化工机械设备腐蚀的原因及防腐措施探讨.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 21 日 作者简介：卢杨（1986），男，汉族，江苏盐城人，学士学位，助理工程师，主要从事化工设计及化工生产管理。-35-化工机械设备腐蚀的原因及防腐措施探讨 卢 杨 吴诸辉 顾云伟 安道麦辉丰（江苏）有限公司，江苏 盐城 224100 摘要：摘要：化工机械设备的好坏，决定着一个化工企业能否实现现代化。然而，在实际工作中，很多化工机械设备都会发生腐蚀，所以它们的使用寿命就会受到影响，从而也会影响到其服务质量，这就造成在维修和购买机械设备方面的成本会上升，发展受到限制。为此，必须对其进行深入剖析，并提出相应的防腐对策，使其能够更好地提升其防腐性能，改善其操作品质，提升其生产率，对化工企业的发展起到积极的促进作用。关键词：关键词：化工；机械设备；腐蚀；原因；防腐 中图分类号：中图分类号：TQ086 长期受到高压、高温、强腐蚀性化学物品的腐蚀作用下，化工机械设备难免会发生腐蚀。例如外观、颜色、机械运转效率等方面发生变化，从而导致机械设备的老化。同时，机械设备腐蚀也会对化工企业的正常生产及资源分配产生一定影响。所以，加强化工机械设备的防腐蚀性能，对提高企业的经济效益、增强企业的安全生产水平具有重要意义。在化学企业中，机械设备的腐蚀，会导致设备的正常运转，设备内部产生气体或液体泄漏，发生爆炸和火灾等事故。解决这些问题的一个重要手段就是做好机械设备的防腐蚀处理，提高设备运行的可靠性。1 化工机械设备的腐蚀现状 在化工机械设备中，腐蚀是一种较为普遍的现象。机械设备在平时的运行和工作中，因为长期与介质的接触，很有可能会在金属表面留下各种各样的腐蚀痕迹，这会影响到化工机械设备的美观，甚至还会影响到化工机械设备的使用寿命。据有关资料显示，我国每年因金属腐蚀而导致的钢铁损耗约占全国钢铁总产量的 20%左右1。同时，金属腐蚀也会引起工业生产的停产和停电，造成的间接损失是难以估计的。2 化工机械设备防腐的意义 化工机械设备防腐，第一，可以保障生产效率。化工机械设备是化学企业生产的关键环节，其运行状态的好坏直接影响到化学企业的高效与持续发展。所以，想要保证其运行状态，实现安全、可靠、稳定的运行是十分必要的。要实现这个目标，就想要强化对化工机械设备的监测与管理。这样，既能掌握设备的工作状况，又能及时地对其进行维修，防止其发生故障。另外，如果对化工机械设备进行监测与管理，就能在最短的时间内发现问题并及时进行处理，从而将损失降到最低。同时，还能全面地记录并分析化工机械设备的各种参数，找到机械设备出现故障的根源，以便制订出出现故障的预防计划，使出现故障的几率大大减少。第二，延长机械设备的使用寿命。在化工行业，机械设备在长期工作的情况下，一般都是满负荷工作的。同时，由于化工生产工艺的复杂性，使得机械设备的故障几率很大。若不能实时监控机械设备的各种参数，及时做好保养工作，就会导致机械设备容易在工作中发生故障。当化工机械设备发生故障时，会对生产产生相当大的影响，严重时还会引起生产事故，造成经济和人身伤害。对机械设备进行良好的管理与维护，能够使设备的故障率大大降低。在生产工艺中，减少机械设备的损耗，提高机械设备的使用寿命，对于化工企业的长远、健康发展有着十分重要的作用2。3 化工机械设备的腐蚀情况发生原因 3.1 化工机械设备内部的腐蚀因素 在化工机械设备生产过程中，往往会使用多种金属原材料，这些材料性质存在差异，会造成各种腐蚀问题。而且，不同种类的金属之间还存在着相互干扰、腐蚀等问题。这主要是因为，在不同的情况下，基础材料的晶粒粒径和粗糙度都会对腐蚀效应造成影响，而且影响的大小也不尽相同。但一般来说，化工机械设备中的金属原材料，其晶粒粒径与腐蚀程度成反比，晶粒粒径越大，耐腐蚀能力越强，反之，则耐腐蚀能中国科技期刊数据库 工业 A-36-力较弱。而金属表面的粗糙度则与腐蚀问题成正比，越是粗糙的金属，其腐蚀程度就越是严重，其耐腐蚀能力也就越弱，各种腐蚀性物质和化学物质更易附着在金属材料的表面。或者，更易受现行机械设备工作环境的酸度、湿度等因素的影响3。