论文部分内容阅读
【摘 要】化工行业是国民经济的重要产业之一，化工设备腐蚀的危害是比较严重的，给企业造成的经济损失是巨大的。为了减轻腐蚀，减少损失，提高效益，本文对腐蚀产生的原因及机理进行了深刻的分析，有针对性地介绍了预防腐蚀的几种措施和方法。
【关键词】化工设备；材料；腐蚀原因和机理；预防措施
在化工生产中，我们经常遇到设备被腐蚀的现象，使设备在外观、色泽及性能方面都发生严重变化，有的材料设备在几年甚至几个月就被腐蚀的失去了功能，甚至成为废品，不能使用，被迫更换新的设备，给企业造成了资源和能源的浪费，影响了企业的经济效益。因此，研究设备腐蚀的过程，有针对性的提高防腐能力，对企业来说有着十分重要的现实意义。
1.腐蚀产生的原因和机理
1.1腐蚀产生的原因
金属本身的属性、组成及结构是腐蚀产生的内因，环境条件如：温度、湿度、压力、介质等是腐蚀产生的外因。化工生产的设备绝大部分都是在腐蚀性介质存在的条件下运行的，如环境中存在大量的SO2、CO2、H2S、HCl等有害物质，这些有害物质和金属接触就会发生复杂的反应，形成腐蚀。
1.2腐蚀产生的机理
1.2.1化学腐蚀的机理
化学腐蚀产生的机理是：金属表面与周围的腐蚀性介质发生化学反应，生成一种或几种新的物质的过程。这个过程中金属的成分及性能受到极大的破坏，如：高温氧化腐蚀、剥层腐蚀、点状腐蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀等。
1.2.2电化学腐蚀机理
当金属材料与电解质溶液接触时，通过电极反应发生腐蚀。电化学腐蚀是一种由于氧化还原反应发生的腐蚀，这种腐蚀主要发生在液体或潮湿的环境中，发生反应的机理是金属表面与离子导电介质发生化学反应而产生的腐蚀，任何一种按电化学机理进行的腐蚀反应都包含一个或几个阳极反应和阴极反应。阳极反应是阴离子（或原子）失去电子发生的氧化反应，阴极反应是阳离子得到电子发生的还原反应。钢材在酸性介质中被腐蚀，阳极的Fe被氧化为Fe2+，所放出的电子自阳极流到阴极，被H+吸收而还原成H2，其反应式是Fe+2H+→Fe2++H2。这种机理是金属内部形成短路原电池的结果，如促进金属阳极离子化就能加快腐蚀的速度，控制金属阳极离子化，就可减缓腐蚀速度。
1.2.3环境气体腐蚀的机理
在工业区、气候环境受到极大的污染，气体中SO2、CO2、H2S、HCl、粉尘、挥发物等腐蚀性介质较多，这些酸性介质在潮湿的空气中与水化合容易形成无机酸，无机酸和金属接触就会发生一系列化学反应，严重损坏钢材的性质和功能。这类反应是化学腐蚀和电化学腐蚀的结合，本质都是金属原子失去电子变成离子的氧化过程。
2.预防腐蚀的措施
2.1选材
设备的腐蚀是设备的主要损坏形式之一，因此在设备的选购过程中，设备材料的耐腐蚀性能的选购就尤为重要，要充分考虑生产所处的环境对设备材料的耐腐蚀性要求，对设备进行必要的耐腐蚀性设计。
2.1.1碳素钢
碳素钢的优点是价格低廉，采购方便，易于加工，缺点是耐腐蚀性较差。在腐蚀性较低的环境下使用是可以的，但若使用在高浓度、腐蚀性较强的化工行业环境下，极易受到腐蚀，不宜采用。
2.1.2耐腐蚀钢
采用如：16MnCu、09MnCuPTi等普通低合金钢作为设备的制造基材，能较大的提升设备的耐腐蚀性，且性价比较高，据有关资料统计，用低合金钢制造的设备，使用年限是碳素钢的2-2.5倍。
2.1.3玻璃钢即纤维增强高分子材料
目前国际上每年生产数百万吨，有四五万个品种。
仅美国2002年用量就达22万t，占玻璃钢产量的16%。国外玻璃钢用途广泛以化工、环保领域为主。大部分采用间苯二酸聚脂，乙烯基树脂，部分采用环氧和双酚A，国内主要为聚脂、环氧、酚醛等树脂，聚脂玻璃钢用途最广，占总产量的82%。酚醛玻璃钢多采用模压成型，热塑性玻璃钢如玻璃纤维增强聚丙烯聚苯硫醚，近年来发展迅速，前景看好。因此，在可能的条件下可以采用合适的玻璃钢作为设备的制造基材或搪玻璃钢的方法都能起到很好的防腐蚀效果。
2.2设计
化工设备的设计应充分考虑设备的耐腐蚀性能。设备的耐腐蚀性能与多种因素有关，对设备合理设计是提高耐腐蚀性，延长设备使用寿命的有效途径之一。一般要求是：
