化工机械设备防腐措施的探讨

王 冬 陆勇斌

上海谊超化工咨询有限公司 （上海市 200030）

在石油化工生产过程中，由于许多介质具有强腐蚀性，易使静设备出现泄漏，动设备出现震动、跳车等故障，给生产安全带来很大的威胁。要消除这些因腐蚀引起的设备故障，就要进行必要的设备检维修，这不但需要花费大量的人力、物力，降低生产效率，而且在检维修过程中极易造成环保、安全事故，给生产的本质安全带来隐患。对化工设备防腐措施的研究不但能提高设备工作效率、降低检维修费用，还能为化工生产的本质安全提供保障。化工机械腐蚀问题，是大多数石油化工企业在发展过程中经常遇到的问题之一。被腐蚀的设备在外形、功能方面都会发生一定的变化，如果继续使用该设备进行生产，不仅会导致设备状况进一步恶化，也会使其工作效率急剧下降，使能源消耗上升，甚至造成安全事故。从这一角度看，对化工设备的腐蚀机理以及防腐措施进行分析探讨具有一定的现实意义。

1 化工机械设备腐蚀的主要类型

1.1 均匀腐蚀

均匀腐蚀是化工机械设备在生产过程中经常遭遇的问题。均匀腐蚀主要指设备表面出现的腐蚀现象，对设备外观会造成比较大的影响。但是，均匀腐蚀并不会对设备的功能造成特别大的影响。在机械制造过程中，均匀腐蚀是可以被允许的。相关单位在设计过程中一般会预留出一定的腐蚀裕量，这种方式能够在一定程度上保证机械设备的稳定性。腐蚀裕量的设定标准是：在一定时间内，腐蚀介质对金属材料的腐蚀深度以及金属构件的壁厚减薄量[1]。

1.2 局部腐蚀

局部腐蚀是指化工机械设备在应用过程中由于某种原因局部遭受腐蚀。在实践中，局部腐蚀可能会对石油化工企业造成比较大的损失。隐蔽性强，难以预计且控制难度大，一般情况下只有在机械设备例行检修的过程中才能被发现，这一点是局部腐蚀与均匀腐蚀的主要区别。在局部腐蚀严重且未被及时发现的情况下，很容易在一定程度上影响机械设备运行的稳定性，甚至对运行中的设备结构造成破坏，产生严重的后果。

2 化工机械设备腐蚀的主要原因

2.1 材质

材质是影响化工机械设备腐蚀的重要原因。化工设备大多由金属部件构成，一般而言，金属材料的腐蚀程度与金属颗粒大小成正比，即：金属颗粒越小，设备的腐蚀程度也越小；而金属颗粒越大，其制造而成的设备在单位时间内的腐蚀程度也越大。在实践中，较高铁含量的化工机械设备在运行过程中更容易遭受腐蚀[2]。

2.2 环境

运行环境是化工机械设备腐蚀的重要因素之一。在化工生产环境下，设备经常会与各种化学物质相接触，其中某些物质具有较强的腐蚀性，比氧气、水蒸气更容易造成设备腐蚀。例如，在强酸、强碱环境中，设备会受到非常严重的腐蚀。如果设备外壳受到侵蚀，其保护性会被极大地削弱，从而使内部金属构件遭受损害，最终影响设备的正常运行及生产过程的安全性。另外，在一定的温度湿度环境中，或在强腐蚀介质中，设备自身也可能发生一定的电解，从而出现电化学腐蚀现象。

2.3 管理

通常，化工企业的机械设备数量较多，零部件种类复杂，安装、维修工序多，管理难度较大。在生产实践中，裸露在外面的零部件锈蚀情况非常容易被发现与更换，一般不会严重影响设备运行。但是，内部构件在运行过程中也可能发生腐蚀，如果相关人员没有定期对设备进行运维、管理，或缺乏相关的监测手段，很容易导致设备在设计寿命内出现严重老化问题。长时间的老化会进一步影响设备功能，进而导致企业运行效率下降[3]，或造成设备安全事故。

3 化工机械设备防腐蚀措施探讨

3.1 加强设备的结构优化

要强化设备的耐腐蚀性，应该在设计环节对机械设备结构设计进行优化。结合设备的实际使用环境、功能特点、介质性质等因素进行综合设计，对设备的结构进行优化调整。在实践中，部分在特殊环境下工作的化工机械设备结构极其复杂，在实际使用过程中很容易出现运维死角，或积蓄腐蚀性化学物质，从而增加腐蚀可能性。针对这种情况，设计时应该尽可能选择比较简单的结构满足使用需求，在死角部位选择防腐蚀性较强的材料，并采取多种方式降低安装阶段缝隙的出现率，进而提升机械设备的抗腐蚀性[4]。

