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淄博福民化工設(shè)備的腐蝕與防腐
來源:hnqrx.com??日期:2015-09-19
淄博福民化工設(shè)備的腐蝕與防腐，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，對化工產(chǎn)品的需求不斷增加，越來越多生產(chǎn)設(shè)備的運行超出設(shè)計能力，因而目前對全球的化工企業(yè)而言，防止工藝設(shè)備因受到腐蝕發(fā)生故障而造成損失已成為迫在眉睫的問題。許多專家認(rèn)為，材料保護和防腐措施是降低維護費用和使工廠安全穩(wěn)定運行的重要保證。
腐蝕破壞到處可見，腐蝕事故頻頻發(fā)生，這除了因腐蝕本身所具有的自發(fā)性質(zhì)外，很大程度上是因為人們對腐蝕的危害性估計不足，對腐蝕防護的重要意義認(rèn)識不深，對腐蝕與防護科學(xué)缺乏應(yīng)有的知識，沒有采取防腐蝕措施、或采取的防腐蝕措施不當(dāng)所致。
化工生產(chǎn)企業(yè)中普遍存在腐蝕性介質(zhì)，化工機械設(shè)備會比一般行業(yè)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，在工業(yè)方面來講，相對于其他行業(yè)而言， 化工生產(chǎn)企業(yè)的機械設(shè)備的腐蝕速度往往更快， 采取積極有效的防腐蝕措施，從設(shè)計、施工、運行防護各個方面考慮，有效提高防腐能力，延長設(shè)備壽命。 提高化工機械設(shè)備的防腐能力對于當(dāng)今化工相關(guān)生產(chǎn)領(lǐng)域而言有著十分重要的現(xiàn)實意義。
1腐蝕的定義
腐蝕物質(zhì)通過化學(xué)或者是化學(xué)作用而被損耗及破壞。從淺層次而言，腐蝕是由于材料和環(huán)境之間所發(fā)生的化學(xué)、電化學(xué)作用，而使得材料自身的功能受到了一定程度的損傷?；C械設(shè)備在被腐蝕之后，其色澤、外形及其機械性能等各方面均可發(fā)生不同程度的變化，從而造成了化工機械設(shè)備的損壞以及能源、資源較為嚴(yán)重的浪費，使得化工企業(yè)的生產(chǎn)成本受到了較為較大的影響，化工企業(yè)也因此蒙受了經(jīng)濟上的損失。因而，采取積極有效的防腐蝕措施，提高化工機械設(shè)備的防腐能力是當(dāng)今化工相關(guān)生產(chǎn)領(lǐng)域所面臨的關(guān)鍵問題。
2腐蝕的分類
腐蝕：材料與周圍環(huán)境發(fā)生作用而被破壞的現(xiàn)象。
腐蝕按材料種類分為金屬腐蝕和非金屬腐蝕。
腐蝕按表面形貌分為全面腐蝕和局部腐蝕；局部腐蝕又有小孔腐蝕、應(yīng)力腐蝕破裂、縫隙腐蝕、電偶腐蝕、磨損腐蝕等等；
金屬腐蝕按機理可分為物理腐蝕、化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕等。
物理腐蝕：材料單純物理作用的破壞，一般是由溶解、滲透引起的，如熔融金屬容器的溶解，高溫熔鹽、熔堿對容器的溶解滲透。
化學(xué)腐蝕：金屬與非電解質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)作用引起的破壞。腐蝕過程是純氧化-還原反應(yīng)，腐蝕介質(zhì)與金屬表面的原子直接碰撞而形成腐蝕產(chǎn)物，反應(yīng)中無電流產(chǎn)生，符合化學(xué)動力學(xué)規(guī)律。