（1）在满足设备使用性能的前提下，结构尽可能简单，缝隙尽可能减少。
（2）尽量选用同一种金属材料。
（3）选择合适的结构形式，能起到一定的防腐效果。
（4）焊接时应尽量采用连续焊接，禁止间断焊接，否则易出现内应力，影响设备的使用寿命。
（5）为防止缝隙腐蚀，接头处应合理设计。如采用搭接接头；尽可能不用铆接连接，因为铆接点处会产生缝隙腐蚀；宜采用焊接，焊接时要采用双面连续填角焊，使二者的搭面被焊缝完全封闭起来，当采用对接焊头时，应采用双面连续对接焊，避免造成焊缝腐蚀。
2.3阴极保护法
在以电化学腐蚀为主的情况下，可以采用阴极保护法。即在腐蚀性介质中，要把被保护的金属设置成电池中的阴极，达到减轻或防止金属被腐蚀的目的。
2.4牺牲阳极保护法
牺牲阳极保护法是用电极电势比要保护金属更低的金属作为阳极，固定在被保护的金属上，形成腐蚀电极，使要保护的金属成为阴极而得到保护。这种金属防腐方法在生产中得到广泛应用。可作为阳极材料的电极也很多，如：镁阳极、锌阳极、铝阳极等。以铝阳极为例，铝的标准电极电位比铁负，当Fe、AI两种金属在同一种介质条件下接触时，就构成了一个微电池，其中铝为阳极，铁为阴极，铝首先被腐蚀，铁得到了保护。
3.结论
通过以上分析可知：尽管腐蚀是不可壁免的，但腐蚀是可以控制和减缓的。在化工行业生产中，由于生产环境和生产条件的特殊性，腐蚀性介质和腐蚀性环境的存在是一种普遍现象，处在该条件下的各种设备和材料的腐蚀预防就比较重要，为了延长设备使用寿命，减少损失，提高效益，我们必须加强腐蚀及预防的研究，有针对性地采取措施，提高设备防腐蚀能力，使损失减少到最小限度，实现企业利润的最大化。 [科]
【参考文献】
[1]遆丽军.试论化工设备设计中防腐蚀问题[J].中国化工贸易，2011（11）.
[2]赖晓敏，杨昆山.化工设备防腐需关注的几个问题[J].城市建设理论研究（电子版），2011（29）.
[3]方志臻.化工设备防腐蚀涂料长效防腐应用浅析[J].中国机械，2013（02）.
[4]祝军.浅析化工设备防腐的方法[J].中国包装工业，2013（10）.
【关键词】化工设备；材料；腐蚀原因和机理；预防措施
在化工生产中，我们经常遇到设备被腐蚀的现象，使设备在外观、色泽及性能方面都发生严重变化，有的材料设备在几年甚至几个月就被腐蚀的失去了功能，甚至成为废品，不能使用，被迫更换新的设备，给企业造成了资源和能源的浪费，影响了企业的经济效益。因此，研究设备腐蚀的过程，有针对性的提高防腐能力，对企业来说有着十分重要的现实意义。
1.腐蚀产生的原因和机理
1.1腐蚀产生的原因
金属本身的属性、组成及结构是腐蚀产生的内因，环境条件如：温度、湿度、压力、介质等是腐蚀产生的外因。化工生产的设备绝大部分都是在腐蚀性介质存在的条件下运行的，如环境中存在大量的SO2、CO2、H2S、HCl等有害物质，这些有害物质和金属接触就会发生复杂的反应，形成腐蚀。
1.2腐蚀产生的机理
1.2.1化学腐蚀的机理
化学腐蚀产生的机理是：金属表面与周围的腐蚀性介质发生化学反应，生成一种或几种新的物质的过程。这个过程中金属的成分及性能受到极大的破坏，如：高温氧化腐蚀、剥层腐蚀、点状腐蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀等。
1.2.2电化学腐蚀机理
当金属材料与电解质溶液接触时，通过电极反应发生腐蚀。电化学腐蚀是一种由于氧化还原反应发生的腐蚀，这种腐蚀主要发生在液体或潮湿的环境中，发生反应的机理是金属表面与离子导电介质发生化学反应而产生的腐蚀，任何一种按电化学机理进行的腐蚀反应都包含一个或几个阳极反应和阴极反应。阳极反应是阴离子（或原子）失去电子发生的氧化反应，阴极反应是阳离子得到电子发生的还原反应。钢材在酸性介质中被腐蚀，阳极的Fe被氧化为Fe2+，所放出的电子自阳极流到阴极，被H+吸收而还原成H2，其反应式是Fe+2H+→Fe2++H2。这种机理是金属内部形成短路原电池的结果，如促进金属阳极离子化就能加快腐蚀的速度，控制金属阳极离子化，就可减缓腐蚀速度。