3.2 加强设备的防腐强度

在化工生产环境下，机械设备通常会长时间接触空气中存在的各种腐蚀性化学物质。因此，在对其抗腐蚀强度进行设计时，应充分考虑到设备接触的介质、使用年限、使用环境以及使用频率等具体因素，在材料厚度、材料前处理工艺、保护涂层选择方面强化设计，提升设备的防腐蚀强度，延长设备稳定安全运行寿命。

3.3 选择合适的材料

选择合适的制造材料是增强设备防腐蚀性能的首要选项。不同种类的金属具备不同的防腐性能与功能优势，应根据运行介质、生产环境及功能需求的不同，为不同设备或者同一设备的不同部位选择适当的金属材料。例如，在醋酸生产中，因存在碘的腐蚀，在不同的反应区域分别采用诸如锆材、哈斯材料和不锈钢材料等不同的金属材料。一家企业因为在醋酸反应区中应该用锆材垫片而误用了一个316L材质的垫片，导致生产装置运行了半个月后该316L垫片全部遭受碘腐蚀，最后引起该法兰处反应液大量泄漏。此外，以钢为主要材料构成的设备对酸的抗腐蚀性性能比铁的抗腐蚀性能要好，合成金属的抗腐蚀能性又优于单一金属。但是，在材料选择上也不能仅考虑其抗腐蚀性，还要对制造成本、使用性能等多方面进行综合考虑，比如，使用金属复合板就是既解决抗腐蚀问题又降低材料制造成本的一个有效途径。总的来说，就是在不影响设备功能的前提下，尽量使用防腐性能强、价格相对较低的金属材料，进而综合促进设备使用寿命与生产效率的稳定提升[5]。

3.4 挑选适当的防腐涂层

防腐涂层的选择也会在一定程度上影响设备本身的防腐性能。不同防腐涂层在不同金属表面应用的具体效果是不同的。因此，在应用过程中，应对容易发生腐蚀部位的防腐涂层进行改变或者加强，进而充分提升设备防腐效果。在实践中，必须对防腐涂层供应商的资质、防腐涂层材料的质量、施工方案等进行严格审核，确保防腐涂层的有效性、安全性，延长设备的使用寿命。例如，在氯碱生产中，因存在氯的腐蚀，对设备的材质要求很高。这是因为，氯对不锈钢腐蚀是很迅速的，所以不能直接接触不锈钢，需对材料表面进行涂层防腐或作搪玻璃树脂表面处理。在前几年就发生过一个液氯储罐因压力表接口法兰面腐蚀导致液氯泄漏的事故。在实际生产中，可以对设备易腐蚀部位进行镀膜，或者对金属表面喷涂保护树脂等，这些手段均可以实现有效的防腐。

3.5 合理运用涂布缓蚀剂

缓蚀剂是一种能够抑制金属在环境介质中发生腐蚀的物质，其工作原理是利用自身的分子吸附特点，防止空气中的腐蚀性气体分子与金属表面接触，最终达到防腐的目的。因此，缓蚀剂的分子吸附能力与其抗腐蚀强度成正比，即吸附性愈大，其抗腐蚀性能愈强。在实践中，超级除蜡水、阻垢剂都属于比较常见的工业缓蚀剂，能够在设备表面形成一种胶束防护膜，且具备良好的水溶性，在增强设备防腐性能、机械清洁方面都具有一定的优势，同时还能保持金属材料原有的物理、力学性能。合理使用缓蚀剂已成为应用广泛的防腐技术之一。

3.6 强化设备管理

化工机械设备在长期运行过程中，其防腐性能会逐步降低。因此，强化设备管理是确保设备长期稳定运行的重要举措。应认识到化工设备日常保养、维护、动态监测对保障其运行安全的重要意义，构建责任体系，配备专业技术人员，对化工设备进行定期、定时的腐蚀情况检测和数据分析，建立设备运行的数据库和故障数据库。要开展设备预防性维修，特别是对关键设备进行在线状态检测，对重点设备进行离线、无线状态检测。实时监控设备运行状况；化工生产的物质组分、工艺发生变化后，要及时进行重点检测，特别是对设备功能、表面涂层完整性等进行全面检查，一旦发现比较严重的腐蚀现象，要及时处置。如果设备腐蚀程度过于严重，应该立刻停止使用，从而规避设备运行过程中可能出现的安全风险。

4 结语

综上所述，在石油化工企业中，机械设备的腐蚀性问题比较常见。常见的腐蚀情况分为局部腐蚀与均匀腐蚀，其中，化工设备隐蔽部位局部腐蚀的安全隐患最大，其主要是由结构、材质、环境、管理等因素引发的。针对这些情况，化工企业应该从优化设备结构设计，增强防腐强度，选择合适的材质、可靠的防腐涂层、适用的缓蚀剂等方面着手，配合严格的管理措施，提高设备防腐性能，确保其稳定安全运行，保障人员安全与企业经济效益。