石油化工机械设备腐蚀原因和应对措施解析

刘 洋

（西安石油大学，陕西 西安 710065 ）

近年来，经济发展速度的加快促进了我国石油化工行业的发展。但是石油化工企业存在普遍的机械设备腐蚀问题。机械设备在遭受腐蚀后，其物理性能和使用性能方面都会发生不同程度变化，腐蚀较轻时会导致设备外观损坏，影响设备美观；严重的腐蚀则降低设备的使用寿命，甚至导致设备或管道爆炸，威胁工作人员的人身安全，为企业带来严重经济损失。石油化工企业提高所用机械设备的耐腐蚀能力对企业长远发展具有重要意义。

一、石油化工机械设备腐蚀的原因

1内部原因

由于化工设备所选用的金属材料不同，对不同介质的抗腐蚀能力也不同。腐蚀与金属晶粒的粗细有关，晶粒细腐蚀慢，晶粒粗腐蚀快，例如不锈钢的抗腐蚀性能比铸铁更高。机械设备的零部件表面粗糙程度大，则更容易腐蚀，表面具有氧化膜则抗腐蚀性强；设备机构突变位置，例如缝隙、开口、死角处，容易受到腐蚀。

2外部原因

在化工生产过程中，会使用一些具有腐蚀性的介质，包括二氧化碳、硫化物、卤化物、盐雾等，这是石油化工机械设备腐蚀的主要原因。同时，介质化学成分、种类、浓度、酸碱度、水分、含氧量、杂质等也是影响腐蚀程度的外在因素。金属腐蚀属于化学反应，介质温度越高，腐蚀越快，介质的流动速度也会影响设备腐蚀，流动速度快，则对设备表层的保护膜造成冲刷，产生湍流、旋涡、空泡，导致严重空泡腐蚀或冲击磨损。零部件受到的外部压力和残余应力与腐蚀速度呈正比。机械设备受疲劳和应力影响，在运转过程中，其旋转部件和承受压力会产生应力，引起设备内部结构扭曲，降低了金属的电极电位，从而加剧微电池腐蚀，造成损坏。

二、石油化工机械设备腐蚀的类型

1化学腐蚀

石油化工企业生产时使用的腐蚀性化学物质接触设备金属表面之后，会产生一定化学反应，生产金属氧化物，导致设备损坏。尤其是在高温干燥的条件下，化学物质会与金属产生直接反应，腐蚀速度更快。

2电化学腐蚀

在潮湿环境中容易发生电化学腐蚀。石油化工机械设备的金属部件一旦接触电解质溶液，在电极反应下则会发生腐蚀。

3其他腐蚀

根据腐蚀原因和机械设备情况不同，腐蚀类型包括高温氧化腐蚀、剥层腐蚀、焊接应力腐蚀、点状腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、工业大气腐蚀、疲劳腐蚀等。石油化工企业的机械设备腐蚀类型主要是电化学腐蚀、缝隙腐蚀、焊接应力腐蚀、疲劳腐蚀，其中电化学腐蚀程度最为严重。

三、石油化工机械设备防腐应对措施

石油化工企业对机械设备的防腐策略应该贯穿于设备采购、调试安装、配套设施建设、实际使用全过程，保证机械设备安全稳定运行，延长其使用寿命，减少生产成本，提高企业经济效益。

1合理选择机械设备的材料

碳素结构的钢制机械设备虽然价格较低、加工简便，但是在石油化工企业高浓度腐蚀性环境下使用，其抗腐蚀能力明显不足。所以在采购机械设备之前，要选择耐腐蚀性强的金属材料。首先，要充分了解设备的使用环境，包括温度情况、腐蚀物质成分、浓度、应力状态等。其次，采购时要特别注意机械设备的规格、类型、结构和要求。再次，挑选时充分考虑设备的使用年限，需要满足生产要求寿命，保证机械设备和管道材料劣化均匀，综合考虑采购成本和维修成本的最佳配置，从而减轻腐蚀程度。最后，还要重视设备的加工工艺，包括力学性能和防腐性能，例如机械设备的硬度、抗疲劳性、冲击韧度、强度以及零件腐蚀敏感度、晶粒粗细等。

