化工机械腐蚀分析及防治措施探讨

龚路遥

摘要：化工机械作为金属设备，在进行化工产品生产的过程中，总会因为原材料的预处理以及化学反应等流程而遭到腐蚀，化工机械耐腐蚀性是有限的，一旦超过极限，化工机械本身质量和性能都会受到影响，使用周期会缩短，最终受影响的还是化工产出效率，所以相关人员必须采取有效措施来防治防腐现象发生，减小腐蚀带来的影响。

关键词：化工机械；腐蚀；防治；措施

化工机械腐蚀的原因和种类并不单一，所以相关人员在采取防治措施时，也要从多方面考虑，选择有的放矢的防治措施，做好防腐工作，化工机械在特殊环境和特殊条件下的使用周期才会长。本文主要针对化工机械腐蚀的原因和防治措施进行分析。

一、化工机械腐蚀原因分析和种类

（一）内在因素造成的腐蚀

原因有四方面，其一金属的防腐能力方面，虽然也有化学性质稳定的金属，但仍然有很多金属置于大气或溶液中都会发生化学反应，从而在性能上不再保持优势。金属腐蚀现象的原理亦是如此，腐蚀程度和其本身的防腐能力有直接关系。不同金属，在组成晶粒上，粗细和大小规模都是不同的，这些是影响金属化学性质稳定的主要因素，晶粒粗细度如果很小，金属的防腐能力也不至于太差[1]。在化工机械中，就有很多设备的组成材料是化学性质不稳定的金属，其晶粒粗细度很大，所以在进行化工原料生产加工中，发生的化学反应过程以及最终的化学反应物都有可能会对设备材料造成腐蚀作用。在实际中，有很多化工机械是用化学性质极不稳定的铁制作的，而不是不锈钢，所以耐腐蚀能力差些。其二是溶液方面，化工原料生产的过程中，发生化学反应必定有一定容量的溶液，这些溶液和不稳定的金属会直接发生置换反应或其他的化学反应，再加上溶液本身就具有一定的腐蚀作用，溶液长期和化工设备直接接触，化工设备难免会变质。其三机械零件表面粗糙度方面，一些长期处于溶液中的零部件也是重点防腐蚀对象，毕竟零部件失效，机械整体结构的性能发挥也会受影响。零部件精细度会直接影响零件耐腐蚀能力，这种能力与零件精细度成反比，与粗糙度也成反比，所以在保证零件粗糙度达到设计要求之后，还要对粗糙度进行控制，使其不会过于精细化，否则腐蚀面积会快速增大。其四应力腐蚀方面，腐蚀本来就会对设备腐蚀地方产生一定的负面作用，如果该部位还是设备应力比较集中的地方，这种腐蚀效果会加重，腐蚀部位完全破坏，达到使用寿命的时间会大大缩短。所以要对机械拐角以及缝隙等部位作为重点防腐关注部位。

（二）外在因素造成的腐蚀

主要包括两部分，其一腐蚀性气体或液体产生的腐蚀现象，化工生产产生的烟雾会使周围的大气酸化，这也是酸雨造成得原因，酸性气体或氧气都具有很高的腐蚀性，会和金属直接发生反应。腐蚀性液体也是化工生产过程中产生的，这些腐蚀性气体或液体是无法完全被排除的，有些液体甚至会在设备缝隙处形成残留，长期工作在这样的环境中，设备很难保持完全。并且这些气体和液体在外力作用下进行快速流通时，对设备造成的伤害和力度也就越大。

（三）化工腐蚀的类型

主要有以下几种，其一化学腐蚀，化工机械主要用于化工原料生产加工，自然发生最多的腐蚀是化学腐蚀，所以金属设备直接长期处于这种化学环境中，金属设备表面上的介质很难保持原状，而不会变成金属氧化物，所以相关人员会在金属设备表面不再保持平整，会有很多小坑。这种类型的腐蚀在高温环境下发生最多[2]。其二电化学腐蚀，化学腐蚀多是金属介质与氧气发生氧化反应，而电化学腐蚀多是金属介质和溶液发生氧化还原反应，该溶液要处于电解状态，才会产生电极反应，金属设备表面才会发生破坏，这种类型反应在潮湿环境中反应效果更为显著。其三其他腐蚀，振动磨损腐蚀，这是机械设备不断振动的过程中，会加大磨损腐蚀程度，有焊接应力腐蚀和疲劳腐蚀，这都是在原有腐蚀的基础上，加重腐蚀效果。此外，还有缝隙腐蚀等，这些腐蚀作用效果更加显著。

