提高化工机械防腐能力的研究

陈华荣

摘  要：在化工行业中，化工机械是必不可少的生产设备，化工设备的腐蚀问题会给企业带来负面的经济问题。为了提高化学机械的防腐能力，介绍了腐蚀的类型，分析了化学腐蚀和金属电化学腐蚀的原理。重点讨论了化工机械的防腐设计，以及控制化工机械腐蚀的方法。研究表明，这些方法可以提高化工机械的防腐能力。

关键词：化工机械;化学腐蚀;防腐能力;防腐设计;绿色设计

1 引言

化工机械在化工生产过程中，长期处于高温高压环境、而且与各种化工原料、气体、溶剂等介质长期接触，这种恶劣的外部环境很容易引起化工机械设备主体及零部件材料的腐蚀，引起材料性能下降，影响化工机械设备的正常使用，给生产带来负面影响，也容易导致事故隐患的产生。因此，如何提高化工机械的防腐能力已经成为了化工机械面临的一个主要问题。提高化工机械防腐能力不仅可以提高化工机械的使用寿命，而且可以减少企业的经济投入。腐蚀是化学或化学作用后造成材料消耗和一些损坏[1]。腐蚀后，机械设备的形状、颜色和机械性能受到不同程度的损坏，使化工企业遭受了严重的经济损失。因此，如何提高化工机械的防腐能力已成为化工企业面临的关键问题。

2 化工机械设备腐蚀类型

金属设备腐蚀主要分为两类：化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀是指金属设备的表面及其周围环境在介质中发生化学反应，然后产生新的材料，一种金属氧化物，从而导致金属的破坏[2]。化学腐蚀一般发生在高温干燥的环境中，金属直接与介质中的环境接触。电化学腐蚀是指金属设备在与电解液接触时受到电极的腐蚀。腐蚀的本质是氧化还原反应。电化学腐蚀通常发生在潮湿的环境中。

另一方面，根据腐蚀原因，常见的腐蚀可分为高温氧化腐蚀、剥落腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、颗粒间腐蚀、焊接应力腐蚀、磨损腐蚀、振动工业大气腐蚀、海洋大气腐蚀、疲劳腐蚀。对于化工企业来说，电化学腐蚀是最严重的腐蚀。

3 设备腐蚀的化学机理

3.1 电化学腐蚀机理

金属的电化学腐蚀是指金属表面和离子导电介质在电化学作用下产生的损伤。腐蚀反应的电化学机理包括至少一个阳极和一个阴极反应，以及流经介质的离子电流和金属内部的电子一起流动，在金属离子与金属阳极反应时，抗氧化成分向介质中吸收来自阳极还原过程的电子。碳钢在酸中的腐蚀，氧化铁离子在阳极区的氧化，电子从阳极（Fe）释放到阳极（FeC）中的钢中，被H+吸收，因此氧的还原，其方程式为：

Fe+2H+→ Fe2++H2

电池内部的电化学腐蚀形成了短路金属，在阴极还原反应中消耗阳极的电子，电流不是等温的。因此在电化学腐蚀中，如果促进金属阳极电离会加速腐蚀，从而导致化工设备的快速破坏。

3.2 工业大气腐蚀机理

在一些地区，工业污染严重，空气中可能含有高浓度的腐蚀性介质，如二氧化硫、二氧化碳、硫化氢、卤化物和工业粉尘，潮湿空气中的酸性气体可能形成无机酸，如果化工机械设备与该介质接触，它们会被腐蚀严重损坏。含铁机械设备在工业大气中的腐蚀是化学腐蚀和电化学腐蚀的组合形式，其中二氧化硫腐蚀最为严重，原因是它能形成酸雨并起到催化剂的作用[3]。综上所述，化学腐蚀和电化学腐蚀的本质是金属原子失去电子而成为离子的氧化过程，主要区别在于化学腐蚀是金属与其周围介质在高温干燥条件下发生的反应，电化学腐蚀的过程必须在潮湿的环境中进行。

