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摘 要：腐蚀是当前化工机械设备使用中的常见问题，做好设备腐蚀防护对于提升化工机械的使用质量具有重要作用。本文首先介绍了化工机械设备的腐蚀种类及腐蚀过程，然后具体探讨了化工机械设备的防腐处理，以期为相关技术与研究人员提供参考。
关键词：化工机械设备；腐蚀；研究
腐蚀是指在电化学或化学作用影响下，机械设备的接触介质发生不同程度的尺寸和形状改变而引发设备损坏。腐蚀不仅会严重缩短设备正常使用寿命，引发设备零件缺损或破坏，导致生产系统瘫痪，还可能引发环境污染、安全事故、能源浪费等危害，进而给企业带累无法挽回的损失。环境与材料间的相互作用是引发腐蚀的决定性因素，力作用的影响较小，只有在出现腐蚀疲劳和应力腐蚀时其才会发挥较大作用。因此，加强有关化工机械设备腐蚀的研究，对于改善机械设备防腐质量及应用效益具有重要的现实意义。
1.化工机械设备的腐蚀种类及腐蚀机理
1.1化工机械设备的腐蚀种类
（1）依据腐蚀破坏形态可分为：①整体腐蚀：是指在同腐蚀性介质相互接触的大部分金属表面和全部金属表面出现的电化学腐蚀或化学腐蚀，此种情况下金属厚度会不断下降，容易给管道和压力容器带来严重的安全隐患；整体腐蚀是管道和压力容器中发生概率最高的腐蚀类型，如在强碱及强酸中碳钢的腐蚀可归类于均匀腐蚀，均匀的全面腐蚀其危害程度相对较小，可在实际维护和监测中对其预测，在设计中也可依据设备与机器标准使用年限对其腐蚀裕度进行估计；②局部腐蚀：是指腐蚀过程只出现在金属的单个部分区域，其余部分腐蚀程度很轻或未发生腐蚀；相比整体腐蚀，局部腐蚀的破坏速度相对较快，某些情况下可能出现意外性破坏，安全隐患较大；氢腐蚀、应力腐蚀开裂、点腐蚀、双金属腐蚀、缝隙腐蚀、磨损腐蚀、晶间腐蚀、腐蚀疲劳、冲蚀等是其常见破坏形式。[1]
（2）依据腐蚀机理可分为：①电化学腐蚀：在湿度相对较高的工作环境条件下，很可能出现电化学腐蚀；电化学腐蚀实质上发生的是氧化还原反应，金属部件与电解质溶液相互接触后，可出现腐蚀性极为严重的电极反应；②化学腐蚀：在化工企业日常生产时，常会使用多类具有一定腐蚀性的化学添加剂或原料，当设备外表面与其相互接触时，则容易出现化学反应生成金属氧化，造成金属表面出现破坏；在高温条件下金属表面介质同化学物质间发生反应是化学腐蚀的常见形式。
（3）依据腐蚀表象及腐蚀原因可分为：①振动磨损腐蚀；②电化学腐蚀；③疲劳腐蚀与焊接应力腐蚀；④大气腐蚀；在当前化工产业中机械设备腐蚀多为电化学腐蚀、缝隙腐蚀与疲劳腐蚀。
1.2化工机械设备的腐蚀过程
（1）工业大气中的腐蚀过程。在环境污染相对严重的区域，空气中会包含大量的硫化物、二氧化碳、酸碱盐、二氧化硫等挥发性较强的化学物质，还会参杂较多的工业粉尘等，此类物质均是产生腐蚀性反应的重要介质。在以上混合物条件下，若化工机械设备工作环境湿度相对较高，空气中的水蒸气会与酸性气体相互溶合形成无机酸，此种物质的腐蚀性则更强。如当部分铁合金在含有较高浓度的无机酸环境下运行时，便会出现复杂的化学反应，常见的就是铁设备与盐酸发生的反应，Fe+2HCl=FeCl2+H2，此种状况下的钢材破坏程度会相对较重。在工业大气环境中，电化学腐蚀与直接化学腐蚀是造成化工机械设备腐蚀的主要原因。此两种腐蚀实质上均为化工机械设备金属原子失电子生成金属阳离子的反应过程，其关键不同点为两者存在不同的反应发生条件。