提高化工机械设备的防腐性能浅析

王丽，林祥群，刘婷婷

（新疆石河子职业技术学院 轻纺化工分院，新疆石河子 832000）

腐蚀是指化工机械设备在化学条件下出现各种消耗和破坏问题，本文中研究的化工机械设备的腐蚀，指的是化工机械设备在外界条件的影响，出现自发的化学反应，造成机械设备的性能等受到较大影响，使得机械设备资源受到严重的浪费，给化工企业造成了较大的经济损失。

1 化工机械设备的腐蚀原因分析

1.1 内在原因

首先是化工机械设备材料本身的抗腐蚀能力较弱。当前的化工机械设备是由各种不同的金属部件组成，而材料本身的性质对化工机械设备的性能具有较大的影响。在化工设备应用中，材料的选择对设备的性能影响非常大。一般情况下，金属材料晶体密度越大，则表明设备的抗腐蚀能力也就越强，因此，化工机械设备往往选择具有高密度的金属材料进行设备制造。其次是腐蚀性溶液的存在。化工生产往往会使用到各种酸碱性溶液，在化工生产的过程中，这些腐蚀性溶液能够对设备本身的材料产生各种程度的腐蚀效果，常见的腐蚀性溶液包括浓硫酸和各种强碱溶液等，尽管化工机械设备本身具有一定的防腐蚀设计，但由于长期同这些酸碱性溶液接触，也会出现各种不同的腐蚀损伤。在化工生产的过程中，若残留液没有清理完全，还会对化工机械设备造成进一步的腐蚀[1]。

1.2 外在原因

首先是腐蚀性气体和液体的影响。化工生产大部分的原材料都是具有一定腐蚀性的强酸或者强碱性溶液和气体，这些生产材料在生产的过程中会同机械设备的表面接触，从而发生相应的化学反应。由于这些原材料本身的特殊性，在生产过程中若不能及时清除这些残留溶液，往往会造成化学腐蚀问题，同时这些污染物还会对水源和空气等造成较大的污染，影响人们的生命健康安全。其次是气体和液体的流动速度。根据相关实验研究得知，气体和液体的流动会使得化学物质同金属的表面接触面积增大，使得材料的化学反应速度大大增加[2-4]。因此，化工设备在出现密封性不足的情况时，会造成生产过程中的机械设备受腐蚀性液体和气体的流动速度影响，加快自身的腐蚀速度。最后是化工生产过程中的安全意识不足。由于化工生产过程中的各种原材料和生产过程等具有一定的危险性，若操作人员在生产过程中缺乏安全生产意识，往往会造成化工生产过程中各种安全事故的发生率大大增加。对此，化工生产前需要对操作人员进行全面的安全生产培训，提高生产人员的安全意识，将安全生产事故的发生率降到最低。

2 化工机械设备的腐蚀机理

2.1 电化学腐蚀现象

电化学腐蚀现象是由于生产过程中存在阴阳两极，阴极附近会发生离子的还原反应，而阳极附近则会出现氧化反应，阳极和阴极之间会出现离子的流动，阴极会不断吸收阳极反应出现的各种电子，从而保证自身的还原反应能够进行，这就是电化学现象。这种电化学反应在金属表面和电解溶液之间发生，但并不会产生电流，而只是内部阴极的消耗，但对于金属氧化反应中的电子需求较多，因此，会对化工机械设备造成严重的腐蚀问题。

2.2 工业大气造成的腐蚀问题

工业生产过程中，往往会排出很多污染性气体，这些气体融入水中会形成各种酸碱性溶液，如二氧化硫等[15]。而工业生产中常见的二氧化碳和氢氧化物本身具有较强的挥发性，在生产过程中对化工设备会造成较强的腐蚀，特别是在潮湿环境下，二氧化硫等有害气体会融入水中形成酸性溶液，从而增强对化工机械设备的腐蚀。

