化工設(shè)備的腐蝕與預(yù)防措施

1、化工設(shè)備的腐蝕與預(yù)防措施摘 要：化工設(shè)備在化工企業(yè)當(dāng)中是必不可少的生產(chǎn)設(shè)備，設(shè)備的防腐問題也是經(jīng)常被提到的事情?；ぴO(shè)備的腐蝕主要是金屬腐蝕，根據(jù)化工設(shè)備的腐蝕原理，介紹相應(yīng)的預(yù)防措施，加強(qiáng)化工機(jī)械的防腐能力，延長化工機(jī)械的使用壽命，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，針對化工機(jī)械材料在使用過程中容易產(chǎn)生腐蝕的問題，就如何提高化工機(jī)械設(shè)備防腐能力方面進(jìn)行探討。關(guān)鍵詞：化工設(shè)備腐蝕 預(yù)防措施腐蝕的危害已眾所周知,在化工生產(chǎn)中，化工設(shè)備和管道都會受到不同程度的腐蝕，影響化工生產(chǎn)的質(zhì)量。腐蝕是非常普遍的現(xiàn)象，不論在日常生活中，或是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國防建設(shè)中，各種材料及其制品都會發(fā)生腐蝕。腐蝕會使生產(chǎn)停頓，物料流失，損

2、耗資源和能源、降低產(chǎn)品質(zhì)量、污染環(huán)境、延誤新技術(shù)的發(fā)展。腐蝕不僅會造成國民經(jīng)濟(jì)的極大損失，還往往引起災(zāi)難性的事故，危及人們的生命安全。因此，研究金屬材料防腐科學(xué)和防護(hù)技術(shù)的間題已越來越重視，應(yīng)不斷研制開發(fā)出耐腐蝕的新材料,不斷研究采用防腐蝕的新技術(shù)、新工藝,以期延長機(jī)械設(shè)備的使用壽命,節(jié)約更多的材料,保證正常和均衡的生產(chǎn),節(jié)約能源,提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,增強(qiáng)國家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力,減少對人類的危害。2 化工設(shè)備防腐技術(shù)現(xiàn)狀與分析2.1化工設(shè)備的腐蝕化工設(shè)備的腐蝕主要是金屬腐蝕。金屬材料容易發(fā)生腐蝕的基本原因是鐵礦石冶煉成鋼需消耗大量的能量，此能量潛伏在鋼鐵中(元素態(tài))，而鋼鐵等金屬材料會隨時(shí)隨地恢復(fù)到原

3、始化合物(礦石)狀態(tài)而釋放能量，這是化學(xué)熱力學(xué)自發(fā)的過程，這樣就發(fā)生了腐蝕，所以礦石類化合物是穩(wěn)定態(tài)，而鋼鐵處于不穩(wěn)定態(tài)。金屬腐蝕可分為化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕和機(jī)械作用腐蝕等幾種類型。( 1)化學(xué)腐蝕: 指金屬單純由于化學(xué)作用而引起的腐蝕。例如金屬在干燥空氣中或非電解質(zhì)溶液(酒精、汽油、苯等)中的腐蝕。其化學(xué)反應(yīng)較簡單, 僅僅是金屬跟氧化劑之間的氧化) 還原反應(yīng)。對不同的金屬而言，氧化物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)是不同的，有的能在金屬表面形成一層細(xì)密而又穩(wěn)定牢固的氧化膜，使內(nèi)層金屬和外界介質(zhì)隔離，起到保護(hù)作用，如鉻、鋁、鋅等；而有的氧化層則疏松易脫落，使內(nèi)層金屬繼續(xù)受到腐蝕介質(zhì)的侵蝕，這種金屬腐蝕的速度很快，

4、如鐵、鎂、銅等。金屬的氧化速度在高溫下比在低溫下快得多，而阻止金屬與強(qiáng)氧化性的介質(zhì)接觸，可減緩或防止金屬的化學(xué)腐蝕。常見的腐蝕介質(zhì)有氧、氫、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫、氯化氫及工業(yè)廢氣等。( 2)電化腐蝕: 金屬接觸到電解質(zhì)溶液, 發(fā)生原電池效應(yīng), 比較活潑的金屬原子失去電子而被氧化, 腐蝕過程中有電流產(chǎn)生,叫做電化學(xué)腐蝕或電化腐蝕。例如: 鋼鐵在潮濕空氣中, 表面吸附一層薄薄的水膜, 即在鋼鐵表面形成了一層電解質(zhì)溶液薄膜,它跟鋼鐵中的鐵和少量的碳(或其他雜質(zhì))恰好構(gòu)成了原電池;在鋼鐵制品的表面形成了無數(shù)微小的原電池, 作為負(fù)極的鐵就失去電子而被腐蝕。腐蝕除決定于金屬本身的化學(xué)性質(zhì)外，還與周圍