二、化工机械腐蚀的化学机理

（一）电化学腐蚀机理

电来源于离子导电，在溶液环境中，直接反映在金属表面上，腐蚀发生。在导电环境中，在作用對象两侧，直接分为阴极和阳极，分别发生相应反应，阴阳相接是通过作用对象内部的流动电子和粒子流实现的。阴阳两极发生的化学反应是不同的，分别对应还原氧化反应，在氧化反应中，主要完成金属离子在金属和介质中的转移过程，在还原反应中，主要完成电子从阳极到氧化物中的转移过程。将这种理论应用在化工机械腐蚀分析中时，金属设备在电解溶液环境中，金属内部会转变成短路原电池，金属介质也会以离子形式存在于电极反应中的阳极上，金属内部大多数存在的还是带有负电的电子，存在于阴极上。该金属设备在发生氧化还原的过程中，设备表面早已不再平滑。

（二）大气腐蚀机理

一些化工金属机械设备不会接触到腐蚀性溶液，依旧不能保持完整，这主要是因为还会发生大气腐蚀。在化工生产环境中，周围充斥着的空气早已被污染，空气酸性比较重，所以这些空气覆盖范围内的水体酸性也比较重，还会产生无机酸，当这种无机酸与金属设备接触时，可直接发生氧化还原反应[3]。并且在设备腐蚀的过程中，还会接触空气中的二氧化硫或粉尘介质等，都会加快腐蚀速度，毕竟有些物质催化效果很好。这属于化学腐蚀，和电化学腐蚀相比，虽然两者都是在发生氧化还原化学反应，但在电化学腐蚀中，金属是直接参与反应的，并且这种腐蚀反应发生的条件要求比较低，所以相关人员在防治时，也应该将其作为重点防治对象。

（三）化工机械腐蚀防治措施

1.电化学腐蚀的防治措施

化工企业为了延长机械设备的使用周期，往往会对腐蚀性比较弱的地方进行重点防护，主要通过表面处理方式来改善金属的耐腐蚀能力。具体做法是对金属做好隔离保护，使空气不会与金属直接接触，这种做法并不是对金属本身性能做出改变，而是利用外物来组织电化学反应的发生。在电化学反应中，必须要有阴阳两极之间建立联系，如果两者之间不能进行电子转移过程，完整的氧化还原反应就不会发生。在表面处理方式中，阳极反应就不会发生，所以即使阴极电子发生反应，也只是在金属内部发生的反应，不会对阳极产生任何影响，所以化学腐蚀反应就不会发生。这样的金属材料应该是常见的容易发生电化学反应的材料，比如镁和铝以及锌等。

2.选择高质量合理的材料

在化工機械设备中，组成材料有的并不是无可替代，所以在符合性能发挥要求的前提下，还要对材料的耐腐蚀性能进行测试，从中选择最合适的材料。碳素钢是化学工业机械设备的常见材料，这种材料比较经济，在加工以及回收利用上也比较方便，内部结构以及化学性质比较稳定，关键是具有一定的耐腐蚀性，所以将其置于腐蚀环境中，其使用周期能长久一些。而其他的金属组成材料，无论是不稳定的化学性质，还是不适合高浓度腐蚀环境，都会决定这种金属材料在利用中不是很经济，使用寿命也不长，关键是金属某部分发生腐蚀后，金属周围的其他部分在很短的时间内也会遭到腐蚀，尤其是在酸性腐蚀环境中。这样的金属材料有很多，比如Q325型号的钢材，虽然在性能上也符合化工机械设备的相关要求，但在耐腐蚀性能上表现很差，反应条件不用太苛刻，化学反应速度就会很快[4]。即使钢材表面有保护性的漆膜材料，也对防腐蚀无济于事，毕竟这些漆膜在使用中不可能一直完好无损黏贴在钢材上。在漆膜无效后，钢材表面直接暴露在空气中，腐蚀反应会发生得更加剧烈，因为此种情况下，腐蚀范围更大。在化工机械耐腐蚀材料使用中，要时刻注意更新换代，在材料刚开始发生腐蚀时，相关人员就要注意到，并根据腐蚀情况，决定零件材料更换日期。

