关键词：化工机械设备；腐蚀原因；含氟材料
引言
化工机械设备中，金属成分在与外界环境长时间接触下导致机械设备腐蚀，也称此过程为化学反应。企业在产品运作过程中，无法控制产品与外界环境接触的程度、大小等不确定因素，导致机械设备上形成碳化物、氧化物等腐蚀物质，被腐蚀后的机械设备会严重影响企业的工作进度及工作成果。倘若这一问题不能够被很好地改善和解决，将严重影响化工行业的发展，由此可见，探讨化工机械防腐能力提升的有效路径的重要意义。
1化工机械设备腐蚀类型
1.1化学腐蚀
化学腐蚀是最常见的腐蚀现象。化工机械设备产生化学腐蚀的主要原因是化工生产需要各种各样的化学试剂，化工机械设备长期与化学药剂接触，难免会发生反应，导致化工机械设备金属构件出现腐蚀现象。若是再受到外界温度、湿度的催化，化工机械设备的化学腐蚀现象会更加严重。
1.2电化学腐蚀
电化学腐蚀是指金属材料与电解质溶液接触，并在电极的作用下发生氧化还原反应，导致化工机械设备出现腐蚀现象。尤其是在潮湿的环境下，化工机械设备更容易发生电化学腐蚀。
1.3其他腐蚀
不同化工机械设备的组成、属性都是不相同的。因此，所产生的腐蚀现象也不相同。如物理腐蚀，即材料出现单纯的物理破坏问题，通常多是由溶解、渗透等造成的。另外，污水、化工机械设备超负荷运转等也会导致化工机械设备出现腐蚀问题。
2化工机械设备的腐蚀原因
化工机械设备腐蚀主要指的是设备在使用过程中长期接触水、空气，含有酸、碱、盐之类的介质，从而发生化学反应，致使设备遭受腐蚀，引起设备表面或者尺寸发生改变，严重的会使设备无法正常运行使用。这种腐蚀在化工企业生产过程中是非常常见的，要想预防化工机械设备腐蚀的出现，首先要分析这种现象形成的原因。
由于不同设备的材料质地不同，使用环境的不同，如：温度或湿度等，对不同介质的腐蚀效果也不同。虽然机械设备以金属材料居多，但较为高级的金属材料制成的设备比一般金属材料抗腐蚀能力较强；机械设备中活动频率较为高的零部件或者机械设备连接处也易受腐蚀，例如，设备轴承活动处、设备配合间隙、设备沟缝角落处等，腐蚀速度比同一设备的其余位置抗腐蚀能力也较差。对于一些表面光洁度较差较为粗糙的化工机械设备抗腐蚀能力也比表面光滑，有镀镍、镀络等镀层的设备差。当设备的结构较为复杂，零部件较多，或者没有外壳保护，机械活动部位暴露在外时，容易积液积尘，也就更容易遭受腐蚀。
在化工领域生产过程中，其生产环境大多都是具有腐蚀性质的介质，相关的化工机械设备相比一般行业中更容易遭到腐蚀。因为化工生产企业诸如生产酸、碱、盐等，都是其必定会接触到的物质，而这些物质的种类、强度、含氧量、温度等也影响着腐蚀程度的快慢。由于一般情况下，温度变高时化学反应变快，所以相对应的腐蚀速度也会加快，根据研究可以得出，环境温度每提升10℃，化学反应速率最大会加快3倍，对应接触的机械设备腐蚀速率也会加快；而介质与机械设备表面或者内部接触时，流动速度的快慢也与其腐蚀程度正相关，再加上温度升高，气体介质活泼性增强与机械设备接触面积增大。对设备外表不断冲击，破坏其保护膜，从而造成腐蚀。
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3化工机械设备含氟材料防护应用
3.1氟碳聚合物涂层
氟碳聚合物涂层是由PTFE(四氟乙烯)、PVDF(偏氟乙烯)、FEVE(加氟聚合物)聚合而成，其中PTFE、PVDF组合具有较高的耐高温、防水性，然而由于其应用过程中附着力差，且难以成膜的问题，而优化采用PTFE、PVDF、FEVE聚合，使其可以通过结构调整而是其性能得到优化，在常温或者低热下可以成膜。针对氟碳聚合物涂层的防腐效果进行验证，均得出氟碳聚合物涂层可以应用于金属表面的防腐有较好效果。
