化工设备腐蚀与腐蚀控制的措施

毕启玲

(克拉玛依职业技术学院，新疆 克拉玛依 834000)

引 言

化工生产离不开化工设备，化工设备是化工生产必不可少的物质技术基础，是化工产品质量保证体系的重要组成部分。化工设备性能的优劣将直接关系到化工生产的正常进行，并对整个装置的产品质量、生产能力和环境保护等都有重大的影响。化工生产条件苛刻，所用到的酸、碱、盐以及其他许多介质腐蚀性很强。腐蚀不仅减薄了设备壁厚，而且有可能改变材料的组织和性能，所以要选择合适的耐腐蚀材料或采取相应的防腐蚀措施，以提高化工设备的使用寿命和运行的安全性。

1 化工设备腐蚀的类型及影响因素

化工生产原理多样，各种工艺装置的任务不同，所使用的设备也不同。这些设备在使用过程中，会接触到酸、碱、盐等腐蚀性很强的介质，因此，化工设备会受到不同程度的腐蚀。按照腐蚀的机理，化工设备的腐蚀类型主要有两种：电化学腐蚀和化学腐蚀[1]。

1.1 电化学腐蚀

化工生产中的腐蚀破坏绝大多数都是由电化学腐蚀引起的。化工生产中的大部分介质都属于电解质，比如化工厂常见的硫酸、硝酸、盐酸等溶液，也包括雨水、海水以及冷凝水等。当化工设备与这些电解质溶液接触时，就可以形成腐蚀电池。化工设备上不同的零件所使用的金属材料不同，其电极电位就不同，在腐蚀电池中，电极电位低的金属会发生氧化反应，失去电子，以离子的形式进入溶液而被腐蚀。而电极电位高的金属发生还原反应，当这种反应不断进行，金属就被不断地腐蚀，比如酸泵泵轴的腐蚀，硝酸储罐的腐蚀等。

1.2 化学腐蚀

在化工生产中，很多设备都是在高温高压条件下工作，金属在高温条件下与干燥的气体接触会发生高温氧化，或者与苯、乙醇、含硫石油等非电解质溶液接触发生化学反应而引起的腐蚀都属于化学腐蚀，比如装置中加热炉里的炉管腐蚀，就是典型的化学腐蚀。化学腐蚀往往会在金属表面形成一层氧化膜，如果氧化膜能完整地附着在零件表面，就可以阻止金属的继续氧化而起到保护金属的作用，如果氧化膜脱落，腐蚀就会持续发生。

化学腐蚀与电化学腐蚀形成的条件不同。一般情况下，化学腐蚀都比较轻微，但是，如果非电解质溶液中含有了水分，就变成了电化学腐蚀，金属腐蚀的速度就会加快。

1.3 影响因素

化工设备产生腐蚀，与设备的材料、结构、工作介质、温度等因素有关。材料是腐蚀发生的内因，材料的种类、化学成分不同，其耐腐蚀性能不同。环境因素是腐蚀发生的外部条件，设备的工作温度、压力，所接触的介质都对设备的腐蚀有影响。对腐蚀而言，腐蚀的速率随着工作温度和腐蚀介质浓度的增加而提高。

2 化工设备腐蚀的控制措施

全面腐蚀控制是化工企业防止腐蚀的重要理念，应主要从以下几个过程和环节入手，把腐蚀的程度降到最低，来保证化工设备连续运行。

2.1 设计加工过程的腐蚀控制

2.1.1 合理选择设备材料

根据化工设备在生产过程中所接触的介质的腐蚀性，选择合适的耐腐蚀材料，提高设备的耐腐蚀性是设计的第一环节。大多数化工设备采用合金钢制造，在选材时，要充分考虑介质对材料的腐蚀程度，可以选择耐腐蚀性能较好的不锈钢、耐热钢等，也可以选择耐腐蚀性能好的非金属材料作为设备衬里，隔绝设备与介质的直接接触，从而提高设备的使用寿命。