3.对化工机械结构和工艺设计进行防护

主要分为两种，其一做好表面涂层，这种方法和电化学腐蚀防护方法有点类似，都是使金属介质与溶液或周围的空气直接处于隔离状态，两者不会直接接触，也就避免了氧化还原反应的发生，主要通过在金属设备表面全面涂抹油漆的方式来实现腐蚀防治，尤其是容易发生腐蚀的关键部位或应力腐蚀双重破坏作用的部位，比如焊缝处、拐角处，都要保证表面涂层的质量。这种方法直接作用于金属上，却不会对金属的性能或内部结构等造成改变，金属结构原本的性能和强度也会保持一成不变，所以油漆只是起到防护层作用。这种方法作用效果显著，成本较低，操作简单，可重复操作，维修人员只需要注意做好设备的检查工作，检查油漆是否脱落或厚度变薄情况，一旦发生脱漆或防护层防护作用变弱情况，维修人员要立即进行二次刷漆。其二减少化工机械间的缝隙。化工机械间的缝隙会使机械结构整体性下降，缝隙处也容易成为各种问题入侵的切入点，这也是缝隙处腐蚀问题最为严重得原因，缝隙过大，对其进行焊接时，焊接质量也会难以得到保证，还会产生较大的焊接应力，该应力和腐蚀作用结合在一起，会使缝隙处的腐蚀效果更加显著，最终受到影响的还是真个机械结构，所以一定要做好结构的设计工作，对各部分构件的尺寸规模进行规范要求，保证缝隙不会过大。此外化工机械设备在生产过程中，更要注意使其处于正常的生产环境中，使温度和湿度都不会对其产生影响。如此化工机械设备正常运行时间才长。

4.对机械涂抹防腐材料

表面涂漆也属于对机械涂抹防腐材料的一种措施，还可以采取其他的防腐材料来对机械表面易腐蚀的地方产生防护作用，主要通过隔离设备表面和腐蚀性介质来实现[5]。油脂以及酚醛树脂都可以作为防腐材料，另外，在实际中，相关研究人员可对新型的防腐材料进行研究，使涂抹材料的防腐性能更强一些，可使用的时间能长一些，如此难检查的或经常浸泡在腐蚀性溶液中的金属零件替换次数就会减少，也不会对化工生产效率造成影响。有些防腐涂料虽然防腐性能比较强，但本身也有一定的毒性，比如生漆，如果使用，还要保证该防腐材料并不会对操作人员的人身健康造成威胁。此外针对各种防腐涂料，在使用时，可具体情况，具体分析，比如酚醛树脂，这种材料的防腐效果是一定的，如果要利用这些材料进行防腐，还要注意将其涂抹在腐蚀比较轻的金属上，而对于其他腐蚀性比较严重的金属，可综合利用多种防腐涂料，选择出兼容性比较强，不会对彼此的防腐性能产生影响的防腐涂料，将其涂抹在金属上，防腐效果会比较好。

结语

化工机械腐蚀问题无疑是化工企业必须要重点考虑的问题，如果不能对企业腐蚀现象进行减轻或解决，企业面临的不仅是生产效益得不到保证，还有生产成本会增加，化工原材料的生产质量更是不能得到保证。所以企业相关人员一定要重视起化工机械腐蚀问题来，更要重视防治措施和应急措施，使还未腐蚀的设备和正在遭受腐蚀的设备都得到妥善处理，尽可能使设备运行不会受到影响，所以腐蚀的原因及类型等都要成为相关人员重点掌握的内容。

参考文献：

[1]郭铁柱，姜阳，于迅.浅谈石油化工机械设备腐蚀原因及措施[J].化学工程与装备，2017（12）：241-243

[2]李盛兵，张亚娟.试论化工机械设备的腐蚀与防腐[J].低碳世界，2017（29）：274-275

[3]石国伟，高泽吉.提高化工机械防腐能力的探讨[J].化工设计通讯，2017，43（09）：103

[4]霍同春，陈霞.化工机械设备腐蚀原因及防腐措施探讨[J].化工管理，2017（25）：150

[5]张扬，侯国栋.化工机械设备腐蚀原因分析及防腐措施[J].中国设备工程，2017（16）：125-126