3 化工机械设备的防腐性能提升措施

3.1 选择合适的制造材料

当前，我国每年都会有大量的化工设备因腐蚀严重而被报废，这些报废设备无法正常使用，且由于腐蚀较为严重，各种材料无法回收利用，从而造成化工企业大量的设备浪费，同时会造成大量的重金属污染土地和水资源等，造成严重的环境污染。因此，在化工机械设备生产的过程中，需要严格选择化工设备的材料。为了减少腐蚀问题的发生，在化工设备生产过程中，在条件允许范围内可以选择既对环境没有污染且能够满足化工设备正常使用的塑料材料，这是由于塑料材料本身对自然环境的危害更小，且在处理时的方法较为简单，同时还能够避免金属材料的浪费[6-7]。若迫不得已必须使用金属材料进行化工设备的生产，选择金属材料时需要充分考虑设备本身对材料特性的需求，同时还需要考虑设备使用年限以及各种可能造成设备腐蚀的环境因素，最大程度地降低设备腐蚀造成的浪费和污染问题。除了上述内容之外，尽管在材料的选择方面，很多设备生产企业都是以自身的经济效益作为决定因素，但在当前我国的可持续经济发展形势下，材料的选择还需要将其在生产环境下的使用寿命等作为参考标准，这才能够在保证设备使用质量的基础上提高其使用寿命，将材料造成的腐蚀问题降到最低。

3.2 通过化学方法提高化工设备的防腐蚀性能

化工机械设备的日常工作环境一般有两种，一种是气体生产环境，一种是液体生产环境。对于液体生产环境，常见金属材料的防腐方法是通过外置电源来提供电化学腐蚀中的离子和电子，最大程度地避免因电化学反应而造成的腐蚀问题。在生产过程中，可以将电源的负极与金属设备连接，这种方法是最简单的防腐措施，但在使用过程中仍然存在着一些问题，例如，这种方法并不适用于一些本就同电源正极相连接的金属。对于这种情况，在生产过程中可以将正极的金属材料更换为碳棒或者其他的惰性金属，这些材料一方面能够保证正常的电流运行，同时还能够避免设备运行过程中金属表面的腐蚀问题。以上两种方法在生产过程中都是通过外在条件对腐蚀问题进行表面处理，降低腐蚀程度，但并不能从根本上解决腐蚀问题。因此，可以通过原电池方法对这一电化学腐蚀问题进行更加有效的预防处理，其原理是将另一种活泼金属绑在金属外壳上，将这一部分金属作为原电池的阳极，在发生电化学的过程中，腐蚀溶解这一部分金属，保护内层的化工设备构件，当前这种防腐蚀措施比较常见在大型船只或者化工设备中。虽然金属会在外界气体的影响下发生腐蚀问题，但当外界环境发生变化时，如酸碱性变化等，其会对化工设备的腐蚀问题产生较大的影响，对于这些因素，通过化工设备的材质问题往往很难解决，常规的化学防腐措施也不能取得较好的效果，这种情况往往是通过物理手段进行防腐。