电化学腐蚀是指在高湿度环境下出现的氧化反应，如铁合金设备上的负极反应通常为：2H2O+O2+4e-=4OH-，正极反应为：Fe-2e-=Fe2+，随后反应形成的阴阳离子相互结合Fe2++2OH-=Fe（OH）2，随后产生的Fe（OH）2在水和氧气作用下形成Fe（OH）3，由此设备出现腐蚀，大幅度降低设备使用年限；直接化学腐蚀则通常是在高温度、低湿度环境下设备金属成分同四周空气中的离子进行的各类反应，如常见的吸氧腐蚀：4Fe+6H2O+3O2=4Fe（OH）3。[2]
（2）电化学腐蚀过程。化工机械设备金属构件出现电化学腐蚀的主要原因是金属表层常能与空气中游离的可导电离子发生电化学反应，进而造成设备出现不同程度的损坏。一般依照电化学原理产生的腐蚀，会包含一个以上的阴极反应和阳极反应。氧化反应是电化学阳极常出现的氧化反应，此反应进行的过程便是通过金属转移出相应的金属离子，随后把金属离子转移至电化学反应的介质内，此时变化形成的电子流会与介质内的离子流充分反应结合；作为电化学腐蚀反应中的氧化剂，阴极则会与阳极转移形成的金属离子产生还原反应。在电化学腐蚀内部形成的电流一般不会发生外部反应，其大部分是在电化学反应内部做阴极自耗反应，由此会大幅度增加设备腐蚀的速率。
2.化工机械设备的防腐处理
2.1改善生产工艺流程
化工生产过程通常复杂程度较高，其工艺流程类型也多种多样。所以在设定化工工艺过程中，应综合考虑可能发生腐蚀的概率及采用的防护手段。
（1）升高温度减弱腐蚀性：升高温度促进空气中的水分快速蒸发或避免其发冷凝，可有效降低设备腐蚀性。如在合成氨的半水煤气变换系统运行时，水蒸气与半水煤气会依照固定比例混合进入原料气，在转换至变换炉前通常会先进行升温处理。传统做法是从变换炉中提取一部分高温变换器，对热交换器内的原料气进行加热，因原料气内的水含量较多，半水煤气内的二氧化碳及硫化氢会增大水的酸性，此时在胀管残余应力及气流冲刷力的影响下，热交换器的腐蚀影响会更为严重；若将半水煤气转换为清洁干燥的气体，则设备受到的二氧化碳、氯、硫化氢、氧等高腐蚀性介质的影响就会大幅度减小。
（2）清除空气中的水分减弱腐蚀性：在常温条件下干燥气体很难对金属产生影响，若气体湿度过高，则腐蚀程度也会成倍增加，因此在工艺生产过程中应增设备干燥及冷却设备，以清除气体环境中的水分。如在氯碱生产时，为防止湿氯腐蚀，应使用浓硫酸进行干燥处理；为防止硫酸系统受到严重腐蚀，干燥系统内硫酸质量分数须控制在78%左右，由此处理后的氯气较为干燥，难以对碳钢造成腐蚀。 2.2选用防腐涂料
使用防腐涂料不仅能隔断金属材料与腐蚀介质的直接接触，缓解金属腐蚀作用，还能起到良好的阴极保护作用。当前常用的防腐材料有：（1）酚醛树脂涂料，醇溶性酚醛树脂涂料具有良好的抗腐性能，实际应用中通常会将其与桐油共同炼制，并掺入各类颜料，在研磨加工后制成坚韧性较高、成本较低的磁漆；利用此种涂料可同时提高设备的耐热、耐水和防腐性能；（2）油脂材料，其主要是一种干性油膜涂料，优点为生产效率高、成本较低、涂刷性能好，对涂刷面具有一定的湿润性，缺点为机械性能与耐水性较差、质地较软等；（3）环氧树脂涂料，此种涂料通常由固化剂和环氧树脂共同制成，具备较强的附着力，对水、油类及碱性物质等有良好的防护作用，但其使用寿命较短，抗老化性能不高。[3]
2.3改变环境介质状态
