1、化工設(shè)備的腐蝕與預(yù)防腐蝕措施【摘要】 隨著經(jīng)濟的發(fā)展， 對化工產(chǎn)品的需求不斷增加， 越來越多生產(chǎn)設(shè)備的運 行超出設(shè)計能力， 因而目前對化工企業(yè)而言， 防止工藝設(shè)備因受到腐蝕發(fā)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(wěn)定運行的重要保證。【關(guān)鍵詞】 化工設(shè)備；腐蝕；防腐蝕隨著經(jīng)濟的發(fā)展， 對化工產(chǎn)品的需求不斷增加， 越來越多生產(chǎn)設(shè)備的運行超 出設(shè)計能力， 因而目前對全球的化工企業(yè)而言， 防止工藝設(shè)備因受到腐蝕發(fā)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(wěn)定運行的重要保證。腐

2、蝕破壞到處可見， 腐蝕事故頻頻發(fā)生， 這除了因腐蝕本身所具有的自發(fā)性 質(zhì)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(xué)缺乏應(yīng)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(huán)境發(fā)生作用而被破壞的現(xiàn)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(yīng)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(xué)腐蝕、電化學(xué)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。化學(xué)腐蝕：金屬與非電解質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)作用引起的破壞。 腐蝕過程是純氧 化-還原反應(yīng)，腐蝕介質(zhì)與金屬表面的原子直接碰撞而形成腐蝕產(chǎn)物，反應(yīng)中無 電流產(chǎn)生，符合化學(xué)動力學(xué)規(guī)律。電化學(xué)腐蝕： 金屬與電解質(zhì)溶液發(fā)生電化學(xué)作用而引起的破壞。 反應(yīng)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(xué)動力 學(xué)規(guī)律。1.2 腐蝕的危害與控制腐蝕的意義腐蝕遍及國名經(jīng)濟的各個領(lǐng)域， 從日常生活到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)， 從普通技術(shù)到尖 端科學(xué)， 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(chǎn)量的 30%，其中 2/3 可回收，其余完

4、全變?yōu)閺U物） ，設(shè)備失效，甚至 造成災(zāi)難性事故。2010年 1 月 26 日，世界鋼鐵協(xié)會 25日公布了 09 年世界粗鋼總產(chǎn)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?yōu)椴豢苫?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(diào)查結(jié)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(yè)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(jīng)濟生產(chǎn)總值的 5%。腐蝕造成

5、的損失是巨大的，它是材料設(shè)施的“癌癥” ，但是通過采取科學(xué)的 措施，腐蝕也是可以控制、減輕的，一般可降低 2530%。2化工設(shè)備的防腐蝕措施目前的防腐技術(shù)主要有： 開發(fā)耐蝕材料， 表面防蝕技術(shù)，緩蝕技術(shù)， 電化學(xué) 保護等。2.1 開發(fā)耐蝕材料耐蝕材料的開發(fā)研究是防腐蝕技術(shù)進步的突破口， 人類各個時期的技術(shù)進步 無不與其息息相關(guān)。 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(jié)構(gòu)材料中的主體， 其中鋼鐵占據(jù)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(fā)和應(yīng)用發(fā)展迅 速，在一定程度上解決了局部腐蝕及特殊環(huán)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(nèi)外耐蝕非金屬材料在化工生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛。 非金屬材料具 有優(yōu)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(lǐng)域已有發(fā) 展為取代鋼材的趨勢。現(xiàn)在正在開發(fā)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(xiàn)有的防腐蝕手段中， 表面耐蝕涂層和金屬表面技術(shù)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(shù)是提高設(shè)備使用壽命、減少維修費 用以及提高設(shè)備管理水平必不可少的途徑。 同時，采用表面防蝕技術(shù)， 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(shù)包括涂、襯、 鍍、滲以及近年發(fā)展起來的各種高技術(shù)，其中以涂層及襯里應(yīng)用最廣泛。2.2.1耐蝕涂料 耐蝕涂料的開發(fā)一直是人們關(guān)注的研究領(lǐng)域， 在化學(xué)工業(yè)中， 耐蝕涂料主要 用于建筑物、構(gòu)筑物、裝置及貯罐的內(nèi)外壁及輸水、輸油、輸氣管線。據(jù)統(tǒng)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(zhì)量 是當務(wù)之急。幾種有發(fā)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(shù)及復(fù)合管道襯里技術(shù)利用強度高的材料 （如碳鋼、玻璃鋼、鑄鐵等 ）作結(jié)構(gòu)材料，用耐蝕 性能優(yōu)異的材料作襯里層。