1.2.3环境气体腐蚀的机理
在工业区、气候环境受到极大的污染，气体中SO2、CO2、H2S、HCl、粉尘、挥发物等腐蚀性介质较多，这些酸性介质在潮湿的空气中与水化合容易形成无机酸，无机酸和金属接触就会发生一系列化学反应，严重损坏钢材的性质和功能。这类反应是化学腐蚀和电化学腐蚀的结合，本质都是金属原子失去电子变成离子的氧化过程。
2.预防腐蚀的措施
2.1选材
设备的腐蚀是设备的主要损坏形式之一，因此在设备的选购过程中，设备材料的耐腐蚀性能的选购就尤为重要，要充分考虑生产所处的环境对设备材料的耐腐蚀性要求，对设备进行必要的耐腐蚀性设计。
2.1.1碳素钢
碳素钢的优点是价格低廉，采购方便，易于加工，缺点是耐腐蚀性较差。在腐蚀性较低的环境下使用是可以的，但若使用在高浓度、腐蚀性较强的化工行业环境下，极易受到腐蚀，不宜采用。
2.1.2耐腐蚀钢
采用如：16MnCu、09MnCuPTi等普通低合金钢作为设备的制造基材，能较大的提升设备的耐腐蚀性，且性价比较高，据有关资料统计，用低合金钢制造的设备，使用年限是碳素钢的2-2.5倍。
2.1.3玻璃钢即纤维增强高分子材料
目前国际上每年生产数百万吨，有四五万个品种。
仅美国2002年用量就达22万t，占玻璃钢产量的16%。国外玻璃钢用途广泛以化工、环保领域为主。大部分采用间苯二酸聚脂，乙烯基树脂，部分采用环氧和双酚A，国内主要为聚脂、环氧、酚醛等树脂，聚脂玻璃钢用途最广，占总产量的82%。酚醛玻璃钢多采用模压成型，热塑性玻璃钢如玻璃纤维增强聚丙烯聚苯硫醚，近年来发展迅速，前景看好。因此，在可能的条件下可以采用合适的玻璃钢作为设备的制造基材或搪玻璃钢的方法都能起到很好的防腐蚀效果。
2.2设计
化工设备的设计应充分考虑设备的耐腐蚀性能。设备的耐腐蚀性能与多种因素有关，对设备合理设计是提高耐腐蚀性，延长设备使用寿命的有效途径之一。一般要求是：
（1）在满足设备使用性能的前提下，结构尽可能简单，缝隙尽可能减少。
（2）尽量选用同一种金属材料。
（3）选择合适的结构形式，能起到一定的防腐效果。
（4）焊接时应尽量采用连续焊接，禁止间断焊接，否则易出现内应力，影响设备的使用寿命。
（5）为防止缝隙腐蚀，接头处应合理设计。如采用搭接接头；尽可能不用铆接连接，因为铆接点处会产生缝隙腐蚀；宜采用焊接，焊接时要采用双面连续填角焊，使二者的搭面被焊缝完全封闭起来，当采用对接焊头时，应采用双面连续对接焊，避免造成焊缝腐蚀。
2.3阴极保护法
在以电化学腐蚀为主的情况下，可以采用阴极保护法。即在腐蚀性介质中，要把被保护的金属设置成电池中的阴极，达到减轻或防止金属被腐蚀的目的。
2.4牺牲阳极保护法
牺牲阳极保护法是用电极电势比要保护金属更低的金属作为阳极，固定在被保护的金属上，形成腐蚀电极，使要保护的金属成为阴极而得到保护。这种金属防腐方法在生产中得到广泛应用。可作为阳极材料的电极也很多，如：镁阳极、锌阳极、铝阳极等。以铝阳极为例，铝的标准电极电位比铁负，当Fe、AI两种金属在同一种介质条件下接触时，就构成了一个微电池，其中铝为阳极，铁为阴极，铝首先被腐蚀，铁得到了保护。
3.结论
通过以上分析可知：尽管腐蚀是不可壁免的，但腐蚀是可以控制和减缓的。在化工行业生产中，由于生产环境和生产条件的特殊性，腐蚀性介质和腐蚀性环境的存在是一种普遍现象，处在该条件下的各种设备和材料的腐蚀预防就比较重要，为了延长设备使用寿命，减少损失，提高效益，我们必须加强腐蚀及预防的研究，有针对性地采取措施，提高设备防腐蚀能力，使损失减少到最小限度，实现企业利润的最大化。 [科]
【参考文献】
[1]遆丽军.试论化工设备设计中防腐蚀问题[J].中国化工贸易，2011（11）.
[2]赖晓敏，杨昆山.化工设备防腐需关注的几个问题[J].城市建设理论研究（电子版），2011（29）.
[3]方志臻.化工设备防腐蚀涂料长效防腐应用浅析[J].中国机械，2013（02）.
[4]祝军.浅析化工设备防腐的方法[J].中国包装工业，2013（10）.