1、化工設備的腐蝕與預防腐蝕措施【摘要】 隨著經濟的發展， 對化工產品的需求不斷增加， 越來越多生產設備的運 行超出設計能力， 因而目前對化工企業而言， 防止工藝設備因受到腐蝕發生故障 而造成損失已成為迫在眉睫的問題。 許多專家認為， 材料保護和防腐措施是降低 維護費用和使工廠安全穩定運行的重要保證?！娟P鍵詞】 化工設備；腐蝕；防腐蝕隨著經濟的發展， 對化工產品的需求不斷增加， 越來越多生產設備的運行超 出設計能力， 因而目前對全球的化工企業而言， 防止工藝設備因受到腐蝕發生故 障而造成損失已成為迫在眉睫的問題。 許多專家認為， 材料保護和防腐措施是降 低維護費用和使工廠安全穩定運行的重要保證。腐

2、蝕破壞到處可見， 腐蝕事故頻頻發生， 這除了因腐蝕本身所具有的自發性 質外，很大程度上是因為人們對腐蝕的危害性估計不足， 對腐蝕防護的重要意義 認識不深， 對腐蝕與防護科學缺乏應有的知識， 沒有采取防腐蝕措施、 或采取的 防腐蝕措施不當所致。1.1 腐蝕的分類腐蝕：材料與周圍環境發生作用而被破壞的現象。 腐蝕按材料種類分為金屬腐蝕和非金屬腐蝕。腐蝕按表面形貌分為全面腐蝕和局部腐蝕； 局部腐蝕又有小孔腐蝕、 應力腐 蝕破裂、縫隙腐蝕、電偶腐蝕、磨損腐蝕等等；金屬腐蝕按機理可分為物理腐蝕、化學腐蝕、電化學腐蝕等。物理腐蝕： 材料單純物理作用的破壞， 一般是由溶解、 滲透引起的， 如熔融 金屬容器的

3、溶解，高溫熔鹽、熔堿對容器的溶解滲透?；瘜W腐蝕：金屬與非電解質直接發生化學作用引起的破壞。 腐蝕過程是純氧 化-還原反應，腐蝕介質與金屬表面的原子直接碰撞而形成腐蝕產物，反應中無 電流產生，符合化學動力學規律。電化學腐蝕： 金屬與電解質溶液發生電化學作用而引起的破壞。 反應過程中 有陽極失去電子和陰極獲得電子以及電子的流動（電流） ，歷程符合電化學動力 學規律。1.2 腐蝕的危害與控制腐蝕的意義腐蝕遍及國名經濟的各個領域， 從日常生活到工農業生產， 從普通技術到尖 端科學， 都存在腐蝕問題。 由于腐蝕， 大量材料變成廢料（每年因腐蝕報廢的鋼 鐵約占年產量的 30%，其中 2/3 可回收，其余完

4、全變為廢物） ，設備失效，甚至 造成災難性事故。2010年 1 月 26 日，世界鋼鐵協會 25日公布了 09 年世界粗鋼總產量為 12 億 1972 萬噸，其中約 3.6 億噸因銹蝕將報廢， 且其中 1.2 億噸將徹底變為不可回 收的廢物。按 09 年全年均價 4500 元/噸計算，損失 5400億元。我國 2000 年用Hoar 法調查結果部門直接腐蝕損失（億元）化工300能源部門（電力、石油、煤）172.1建筑部門（公路、橋梁、鐵路）1000機械工業512.43交通部門（火車、汽車）303.9合計2288.3如考慮間接損失，總計可達 5000 億，占當時國民經濟生產總值的 5%。腐蝕造成

5、的損失是巨大的，它是材料設施的“癌癥” ，但是通過采取科學的 措施，腐蝕也是可以控制、減輕的，一般可降低 2530%。2化工設備的防腐蝕措施目前的防腐技術主要有： 開發耐蝕材料， 表面防蝕技術，緩蝕技術， 電化學 保護等。2.1 開發耐蝕材料耐蝕材料的開發研究是防腐蝕技術進步的突破口， 人類各個時期的技術進步 無不與其息息相關。 耐蝕材料主要分為金屬材料、 高分子材料、無機非金屬材料。金屬及合金材料是結構材料中的主體， 其中鋼鐵占據主要地位， 但是， 鋼鐵 的耐蝕性能具有局限性。 具有高性能的合金及有色金屬材料的開發和應用發展迅 速，在一定程度上解決了局部腐蝕及特殊環境下的腐蝕問題。 如含鉬高

6、的耐蝕合 金，雙相不銹鋼，高純鐵素體不銹鋼，鎳基合金，低合金鋼，鈦及鈦合。耐蝕非 金屬材料目前國內外耐蝕非金屬材料在化工生產中應用非常廣泛。 非金屬材料具 有優良的耐蝕性能， 而機械性能可以通過增強等途徑來彌補， 在某些領域已有發 展為取代鋼材的趨勢?，F在正在開發的如：耐蝕塑料，玻璃鋼，石墨，搪玻璃， 工程陶瓷2.2 表面覆蓋層在現有的防腐蝕手段中， 表面耐蝕涂層和金屬表面技術的費用占所有防腐蝕 費用的 87左右。采取正確的表面防蝕技術是提高設備使用壽命、減少維修費 用以及提高設備管理水平必不可少的途徑。 同時，采用表面防蝕技術， 大大提高 了整體材料的耐蝕性能。在化工和石油化工中常用的表面防

