化工设备的腐蚀与预防措施

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1、化工设备的腐蚀与预防措施摘 要：化工设备在化工企业当中是必不可少的生产设备，设备的防腐问题也是经常被提到的事情。化工设备的腐蚀主要是金属腐蚀，根据化工设备的腐蚀原理，介绍相应的预防措施，加强化工机械的防腐能力，延长化工机械的使用寿命，降低企业的生产成本，针对化工机械材料在使用过程中容易产生腐蚀的问题，就如何提高化工机械设备防腐能力方面进行探讨。关键词：化工设备腐蚀 预防措施腐蚀的危害已众所周知,在化工生产中，化工设备和管道都会受到不同程度的腐蚀，影响化工生产的质量。腐蚀是非常普遍的现象，不论在日常生活中，或是在工农业生产和国防建设中，各种材料及其制品都会发生腐蚀。腐蚀会使生产停顿，物料流失，损

2、耗资源和能源、降低产品质量、污染环境、延误新技术的发展。腐蚀不仅会造成国民经济的极大损失，还往往引起灾难性的事故，危及人们的生命安全。因此，研究金属材料防腐科学和防护技术的间题已越来越重视，应不断研制开发出耐腐蚀的新材料,不断研究采用防腐蚀的新技术、新工艺,以期延长机械设备的使用寿命,节约更多的材料,保证正常和均衡的生产,节约能源,提高企业的经济效益,增强国家的经济实力,减少对人类的危害。2 化工设备防腐技术现状与分析2.1化工设备的腐蚀化工设备的腐蚀主要是金属腐蚀。金属材料容易发生腐蚀的基本原因是铁矿石冶炼成钢需消耗大量的能量，此能量潜伏在钢铁中(元素态)，而钢铁等金属材料会随时随地恢复到原

3、始化合物(矿石)状态而释放能量，这是化学热力学自发的过程，这样就发生了腐蚀，所以矿石类化合物是稳定态，而钢铁处于不稳定态。金属腐蚀可分为化学腐蚀、电化学腐蚀和机械作用腐蚀等几种类型。( 1)化学腐蚀: 指金属单纯由于化学作用而引起的腐蚀。例如金属在干燥空气中或非电解质溶液(酒精、汽油、苯等)中的腐蚀。其化学反应较简单, 仅仅是金属跟氧化剂之间的氧化) 还原反应。对不同的金属而言，氧化物的结构和性质是不同的，有的能在金属表面形成一层细密而又稳定牢固的氧化膜，使内层金属和外界介质隔离，起到保护作用，如铬、铝、锌等；而有的氧化层则疏松易脱落，使内层金属继续受到腐蚀介质的侵蚀，这种金属腐蚀的速度很快，

4、如铁、镁、铜等。金属的氧化速度在高温下比在低温下快得多，而阻止金属与强氧化性的介质接触，可减缓或防止金属的化学腐蚀。常见的腐蚀介质有氧、氢、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氯化氢及工业废气等。( 2)电化腐蚀: 金属接触到电解质溶液, 发生原电池效应, 比较活泼的金属原子失去电子而被氧化, 腐蚀过程中有电流产生,叫做电化学腐蚀或电化腐蚀。例如: 钢铁在潮湿空气中, 表面吸附一层薄薄的水膜, 即在钢铁表面形成了一层电解质溶液薄膜,它跟钢铁中的铁和少量的碳(或其他杂质)恰好构成了原电池;在钢铁制品的表面形成了无数微小的原电池, 作为负极的铁就失去电子而被腐蚀。腐蚀除决定于金属本身的化学性质外，还与周围

5、的介质和金属的组织结构有很大关系。如潮湿环境比干燥环境容易锈蚀，杂质多的金属比杂质少的容易锈蚀，高温条件下比低温条件下容易锈蚀，有害杂质多的、脏的环境比空气流通、干净的环境易锈蚀，金属零件表面光洁度低的比表面光洁度高的易锈蚀等等。同一块金属，不与其它金属相接触，单独置于电解质溶液中也会产生腐蚀电流。原因是金属或多或少地含有其它金属杂质，表面各部位的电极电位不尽相同，两个不同电位的相邻部位很自然地构成一个微小的原电池，较低电位的金属则失去电子而被腐蚀。钢铁材料在酸、碱、盐溶液、潮湿大气、土坡、海水、矿山井中的腐蚀一般都属于电化学腐蚀。（3） 机械作用的腐蚀：机械作用的腐蚀包括腐蚀作用和机械磨损，

6、二者相互加速。包括冲击腐蚀，是由液体湍流或冲击所造成；空泡腐蚀，高速流动的液体，因不规则流动，产生空泡，形成“水锤作用”，常常破坏金属表面的保护膜，加速腐蚀作用，如螺旋浆、泵轴等处易发生；微振磨损腐蚀，两个紧接着的表面相互振动而引起的磨损；应力腐蚀开裂，是在拉伸应力和腐蚀介质作用下的金属腐蚀破坏，金属内会产生沿晶或穿晶的裂纹。2. 2 防腐措施2.2.1 结构设计结构设计与耐腐蚀能力关系很大，从而影响到它的使用寿命。例如，在防冷凝隔热层中，碳素钢管可以用作处理气体化学物质的蒸汽管道。如果取消隔热层，钢会发生严重腐蚀，以至于必须使用不锈钢或有色金属管道，将腐蚀降低到可接受值。处理箱设计中液体可能