電化學(xué)腐蝕：金屬與電解質(zhì)溶液發(fā)生電化學(xué)作用而引起的破壞。反應(yīng)過程中有陽極失去電子和陰極獲得電子以及電子的流動（電流），歷程符合電化學(xué)動力學(xué)規(guī)律。
3腐蝕的危害
在化工工業(yè)中，金屬是制造設(shè)備的主要材料，由于經(jīng)常要和強烈的腐蝕性介質(zhì)和各種酸、堿、鹽有機溶劑及腐蝕性氣體等接觸而發(fā)生腐蝕。腐蝕不僅使金屬和合金材料造成巨大的損失，影響設(shè)備的使用壽命，而且使得設(shè)備的檢修周期縮短，增加非生產(chǎn)時間和修理費用；腐蝕使設(shè)備及管道的跑、冒、滴、漏現(xiàn)象更為嚴(yán)重，使原料和成品造成大量的損失，影響產(chǎn)品的質(zhì)量，污染環(huán)境，危害人的身體健康；腐蝕引起的設(shè)備爆炸、火災(zāi)等事故，使設(shè)備遭到破壞而停止生產(chǎn)，造成巨大的經(jīng)濟損失甚至危及人的生命。
二、化工設(shè)備的防腐蝕措施
目前的防腐技術(shù)主要有：開發(fā)耐蝕材料，表面防蝕技術(shù)，緩蝕技術(shù)，電化學(xué)保護等。
1開發(fā)耐腐蝕材料
用來制造通用機械設(shè)備的材料大部分是普通的碳素鋼，其特點在于價格低廉，供應(yīng)方便，容加工。在普通的條件下使用，腐蝕對其的危害并不大， 但是如果是使用在化工行業(yè)這種高濃度腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境下， 因為其的抗腐蝕能力差，就很容易遭受腐蝕的破壞。如常用的 Q235 鋼材，其在酸氣、鹽霧介質(zhì)中的腐蝕速度高達0.5~1.0mm/a，各個企業(yè)都會定期的對設(shè)備構(gòu)件進行防腐涂漆， 但只要漆膜出現(xiàn)劃痕或者局部的脫落， 就會立即產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕并不斷的擴展，從而導(dǎo)致其使用壽命大大降低， 因此化工企業(yè)不宜采用這類鋼材做為機械設(shè)備的原材料。而應(yīng)該選用耐腐蝕鋼如16MnCu、09MnCuPTi等普通低合金鋼作為制造基材設(shè)備。雖然這類鋼材較前者要貴，但是總體經(jīng)濟效益要高的多。據(jù)統(tǒng)計顯示，低合金鋼所制造的設(shè)備的使用壽命是采用普通碳素鋼制造設(shè)備的壽命的2~3 倍， 所以其性價比還是高了很多。
耐蝕材料的開發(fā)研究是防腐蝕技術(shù)進步的突破口，人類各個時期的技術(shù)進步無不與其息息相關(guān)。耐蝕材料主要分為金屬材料、高分子材料、無機非金屬材料。
金屬及合金材料是結(jié)構(gòu)材料中的主體，其中鋼鐵占據(jù)主要地位，但是，鋼鐵的耐蝕性能具有局限性。具有高性能的合金及有色金屬材料的開發(fā)和應(yīng)用發(fā)展迅速，在一定程度上解決了局部腐蝕及特殊環(huán)境下的腐蝕問題。如含鉬高的耐蝕合金，雙相不銹鋼，高純鐵素體不銹鋼，鎳基合金，低合金鋼，鈦及鈦合。耐蝕非金屬材料目前國內(nèi)外耐蝕非金屬材料在化工生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛。非金屬材料具有優(yōu)良的耐蝕性能，而機械性能可以通過增強等途徑來彌補，在某些領(lǐng)域已有發(fā)展為取代鋼材的趨勢?，F(xiàn)在正在開發(fā)的如：耐蝕塑料，玻璃鋼，石墨，搪玻璃，工程陶瓷
