化工机械设备腐蚀破坏预防措施的探讨.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 22 日 作者简介：董建保（1992），男，汉族，河北唐山人，大学本科，唐山三友硅业股份有限公司合成车间，中级职称，研究方向为设备管理与维修方向。-87-化工机械设备腐蚀破坏预防措施的探讨 董建保 唐山三友硅业股份有限公司河北省有机硅新材料技术创新中心，河北 唐山 063305 摘要：摘要：随着我国经济和社会的不断变革，我国化学工业得到了迅速的发展，但在化学工业的发展中，由于其所使用的化工机械和设备都出现了一些问题，从而制约了其可持续、稳定的发展。化工机械和设备在运行过程中，由于各种自然因素的作用，一般都会产生腐蚀，腐蚀之后，整个化工机械和设备的颜色、形状和尺寸都会发生变化。另外，在化工企业中，当他们自己的化工机械发生腐蚀的时候，就会对其性能造成很大的影响，从而降低其使用寿命，也可能会让化工机械设备发生故障，甚至是停产，这对化工企业的可持续、稳定发展都有很大的影响。为此，文章对化工机械设备的腐蚀成因和防腐蚀对策进行了剖析，并对其产生的原因和防腐蚀对策进行了深入的研究，并对其机理进行了探讨。关键词：关键词：化工机械设备；腐蚀破坏；预防措施；探讨 中图分类号：中图分类号：TG179 化工机械设备由于工作环境比较复杂，极易受到潮湿、电化学腐蚀等有关问题的影响，因此更易发生腐蚀。化工机械设备腐蚀后，既不能提高设备的工作效率，也不能保证其在实际生产中的稳定性，造成大量的资源浪费，甚至可能造成安全隐患和问题，给化工自动化设备的生产环境和工作人员的生命安全造成极大的危害。因此，必须采取有效的防护措施，以防止腐蚀，以提高化工机械设备的生产率。1 针对化工机械设备的腐蚀种类以及原因进行概括分析 一般情况下，机械设备的腐蚀有两种类型，一种是机械和设备的腐蚀，另一种是均匀的腐蚀。第一类是化学工业中最普遍的一类腐蚀，该腐蚀形式以金属部件为主要特点，并且腐蚀比较严重，而其它部件则相对轻微。第二种是均匀腐蚀，即机械和设备被均匀腐蚀，同时也普遍存在于化工机械和设备中，这类腐蚀多发生在长期处于溶液中，并处于高腐蚀性气体的金属设备中。1.1 均匀腐蚀 在化工机械设备生产中，普遍存在着均匀腐蚀现象。均匀腐蚀是指在设备表面产生的一种对设备外形产生相当大影响的腐蚀现象。然而，这种均匀侵蚀对设备的作用并不明显。在加工时，允许进行均匀腐蚀。在设计时，有关部门通常都会留出一定的锈蚀余量，这样就可以从某种程度上确保机械设备的稳定。根据某一时期腐蚀介质对金属材料的侵蚀深度和金属部件的减薄量确定了腐蚀余量。1.2 局部腐蚀 局部腐蚀是指在使用过程中，由于各种原因造成的局部腐蚀。在实际生产中，石化企业因局部腐蚀而遭受相当大的损失。由于其具有很高的隐蔽性，很难预测和很难控制，通常只能通过对机械设备的定期检查来检测，这也是其与均匀腐蚀的根本不同之处。当出现较大的局部腐蚀而又不能及时检测时，将会对机械设备的正常工作产生不同程度的影响，严重时会导致设备的结构损坏，从而导致严重的事故。2 化工机械设备腐蚀现状概述 从广义上讲，腐蚀是指化学设备与空气、水或其它具有腐蚀作用的设备之间的化学作用，使其外形或大小发生改变。