化工机械设备的防腐性能分析

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摘 要：化工产业涵盖化工、石油、冶炼、动力等各种与化学生产和开发相关的企业单位，它浸透各个方面，是国民经济中不能忽视的重要构成基础，是国家的基本支柱，其成长速度及成长路径对国家经济和社会主义发展具备重要意义。设备是化学工业生产中不能缺少的机器，但是由于化工行业生产过程本身的特殊性，它生产中产生的各种强酸或强碱性气体、液体等对机械设备寿命造成很大损伤，其中最常见的化工设备的失效模式是腐蚀。腐蚀不但会导致化工机械设备资源的流失，还造成设备产出能力的降低。因此，搞好化學工业机器设备防腐，既促进企业的产能效率，又促进了国民经济的成长。
关键词：化工行业;机械设备;腐蚀;防腐分析
1 引言
腐蚀是水、空气、酸、碱、盐等作用下设备发生故障与失效的过程，它是物质与环境产生相互反应而失去本体属性的变化。机械设备的基本组成是金属，金属腐蚀是化工设备故障的主要模式。严重的金属腐蚀不仅致使设备故障，严重者致使设备失效，对企业经济更是造成严重损失。
2 化工设备腐蚀的分类及原因
2.1 化工设备腐蚀的原因
化工设备腐蚀可以从内外两层缘由进行阐述。首先，内在来说，化工设备主要构成成分为金属，金属材料的热力学稳定性、合金成分、变形及应力等内在因素成为设备金属腐蚀根本原因之一，再者大部分化学工业设备因产量大的需求而体积较大，设备生产厂家对其外表面粗糙度、光滑度等设计并不会要求太高，金属轮廓的均匀度越低，就更加容易发生腐蚀。
2.2 化工设备腐蚀的分类
金属腐蚀影响因素很多，其划分形式也较多，依据腐蚀机理可分为三类：①化学腐蚀是纯化学反应，是一种过程当中不产生电流的腐蚀，其是由干气体和非电解质溶液与金属产生化学作用造成的，它常发生在金属表面，而且腐蚀的产生物直接在腐蚀发生的位置产出，如硫铁矿烧炉生产硫酸时排泄的SO2气体对机械的腐蚀，钢厂中钢板高温氧化等;②电化学腐蚀是金属与外界环境中的物质产生的电化学作用。电化学腐蚀与化学腐蚀的区别在于电解质溶液是否含有导电性，在腐蚀过程中生成电子，产物在阴阳极区产生。如酸、碱、盐造成的金属腐蚀、大气腐蚀等，大多数化学机械腐蚀是电化学腐蚀;③物理腐蚀是因为纯物理溶解导致的金属腐蚀现象，它是金属在某些区域溶解的同时，在其他地方不断析出，形成一种“物质转移”现象。如锌锅中热镀锌发生的机械腐蚀。
3 化工设备腐蚀的机理
3.1 电化学腐蚀
金属电化学腐蚀可以简化为氧化还原过程。所谓的阳极反应也是氧化反应，即发射电子的现象;而阴极反应是指还原反应，即接受电子的现象。也就是说，金属的电化学腐蚀反应不只含有一个阴阳极反应，是有可能含有多个阴阳极反应的电化学反应，阳极与阴极的反应同时进行、同时停止。该过程包括三个步骤：阳极反应、电子流动、阴极反应。在实际中，电化学腐蚀的发生常常伴随多种阴阳极反应。
3.2 工业大气的腐蚀机理
工业生产会产生大量的SO2、CO2、氢氧化物等浓度较高的具有腐蚀性的介质，设备金属与这些介质发生反应导致金属的腐蚀发生。如若化学工业设备的工作环境湿度很高，空气中的酸性气体会与水相互作用，构成一种非常强的腐蚀性物质--无机酸，这种物质会促使金属设备腐蚀的发生率增大。在高腐蚀性工业气体的工作环境中，设备的金属腐蚀通常是由化学腐蚀与电化学腐蚀结合引起的。
4 化工机械设备防腐措施
4.1 结构材料工艺防腐设计
①化工设备机械结构设计时以简单为主，所有结构尽可能选用相同的金属材质，避免接触处的应力集中和缝隙;②设备金属表面覆盖层保护，如电镀，但不适合强腐蚀介质中;无机涂层和搪瓷涂层，密封性好、可耐多种介质腐蚀，且具有传热作用，是重要的化工设备;③设备有焊接工艺时，要保证焊接的精度，保证焊缝的合理性和品质;④设备在设计时，尽量使外形结构顺滑流畅，不会有凹坑的结构，防止积液的产生;⑤设备外观尽量减少划痕的产生;⑥设备结构选材时，尽量选择耐腐蚀性材料。
4.2 电化学保护
4.2.1 牺牲阳极保护法
该方式是额外增添一种与需要保护的金属相同的金属作为阳极，将其放置在需要保护的金属外表面，这样须要保护的金属则作为阴极被保护起来。
4.2.2 外加电流保护法
该方法是把牺牲阳极保护法中的牺牲阳极块更换成只起导电作用而不溶解的辅助阳极，将须要保护的金属作为阴极保护起来。
5 总结
化学设备的腐蚀已变为化学工业中的一个重要课题。研究不同环境下原料腐蚀的机理与规律也变得尤为重要。正文从化学工业设备金属腐蚀的原因、分类、机理、及防腐措施四个方面分析了化工设备的耐腐性。希望对未来化学工业设备的防腐指引方向，降低化工企业机械设备的腐蚀失效的发生率，降低化工企业因设备腐蚀造成的经济损失，提高化工设备的使用寿命及化工产业的产量，促进化工行业的高效发展。
参考文献：
[1]刘利芝.关于如何提升化工机械防腐能力的分析[J]. 技术探讨，2015（24）.
作者简介：
郭长瑞（1982- ）男，籍贯：甘肃古浪，学历：本科，毕业于青海大学，现有职称：工程师，研究方向：化工机械、设备完整性管理、检验检测、失效分析和安全评估。