改变环境介质状态是指在标准工艺生产条件下，利用改变流速、浓度、增加缓蚀剂、清除有害成分等手段减弱设备腐蚀的过程，通常将其分为增添缓蚀剂与改变环境指标两部分。缓蚀剂是一类在较低浓度条件下减缓金属在腐蚀介质内腐蚀速度的物质，在化工生产中，缓蚀剂通常用于避免工业冷却水系统腐蚀和锅炉、管道、机械设备等化学清洗时的腐蚀，也可用于生产流程内的工艺性防腐。腐蚀环境内的流速、温度、压力、介质组成、PH值等都会对设备及材料的腐蚀产生影响，实际工艺生产中一般会通过调整PH值与温度、改变流速、减少有害成分含量等方式对腐蚀环境进行控制。
2.4电化学防护
电化学防护是指采用原电池电化学工作机理，降低或消除设备金属材料会发生的原电池反应，以提高金属材料的防腐性能的过程。电化学防护通常包含阴极防护与阳极防护两种：①阴极防护；其是指将金属材料当作阴极，用一类不溶性电极制作辅助阳极，将其同阴极共同放置到电解质溶液内，大量的电子强制流会逐步向金属阴极流动并逐渐累积，由此可避免金属失去电子出现氧化反应；②阳极防护；是指将要保护的金属材料当作阳极，在外加电压作用下实施阳极钝化，促进金属表面的化学反应状态向钝化状态转变，由此减弱金属在化学用盐、碱及酸条件下的腐蚀作用。
3.结束语
机械设备的防腐处理质量将直接关系着化工机械的生产运行水平及经济效益，因此，相关技术与维护人员应加强有关化工机械设备的腐蚀研究，总结化工机械设备防腐处理技术及关键部位防腐处理措施，以逐步提升化工机械设备运行质量。
参考文献：
[1]李春艳，董欢，李立波.化工机械设备的腐蚀原因及应对策略研究[J].中国石油和化工标准与质量，2013.12（29）：62-63.
[2]张晶莹.浅析化工机械设备腐蚀原因及防腐措施[J].化工技术与开发，2012.13（14）：74-75.
[3]白平南.化工机械设备的防腐措施[J].考试周刊，2012.05（35）：57-58.
作者简介：贾棉（1968-），女，河南焦作人，学历：本科，研究方向：机械。
关键词：化工机械设备；腐蚀；研究
腐蚀是指在电化学或化学作用影响下，机械设备的接触介质发生不同程度的尺寸和形状改变而引发设备损坏。腐蚀不仅会严重缩短设备正常使用寿命，引发设备零件缺损或破坏，导致生产系统瘫痪，还可能引发环境污染、安全事故、能源浪费等危害，进而给企业带累无法挽回的损失。环境与材料间的相互作用是引发腐蚀的决定性因素，力作用的影响较小，只有在出现腐蚀疲劳和应力腐蚀时其才会发挥较大作用。因此，加强有关化工机械设备腐蚀的研究，对于改善机械设备防腐质量及应用效益具有重要的现实意义。
1.化工机械设备的腐蚀种类及腐蚀机理
1.1化工机械设备的腐蚀种类
（1）依据腐蚀破坏形态可分为：①整体腐蚀：是指在同腐蚀性介质相互接触的大部分金属表面和全部金属表面出现的电化学腐蚀或化学腐蚀，此种情况下金属厚度会不断下降，容易给管道和压力容器带来严重的安全隐患；整体腐蚀是管道和压力容器中发生概率最高的腐蚀类型，如在强碱及强酸中碳钢的腐蚀可归类于均匀腐蚀，均匀的全面腐蚀其危害程度相对较小，可在实际维护和监测中对其预测，在设计中也可依据设备与机器标准使用年限对其腐蚀裕度进行估计；②局部腐蚀：是指腐蚀过程只出现在金属的单个部分区域，其余部分腐蚀程度很轻或未发生腐蚀；相比整体腐蚀，局部腐蚀的破坏速度相对较快，某些情况下可能出现意外性破坏，安全隐患较大；氢腐蚀、应力腐蚀开裂、点腐蚀、双金属腐蚀、缝隙腐蚀、磨损腐蚀、晶间腐蚀、腐蚀疲劳、冲蚀等是其常见破坏形式。[1]