腐蚀是一种很普遍的现象，但是它的危害性也很大，特别是对一些化工设备来说，一旦出现了腐蚀，就会影响到设备的使用寿命。若发生严重的腐蚀，将直接影响到设备的正常工作，甚至危及到使用者的生命安全。它不仅会对周边环境造成不可挽回的影响，而且会浪费大量的资源，造成不必要的经济损失。为此，必须对有关人员采取有效措施，深入中国科技期刊数据库 工业 A-88-研究化工机械设备的腐蚀成因，以期尽早开展研究工作，采取相应的防腐方法。在石油化工设备中，一般将腐蚀划分为部分腐蚀与均匀腐蚀两大类。局部腐蚀是化工机械设备腐蚀中最为普遍的一种。因为金属和其它材料有高度的化学作用，所以它们的金属零件非常容易被腐蚀，而其它零件的腐蚀性则比较低。均衡腐蚀与普通的局部腐蚀有很大区别，它不只是单纯的构件，在机械设备上也是如此。一般情况下，腐蚀率可以用线性关系来表达，如果金属长期浸没在水中，在液态或与其他材料有化学反应的情况下，易发生均匀腐蚀。3 化工机械设备腐蚀的原因 3.1 外部原因 化工机械自从正式投产以来，其工作环境中的各种有关因素都有可能作用于其设备表面，导致其发生腐蚀。化工机械设备的腐蚀介质主要是气体。其中，气体的腐蚀效应需要与腐蚀性物质结合才能发挥，比如，在含有酸性或碱性物质的流动环境中，由于气体流量和设备的腐蚀性成正比，化工机械设备的腐蚀速率会大大加快。而后者对化学机械和设备的腐蚀有直接的影响。第二个是腐蚀性的东西。碱性物质，酸性物质都有不同程度的腐蚀性，如果在生产过程中，化学机械设备与强酸性物质、强碱性物质直接接触，或者是长期与酸性、碱性物质接触，很可能会破坏设备的表层保护层，从而导致设备的腐蚀，从而降低设备的服役寿命。3.2 内部原因 除了外部因素外，化工机械设备的自身内部因素也可能造成设备腐蚀。从化工机械设备的材料种类上看，因为各种设备的结构材料不一样，所以它们对酸性、碱性物质等的耐蚀性也会有一些差别，从而造成不同的材料对腐蚀状态的影响。比如，一台化工机械主要由铁和钢组成，但铁和钢的抗腐蚀性能较差，所以在使用一段时间后，铁的部位更易发生腐蚀。3.3 化工机械设备腐蚀破坏的化学腐蚀化学腐蚀 指的是金属与非电解质之间的直接化学反应，从而造成的损害。在化学工业生产过程中，化学品与金属表面发生了纯粹的化学反应。无论是单纯的氧化还是单纯的化学反应，基本上都会生成对化学设备有一定的腐蚀性的金属氧化物。比如，空气中的二氧化氮、二氧化硫，某些高浓度的羟基氧化物、灰尘等，都会吸附在机械的表面。化学侵蚀失效通常是由于其与对应的化学物质在较高温度和较干的环境中发生作用而造成的。3.4 化工机械设备腐蚀破坏的环境因素 化工机械和设备通常工作在包含腐蚀性介质的环境中，这些设备长期暴露于大气中，极易发生腐蚀。电化学侵蚀与化学侵蚀也常一起发生，如制造过程中需要的酸碱盐原料，以及潮湿环境中产生的化学腐蚀。不同的介质类型和含氧量对设备表面也有一定的侵蚀作用。高温会加剧腐蚀，也就是说，在接近常温的情况下，材料中的高温部分会变成阳极，而随着温度的升高，材料与外界的接触面积也会增大，从而加快腐蚀的速度。介质的移动速度也会对设备的腐蚀效应产生不一样的影响，尽管流体介质对设备的冲刷并不是一种侵蚀，甚至是很小的磨损都能损坏起到防护作用的金属表面薄膜。这样，新的金属就会暴露在外面，受到侵蚀，这就加快了损坏的速率。