7、滞留在某些缝隙、槽、接头或其它死区。这些地方可能发生严重腐蚀。通过修改设计、减少死区，使用同样的制造材料可以大大减少腐蚀损坏。化学处理箱或容器最严重的腐蚀发生在容器外部而不是内部。这类设备设计应保证在容器和支承架、容器底和支撑木或水泥地表之间，或与容器外表面接触的吸收性隔热层中没有水分出现。这些位置的水分，即使是冷凝露珠或自来水，都会引起严重腐蚀。可见设计与选择制造材料对防止腐蚀同等重要。2.2.2 介质环境如果能消除金属材料和设备在使用环境中引起腐蚀的各种因素，腐蚀就会中止或减缓。但是多数环境条件是无法控制的，如大气和土壤中的水分、海水中的氧等都不可能除去。生产流程也是不能任意改动的，这时可

8、以调整局部环境。例如锅炉进水前先去氧(加入脱氧剂Na2SO3和N2H4等)，可保护锅炉管少受腐蚀；先除去密闭仓库进入空气的水分，可避免贮存金属部件生锈；在水中经常加入碱或酸以调节pH至最佳范围(通常接近中性)，可以防止冷却水对换热器和其它设备的结垢、穿孔；炼制石油的工艺中也常加碱或氨，使生产流体保持中性至弱碱性。2.2.3 钝化金属表面技术(1)添加缓蚀剂。在腐蚀介质和腐蚀物中加入少量其他特殊物质,能够大大减缓金属腐蚀的速度, 这种特殊物质称为缓蚀剂。缓蚀剂控制腐蚀的机理是它促进了电池的极化。缓蚀剂主要用于介质和填料中。介质中添加缓蚀剂, 可使金属的腐蚀减缓,如铬镍不锈钢在不含氧的硫酸中, 在

9、很大的浓度范围内成活化态,腐蚀较严重, 但加入少量硫酸铜或硝酸等氧化剂后,可使不锈钢转变为钝态, 表面生成一层保护膜,阻止介质的侵蚀。(2)镀层。金属表面处理工艺有表面镀层、表面渗透、表面氧化钝化等。其目的是提高金属耐蚀能力, 改善金属的机械性能。表面处理在金属制品上应用广泛。常用镀锌、镀铬和氧化(发蓝)处理提高耐大气或耐介质腐蚀的能力。特殊金属制品除采用上述方法处理外, 还可根据情况采用磷化钝化等表面处理工艺。采用渗氮或渗硼等表面处理工艺, 提高它的耐蚀性能和耐磨性。(3)涂层。石油沥青用于防腐蚀涂层具有悠久的历史, 其优点为耐酸、碱的侵蚀、原料充足、成本低, 有良好的绝缘性、耐水性和粘结性

10、, 抗剥离能力好, 固化成膜施工效率高; 其涂层的主要缺点是机械性能强度低,易受植物根和细菌破坏, 热稳定性差, 高温易流淌、低温易碎裂, 容易老化而丧失防腐蚀能力。为了弥补其缺点, 经常和玻璃布等防腐蚀胶带一起使用。2.2.4 防电化处理(1)复合材料技术。钢塑复合管是以普通碳钢管为基体, 内衬化学结构稳定、防腐蚀性能优良的热塑性塑料管, 经复合加工工艺而成的防腐蚀管材。其集钢管和塑料管的优点于一身, 既有钢管的机械性能, 又有塑料管的防腐蚀性能。钢塑复合管可代替不锈钢管广泛应用于石油化工、冶金、医药、食品加工等部门, 是输送腐蚀性气、液体的理想管道, 它的价格低廉, 经济效益显著。但塑料的

11、热膨胀系数远大于钢材, 致使钢塑复合管存在塑料内衬层与钢管内壁结合力差,当温度变化时内衬层易起皱、鼓泡, 不耐负压等缺点。(2)电流保护。阴极保护是将被保护金属作阴极,外加直流电, 使其电位向负的方向降低, 当其达到一定电位时, 腐蚀电流迅速减小, 金属得到保护。(3)牺牲保护。阴极保护可用电极电位比被保护金属更低的金属保护被保护金属。如用锌保护铁, 锌被腐蚀, 锌叫牺牲金属。大型的阀门和重要阀门采用阴极保护法, 是一种经济简便又行之有效的方法。石棉填料中添加锌保护阀杆属于阴极保护法。3 总结金属腐蚀问题遍及国民经济的各个领域, 凡是使用金属材料的地方,都不同程度的存在着腐蚀问题,腐蚀性问题在

12、化工行业更甚，腐蚀性介质普遍存在化工生产企业的工作环境中，处于这种环境下的机械设备，会受到比一般行业更快速、更严重的腐蚀，给社会带来了巨大的经济损失,耗竭了宝贵的资源与能源, 严重地污染了环境, 甚至阻碍了高新技术的正常发展。因此，在化工行业中加强机械设备防腐能力，延长机械设备使用寿命，就显得更有必要，更具意义。 参考文献1 虞兆年.防腐蚀涂料和涂装M.北京:化学工业出版社,2002.2 柳金海.管道防腐蚀工程使携手册M.北京:机械工业出版社,2008.3 孙秋霞.材料腐蚀与防护M.北京:冶金工业出版社,2005.4 张宝宏,从文博.金属电化学腐蚀与防护M.北京:化学工业出版社, 2005.5 林玉珍,杨德钧.腐蚀和腐蚀控制原理J.中国石化,2007.