（2）依据腐蚀机理可分为：①电化学腐蚀：在湿度相对较高的工作环境条件下，很可能出现电化学腐蚀；电化学腐蚀实质上发生的是氧化还原反应，金属部件与电解质溶液相互接触后，可出现腐蚀性极为严重的电极反应；②化学腐蚀：在化工企业日常生产时，常会使用多类具有一定腐蚀性的化学添加剂或原料，当设备外表面与其相互接触时，则容易出现化学反应生成金属氧化，造成金属表面出现破坏；在高温条件下金属表面介质同化学物质间发生反应是化学腐蚀的常见形式。
（3）依据腐蚀表象及腐蚀原因可分为：①振动磨损腐蚀；②电化学腐蚀；③疲劳腐蚀与焊接应力腐蚀；④大气腐蚀；在当前化工产业中机械设备腐蚀多为电化学腐蚀、缝隙腐蚀与疲劳腐蚀。
1.2化工机械设备的腐蚀过程
（1）工业大气中的腐蚀过程。在环境污染相对严重的区域，空气中会包含大量的硫化物、二氧化碳、酸碱盐、二氧化硫等挥发性较强的化学物质，还会参杂较多的工业粉尘等，此类物质均是产生腐蚀性反应的重要介质。在以上混合物条件下，若化工机械设备工作环境湿度相对较高，空气中的水蒸气会与酸性气体相互溶合形成无机酸，此种物质的腐蚀性则更强。如当部分铁合金在含有较高浓度的无机酸环境下运行时，便会出现复杂的化学反应，常见的就是铁设备与盐酸发生的反应，Fe+2HCl=FeCl2+H2，此种状况下的钢材破坏程度会相对较重。在工业大气环境中，电化学腐蚀与直接化学腐蚀是造成化工机械设备腐蚀的主要原因。此两种腐蚀实质上均为化工机械设备金属原子失电子生成金属阳离子的反应过程，其关键不同点为两者存在不同的反应发生条件。电化学腐蚀是指在高湿度环境下出现的氧化反应，如铁合金设备上的负极反应通常为：2H2O+O2+4e-=4OH-，正极反应为：Fe-2e-=Fe2+，随后反应形成的阴阳离子相互结合Fe2++2OH-=Fe（OH）2，随后产生的Fe（OH）2在水和氧气作用下形成Fe（OH）3，由此设备出现腐蚀，大幅度降低设备使用年限；直接化学腐蚀则通常是在高温度、低湿度环境下设备金属成分同四周空气中的离子进行的各类反应，如常见的吸氧腐蚀：4Fe+6H2O+3O2=4Fe（OH）3。[2]
（2）电化学腐蚀过程。化工机械设备金属构件出现电化学腐蚀的主要原因是金属表层常能与空气中游离的可导电离子发生电化学反应，进而造成设备出现不同程度的损坏。一般依照电化学原理产生的腐蚀，会包含一个以上的阴极反应和阳极反应。氧化反应是电化学阳极常出现的氧化反应，此反应进行的过程便是通过金属转移出相应的金属离子，随后把金属离子转移至电化学反应的介质内，此时变化形成的电子流会与介质内的离子流充分反应结合；作为电化学腐蚀反应中的氧化剂，阴极则会与阳极转移形成的金属离子产生还原反应。在电化学腐蚀内部形成的电流一般不会发生外部反应，其大部分是在电化学反应内部做阴极自耗反应，由此会大幅度增加设备腐蚀的速率。
2.化工机械设备的防腐处理
2.1改善生产工艺流程
化工生产过程通常复杂程度较高，其工艺流程类型也多种多样。所以在设定化工工艺过程中，应综合考虑可能发生腐蚀的概率及采用的防护手段。
（1）升高温度减弱腐蚀性：升高温度促进空气中的水分快速蒸发或避免其发冷凝，可有效降低设备腐蚀性。如在合成氨的半水煤气变换系统运行时，水蒸气与半水煤气会依照固定比例混合进入原料气，在转换至变换炉前通常会先进行升温处理。传统做法是从变换炉中提取一部分高温变换器，对热交换器内的原料气进行加热，因原料气内的水含量较多，半水煤气内的二氧化碳及硫化氢会增大水的酸性，此时在胀管残余应力及气流冲刷力的影响下，热交换器的腐蚀影响会更为严重；若将半水煤气转换为清洁干燥的气体，则设备受到的二氧化碳、氯、硫化氢、氧等高腐蚀性介质的影响就会大幅度减小。