2表面覆蓋層
在現(xiàn)有的防腐蝕手段中，表面耐蝕涂層和金屬表面技術(shù)的費用占所有防腐蝕費用的87％左右。采取正確的表面防蝕技術(shù)是提高設(shè)備使用壽命、減少維修費用以及提高設(shè)備管理水平必不可少的途徑。同時，采用表面防蝕技術(shù)，大大提高了整體材料的耐蝕性能。在化工和石油化工中常用的表面防蝕技術(shù)包括涂、襯、鍍、滲以及近年發(fā)展起來的各種高技術(shù)，其中以涂層及襯里應(yīng)用***廣泛。
2.1耐蝕涂料
耐蝕涂料的開發(fā)一直是人們關(guān)注的研究領(lǐng)域，在化學(xué)工業(yè)中，耐蝕涂料主要用于建筑物、構(gòu)筑物、裝置及貯罐的內(nèi)外壁及輸水、輸油、輸氣管線。據(jù)統(tǒng)計，防腐蝕涂層的損壞，其基體表面處理不當(dāng)約占75％，因此，重視表面處理質(zhì)量是當(dāng)務(wù)之急。幾種有發(fā)展前途的涂料，如富鋅涂料，重防腐涂料，耐高溫涂料，陶瓷類涂料，帶銹涂裝涂料，氟樹脂涂料, 高分子聚合涂料等等，正是當(dāng)前國際上研究***熱門的涂料, 已被化工防腐行業(yè)廣泛應(yīng)用。
2.2襯里技術(shù)及復(fù)合管道
襯里技術(shù)利用強度高的材料(如碳鋼、玻璃鋼、鑄鐵等)作結(jié)構(gòu)材料，用耐蝕性能優(yōu)異的材料作襯里層。襯里技術(shù)分緊襯、松襯等，國外重點發(fā)展緊襯技術(shù)。襯里技術(shù)常用于化工設(shè)備、管道等。
2.3其他表面工程技術(shù)
電鍍、化學(xué)鍍在化工防腐蝕應(yīng)用中，電鍍主要有鍍鉻、鍍鋅和鍍鎳。鍍鋅層的鈍化是一個十分活躍的領(lǐng)域，近十年推出的低鉻或無鉻彩色鈍化、黑鈍化、軍綠鈍化及強鈍化(含硅樹脂或其他樹脂的復(fù)合鈍化層)，可使鍍鋅層在海洋大氣、工業(yè)大氣環(huán)境及工業(yè)水、江水河水環(huán)境中的耐蝕性大大提高。化學(xué)鍍是采用金屬鹽和還原劑在同一溶液中進行自催化氧化還原反應(yīng)，在固體表面沉積出金屬鍍層的成膜技術(shù)?；瘜W(xué)鍍鎳磷合金及三元鎳系合金，產(chǎn)品比電鍍產(chǎn)品有更優(yōu)異的耐蝕性和更大的選擇，是目前國內(nèi)外發(fā)展速度***快的表面處理工藝之一。
噴涂 噴涂是利用火焰、等離子、電弧噴涂，在材料和產(chǎn)品上獲得金屬、合金、無機、有機耐蝕耐磨表面層的一種工藝技術(shù)。
化學(xué)熱處理 化學(xué)熱處理特別是滲鋁、滲鉻，近十多年在化工機械防腐蝕上已有大量應(yīng)用。
磷化 磷化作為涂裝的一個重要前處理過程，已有多年的應(yīng)用。近十多年來，堿金屬三元系低溫或常溫磷化使磷化技術(shù)產(chǎn)生質(zhì)的進步。
3電化學(xué)保護
電化學(xué)保護是指利用外部電流使金屬(包括合金)腐蝕電位發(fā)生改變以降低其腐蝕速率的防腐蝕技術(shù)。電化學(xué)保護可分為陰極保護和陽極保護。電化學(xué)保護技術(shù)在化工防腐蝕領(lǐng)域中已引起廣泛的重視和應(yīng)用，是一種有效的、既經(jīng)濟又實用的防腐蝕手段。