8、襯里技術(shù)分緊襯、松襯等，國外重點發(fā)展緊襯技術(shù)。 襯里技術(shù)常用于化工設(shè)備、管道等。2.2.3其他表面工程技術(shù)電鍍、 化學(xué)鍍在化工防腐蝕應(yīng)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(lǐng)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(fù)合鈍化層 ），可使鍍鋅層在海洋大氣、 工業(yè)大氣環(huán)境及工業(yè)水、 江水河水環(huán)境中的耐蝕性大大提高。 化學(xué)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(yīng)， 在固體表面沉積出金屬鍍層 的成膜技術(shù)。 化學(xué)鍍鎳磷合金及三元鎳系合金， 產(chǎn)品比電鍍產(chǎn)品有更優(yōu)異的耐蝕 性和更大的選擇，是目前國內(nèi)外發(fā)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(chǎn)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(shù)。化學(xué)熱處理 化學(xué)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(yīng)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(yīng)用。近十多年 來，堿金屬三元系低溫或常溫磷化使磷化技術(shù)產(chǎn)生質(zhì)的進步。2.3 電化學(xué)保護電化學(xué)保護是指利用外部電流使金屬 （包括合金 ）腐蝕電位發(fā)生改變以降低其 腐蝕速率的防腐蝕技術(shù)。 電化學(xué)保護可分為陰極保護和陽極保護。 電化學(xué)保護技 術(shù)在化工防腐蝕領(lǐng)域中已引起廣泛的重視和應(yīng)用， 是一種有效的、 既經(jīng)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(shè)備的結(jié)構(gòu)形狀一般不宜太復(fù)雜， 結(jié)構(gòu)復(fù)雜的設(shè)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(chǎn)生所謂 “遮蔽現(xiàn)象 ”。陰極保護主要用在水和土壤中的 金屬結(jié)構(gòu)上， 但一般必須用于設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、 介質(zhì)腐蝕性不太強的環(huán)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(gòu)件與外加直流電源的正極相連， 在電解質(zhì)溶液 中使金屬構(gòu)件陽極極化至一定電位， 使其建立并維持穩(wěn)定的鈍

11、態(tài)， 從而陽極溶解 受到抑制， 腐蝕速度顯著降低， 使設(shè)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(yīng)用在： 1.硫酸生產(chǎn)中的結(jié)構(gòu)物，如碳鋼儲槽、各種換熱 器、三氧化硫發(fā)生器等。 2.氨水及銨鹽溶液中結(jié)構(gòu)物，碳化塔、氨水儲槽等。在強氧化性介質(zhì)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(yīng)優(yōu)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(zhì)中的腐蝕速度大大降低 的物質(zhì)。這種物質(zhì)可以是一種化合物或幾種化合物組成的復(fù)合物質(zhì)。 在化工行業(yè) 中，緩蝕劑

12、主要用于防止工業(yè)冷卻水系統(tǒng)的腐蝕和化工設(shè)備、 管道及鍋爐等的化 學(xué)清洗（酸洗）時的腐蝕。也有少量用于生產(chǎn)過程中的工藝性防腐。工業(yè)冷卻水系統(tǒng)用的緩蝕劑化工生產(chǎn)過程中，工業(yè)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(dǎo)備腐蝕較為嚴重。由于腐蝕也使水質(zhì)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(jīng)濟效益和社會 效益。化學(xué)清洗用的緩蝕劑化工設(shè)備、管線、鍋爐等由于受到化學(xué)、物理或生物的作用，其表面會出現(xiàn)污垢（如水垢、銹垢、油垢和生物垢等），用化學(xué)的方法 去除這些污垢而使之恢復(fù)到原來的表面狀況的過程稱為化學(xué)清洗。3結(jié)語總之，在設(shè)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(jié)經(jīng)驗，尤其是廣泛采用防腐方面的新經(jīng)驗、 新方法，加強對