4 针对化工机械设备的腐蚀问题制定有效的解决方案 4.1 采用质量较好的机械制造材料 化工工业中的化工机械一旦发生了腐蚀，就会对机械产生很大的影响，会引起机械的失效，使得机械无法正常运转，这不仅会造成巨大的能源浪费，同时也会对周边环境产生一定的污染。所以，在对机械设备进行加工时，必须对所选用的材料进行合理的选用。例如，有些设备可以用塑料来替代金属，这样既不会影响到设备的使用清情况，又不会对周边环境产生污染。另外，在金属制造的设备使用过程中，必须要充分地分析其使用寿命，并将其工作环境也纳入其中，在得到结论之后，才能对其所需的材料进行合理的选择，原则上，在制造机械设备时，应该首先要考虑到其生产的经济价值，但出于可持续发展的理念，上述因素都要慎重地加以考量，同时也要采取一些保障设备寿命的措施。4.2 采用化学的方法来对腐蚀进行防治 一般来讲，化工生产中的机械和设备的工作环境可划分为两类：一是液态环境。在化工机械设备工作中国科技期刊数据库 工业 A-89-于液体环境中时，为了防止设备腐蚀，一般采取外部电源的措施，该方法利用化学原理防止设备腐蚀，将电源的负极与化工机械设备相连。但在实际应用中，要根据具体情况进行具体的分析，并设计出一套行之有效的解决方案，通常与机械设备的接触端采用惰性金属，外部供电。此外，有些电源是阳极金属，为减小某些损耗，可将其替换为惰性金属，这样可以有效地减小对化工机械设备的腐蚀，从而达到防止腐蚀的作用，但这种方法只能防止，无法从根本上解决机械腐蚀问题。在采取上述措施的同时，也可以利用原电源的方式进行金属保护，这类保护方法主要用于大型化工工厂的机械设备或船舶的防腐蚀防护中，一般情况下，设备会将具有更高活性的金属结合到与溶液接触的位置，以利于在液态环境中形成原电池，达到降低外部腐蚀的效果。第二个方面就是气态的。有些气体的环境，并不会侵蚀机械设备，可是在酸性和碱性的环境中，这些气体会发生化学反应，从而对机械设备产生很大的危害，通常都是采取物理防护措施。4.3 采用物理的手段预防腐蚀 除了采用化学措施防止锈蚀外，还可以采用物理措施防止机械设备锈蚀。并且，与化学防腐相比，物理防腐的费用较低，常见的物理防腐措施是在化工机械设备的表面涂覆惰性金属，使其具有一定的抵抗能力，从而在一定程度上防止设备发生腐蚀。另外，用物理方法来防止腐蚀、费用低廉、经济合理、能有效地减少企业的防范费用，提高企业经济效益。而在当前的应用状况下，采用的是物理防腐方式，其防腐效果更佳，应用范围更广1。4.4 涂漆防止腐蚀 对化工机械设备进行防腐处理，是一种比较简便的预防措施，能够更好地确保化工机械设备在外部的复杂环境下的防腐性能。比如：对化工机械设备进行防腐喷涂，将外部环境与化学设备进行更好的隔离，防止空气过度氧化和湿气入侵。涂料防腐是一项实用性很强的工作，同时也是一项非常简便的工作，根据化工机械和设备的具体情况，掌握设备的具体性能，选择合适的材料和使用方法，才能更好地确保设备的抗腐蚀性能。在涂料防腐的时候，要使用更高质量的防腐涂料，这样才能提高化工设备防腐的容错率2。4.5 做好防止腐蚀的管理工作 有效的防腐管理，是一种非常积极的特点，有关的化工企业要根据化工机械的实际运行状况，合理地实施防腐管理。第一个方面，就是要加强对机械设备的防腐管理，通过更科学、更高效的测试手段，对机械设备中所暴露出来的腐蚀问题进行检查和甄别，从而有针对性地采取相应的预防和控制措施。