刍议炼油化工机械设备的防腐设计及措施

童元梁

（玉门油田分公司炼油化工总厂，甘肃 玉门 735201）

在对炼油化工机械设备实施防腐蚀设计管控的过程中，设计师应当对现有的设备运行环境、运行需求进行分析，对设备的生产工艺、生产文件进行合理编制，以此来增强炼油化工机械设备的抗腐蚀性能，提高设备的使用寿命。

1 化工机械设备发生腐蚀原因分析

设备腐蚀通常是由化学元素、化学成分相互作用导致物体遭受到相应的破坏。化工机械设备腐蚀是指设备内部的金属零部件在与空气、水以及各类溶液类物质进行接触过程中所发生的反应现象，使得金属原有的结构形态、理化特性、尺寸大小发生相应的改变，从而出现损坏的情况。腐蚀现象在当今化工生产管理活动中相对较为常见，防腐技术在化工企业中也是作为一项重点工作内容，大部分化工机械设备遭受到腐蚀之后会导致外观、性能受到严重的影响，从而给石油企业的经营发展带来较大的损失，引起化工机械设备腐蚀原因包含以下几点。

1.1 内在因素

化工机械设备具备不同的金属材质，因此不同化工设备具备不同的抗腐蚀性能，并且不同的化工设备对不同的外部介质也具备不同的抗腐蚀抵抗能力，金属材料内部的晶粒越粗那么金属材料所发生的腐蚀现象将会更加明显，并且腐蚀速度也更快，如果金属材料内部的晶粒精细，那么相关材料发生反应的速度将会进一步减慢。比如在当前以不锈钢为主要材料的化工设备中，其发生腐蚀的速度和剧烈程度要远小于生铁为主要材料的设备。因此相关设备本身金属材质会给设备运行的稳定性、可靠性造成相应的影响；其次，不同金属零部件表面的粗糙程度也会导致其具备不同等级的抗腐蚀能力，通常情况下，金属材料以及相关金属部件表面越粗糙，则越容易遭受到腐蚀。

除此之外，金属机械设备形状构造也与其内部的腐蚀剧烈程度有着密切的关联。一般情况下，设备上较为突出的区域位置容易遭受到腐蚀，同时也具备较快的腐蚀速度。同时金属设备周边的缝隙、死角也容易出现腐蚀现象。

1.2 外在因素

在化工设备生产制造活动中，机械设备难免会接触到大量具备腐蚀性的物质，如酸碱盐类等，此类物质会导致设备被氧化从而遭受到腐蚀损坏。此外，部分化工生产原料介质具备较高的含氧量，同时其内部的化学成分复杂，酸碱值过高、过低也会导致设备遭受到腐蚀。除此之外，当设备运行温度不断上升时其内部压力也会增长，在此情况下会进一步加剧腐蚀。具体来说，化学腐蚀作为一种化学反应，其反应的剧烈程度随着温度、气压的升高也会发生相应的改变，通过数据调研表明，在化学腐蚀进程中温度升高10℃会导致腐蚀速度提升1～3倍，同时随着温度的增长，还会导致设备的腐蚀面积进一步扩散加大，进一步加快设备腐蚀速度。

并且在化工设备运作过程中其内部的介质流动速度越快也会导致设备腐蚀程度加剧，由于介质在流动期间会对设备内部所设置的保护涂层造成冲刷影响，当流速过快时会导致涂层被破坏，从而使得设备内部直接与介质接触的部位在缺乏抗腐蚀涂层保护的情况下遭受到相应的破坏。除此之外，机械设备在遭受到外部应力影响干扰的情况下出现内部变形也会导致腐蚀加剧。

2 化工机械设备产生腐蚀的原理分析

炼油化工机械设备产生腐蚀的原因相对较多，包含电化学腐蚀、工业大气腐蚀，同时不同物质、不同介质在不同的环境下也会发生不同剧烈程度的腐蚀，炼油厂在对相关化工机械设备进行管理、管控以及防腐蚀处理的过程中需要采取顶层设计，优化现有的设计方式，以此来增强设备的抗腐蚀性能。