陰極保護是在金屬表面上通入足夠的陰極電流，使金屬電位變負(fù)，并使金屬溶解速度減小。被保護設(shè)備的結(jié)構(gòu)形狀一般不宜太復(fù)雜，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的設(shè)備在靠近輔助陽極部位電流密度大，遠離輔助陽極部位電流密度小，得不到足夠的保護電流。甚至不起保護作用，產(chǎn)生所謂“遮蔽現(xiàn)象”。陰極保護主要用在水和土壤中的金屬結(jié)構(gòu)上，但一般必須用于設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、介質(zhì)腐蝕性不太強的環(huán)境中。陰極保護除可防止一般的均勻腐蝕外，還可以防止一些材料的點蝕、晶間腐蝕、沖擊腐蝕、選擇性腐蝕等。
陽極保護是將被保護的金屬構(gòu)件與外加直流電源的正極相連，在電解質(zhì)溶液中使金屬構(gòu)件陽極極化至一定電位，使其建立并維持穩(wěn)定的鈍態(tài)，從而陽極溶解受到抑制，腐蝕速度顯著降低，使設(shè)備得到保護。對于沒有飩化特征的金屬，不能采用陽極保護。主要應(yīng)用在：1.硫酸生產(chǎn)中的結(jié)構(gòu)物，如碳鋼儲槽、各種換熱器、三氧化硫發(fā)生器等。2.氨水及銨鹽溶液中結(jié)構(gòu)物，碳化塔、氨水儲槽等。
在強氧化性介質(zhì)中先考慮采用陽極保護；在既可采用陽極保護，也可采用陰極保護，并且二者保護效果相差不多的情況下，則應(yīng)優(yōu)先考慮采用陰極保護；如果氫脆不能忽略，則要采用陽極保護。
4緩沖劑
緩蝕劑是一種在很低濃度下，能使金屬在腐蝕性介質(zhì)中的腐蝕速度大大降低的物質(zhì)。這種物質(zhì)可以是一種化合物或幾種化合物組成的復(fù)合物質(zhì)。在化工行業(yè)中，緩蝕劑主要用于防止工業(yè)冷卻水系統(tǒng)的腐蝕和化工設(shè)備、管道及鍋爐等的化學(xué)清洗(酸洗)時的腐蝕。也有少量用于生產(chǎn)過程中的工藝性防腐。
工業(yè)冷卻水系統(tǒng)用的緩蝕劑 化工生產(chǎn)過程中，工業(yè)冷卻水用量很大，且于曝氣而在冷卻水中溶入了大量的溶解氧，導(dǎo)備腐蝕較為嚴(yán)重。由于腐蝕也使水質(zhì)變壞，耗費量寶貴的水資源，可見采用緩蝕劑防腐蝕具有重的經(jīng)濟效益和社會效益。
化學(xué)清洗用的緩蝕劑 化工設(shè)備、管線、鍋爐等由于受到化學(xué)、物理或生物的作用，其表面會出現(xiàn)污垢(如水垢、銹垢、油垢和生物垢等)，用化學(xué)的方法去除這些污垢而使之恢復(fù)到原來的表面狀況的過程稱為化學(xué)清洗。
三、結(jié)語
總而言之，在化工企業(yè)的生產(chǎn)過程當(dāng)中，化工機械是保證化工企業(yè)進行正常生產(chǎn)的必要生產(chǎn)設(shè)備，化工機械設(shè)備所面臨的防腐問題也逐漸受到了化工相關(guān)生產(chǎn)領(lǐng)域的普遍關(guān)注。努力提高化工機械設(shè)備的防腐能力，***大程度的延長化工機械設(shè)備的生產(chǎn)使用壽命，盡可能的降低化工企業(yè)的生產(chǎn)成本，已經(jīng)成為了當(dāng)今化工相關(guān)生產(chǎn)領(lǐng)域所面臨的關(guān)鍵問題。
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