浅谈化工机械设备的防腐设计及措施

周华南，周 勇，祝欣然

（中国石油吉林石化分公司炼油厂，吉林吉林 132000）

0 引言

化工机械设备作为石化企业的重要组成部分，会为企业创造大量利润，但在石油化工生产与经营过程中使用的化工机械设备常常出现各种腐蚀问题，就其大致原因分析，主要是因为化工机械设备在生产过程中接触大量化工生产原料，在化学反应的作用之下，化工机械设备的表面逐渐受到损坏与腐蚀，在机械设备受到腐蚀后，外观和性能都会受到不同程度的影响，甚至少数腐蚀严重的会导致设备报废，给企业带来损失。因此，化工企业在生产过程中不仅要保障生产效率以及生产质量，而且还需要对化工机械设备的防腐设计予以足够的重视，切实有效地提高化工机械设备的防腐能力，为企业发展提供更为坚实的支撑。

1 化工机械设备的腐蚀分类

1.1 均匀腐蚀

是化工机械设备腐蚀中最为常见的腐蚀类型，即机械设备表面产生的腐蚀问题，此种腐蚀虽然不会影响企业的正常经营与生产，但会影响机械设备的外观。在化工机械设备生产的过程中，设置相应的腐蚀余量将有效提高机械使用过程中的稳定性及延长设备寿命，其判定标准是在单位时间内，腐蚀介质对于机械设备所使用的金属材料的腐蚀深度。

1.2 局部腐蚀

局部腐蚀属于化工机械设备腐蚀的重要组成，是均匀腐蚀以外的腐蚀类型。具体来讲，是机械设备在运作过程中某个部位受到腐蚀。而此种腐蚀不会给石油化工企业的发展带来较大的冲击，但是其造成的威胁却要远远高于均匀腐蚀。目前石油化工企业为了防止化工机械设备受到腐蚀，往往会安装大量监测设备以及预防设施，用以检测化工机械设备受到腐蚀的情况，进而针对性地予以解决。此种监测对于均匀腐蚀来讲，具有极为显著的作用，然而在面对局部腐蚀的过程中，由于腐蚀部位难以预料，因此导致监测设备无法对其予以有效发现，最终导致局部腐蚀累计，长此以往将直接影响设备的正常运行，如果腐蚀严重，还有可能破坏机械结构，引发生产事故。

2 化工机械设备腐蚀机理

2.1 电化学腐蚀

在化工企业生产经营过程中，导致化工机械设备产生腐蚀的主要原因是电化学腐蚀，其原因是空气中的电离子与化工机械设备的金属物质发生化学反应，导致化工机械设备受到腐蚀。电化学反应的核心原理是阴极以及阳极的共同作用，普遍情况是阳极发生氧化反应，而阴极发生还原反应。而电化学腐蚀则是指金属单质中的原子被电离，生成相应的金属离子，离子互相转移，反应发生前后的离子以及原子均保持平衡。一般来讲，电化学反应进行过程中将会生成电流，而电流只能在反应中做功，因此出现电化学反应，因此会提高设备的腐蚀效率。

2.2 工业大气腐蚀

近年来，随着我国工业水平的不断提升，随之而来的便是环境污染问题，这使得诸如二氧化硫、二氧化碳、硫化物等有害物质被散发到空气中，此类物质在潮湿环境中将会生成相应的无机酸，而无机酸具有极强的腐蚀作用。与此同时，在工业大气腐蚀进行的同时将有可能出现各种机械腐蚀问题，此种腐蚀的主要原因是化工机械设备既参与电化学腐蚀，又参与化学腐蚀，两相叠加的情况下产生更为严重的腐蚀。

3 化工机械设备防腐蚀设计

3.1 化工机械设备的材料选择

目前我国化工机械设备普遍采用的材料为碳素钢，此种材料具有诸多优点，其中最显著的是材料价格低廉并且极为方便，加工具体流程简单便宜。如果是在普通环境中使用，碳素钢发生腐蚀的概率较低，并且更为重要的是不会因为使用者的操作失误而损害机械设备，但是如果将其放置于化工生产环境中，那么其腐蚀概率就会极大程度地提高。例如，Q235 钢在日常生活以及机械生产中颇极为普遍，一旦周边出现相应的腐蚀性介质，就会导致其腐蚀速度逐渐提高，即便在设备表面涂抹大量防腐涂剂，也很有可能因为操作错误而导致设备表面的漆膜刮花脱落，在一定程度上提高钢材表面受到腐蚀的速率，无益于机械设备的正常应用。因此，化工机械设备的制造过程中通常不选用碳素钢，而是选取具有更强的腐蚀性的低合金钢。低合金钢的采购价值比碳素钢高，但综合分析比较后便能够发现其较之于前者具有更为明显的优势。