（2）清除空气中的水分减弱腐蚀性：在常温条件下干燥气体很难对金属产生影响，若气体湿度过高，则腐蚀程度也会成倍增加，因此在工艺生产过程中应增设备干燥及冷却设备，以清除气体环境中的水分。如在氯碱生产时，为防止湿氯腐蚀，应使用浓硫酸进行干燥处理；为防止硫酸系统受到严重腐蚀，干燥系统内硫酸质量分数须控制在78%左右，由此处理后的氯气较为干燥，难以对碳钢造成腐蚀。 2.2选用防腐涂料
使用防腐涂料不仅能隔断金属材料与腐蚀介质的直接接触，缓解金属腐蚀作用，还能起到良好的阴极保护作用。当前常用的防腐材料有：（1）酚醛树脂涂料，醇溶性酚醛树脂涂料具有良好的抗腐性能，实际应用中通常会将其与桐油共同炼制，并掺入各类颜料，在研磨加工后制成坚韧性较高、成本较低的磁漆；利用此种涂料可同时提高设备的耐热、耐水和防腐性能；（2）油脂材料，其主要是一种干性油膜涂料，优点为生产效率高、成本较低、涂刷性能好，对涂刷面具有一定的湿润性，缺点为机械性能与耐水性较差、质地较软等；（3）环氧树脂涂料，此种涂料通常由固化剂和环氧树脂共同制成，具备较强的附着力，对水、油类及碱性物质等有良好的防护作用，但其使用寿命较短，抗老化性能不高。[3]
2.3改变环境介质状态
改变环境介质状态是指在标准工艺生产条件下，利用改变流速、浓度、增加缓蚀剂、清除有害成分等手段减弱设备腐蚀的过程，通常将其分为增添缓蚀剂与改变环境指标两部分。缓蚀剂是一类在较低浓度条件下减缓金属在腐蚀介质内腐蚀速度的物质，在化工生产中，缓蚀剂通常用于避免工业冷却水系统腐蚀和锅炉、管道、机械设备等化学清洗时的腐蚀，也可用于生产流程内的工艺性防腐。腐蚀环境内的流速、温度、压力、介质组成、PH值等都会对设备及材料的腐蚀产生影响，实际工艺生产中一般会通过调整PH值与温度、改变流速、减少有害成分含量等方式对腐蚀环境进行控制。
2.4电化学防护
电化学防护是指采用原电池电化学工作机理，降低或消除设备金属材料会发生的原电池反应，以提高金属材料的防腐性能的过程。电化学防护通常包含阴极防护与阳极防护两种：①阴极防护；其是指将金属材料当作阴极，用一类不溶性电极制作辅助阳极，将其同阴极共同放置到电解质溶液内，大量的电子强制流会逐步向金属阴极流动并逐渐累积，由此可避免金属失去电子出现氧化反应；②阳极防护；是指将要保护的金属材料当作阳极，在外加电压作用下实施阳极钝化，促进金属表面的化学反应状态向钝化状态转变，由此减弱金属在化学用盐、碱及酸条件下的腐蚀作用。
3.结束语
机械设备的防腐处理质量将直接关系着化工机械的生产运行水平及经济效益，因此，相关技术与维护人员应加强有关化工机械设备的腐蚀研究，总结化工机械设备防腐处理技术及关键部位防腐处理措施，以逐步提升化工机械设备运行质量。
参考文献：
[1]李春艳，董欢，李立波.化工机械设备的腐蚀原因及应对策略研究[J].中国石油和化工标准与质量，2013.12（29）：62-63.
[2]张晶莹.浅析化工机械设备腐蚀原因及防腐措施[J].化工技术与开发，2012.13（14）：74-75.
[3]白平南.化工机械设备的防腐措施[J].考试周刊，2012.05（35）：57-58.
作者简介：贾棉（1968-），女，河南焦作人，学历：本科，研究方向：机械。