所以，许多机械设备在使用时，都会在金属表面涂上化学药剂，使其表面形成一层氧化保护膜，防止与自然环境中的各种腐蚀性物质以及石油等物质直接接触，从而达到一定程度的防腐作用。尤其是在金属材料的接缝处要加强防腐，这些部位更易产生化学腐蚀。3.2 化工机械设备外部腐蚀因素 从宏观上看，化工机械设备的外部腐蚀因素主要有两类：一是化学腐蚀，二是物理腐蚀。首先，在化学类型的外部影响因素中，主要是由化工机械设备的运转所影响。在生产过程中，不可避免地存在员工操作失误的问题，或者是生产加工工艺的细节没有处理好等多种原因，会使得化工机械设备的金属表面存在着少量的化学物质，这种物质的影响比较小，化工机械设备的防腐蚀能力也比较强，不会造成更大的腐蚀问题。然而，在化工生产中，不可避免地会有一些化工机械设备的耐腐蚀性不佳，设备的表面会遭受到严重的腐蚀和杂质的影响4。另外，由于通常情况下，化工机械设备生产车间的环境比较恶劣，含有大量的腐蚀物质或者其它种类的强酸性或强碱性物质。一旦室内温度升高到一定程度，就会使设备的金属表面发生更严重的化学反应，加快腐蚀进程，使化工机械设备的腐蚀状况变得更加严重。另外，物理因素也是化工机械设备发生腐蚀问题的最直接的原因。有些化工机械设备在生产过程中要与各种种类的液体或石油等直接或间接地接触。这些液体不可避免地含有腐蚀性物质，在与机械设备直接接触后，腐蚀性物质会对金属表面产生一定的冲击，加之液体的流动速度问题，会产生一定的腐蚀状况。尤其是在液体流动速度加快时，化工机械设备的金属表面的保护膜会受到更大的冲击和腐蚀，更有可能产生腐蚀空洞。若化工机械设备在这一过程中没有采取针对性的防腐蚀措施，就会造成这样的冲蚀空洞不断扩大，使化工机械设备的金属材料与其发生直接接触，加剧腐蚀问题5。4 化工机械设备防腐措施 4.1 控制腐蚀源 当前，国内多数化工机械设备采用表面处理技术，对其进行表面处理。表面处理技术具有成本低、操作简便等优点，在化工机械设备制造中得到了广泛应用。但是，在现代科技的高速发展下，传统的机械设备防腐方法也要跟上时代的步伐，对其进行更新和完善。从环保的观点看，应从腐蚀源着手。在生产过程中，要控制腐蚀源，对化工机械设备的工作环境，空气、温度、湿度等进行精确的控制，以达到提高设备防腐蚀性能，减少维修费用的目的6。4.2 科学选材 现代化学行业普遍使用的是普通碳钢，它具有成本低廉，工艺简单，易于操作等特点。但因其长期处于强酸强碱等高腐蚀性介质中，且碳钢本身耐腐蚀性差，易出现严重腐蚀。目前，在化工生产中，通常采用在机械设备外涂一层保护层的防腐蚀方法。这是一种行之有效的方法，但也存在着一定的缺陷。如果保护层脱落，暴露在空气中，将产生电化学腐蚀。因此，用碳钢来制作化工机械装备是不合适的。在有条件的情况下，应选用无污染、可循环利用的材料。这样不仅能避免对环境造成污染，而且还能避免废弃物的产生，延长设备使用寿命。为改善机械设备的耐腐蚀性能，宜选用一般的低合金钢，制造出的设备寿命是普通碳钢的 2-3 倍7。尽管这类材料价格昂贵，但其在以后的维护工作、设备的寿命等方面的综合优势将逐渐凸显。4.3 优化机械设备的工艺与结构 如果整个化工机械设备的结构设计不够合理，各机械设备之间存在着大量的间隙，就会给粉尘、残渣等物质的侵入提供通道，从而降低防腐蚀的效果。因此，在化工机械设备的设计中，需要优化机械设备的工艺与结构。在进行化工机械设备外形设计时，应尽量做到简洁，不能过于复杂，否则会增加后期清洗、维修的工作量。在进行机械设备的焊接时，应注意焊缝的间隙、拐角等部位，以避免在化工机械设备内部积聚液体及残渣8。此外，焊接时若发生焊缝断裂、不完整、咬合等缺陷，则极易产生机械性的腐蚀，从而严重影响整机的焊接质量与进度。即焊道质量问题，会引起机械应力的集中，甚至在设备的凹面上形成裂纹。焊缝断裂问题对机械设备的性能要求也有很大的影响。各种焊接缺陷的存在，会对机械设备组的正常中国科技期刊数据库 工业 A-37-运行产生较大影响，因此，需要引起相关部门的注意，并采取相应的对策。4.4 化学层面防腐蚀 电化学法是运用电化学原理对机械设备进行优化设计的一种方法。使用时，要将金属设备由原来的腐蚀性电极转至阴极，使机械设备得到有效的保护。在此基础上，采用外加电流的方法，使被保护的金属成为电池的第一级，而另外一个附加电极则是电池的另一电极。