4 化工设备的防腐设计

众所周知，金属腐蚀损坏是主要的损坏形式之一，因此，在购买机械设备时，应考虑并注意这一因素，包括选择和购买后的安装使用，以及当我们为机械设备设计一些附件时，设备部件和设备在防腐设计的腐蚀环境中的功能同样重要。

4.1 材料的选择

目前，制造机械和设备所使用的材料基本上是普通碳钢，这种材料的优点是价格低，加工简单。在正常的经营环境中，腐蚀造成的损害并不严重，但如果它经常处于相对高浓度的腐蚀介质中，就会受到严重的腐蚀。以常用的Q235钢为例，其在酸性盐介质环境中的腐蚀速度高达0.5～1.0mm/a，虽然大多数企业在生产过程中会定期在设备表面涂抹防腐材料，但如果设备表面一旦出现划痕或局部损耗，电化学腐蚀很快就会发生，加速扩散，严重影响设备的使用寿命。因此，这种钢不适合作为化工领域的原材料[4]。在选择材料时，我们应该尽可能选择耐腐蚀钢，虽然这种钢的价格比普通材料贵，但从总体上看，它带来的经济效益远远高于普通钢。

4.2 防腐结构设计

如果机械设备的结构不合理，就会产生腐蚀。因此，在化工机械的结构设计过程中，我们充分考虑了以下防腐结构设计：

（1）设备的形状应尽可能简洁;（2）設备的材料应为同一种金属，避免使用多种金属材料;（3）尽量避免设备在结构方面出现裂纹，防止表面划伤，便于清洁;（4）避免焊接缺陷，避免应力集中。

4.3 防腐层的强度设计

在化工机械中，环境具有较强的腐蚀性，因此在机械强度设计中，设计者也应注意防腐设计的强度。在机械设备的强度设计过程中，我们不仅要满足设备本身对强度的要求，还要考虑设计的腐蚀余量，一般的腐蚀余量是设备寿命的两倍腐蚀深度。

4.4 控制腐蚀的方法

对于机械金属设备的控制方法，大致可以分为两个方面，一方面，通过选择耐腐蚀性强的金属，并在其表面涂刷防腐材料处理。另一方面，对环境中的机械设备进行防腐处理，通过降低环境中的有害物质、湿度和温度来达到减少腐蚀的目的。当然，人们也可以利用金属设备的电化学保护，通过牺牲阳极来保护阴极。对于化学腐蚀控制，人们应该同时从多个方面进行，只有这样才能使腐蚀造成的损失最小化，从而延长设备的使用寿命[5]。

对于化学腐蚀控制，我们遵循以下原则：（1）合理的裂缝构造是防止缝隙腐蚀的关键，所以我们总是在化工设备中建造合理的裂缝。（2）化工设备表面涂有防锈漆，并始终尽量选用优质防锈漆。（3）喷涂防锈漆时应特别注意喷涂焊缝涂层。（4）防止残留水滞留在化工设备上。（5）培训员工，使他们充分了解腐蚀知识。

5 结论

化工设备是化工企业的重要设备，使用频繁，对化工机械设备的要求也越来越高。因此，可以从材料选择、设计等方面提高化工机械的防腐能力。化工企业可以避免因腐蚀而影响化工企业的经济效益。通过多年的实践，我们对化工设备进行了防腐设计、绿色设计和可拆卸设计，并从多方面对设备的腐蚀进行了控制，取得了良好的效果。

参考文献：

[1]唐爱华，金伟.提高化工机械防腐能力的有效路径[J].设备管理与维修，2020（12）：69-70.

[2]王威.提高化工机械防腐能力的探讨[J].化工管理，2019（35）：162-163.

[3]张健.提高化工机械防腐能力的有效路径运用[J].化工管理，2019 （31）：155-156.

[4]杨冰宇.探析提高化工机械防腐能力的有效措施[J].南方农机，2016， 47（11）：141.

[5]张攀.提高化工机械防腐能力的对策分析[J].化工管理，2015（36）：110.