3.2 化工机械设备的结构工艺

（1）精简化机械设备的构建形状，要保证化工机械设备整体组成构件不复杂，在后续安装过程中减少碰撞以及划伤。

（2）尽可能地保护机械构件，避免其受到外界损伤。

（3）保证化工机械设备所使用的构件材料相同，避免材料的复杂化及多样化。

（4）避免机械构件之间出现缝隙。

（5）精心选取具有更高质量的防锈漆，完善化工机械设备的具体结构形态，尽可能保障机械构件远离腐蚀介质，重视各构件焊缝之间的涂漆，优化革新涂漆的具体机构，以保障构件各部分均能涂抹均匀，避免出现遗漏。

（6）不能让机械设备表面残留积水，需要仔细清理，在设计化工机械设备过程中要保障设备表面处于足够平整的状态，不能出现任何凹处，如果难以行之有效地解决材料表面的凹陷问题，则需要设计相应的排水孔，以保障积水能被随时排除。

（7）在设备焊接过程中，要尽可能保障不出现内外应力集中的问题，通过接连焊接来完成工作，尽可能不采用间断焊接方法，否则将会出现内应力。

4 化工机械设备的防腐措施

4.1 使用防腐涂料

防腐涂料是操作便捷且实用性强的防腐措施，已被广泛应用到了化工机械生产中，主要是在机械设备表面涂抹相应的防腐材料，避免空气、水汽渗透到化工机械设备内部，将机械设备与外界大气隔离，形成更为完整的防护机制。防腐材料的作用：①隔离作用。防腐涂料能隔离化工机械设备以及腐蚀介质，避免化工机械设备表面出现腐蚀通路，进而加强化工机械设备表面的电阻；②缓冲作用。防腐涂料中的特定颜料能够在成膜物产生水反应之后有效保护金属表面，将腐蚀侵蚀的速度降至最低，有效解决化工机械设备的均匀腐蚀；③阴极保护作用。和构成化工机械设备的金属材料相比，漆膜电极电位更高，目前已广泛应用于腐蚀电池中，漆膜能够实现牺牲阳极的方法，有效保护金属表面。

目前，化工机械生产行业中防腐涂料的应用极为广泛，并且取得了相应的成果，防腐涂料的核心作用是能有效降低化工机械设备受到腐蚀侵蚀的速率，便于管理人员更早地发现设备所存有的腐蚀问题。

4.2 电化学保护法

为保障石油化工企业的正常运作，技术人员在开展工作的过程中有必要优化改善金属物质自身的核心本质，将化工机械设备的表面金属与空气隔离开来，利用表面处理措施全方位提高化工机械设备的防腐蚀能力。电化学保护法的核心是利用牺牲阳极的方法保护处于金属内部的阳极，以展现出更强的防护作用，目前最为普遍的电化学保护法主要是铝阳极保护以及镁阳极保护。

4.3 牺牲阳极保护措施

为了有效解决化工机械设备存有的各种腐蚀问题，石油化工企业在利用牺牲阳极保护法进行设备保护时，需要将牺牲阳极直接焊接在化工机械设备中，同时采用螺栓固定，在完成此项工作的过程中，技术人员要对当前化工机械设备的阳极以及机械设备的金属做绝缘处理，普遍应用的隔离材料有橡胶垫以及尼龙垫，在利用阳极焊接设备构件时，要保障阳极及金属预留出相应的距离，目的是防止阳极以及金属产生直接接触。在当前社会飞速发展的情况下，石油化工企业采用的最为普遍的防腐蚀办法是牺牲阳极保护法，此外，这种方法还被广泛应用于锅炉以及地下管道的防腐保护。

4.4 设备防腐蚀方法

化工企业针对化工机械设备的防腐方法多种多样，相关管理人员在选取防腐措施时要从多方面着手，着眼于金属自身的特质，避免金属以及腐蚀性介质直接接触，并且要在金属表层涂抹充足的防腐蚀材料。其中，电化学保护法的核心原理是利用电化学原理优于机械设备的性质，在具体工作过程中，金属设备将会转化为腐蚀电极之中的阴极，用以对设备作出有效保护，比较普遍的方法是外加电流法以及牺牲阳极保护法。其中，外加电流保护法是将保护的金属当做是电池的一级，将另一附加电极当做电池的另一极，同时添加外置电流，以保护处于反应的阴极的金属；而牺牲阳极保护法是将被保护金属材质相同的金属当做是当前设备的阳极，将其固定于受保护金属中，使其成为腐蚀电池，而被保护金属则作为阴极，此种方法具有较强的合理性，目前已被广泛应用于相关行业，并且取得了较高的成效。

5 结束语

综上所述，能否完成化工机械设备的防腐设计将直接关系到化工机械设备的使用寿命。而石油化工生产企业所处的工作环境常常较为恶劣，空气中存有大量腐蚀介质，机械设备在此种生产环境下的腐蚀速度将会不断上升，如果不采取有效解决措施，势必影响石油化工企业的发展。因此，石油化工企业在发展的过程中，要积极协调各部门成员，寻求更为科学合理的化工机械设备防腐措施，以保护化工机械设备的正常运作，为企业创造更高的经济效益。