摘要：随着经济的不断发展，化工产品的使用也越来越广泛，因此化工设备的需求量也越来越大。但是化工设备的腐蚀问题一直是比较复杂的问题，如何在设计中降低设备腐蚀是保证设备安全平稳运行的关键。本文从介质分析、材料选择、结构设计和工艺设计四个方面对此问题进行分析和研究并给出相应的措施，以提高化工设备的使用效率和安全性能。
关键词：化工设备；腐蚀问题；研究分析
1 引言
化工设备是现代化化工企业进行化工生产的基础设施。化工设备的安全平稳运行对化工企业来说非常关键。然而在实际运行中，由于化工设备长期处于高温高压和强酸碱的运行环境中，设备腐蚀非常严重，因此在设计中如何防止设备腐蚀就显得至关重要。本文通过对化工设备腐蚀因素研究提出从介质分析、材料选择、结构设计和工艺设计四个方面进行综合考虑，并给出了相应的解决措施，对于化工设备的设计工作具有指导意义。
2 化工设备腐蚀因素
化工设备腐蚀主要分为内在因素和外在因素两方面。本文将从内外两方面因素对化工设备腐蚀情况进行分析研究。
2.1 内在因素
（1）设备的内部结构和外部形状影响。若在设备的接口处或密封面密封不紧密的话，将会有空气或具有腐蚀性的杂质进入，导致设备内部和接口处遭到腐蚀。
（2）设备选用材料的影响。一般化工设备都会选用金属材料制造，但是不同材料的抗腐蚀能力不同，因此要根据设备的用途和所接触的介质选择合适的材料。
（3）在设备的制造过程中，制造人员的工艺技术水平和制造精度也是影响设备腐蚀的重要因素。例如，设备表面的粗糙度、平行度等达不到设计要求，会有大量腐蚀性杂质堆积，长期接触会造成设备严重腐蚀。
2.2 外在因素
（1）设备所处的自然环境。例如，有些化工设备长期处于海水等腐蚀性强的环境中，需要对设备进行专门的防腐，并要做抗腐蚀试验，定期进行检查，对防腐蚀层进行修补。
（2）设备所处的工作环境。在工作中，设备经常会遇到酸、碱、盐、氧化物等物质，都是腐蚀设备的重要物质，因此根据所处的工作环境选择相对应的防腐措施，进行差别化处理。
3 设计分析
在了解了影响化工设备腐蚀的内在和外在因素，在设计上可以从介质分析、材料选择、结构设计和工艺设计四个方面进行研究。
3.1 介质分析
在化工设备设计时需要对一些腐蚀性介质进行专门研究分析，例如蒸汽、酸碱性溶液、氧化剂等。若在设计时不掌握这些介质自身的特性就无法制定出对其预防的技术措施，在设计文件中设计人员一定要标注清楚腐蚀性物质，并给出相应措施，不要书写介质的俗称，一定要用规范语言。例如，对于NaOH溶液，不要写碱液，而且其浓度、温度都要详细标注清楚，要让使用人员明明白白。
对于混合液体，一定要了解液体中每种成分的含量，看是否有对化工设备造成腐蚀的成分。尤其对于氧化剂，它可以使材料发生钝化，若混入空气一定要了解其含量，指定相应的防腐措施。
对于化工设备的反应时间、反应温度和反应周期都要详细了解，看是否有因温度突变产生的局部冲击或应力变化，造成设备局部腐蚀。
3.2 材料选择
设计人员需要根据设备的工作环境决定设备的使用材料。选用材料时要考虑不同工序所需要的温度、时间和压力，了解物料的腐蚀情况和操作介质的特性，并以此为依据选择防腐蚀材料，具体可见表1。在设计中可以考虑一些新型复合材料，比如玻璃纤维、无机涂料、环氧树脂复合材料等等，可以利用最新研究成果助力设备防腐。
表1 几种材料在不同温度和浓度的酸、碱类介质中的耐腐蚀性
注：表中“各”表示各种浓度，“沸”表示沸点。带有“（）”表示尚耐腐蚀，腐蚀速度为0.1mm/年~1mm/年；不带“（）”表示耐腐蚀，腐蚀速度为0.1mm/年以下；带有“×”表示不耐腐蚀或不宜使用；空白表示无数据。