5、的介質(zhì)和金屬的組織結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系。如潮濕環(huán)境比干燥環(huán)境容易銹蝕，雜質(zhì)多的金屬比雜質(zhì)少的容易銹蝕，高溫條件下比低溫條件下容易銹蝕，有害雜質(zhì)多的、臟的環(huán)境比空氣流通、干凈的環(huán)境易銹蝕，金屬零件表面光潔度低的比表面光潔度高的易銹蝕等等。同一塊金屬，不與其它金屬相接觸，單獨(dú)置于電解質(zhì)溶液中也會產(chǎn)生腐蝕電流。原因是金屬或多或少地含有其它金屬雜質(zhì)，表面各部位的電極電位不盡相同，兩個不同電位的相鄰部位很自然地構(gòu)成一個微小的原電池，較低電位的金屬則失去電子而被腐蝕。鋼鐵材料在酸、堿、鹽溶液、潮濕大氣、土坡、海水、礦山井中的腐蝕一般都屬于電化學(xué)腐蝕。（3） 機(jī)械作用的腐蝕：機(jī)械作用的腐蝕包括腐蝕作用和機(jī)械磨損，

6、二者相互加速。包括沖擊腐蝕，是由液體湍流或沖擊所造成；空泡腐蝕，高速流動的液體，因不規(guī)則流動，產(chǎn)生空泡，形成“水錘作用”，常常破壞金屬表面的保護(hù)膜，加速腐蝕作用，如螺旋漿、泵軸等處易發(fā)生；微振磨損腐蝕，兩個緊接著的表面相互振動而引起的磨損；應(yīng)力腐蝕開裂，是在拉伸應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)作用下的金屬腐蝕破壞，金屬內(nèi)會產(chǎn)生沿晶或穿晶的裂紋。2. 2 防腐措施2.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與耐腐蝕能力關(guān)系很大，從而影響到它的使用壽命。例如，在防冷凝隔熱層中，碳素鋼管可以用作處理氣體化學(xué)物質(zhì)的蒸汽管道。如果取消隔熱層，鋼會發(fā)生嚴(yán)重腐蝕，以至于必須使用不銹鋼或有色金屬管道，將腐蝕降低到可接受值。處理箱設(shè)計(jì)中液體可能

7、滯留在某些縫隙、槽、接頭或其它死區(qū)。這些地方可能發(fā)生嚴(yán)重腐蝕。通過修改設(shè)計(jì)、減少死區(qū)，使用同樣的制造材料可以大大減少腐蝕損壞。化學(xué)處理箱或容器最嚴(yán)重的腐蝕發(fā)生在容器外部而不是內(nèi)部。這類設(shè)備設(shè)計(jì)應(yīng)保證在容器和支承架、容器底和支撐木或水泥地表之間，或與容器外表面接觸的吸收性隔熱層中沒有水分出現(xiàn)。這些位置的水分，即使是冷凝露珠或自來水，都會引起嚴(yán)重腐蝕。可見設(shè)計(jì)與選擇制造材料對防止腐蝕同等重要。2.2.2 介質(zhì)環(huán)境如果能消除金屬材料和設(shè)備在使用環(huán)境中引起腐蝕的各種因素，腐蝕就會中止或減緩。但是多數(shù)環(huán)境條件是無法控制的，如大氣和土壤中的水分、海水中的氧等都不可能除去。生產(chǎn)流程也是不能任意改動的，這時(shí)可

8、以調(diào)整局部環(huán)境。例如鍋爐進(jìn)水前先去氧(加入脫氧劑na2so3和n2h4等)，可保護(hù)鍋爐管少受腐蝕；先除去密閉倉庫進(jìn)入空氣的水分，可避免貯存金屬部件生銹；在水中經(jīng)常加入堿或酸以調(diào)節(jié)ph至最佳范圍(通常接近中性)，可以防止冷卻水對換熱器和其它設(shè)備的結(jié)垢、穿孔；煉制石油的工藝中也常加堿或氨，使生產(chǎn)流體保持中性至弱堿性。2.2.3 鈍化金屬表面技術(shù)(1)添加緩蝕劑。在腐蝕介質(zhì)和腐蝕物中加入少量其他特殊物質(zhì),能夠大大減緩金屬腐蝕的速度, 這種特殊物質(zhì)稱為緩蝕劑。緩蝕劑控制腐蝕的機(jī)理是它促進(jìn)了電池的極化。緩蝕劑主要用于介質(zhì)和填料中。介質(zhì)中添加緩蝕劑, 可使金屬的腐蝕減緩,如鉻鎳不銹鋼在不含氧的硫酸中, 在