为了更好的预防化学机械腐蚀，需要使用化学金属机械设备作原电池的负极。一是采用外加电流维护方式，将维护所需要的金属转变成阴极，使另一面成为一个阳极，这样就能更好的解决电化学腐蚀问题。二是在维护中采用牺牲阳极的方法。如果没有足够的能力来维持所需的金属，就可以使用金属作为阴极，而另外一侧则起到保护电化学腐蚀作用。该技术能对其内部的化学成分起到一定的保护作用。在外部大气环境中，机械设备表面会发生腐蚀，而外部空气酸碱度的变化也会对防腐蚀性能产生影响。4.5 规范使用化工机械设备 在使用化工机械设备的过程中，相关工作人员应熟知操作规程，对其结构特点及工作原理有一定的了解。依据机械设备上标示的各项参数，如维护方法、介质、温度和压力等，与机械设备操作手册有机地结合，制订出科学、标准的操作规程。对压力设备，其最根本的要求就是要有一个平缓的升降过程，这样才能避免外界的冲击对化工机械设备的腐蚀。对于高温设备，在后段升温过程中，要逐步升温，使机械设备的温差与应力达到均衡。对于较低温度的装置，升、降的速度也要慢，避免因温度的变化而造成机械设备部件的损坏。另外，在以后的操作过程中，还要对其进行持续的速度控制，以保证不出现超压、过热、超速、过载等现象。4.6 实施科学化设备管理模式 在化工企业中，要提高对化工机械设备的管理水平，健全管理体系，改善现有的管理体制，并配备专业人员，根据管理程序对机械设备进行管理。与此同时，针对润滑油管理方面出现的问题，化工企业要对润滑油的管理进行优化。从挑选润滑油到使用，在施工全过程中都要强化对润滑油的管理，保证润滑油的种类与设备的需要是一致的，保证润滑油及时、合理地使用，保证润滑油的作用能够最大程度地发挥出来，保证化工设备的正常运转。同时，也要加强对化工机械设备操作状况的管理。要根据不同的设备，对润滑油进行科学的选型，保证每一种设备所使用的润滑油种类与其需要相适应，保证其使用性能。另外，还应加强对润滑油的管理，保证其科学合理地保存，才能发挥出最大的作用，保证设备的正常工作9。4.7 加强对机械设备维修保养技术更新 随着科技水平的提高、信息化水平的提高，化工企业相应的管理方式也在发生着变化。因此，为适应其经营方式的转变和机械设备的技术更新，国内机械设备的维修保养技术也必须跟上。通过对新的维修保养技术的学习和对新的维修保养技术的研究和发展，可以使机械设备的维修保养技术能够与机械设备的更新同步。5 结束语 总的来说，人们的生活和化工企业的发展息息相关，化工企业要达到生产目的，就需要有机械设备的技术支撑。所以，要让化工企业的社会效益和经济效益得到最大程度的发挥，就需要充分并灵活地利用相关的机械设备。同时，要有效地解决机械设备存在的问题。在化工企业中，要加强对机械设备保护工作的关注，充分掌握导致机械设备发生腐蚀的各种原因，设计出行之有效的防腐蚀方法，以保证化工机械设备长期安全稳定地运行，提高企业的竞争力，以此来达到可持续发展的目的。参考文献 1张波.试析化工机械设备腐蚀原因及防腐措施J.中国设备工程,2021(11):182-183.2王静虹,孟庆龙,王仓天,等.高温影响下化工设备钛合金的电化学腐蚀机制J.中国安全科学学报,2021(1):95-101.3刘仍礼,缪世阳,刘畅,等.不透性石墨化工设备密封结构及其应用J.化工进展,2020(1):21-25.中国科技期刊数据库 工业 A-38-4陆胤君,陆诗建,郭伯文,等.烟气 CO2 捕集吸收剂腐蚀性分析与缓蚀剂开发J.天然气化工(C1 化学与化工),2021(5):102-105.5陈实.化工设备常见腐蚀原因及防腐措施应用的思考J.中国设备工程,2023(8):148-150.6黄祥颖.化工机械承压设备故障分析及处理措施探究J.海峡科学,2020(12):39-41.7廖静雯,杨剑锋,陈良超,等.典型常减压装置塔类设备腐蚀失效案例统计分析J.北京化工大学学报(自然科学版),2020(6):85-91.8 耿 植,罗 明 才,王 志 高,等.碳 钢 在 四 川 典 型 盐 化 工 环 境 中 的 大 气 腐 蚀 行 为 J.科 学 技 术 与 工程,2022,22(12):4772-4777.9高合龙.制约化工设备防腐蚀工作顺利开展的因素分析J.设备管理与维修,2023(12):142-145.