不会导致化工设备的强度与结构的改变，作为一种保护层，其作用主要是将金属与外部进行分割，防止内部金属与介质接触而引起表面的腐蚀。涂料的种类很多，主要以干性油为主体的油基性涂料和以合成树脂或天然树脂为主的树脂基涂料。当前常用油基性涂料油桐油、亚麻油和豆油等，它们均是通过生成不稳定氧化物，氧化后聚合成膜产生保护。生漆在设备防腐过程中也是一类非常重要选择，通过主要成膜物质漆酚，依靠自身含有的活性氧化而形成保护层。除成膜物资外，颜料也是涂料的重要组成部分，常用的有红丹、锌粉、磷酸盐、铝粉、云母、氧化铁等等，颜料的加入不仅能填充连续成膜孔隙降低渗透性，还能反射紫外线，降低漆膜老化，在工业上应用广泛。另外在设备内壁涂层选用一些人工合成防护材料、增加抗化学腐蚀和抗渗透性，主要有酚醛树脂、环氧化脂类、聚氨脂类及生漆。其他办法还有采用金属镀层、涂刷缓蚀剂等。
这些外表涂料一般对静设备、动设备外表或者管道材料具有很好的防腐效果，但对于一些机械性能如强度、抗冲击、耐磨损等环境情况下效果比较低，因为涂料覆盖层主要是抵抗大气腐蚀、相对静态下水膜腐蚀。在日常设备运输、贮存、安装使用过程中，采用涂料进行外表保护是防腐的重要方法。
4.做好设备的保养维护
在企业进行实际生产时，设备的腐蚀是一个过程，因而为了降低化工设备的腐蚀水平，应该加强对设备的保养维护与管理，这样做可以及时发现腐蚀问题，进而采取相应的措施进行处理，避免设备的进一步腐蚀，确保设备安全、可靠的运行。在对设备进行管理时，应该规定操作人员科学的操作设备，严禁违规违章操作。此外，还要加大对设备的检查管理工作，因而企业应该构建起完善的设备点检管理机构，进而对设备的点检工作进行规范，同时还要制定出科学的岗位责任制，对相关的记录进行整理并总结，进而避免各种不利因素的出现；在对设备进行保养维护过程中，保养工作可由设备操作者来完成，同时在交接班时对设备仔细检查，对设备进行定期清洁与润滑。此外，维修人员要制定出科学的检修计划，并将设备的防腐当作重点来处理，进而确保设备的正常运行。
5.利用衬里进行防腐
一些设备的腐蚀不只发生在表面，所以只进行外部的涂层防腐是不够的，所以，应该依据实际情况进行衬里防腐。当前较常用的衬里防腐分成两种类型：其中一类是有机衬里，比如不透性石墨、聚四氟乙烯、PVC、玻璃钢内衬等等。在进行有机衬里的选取时，应该考察材料的耐水蒸气扩散性、附着性、耐热性以及机械性能，同时与设备具体的工作环境结合起来进行选取，以达到最优的防腐效果；另一种类型是无机衬里，比如砂浆、化工陶瓷等，在选取时也要考虑设备的运行状况。
6.合理利用缓蚀剂
缓凝剂是一种降低金属腐蚀速度的物质，可以是一种化合物，也可以是多种化合物组成的混合物。在企业具体生产过程中，缓蚀剂可以作为化工设备与管带的化学清洗液来进行防腐以及工业冷却系统的防腐。设备表面采取缓蚀剂进行防腐可以有效降低腐蚀的速度，但是应该注意运用过程的腐蚀剂的使用量，常用缓蚀剂有若丁、乌洛托平、页氮、苯胺等等。
7.控制设备工作外部环境
严格保持设备工作环境湿度及空气成分，可以避免设备表面因外部环境而引起的腐蚀，减少电化学腐蚀反应。相应措施有保持空气干燥、降低工业灰尘、增加覆盖薄膜材料，放在设备直接与外部接触，对设备进行阴极保护，防止负电位材料发生电化学反应。
五、结束语
在机械设备管理过程中，防腐问题应重点考虑，对腐蚀的原因深入的了解，进而制定出对应的措施。科学合理的选取设备材料、做好保养措施、控制设备工作外部环境，能大幅提升设备抗腐蚀能力，增加使用寿命，最终提升企业的经济效益，降低企业成本。
参考文献
[1] 王国臣. 石油化工设备表面防腐质量要求与缺陷产生原因及对策[J]. 中国石油和化工标准与质量. 2012(07).
[2] 蔡科. 常减压装置常压塔塔顶系统腐蚀失效分析与防腐[J]. 石油化工设备. 2012(03).
[3] 陈匡民. 过程装备腐蚀与防护化学化工出版社. 2001.5
个人简介：
邹剑锋（1984—）, 男， 广西柳州人，大学本科，从事招标、采购、与供应商管理工作。
论文作者:邹剑锋
论文发表刊物:《基层建设》2016年13期
论文发表时间:2016/10/28
标签：设备论文; 金属论文; 土壤论文; 电化学论文; 大气论文; 化工设备论文; 海水论文; 《基层建设》2016年13期论文;