9、很大的濃度范圍內(nèi)成活化態(tài),腐蝕較嚴(yán)重, 但加入少量硫酸銅或硝酸等氧化劑后,可使不銹鋼轉(zhuǎn)變?yōu)殁g態(tài), 表面生成一層保護(hù)膜,阻止介質(zhì)的侵蝕。(2)鍍層。金屬表面處理工藝有表面鍍層、表面滲透、表面氧化鈍化等。其目的是提高金屬耐蝕能力, 改善金屬的機(jī)械性能。表面處理在金屬制品上應(yīng)用廣泛。常用鍍鋅、鍍鉻和氧化(發(fā)藍(lán))處理提高耐大氣或耐介質(zhì)腐蝕的能力。特殊金屬制品除采用上述方法處理外, 還可根據(jù)情況采用磷化鈍化等表面處理工藝。采用滲氮或滲硼等表面處理工藝, 提高它的耐蝕性能和耐磨性。(3)涂層。石油瀝青用于防腐蝕涂層具有悠久的歷史, 其優(yōu)點(diǎn)為耐酸、堿的侵蝕、原料充足、成本低, 有良好的絕緣性、耐水性和粘結(jié)性

10、, 抗剝離能力好, 固化成膜施工效率高; 其涂層的主要缺點(diǎn)是機(jī)械性能強(qiáng)度低,易受植物根和細(xì)菌破壞, 熱穩(wěn)定性差, 高溫易流淌、低溫易碎裂, 容易老化而喪失防腐蝕能力。為了彌補(bǔ)其缺點(diǎn), 經(jīng)常和玻璃布等防腐蝕膠帶一起使用。2.2.4 防電化處理(1)復(fù)合材料技術(shù)。鋼塑復(fù)合管是以普通碳鋼管為基體, 內(nèi)襯化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、防腐蝕性能優(yōu)良的熱塑性塑料管, 經(jīng)復(fù)合加工工藝而成的防腐蝕管材。其集鋼管和塑料管的優(yōu)點(diǎn)于一身, 既有鋼管的機(jī)械性能, 又有塑料管的防腐蝕性能。鋼塑復(fù)合管可代替不銹鋼管廣泛應(yīng)用于石油化工、冶金、醫(yī)藥、食品加工等部門, 是輸送腐蝕性氣、液體的理想管道, 它的價(jià)格低廉, 經(jīng)濟(jì)效益顯著。但塑料的

11、熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn)大于鋼材, 致使鋼塑復(fù)合管存在塑料內(nèi)襯層與鋼管內(nèi)壁結(jié)合力差,當(dāng)溫度變化時(shí)內(nèi)襯層易起皺、鼓泡, 不耐負(fù)壓等缺點(diǎn)。(2)電流保護(hù)。陰極保護(hù)是將被保護(hù)金屬作陰極,外加直流電, 使其電位向負(fù)的方向降低, 當(dāng)其達(dá)到一定電位時(shí), 腐蝕電流迅速減小, 金屬得到保護(hù)。(3)犧牲保護(hù)。陰極保護(hù)可用電極電位比被保護(hù)金屬更低的金屬保護(hù)被保護(hù)金屬。如用鋅保護(hù)鐵, 鋅被腐蝕, 鋅叫犧牲金屬。大型的閥門和重要閥門采用陰極保護(hù)法, 是一種經(jīng)濟(jì)簡便又行之有效的方法。石棉填料中添加鋅保護(hù)閥桿屬于陰極保護(hù)法。3 總結(jié)金屬腐蝕問題遍及國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域, 凡是使用金屬材料的地方,都不同程度的存在著腐蝕問題,腐蝕性問題在化工行業(yè)更甚，腐蝕性介質(zhì)普遍存在化工生產(chǎn)企業(yè)的工作環(huán)境中，處于這種環(huán)境下的機(jī)械設(shè)備，會受到比一般行業(yè)更快速、更嚴(yán)重的腐蝕，給社會帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失,耗竭了寶貴的資源與能源, 嚴(yán)重地污染了環(huán)境, 甚至阻礙了高新技術(shù)的正常發(fā)展。因此，在化工行業(yè)中加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備防腐能力，延長機(jī)械設(shè)備使用壽命，就顯得更有