第二个方面，对于化工机械设备的脱漆、小件锈蚀等问题，可以通过更换部件的方法，来进一步防止腐蚀情况的恶化；第三，要制定合理的防腐管理办法，定期对设备进行检修，对机械设备存在的问题进行检查，并对腐蚀问题进行解决，确保化工机械设备能够更好的运行3。5 化工机械设备的预防措施 5.1 改善生产工艺流程 在工业生产中，由于流程的复杂性和种类的多样性，使得整个生产工艺具有很大的不稳定性。因此，在制定化工生产工艺时，必须对可能出现腐蚀的可能性和采取的保护措施进行全面的分析。升温、减少腐蚀：升温可以使空气中的湿气迅速挥发，或者防止其发生凝结，从而减少设备的腐蚀。例如在合成氨装置中，半水煤气的转化过程中，蒸汽和半水气体按照一定的比例被送入原料气中，一般要经过加热才能将水蒸汽转化为转化炉。常规方法是将半水煤气中含有大量水分的部分抽走，用来加热换热器中的原料气，而在此过程中，由于蒸汽中含有大量的水分，半水煤气中的 CO2 和 H2S 会使水的酸度增加，而在这种情况下，由于胀管残余应力和空气冲刷力的共同作用，换热器的腐蚀效应将更加严重；将半水燃气改为洁净、干燥的燃气，可大大降低设备所受强腐蚀介质如二氧化碳、氯气、硫化氢、氧气等的干扰。除去大气中的水份，减少腐蚀性：在室温下，干燥气体几乎不能作用于金属，如果气体湿度太大，腐蚀的程度也会增大，所以，在生产流程中，需要增加干燥和冷却装置，以排除大气中的湿气。如果在氯碱生产过程中，为了避免受湿氯的侵蚀，必须用浓硫酸烘干；为了避免硫酸系统遭受严重的侵蚀，要求干燥系统中的硫酸浓度不能超过78%，这样生产出来的氯气比较干燥，不容易腐蚀4。5.2 电化学防护 电化学保护是利用原电池的电化学工作机制，减少或消除在设备金属中产生的原电池反应，从而改善其耐蚀性的一种方法。电化学保护一般分为两种：一中国科技期刊数据库 工业 A-90-种是阴极保护，另一种是阳极保护。阴极保护：它是以金属为负极，用一种不溶于水的电极作为辅助阳极，与阴极一起放入电解液中，在电解液中产生大量的强迫电流，电子连续流动到金属阴极，防止金属因电子丢失而氧化；阳极保护：它使用受保护的金属作为阳极，并通过施加引起化学反应并使其钝化的电压来钝化，从而削弱化学盐、碱、酸等环境中金属的腐蚀性5。6 结语 总而言之，化工工业的发展离不开它的化工工业的机械设备，然而，化工机械设备的腐蚀问题是一个长期性的问题，这就会使管理人员松懈下来，使工作人员抱有侥幸心理。在当前的工作中，工作人员要充分考虑到腐蚀对设备的破坏程度和严重程度，要提高对化工机械设备的防腐措施的认识，同时要强化机械设备的质量和防腐蚀性能。另外，企业要在管理体制中强化管理人员和操作人员的安全知识与专业原理，确保机械设备的正常运转。参考文献 1陈世刚.化工机械设备腐蚀破坏预防措施分析J.百科论坛电子杂志,2020(8):239-240.2吉靖,金萍,方加晔,等.化工设备腐蚀及预防措施J.读写算(教育教学研究),2010(13):21.3谢光凡.化工机械设备腐蚀破坏预防措施的探讨J.机电工程技术,2016,45(7):168-170.4靳现洋,董文佳.浅析如何提高化工机械防腐能力J.中国石油石化,2016(z1):265-266.5赵彦国.化工设备的腐蚀及防护J.中国化工贸易,2017,9(12):200.