2科学设计机械设备操作工艺和流程

第一，石油化工机械设备局部的残留液体或堆积物质，在操作过程中汇引起聚集或浓缩，即使设备已经停止运转仍会造成腐蚀，所以设备的外形应简单平整，由同种金属材料制成，避免死角；第二，一些设备存在缝隙或液体无法畅通流动的位置，这些地方是机械设备腐蚀的重点防护位置。碳钢、不锈钢、铝制设备经常发生缝隙腐蚀，甚至引发应力腐蚀和孔蚀。所以，在操作时应尽量保持干燥，避免残余水分滞留，设置必要的排水孔。在设备运转过程中，设置干燥或冷却设备，除去空气中水分。生产氯碱时，为了防止湿氯腐蚀，可以使用浓度较高的硫酸进行干燥，但是要注意避免腐蚀物质破坏硫酸系统，故硫酸质量分数应大于78%，用于干燥处理的氯气不会对钢制设备造成腐蚀。第三，机械设备的安装质量会对其使用性能产生直接影响，如果安装不正确则会改变流动物质的流速和流动状态，导致应力腐蚀，造成设备破裂。所以在对机械设备进行包装、运送、装配、施工时都要格外注意防腐问题，同时还要注意保护强度较低，材质较脆的非金属材料。

3采取有效的机械设备防腐方法

对石油化工机械设备的腐蚀进行有效控制，包括处理金属表面和改善金属本质。一方面，可以利用在机械设备表面进行涂层的方法，这是最直观、最常见的防腐方法。选择质量良好的防锈涂料，将机械设备金属表面与腐蚀物质完全隔离，需要特别注意焊接缝隙位置和死角位置。涂层防腐并不会改变机械设备的强度和结构，其外部的防护层能够有效将设备与腐蚀介质隔离。石油化工企业可以选择由酚醛树脂、聚乙烯醇缩丁醛、环氧树脂、邻苯二甲酸树脂和磷酸制成的油料涂料。在涂刷防腐膜时，需要严格要求涂刷能力、机械设备的性质、防锈能力、涂膜老化等，同时还要充分掌握涂料对象的形状、材质、表面状态、使用条件和施工环境等。

另一方面，采用科学合理的化学方法控制机械设备腐蚀，主要包括牺牲阳极法和外加电流法。牺牲阳极法即将比设备金属电极电势更低的合金或金属作为电池阳极，并固定在设备表面，形成腐蚀电池，此时机械设备就成为电池阴极，从而得到有效保护。例如在铁制设备表面联结锌。阳极锌的溶解会取代原来设备中铁的腐蚀溶解，到达了保护设备的目的。牺牲阳极法中的常用材料有锌、铝、铝合金等，在我国石油化工企业中得到广泛应用，对地下管道、化工装置、锅炉、油灌等进行防护，取得了良好效果。外加电流法指的是通过外加电源对设备进行保护。把金属机械设备接在负极，废钢铁接在正极成为牺牲阳极，能够有效控制腐蚀。外加电流能够促使阴极电势超负方向转移，产生还原反应从而免除设备腐蚀。这需要由外加电源提供电流。这种方法在石油化工企业的酸性液体管道或沟槽、输油管、地下水管等防腐中经常使用。

结语

综上所述，石油化工企业在生产过程中遇到的常见问题即机械设备的腐蚀，造成腐蚀的原因分为外部和内部因素两种，导致不同程度和类型的腐蚀，严重影响了设备的正常运转，降低机械设备的使用年限，增加了生产成本，同时存在严重安全隐患，可能导致环境污染。因此，石油化工企业必须采取有效的应对策略，利用新型的防腐技术，提高机械设备的耐腐蚀性能，从而为石油化工企业的安全稳定生产提供可靠动力。

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