2.1 电化学腐蚀

通常情况下，在石油生产领域，化工机械设备通常具备大量的金属外壳，而金属外壳与具备导电介质的物体极容易发生化学反应，导致设备被严重损坏，此类反应也称为电化学腐蚀。电化学机理所产生的腐蚀包含一个阳极、一个阴极，通过金属本身所具备的电子流与介质中的离子流相互联系，从而发生相应的化学反应，在此过程中阳极发生氧化反应，当金属离子从金属中进入到介质，在该过程会释放电子流，此部分电子流与介质中的电子流相互联系并且融合便引起电化学反应。而阴极反应主要是对离子中的氧化剂成分而言，具体来说，当其通过阳极时会对电子吸收，从而形成还原过程。而在整个电化学腐蚀期间，电流不会对外做工，通常是由腐蚀电池内发生相应的自耗反应现象，从而使得金属遭受腐蚀。由阴极导致的腐蚀现象相对较为明显，同时反应速度相对较快。

2.2 工业大气腐蚀

化工机械设备长期处于高污染以及极端恶劣的环境中运行，在此环境下空气中一般夹杂着大量挥发性物质，如硫酸、氢氧化物、二氧化碳等，同时相关物质还具备大量化工原料相关介质，具备较强的腐蚀性，在湿度以及温度特定的环境下，相关气体与空气中的水蒸气进行结合，从而生成了相应的无机酸，此类物质具备较强的腐蚀性，比如铁质合金在此类环境中会发生化学反应，从而遭受到腐蚀破坏。而在当前工业大气环境中，设备与相关物质直接接触，从而加速金属物质氧化，此类反应通常发生在高温、干燥环境下，而电化学反应所应对的外部环境相对较为潮湿。

3 化工机械设备的防腐设计要点

3.1 设备防腐蚀设计

化工机械设备内部包含大量的金属材料、金属物质，在落实对相关炼油化工机械设备防腐蚀设计管控的过程中，设计师以及相关工程人员应当采取顶层设计，对材料进行合理选用，并且选取相应的配套附件，来实现对相关设备进行防腐时处理。

首先在对材料进行选用的过程中，应当结合碳素钢的使用，由于碳素钢具备较为低廉的价格并且也便于采购，最为关键的是结合碳素钢还能够在生产加工过程中提高工作管理效率。一般情况下，碳素钢不会发生严重腐蚀现象，对炼油化工设备的正常运行不会造成较大的危害，若是在生产管理过程中存在特殊的环境便会对碳素钢造成相应的腐蚀影响，比如在高浓度的腐蚀介质中，碳钢遭受到腐蚀速度相对较快。因此在特殊情况下需要对碳素钢实施必要的防腐蚀处理，比如可以结合防腐设计，实现对介质与金属表面的隔绝处理，避免腐蚀范围扩大。除此之外，在选取相关设备时工程师也可以选用一些具备优良抗腐蚀性能的合金钢材，合金钢材质量低但是其成本相对较为昂贵，由于其具备较强的化学稳定性，因此合金钢材也具备优异的抗腐蚀性能，从长远考虑通过对合金钢材的使用，对于炼油厂的长远经济效益的提升具备较大的现实意义。

而在对结构与工艺进行防腐设计管控的过程中，工程师也需要对机械设备形态、形状进行合理设置，一般情况下，如果机械设备外部形状设计过于复杂，出现相应的设计缺陷隐患问题，比如相关角落出现灰尘或液体堆积，从而加快设备的腐蚀速度，为了最大限度地避免设备运行异常的现象出现，在对机械设备进行结构设计管控的过程中应当考量设备抗腐蚀性能需求。一般情况下，机械部件的构造设计越简单则其所具备的抗腐蚀性能将更加优异，同时在对构件进行设计管控的过程中应当采用同类型的金属材质，减少构件之间的缝隙以及不同金属所发生的接触反应。