7、蝕技術包括涂、襯、 鍍、滲以及近年發展起來的各種高技術，其中以涂層及襯里應用最廣泛。2.2.1耐蝕涂料 耐蝕涂料的開發一直是人們關注的研究領域， 在化學工業中， 耐蝕涂料主要 用于建筑物、構筑物、裝置及貯罐的內外壁及輸水、輸油、輸氣管線。據統計， 防腐蝕涂層的損壞，其基體表面處理不當約占 75，因此，重視表面處理質量 是當務之急。幾種有發展前途的涂料，如富鋅涂料，重防腐涂料，耐高溫涂料， 陶瓷類涂料， 帶銹涂裝涂料， 氟樹脂涂料等等， 正是當前國際上研究最熱門的涂 料。2.2.2襯里技術及復合管道襯里技術利用強度高的材料 （如碳鋼、玻璃鋼、鑄鐵等 ）作結構材料，用耐蝕 性能優異的材料作襯里層。

8、襯里技術分緊襯、松襯等，國外重點發展緊襯技術。 襯里技術常用于化工設備、管道等。2.2.3其他表面工程技術電鍍、 化學鍍在化工防腐蝕應用中， 電鍍主要有鍍鉻、 鍍鋅和鍍鎳。 鍍鋅層 的鈍化是一個十分活躍的領域， 近十年推出的低鉻或無鉻彩色鈍化、 黑鈍化、 軍 綠鈍化及強鈍化 （含硅樹脂或其他樹脂的復合鈍化層 ），可使鍍鋅層在海洋大氣、 工業大氣環境及工業水、 江水河水環境中的耐蝕性大大提高。 化學鍍是采用金屬 鹽和還原劑在同一溶液中進行自催化氧化還原反應， 在固體表面沉積出金屬鍍層 的成膜技術。 化學鍍鎳磷合金及三元鎳系合金， 產品比電鍍產品有更優異的耐蝕 性和更大的選擇，是目前國內外發展速度

9、最快的表面處理工藝之一。噴涂 噴涂是利用火焰、等離子、電弧噴涂，在材料和產品上獲得金屬、 合金、無機、有機耐蝕耐磨表面層的一種工藝技術。化學熱處理 化學熱處理特別是滲鋁、滲鉻，近十多年在化工機械防腐蝕 上已有大量應用。磷化 磷化作為涂裝的一個重要前處理過程，已有多年的應用。近十多年 來，堿金屬三元系低溫或常溫磷化使磷化技術產生質的進步。2.3 電化學保護電化學保護是指利用外部電流使金屬 （包括合金 ）腐蝕電位發生改變以降低其 腐蝕速率的防腐蝕技術。 電化學保護可分為陰極保護和陽極保護。 電化學保護技 術在化工防腐蝕領域中已引起廣泛的重視和應用， 是一種有效的、 既經濟又實用 的防腐蝕手段。陰極

10、保護是在金屬表面上通入足夠的陰極電流， 使金屬電位變負， 并使金屬 溶解速度減小。 被保護設備的結構形狀一般不宜太復雜， 結構復雜的設備在靠近 輔助陽極部位電流密度大， 遠離輔助陽極部位電流密度小， 得不到足夠的保護電 流。甚至不起保護作用，產生所謂 “遮蔽現象 ”。陰極保護主要用在水和土壤中的 金屬結構上， 但一般必須用于設備結構簡單、 介質腐蝕性不太強的環境中。 陰極 保護除可防止一般的均勻腐蝕外， 還可以防止一些材料的點蝕、 晶間腐蝕、 沖擊 腐蝕、選擇性腐蝕等。陽極保護是將被保護的金屬構件與外加直流電源的正極相連， 在電解質溶液 中使金屬構件陽極極化至一定電位， 使其建立并維持穩定的鈍

11、態， 從而陽極溶解 受到抑制， 腐蝕速度顯著降低， 使設備得到保護。 對于沒有飩化特征的金屬， 不 能采用陽極保護。主要應用在： 1.硫酸生產中的結構物，如碳鋼儲槽、各種換熱 器、三氧化硫發生器等。 2.氨水及銨鹽溶液中結構物，碳化塔、氨水儲槽等。在強氧化性介質中先考慮采用陽極保護； 在既可采用陽極保護， 也可采用陰 極保護， 并且二者保護效果相差不多的情況下， 則應優先考慮采用陰極保護； 如 果氫脆不能忽略，則要采用陽極保護。2.4 緩蝕劑緩蝕劑是一種在很低濃度下， 能使金屬在腐蝕性介質中的腐蝕速度大大降低 的物質。這種物質可以是一種化合物或幾種化合物組成的復合物質。 在化工行業 中，緩蝕劑

12、主要用于防止工業冷卻水系統的腐蝕和化工設備、 管道及鍋爐等的化 學清洗（酸洗）時的腐蝕。也有少量用于生產過程中的工藝性防腐。工業冷卻水系統用的緩蝕劑化工生產過程中，工業冷卻水用量很大，且于曝氣而在冷卻水中溶入了大量的溶解氧，導備腐蝕較為嚴重。由于腐蝕也使水質變壞，耗費量寶貴的水資源，可見采用緩蝕劑防腐蝕具有重的經濟效益和社會 效益。化學清洗用的緩蝕劑化工設備、管線、鍋爐等由于受到化學、物理或生物的作用，其表面會出現污垢（如水垢、銹垢、油垢和生物垢等），用化學的方法 去除這些污垢而使之恢復到原來的表面狀況的過程稱為化學清洗。3結語總之，在設計、操作、管理等方面，都要考慮到腐蝕的破壞。只有不斷地總 結經驗，尤其是廣泛采用防腐方面的新經驗、 新方法，加強對