3.2聚偏氟乙烯（PVDF）
PVDF含氟量比较高，热塑性好，耐化学腐蚀，主要用于石油化工、涂料和电子产品中，在化工领域的应用主要体现在衬里的泵、管件和管路等。在化工设备防腐中应用PVDF时，主要是将PVDF以涂料底漆的形式涂抹在化工设备及化工管道的内部表面。由于PVDF比较耐酸、卤素化合物和有机芳烃类的溶剂，对这些反应介质具有良好的抗腐蚀能力。但是PVDF不耐发烟硫酸、氯磺酸、发烟硝酸，也不耐丙酮等少数极性溶剂，因此在含有上述物质的体系中不适用选择以PVDF为保护剂的化工金属设备作为反应器。另外PVDF还能溶胀在强碱和胺类溶剂中，故以PVDF作为防腐涂料的化工金属设备也不适用于强碱体系的反应介质。综上所述，PVDF可以用来保护化工金属设备和金属管道的表面，延长化工设备的使用时间，但其应用范围受化学反应介质的限制，PVDF可以以液体涂层使用，还可以以粉末涂层使用，使用形式多样化。
3.3氟化乙丙烯（FEP）
FEP是由聚四氟乙烯改性而来，因此具有很好耐化学腐蚀性能呢，同时PEP材料的热塑性好，因此其可以作为PTFE的替代品使用。FEP的熔点比PTFE低，因此FEP的使用温度相对要低50℃左右，长期使用范围大致在200℃以下。PEP适用的耐化学介质主要是强酸、强碱、极性溶剂、王水等高强度的反应介质中，当然和PTEF一样也不耐熔融态的碱金属等介质。FEP的化学性质与PTFE也比较接近，具有很强的防腐性能，因此可以作为化工设备衬里涂料使用，还可以应用到化工设备相关的管路和管件中，主要是以粉末的形式静电喷涂在化工设备内部，对化工金属设备其保护作用，避免其设备表面被腐蚀，还可以用在反应的搅拌装置表面进行防腐，能取得相对可观的经济效益。在连续使用FEP的内衬14个月后，进行相关安全检查，FEP内衬的化学防腐性能依旧很好，可以长期使用。
3.4氟碳弹性体涂层
氟碳聚合物长期应用于工业设备防腐，然而对于高新产业、建材等领域，传统的氟碳聚合材料的防腐作用就收效甚微，在特殊化工机械设备的防腐过程中，品种限制制约PTFE、PVDF、FEVE聚合应用效果。继而通过FPU(氟化聚氨酯)、FMA(氟化聚丙烯酸酯)、FS(氟化有机硅)组成的聚合物，不但成膜性较好，同时具有较高的性价比，适于化工生产/建材中使用。通过纳米二氧化钛改性含氟聚氨醑涂料，应用聚氨酯涂料具有较强稳定性与分散性的优点。使用含氟丙烯酸酯单体，制作含氟聚丙烯酸酯涂料，该涂料在低碳薄钢类化工设备中防腐水平较为突出，不但具有较强的耐候性，还有耐化学物质侵蚀的效果，且防腐耐候具有长效性特点，因而广泛应用在化工设备防腐领域。
结语
化工机械设备内的腐蚀问题，是一个长期的干扰问题，腐蚀并不是在短时间内形成的，所以增加了防腐蚀的压力，诱发较为严重的腐蚀干扰。结合化工机械设备的腐蚀原因，对含氟材料在机械设备防腐中的应用进行研发优化，以此提升化工产业的安全水平，构建安全、可靠的化工生产环境。
参考文献
［1］熊杰．化工机械设备腐蚀原因及防腐措施分析［J］．内燃机与配件，2018．3:152-153．
［2］岳宗坤．化工机械设备腐蚀原因及防腐策略分析［J］．2018．10:67-69．
论文作者:姬中祥，吴伟杰，顾德鹏
论文发表刊物:《科学与技术》2019年20期
论文发表时间:2020/4/29
标签：机械设备论文; 化工论文; 设备论文; 介质论文; 氟化论文; 聚合物论文; 化工设备论文; 《科学与技术》2019年20期论文;