其次，在防腐时设计过程中还需要借助防锈漆的使用，确保腐蚀介质能够与设备之间实现完全隔离。在此过程中，工程师也需要对焊接工艺进行合理选用，尽可能减少焊接次数，提高设备的运行效率，同时减少焊接次数，选用同等焊接物质，选取优异的涂料也可以确保防腐蚀效果得到提升。而为了避免残留物与水分停留在机械设备表面，在进行前期初步设计管控的过程中工程师也需要对容器形状进行合理设置，同时也需要设置相应的排水孔，避免水分堆积。而为了避免缝隙腐蚀情况出现，在对部件连接区域的缝隙进行处理的过程中也需要结合科学合理的对接以及搭接管控方式，比如采取双面连续对接，提高焊接效率，避免腐蚀现象出现。

3.2 化工机械设备防腐蚀措施

当前在对炼油化工机械设备防腐蚀处理管控的过程中，工程师需要对周边环境进行定向化处理，同时实施对相关物质材料表面涂层高效化处理，并且还需要加大防腐蚀处理力度，以此来增强腐蚀管控效果。

首先，在对环境处理的过程中，工程师应当在不影响设备正常使用的情况下对周边环境进行改良、优化，以此来减少设备所遭受的腐蚀影响进而达到防腐蚀管控的作用，首先工作人员应当对环境进行实时高效地监督管控，对设备运行环境中所存在的腐蚀性物质进行定向化处理，比如对室内环境的水分进行清除处理，当设备在运输氯化物、二氧化碳等介质时，对设备实施必要的脱水处理。

其次，也可以结合脱氧法在水分中实现对溶解氧的脱除处理，以此来增强防腐蚀管控效果。而在对环境处理管控的过程中也可以结合防腐蚀成分，比如可以结合防腐剂、钝化剂以及相应的缓腐剂、中和剂来增强防腐蚀处理管控功效。而在对表面涂层进行处理管控的过程中，可以结合涂漆等多样化的防腐蚀处理策略，对机械表面进行防腐蚀处理管控。常见的涂漆材料包含酚醛树脂、环氧树脂，相关物质通过构建相应的保护膜在金属表面形成保护涂层，以此来隔绝外部的大气环境。

除此之外，还可以结合金属覆盖法，结合此类方法可实现对设备表面定向化处理管控，利用抗腐蚀性能优异的材料，将其覆盖在设备金属表面能够起到优异的防腐蚀管控效果，但是结合此类管控方式的使用对工艺却具备较为严苛的要求，因此在结合相关工艺使用的过程中，需要加大管控力度。而另一种则是用比原母线材料电位更低的技术材料来实施覆盖管控，简而言之，通过阳极处理法将此类材料作为牺牲材料，以此来达到防腐蚀管控效果，比如在当前船舶工业中常用阳极防腐蚀来实现对船体结构的保护。

除此之外，还可以结合陶瓷、玻璃、砂浆、环氧树脂以及石木等材料来实现对金属表面的防腐蚀处理。而在对电防腐蚀进行处理管控的过程中需要对设备金属表面局部腐蚀电池通上相应的防腐电流，以此来削弱腐蚀电流的影响。

具体来说，可结合防腐电流将设备金属电位降至相对较为稳定平缓的区域位置，该方法也可以通过牺牲阳极法或是通过外接电源来实现防腐蚀管控。

3.3 加大对设备的管控力度

通过对上文的分析探讨可以看出，在当前炼油化工生产领域实现防腐处理管控需要落实对设备、工艺高质量、高效率地管理，以此来增强设备的抗腐蚀性能，在此过程中，企业需要加大对炼油化工机械设备的检测力度，确保设备不会遭受到外部腐蚀因素的影响。在对设备进行检测的过程中，工作人员需要对设备表面的划痕进行精细化测量，对存在划痕的区位置进行定向化处理，避免相关区域遭受到腐蚀影响。同时在特定的时间、特定的周期，工作人员还需要对金属材料表面的防腐蚀涂层进行更换处理，以此增强设备的防腐效果。而在对工业生产文件、生产管控流程进行管理的过程中，工作人员也需要采取顶层设计，合理制定相应的工艺路线，以此增强设备的防腐管控效果。

4 结语

总体来说，在对化工机械设备防腐蚀处理管控的作业进程中，工程师以及相关设计人员应当对现有设备运行环境进行分析评估，优化设备的运行环境，为设备提供良好的运维保障，以此来提高设备的运行效率。