2.1.2 合理设计设备结构

化工设备的腐蚀在很多情况下都与结构有关，不合理的结构会造成应力集中、局部过热、介质积聚等情况，会加速腐蚀过程。因此，在进行化工设备结构设计时，要尽可能地避免形成腐蚀环境的结构，例如，应避免液体积液的结构，尽量避免缝隙结构等，可以设置一些排水孔、通风孔等。设备在设计中要防止局部应力集中，还要便于制造和维修等[2]。

2.1.3 选择合适的加工工艺

化工设备在制造加工过程中，某些加工工艺可能使材料的耐腐蚀性能发生变化，比如，不锈钢在焊接过程中由于焊接温度的影响，降低了不锈钢的耐腐蚀性而导致腐蚀破坏。因此，在加工过程中，也要充分考虑到加工方法对材料耐腐蚀性能的影响。

2.2 化工设备使用过程中的腐蚀控制

2.2.1 表面覆盖层控制腐蚀

在设备表面涂覆耐腐蚀的保护层是最普遍而重要的控制腐蚀的方法。可以通过电镀、喷涂、化学镀以及涂刷法在设备表面形成金属覆盖层、非金属覆盖层和化学转化膜覆盖层。覆盖层把设备材料与腐蚀介质隔离开，阻止了设备表面形成腐蚀电池，从而防止或减少设备的腐蚀。

2.2.2 采用缓蚀剂控制腐蚀

在设备的腐蚀环境中，添加少量的缓蚀剂能使设备金属得到保护而不被腐蚀或腐蚀程度降低。缓蚀剂保护作为腐蚀的控制与防护技术，其优点是投资少、见效快，使用方便等。目前，在石油、化工、能源等部门获得了广泛的应用。缓蚀剂的种类很多，在选择时要考虑缓蚀剂本身的性质，还有考虑设备结构和材料以及工作介质、工作条件等因素。既要达到缓蚀的要求又不能影响生产过程和产品质量。

2.2.3 电化学保护法控制腐蚀

电化学保护法，就是根据电化学原理，在设备上施加一定的保护电流或保护电位防止或减轻金属腐蚀的控制方法。电化学保护法有两种：阳极保护法和阴极保护法。

阳极保护法是在设备上施加外部电流，使设备材料进行阳极极化，从而使设备的腐蚀程度降低的一种电化学保护方法。阳极保护法技术发展较晚，其在工业上的应用还不到40年，但因为这种方法能用于一些强腐蚀性介质的场合，同时所需要的外加电流比较低，保护效果好而具有很好的使用前景。

阴极保护法是通过对被保护的设备施加电流，使其阴极极化来达到其不被腐蚀的目的。阴极保护法由于简单易行，保护效果好，经济性好而被广泛应用，其主要用于保护中性、碱性和弱酸性介质中的各种金属设备。如石油地面储罐、地下管道、海洋构件设备等主要采用阴极保护法，可以达到完全保护或使腐蚀速度降低到可以接受的程度，达到有效控制。

2.2.4 严格控制工艺参数进行腐蚀控制

在化工装置的工艺参数中，有些参数是为了防止腐蚀而设定的，主要有温度、湿度、氧气量以及氯离子浓度等。比如，在氯碱生产中，干燥氯气的含水量不得超过0.04%，否则就会造成设备管路的腐蚀。因此，在操作过程中必须严格控制工艺参数，防止因参数超标而加大设备的腐蚀速度[3]。

2.3 化工设备检维修过程中的腐蚀控制

化工设备在检维修过程中，往往因为抢时间，赶进度而忽视了腐蚀控制的要求，可能会因设备内部未清洗干净，残留清洗液未吹干，补焊时焊渣飞溅而黏在设备内壁上、安装时产生残余应力等原因导致设备在使用过程中发生腐蚀现象。因此，在进行检维修时，必修严格按照检维修操作规程进行。

3 结语

综上所述，化工设备的腐蚀问题是化工生产中必须要重视的一个问题。化工设备的腐蚀直接影响了化工生产及产品质量，所以，做好化工设备腐蚀控制的意义重大。腐蚀控制是一个系统工程，必须从多个环节入手，不仅要加强耐腐蚀材料、腐蚀控制技术的应用，还要增强设备设计、使用、管理人员的防腐蚀意识，才能做到预防为主、防治结合、有效控制，保证化工设备长周期连续运行。