3.3 化工机械设备结构工艺设计

在当前我国化工机械设备防腐设计工作开展的过程中，可以通过以下工艺标准来提高化工设备的防腐性能。第一，在设计化工机械设备的零件时，构件的基本形状需要简化，越简单的构件形状，在加工时的复杂程度越低，各种缝隙问题出现得更少，可以降低后期使用过程中的腐蚀可能性。第二，最大程度上保证机械构件，化工设备使用过程中产生的各种机械构件损伤，会造成机械构件同外界气体和液体的接触面积增加，从而造成使用过程中的防腐蚀功能逐渐丧失，造成腐蚀问题的不断出现。第三，对化工机械构件进行材料的统一化处理。材料的统一性能够避免不同材料使用过程中出现的物理腐蚀现象，降低材料腐蚀率。第四，预防结构构件生产过程中的缝隙，缝隙的出现是造成化学腐蚀问题的主要因素之一，对此，在化工机械构件连接位置施工时，需要严格控制连接位置处的缝隙。第五，在化工机械设备生产完成后，需要对设备构件表面进行防锈漆的涂布，同时结合构件形式优化措施，对整个化工机械设备进行防腐蚀处理，将设备同外界环境进行隔离处理，如涂布防锈漆，需要保证构件的所有位置全部被涂布，避免出现遗漏问题，影响化工机械设备的正常使用。第六，机械设备在使用过程中，发现积水问题需要及时清理，并将残留在表面的水渍清洁干净，保持化工机械设备的表面干燥。第七，避免化工机械设备的表面出现凹陷。为了避免这一问题对化工机械设备的腐蚀效果，可以在设备上进行排水孔的设计，从而保证化工机械设备表面凹陷位置处水分的充分排除。第八，接卸设备焊接时，需要尽量避免应力问题的集中或者内应力问题，最好的方法是在施工过程中采用连续焊接方法，这样能防止因焊接过程中内应力问题而出现间断焊接问题。

3.4 控制腐蚀源

在我国当前的化工机械设备防腐蚀中，大部分是通过对化工机械设备的表面处理来实现防腐蚀性能，这是当前成本较低且操作较为方便的一种腐蚀措施，通过表面覆盖层能够广泛地在当前的化工机械设备生产中使用。但随着科技的快速发展，传统的机械设备腐蚀控制措施应不断提高，如从环境方面着手、从腐蚀源着手等，在生产的过程中对化工机械设备的所处环境进行控制，降低环境中各种因素的腐蚀，通过这种方法能够对化工机械设备生产时所处环境的空气和潮湿度等进行显著的控制，从而最大化地控制可能造成腐蚀的因素，降低企业的设备维护和保养费用，提高设备的防腐蚀效果。

3.5 物理层面防腐蚀

对于化工机械设备的防腐蚀措施，除了从化学层面上考虑外，还可以在物理方面进行控制。选择耐腐蚀性的金属材料进行化工机械设备的生产，应用原电池原理是比较常见的两种物理防腐蚀措施，但在化工机械设备的生产中，还有两种最为简单的物理处理方法。第一，在化工机械设备的生产过程中，在化工机械设备的机械构件外层涂布惰性金属或耐腐蚀涂层，能够尽量减少化工机械设备同外界腐蚀性气体和液体的接触，降低化工机械设备使用过程中出现腐蚀的可能性[8]。第二，在机械设备的焊接时，为了保证焊接效果，需要注意焊接过程中的缝隙和角落问题，防止因焊接操作造成溶液和残渣在化工机械设备存在堆积空间，这样能够大大延长化工机械设备的使用寿命[9]。

3.6 提高安全生产意识

化工机械设备的使用过程中，除了物理和化学等常规防腐蚀措施之外，还需要加强对生产人员的安全生产意识培养，要求生产人员在化工生产过程中严格遵循相关的生产规定，定期对化工机械设备进行安全检查，发现化工机械设备出现腐蚀现象或者损坏现象时，需要及时报备，通知相关部门对其进行维护和处理。提高生产过程中的安全性，是降低安全生产事故发生的主要措施。此外，由于化工生产本身的环境特殊性，相关部门需要加大资金投入升级生产设备，同时不断提升物理方面的防腐措施，最大程度地保证化工机械设备生产过程不会出现腐蚀危害问题。

4 结语

化工产品本身具有一定的特殊性，为了保证生产过程中的安全性，同时避免生产中的设备腐蚀浪费和环境污染问题，化工机械设备的防腐蚀措施显得尤为重要。化工机械设备在生产过程中出现腐蚀的原因一方面是由于本身的金属材料，此外还有结构的设计问题以及生产环境问题等，根据不同的腐蚀原因制定相关的防腐蚀措施，提高化工机械设备生产安全性，是当前化工行业提高化工生产质量的重要措施。