由上表可知，同种材料在不同温度不同介质中的耐腐蚀性均不一样，因此设计人员要熟悉化工设备中所用介质和所处的工作温度，根据需要选择材料。对于特殊材料和特殊工艺需要注明的一定要标注清楚，防止操作人员在使用时误用或误操作。
3.3 结构设计
优化化工设备的结构设计是提高设备抗腐蚀能力的关键。不能单纯为了使用方便、操作简单就随意调整设备的安装方式和安装角度，这样容易造成设备设计方案缺陷从而埋下了许多安全隐患。
尤其对于设备的结构死角和无法清理的缝隙，这些地方容易堆积大量的固体杂质，导致废液或废气排出不畅，随着工作时间的不断提高，这些地方的物质会越积越多，浓度越来越浓，逐步产生腐蚀现象。因此，在设计时需要避免结构死角的出现，在保障设备正常运行的情况下，对于难以清理的缝隙处可以设计成可拆卸连接，例如法兰连接、承插连接等，便于拆卸和定期清理。
在设备焊接部位，需要连续焊接，杜绝间接焊接，减少设备内应力的产生。在设备的焊接部位注意缝隙腐蚀产生的各种裂纹，严重影响生产安全。例如：在炼油厂中经常可以看到催化分馏系统，里面主要的设备是循环油浆蒸汽发生器。换热器是由大量的管束组成，增加换热面积，提高换热效率。但是管束固定管板与换热器的连接处常用焊接连接，在长时间生产过程中，若焊缝不严密，壳程内的除氧水便会进入缝隙中，产生浓缩电池，从而引起焊缝碱脆现象。加上换热器伸出管板的距离不够，焊缝强度偏低因此焊缝处会发生缝隙腐蚀，产生大量的环向裂纹，严重影响生产安全。
3.4 工艺设计
对化工设备防腐蚀另一个关键措施即是改变工艺设计，从腐蚀的原理入手从而控制腐蚀。尽量减少设备与腐蚀性介质的直接接触，可以应用内衬结构保护设备。为了防止发生电化学腐蚀，通常使用阴极保护法，阴极保护法有两种：强制电流保护法和牺牲阳极保护法。在化工设备中一般使用牺牲阳极保护法，利用更加活泼的金属作为阳极丢失电子，形成腐蚀电极，从而保护设备不受腐蚀。对于难以保护的部位可以采取镀层防腐，在设备表面镀上难以被渗透的复合材料，降低物理腐蚀从而达到保护化工设备的目的。例如：化工厂中有许多运输物料的管道，大部分都是埋地敷设，埋地钢管的防腐蚀措施就是利用牺牲阳极保护法。将埋地钢管与外加的辅助阳极相连接，通常是用活跃的锌块作为辅助阳极。每隔一段距离就需要设置一个阴极保护桩，可以用电位器去测量保护电位，管理人员每周都要对所有的阴极保护桩进行逐个测量，若保护电位为负值则需要更换辅助阳极并需要对管道进行内检测，查看管道的腐蚀情况和是否有明显的管壁减薄隐患，若出现明显的管壁减薄或严重的漏点要及时对事故区管道进行封堵和套焊，严重的话需要对管道进行改线或整段更换。
结论
化工设备设计中的腐蚀问题分析比较复杂，由多因素多情况形成。本文从介质分析、材料选择、结构设计和工艺设计四个方面着手进行研究分析，指出每种情况对设备的危害及应对策略。设计人员在设计时需要综合考虑各种情况，多层次分析，结合实际采取对应措施，一旦发现问题要及时进行处理，保证化工设备的安全稳定运行。
参考文献
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[3]刘爱双.化工设备的防腐与防护探究.中国科技博览，2010（18）：30-31.
论文作者:陆冬红
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/17
标签：化工设备论文; 设备论文; 介质论文; 材料论文; 阳极论文; 腐蚀性论文; 因素论文; 《基层建设》2019年第12期论文;