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【摘 要】随着经济的发展，社会生产对化工产品的需求不断增加，越来越多生产设备的运行超出设计能力。如何最大限度地降低设备损坏率，寻求可持续有效的发展，已经成为各大化工大力投入，亟待解决的问题。而化工工艺设备关键部件金属材料因受到腐蚀损坏导致故障的现象屡见不鲜，而且很难得到根本性的解决。许多专家认为，机械设备材料的保护和防腐蚀技术的大力推广应用是降低维护费用和使工厂安全稳定运行的重要保证。
【关键词】化工机械；设备腐蚀；原因；防腐措施
前言
腐蚀是由化学或化学作用使物体消耗或破坏。从广义的角度来说，腐蚀是指材料与环境间发生的化学或电化学作用而导致材料功能受到损伤的现象；从狭义的角度来说，腐蚀是指金属与环境间的物理-化学相互作用，使金属性能发生变化，导致金属、环境及其构成系统功能受到损伤的现象。化工机械腐蚀是自发的普遍存在的现象，机械设备被腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能方面都将发生变化，造成设备破坏以及资源和能源的严重浪费，使企业受到巨大的损失。因此，研究腐蚀机理，采取防护措施，提高防腐能力，对经济建设有着十分重大的意义。
一、化学腐蚀的种类
1、化工机械设备局部腐蚀
局部腐蚀是腐蚀的一种，也是最为常见的腐蚀之一。最常见的就是楼顶的钢筋护栏，只是局部的腐蚀，一般都是朝下部分被腐蚀得较为严重，而朝上的那部分不是很明显。这种腐蚀类型的主要特征表现为对金属的一定部位腐蚀较为严重，而其他部位则表现只是轻微的腐蚀或者没有被腐蚀。对这种情况，要根据具体情况来寻找应对措施，因为有的只是那些造成腐蚀物质较为集中的在金属的特定部位聚集，有的则是金属的质地较差造成的，因此对待此类腐蚀要根据具体情况来应对。
2、化工机械设备均衡腐蚀
均衡腐蚀，就是人们熟知的均匀腐蚀，在很多时候，人们也是这样来理解均匀腐蚀的。就是腐蚀金属的速率可以使用线性函数来表达。这种腐蚀常见于金属常年浸泡在相关的溶液，或者是金属所处的环境中弥漫着均匀的某种具有腐蚀性的气体。对于这类的机械设备一般采用耐腐蚀材料来制作，或是进行其他的预防腐蚀措施。这个在采用预防措施的方向上，还要综合实际情况来考虑，因为化工设备在一定程度上来说是有一定使用寿命的，如果正常腐蚀程度已经不能致使设备无法使用，而设备也已经达到使用寿命，那么进行额外的防腐蚀措施就是一种经济资源的浪费。
二、化工机械设备产生腐蚀的机理分析
化工机械设备产生腐蚀得机理主要包括以下两个方面。
1、电化学腐蚀机理
由于机械设备大部分都是金属外壳，而金属表层与离子导电介质非常容易发生电化学反应，这样一来便会引起电化学腐蚀，从而使设备遭受严重的破坏。所有根据电化学机理产生的腐蚀都至少包含一个阳极和一个阴极反应，并且还会通过金属本身的电子流以及介质当中的离子流互相联系。其中阳极反应属于氧化过程，简单来讲就是金属离子从金属当中转移至介质当中，在这一过程中，会释放出大量的电子流，这部分电子流会与介质中的离子流相互联系，并结合到一起，进而引起电化学反应；而阴极反应则主要是对于介质中的氧化剂成分而言的，其通过对阳极中的电子进行吸收进而形成的还原过程。在电化学腐蚀的整个过程中，因电流并不会对外做功，一般都是腐蚀电池的内阴极发生自耗反应，这样一来便会导致金属遭受腐蚀的速度加快。
2、工业大气腐蚀机理
由于化工机械设备长期在工业污染较重的区域内运行，在这样区域中，空气中一般都含有大量的挥发物，如二氧化碳、硫酸、氢氧化物以及硫化物等等，并且还会含有大量的工业分层，而这些种种都是具有极强腐蚀性的介质。当它们在潮湿的条件下，酸性气体便会与H 2O相结合，并生成无机酸，这些酸具有非常强的腐蚀性。举个简单的例子，铁质合金在这样的介质中会发生一系列化学反应，从而会导致其被严重腐蚀破坏。在工业大气的环境中，机械设备腐蚀大多都是由电化学和直接化学腐蚀综合作用所导致的。从这两种腐蚀的本质上讲，它们全部都属于金属原子失电子后转变为离子的氧化过程。而两者之间唯一的区别是环境背景有所不同。化学腐蚀是金属与介质发生的化学反应，此时的环境多为高温、干燥，而电化学腐蚀则基本都是发生在较为潮湿的环境当中。
三、防腐的措施
腐蚀破坏是金属材料最主要的破坏形式之一， 因此， 在化工机械的采购以及安装调试和一些配套设施的建设过程中要特别注重对金属部分的防腐，这对于保证设备稳定运行以及延长使用寿命，保证企业正常的生产都具有十分重要的意义。应从以下几个方面采取措施。
1、材料的选择原则
用来制造化工机械设备的材料大部分是普通的碳素结构钢，其特点在于价格低廉，来源广泛，力学性能好及加工方便等，这类钢如果在普通的工作条件下使用， 腐蚀对其的危害并不大，但是如果是使用在化工行业这种高浓度腐蚀性介质的环境下，因为其耐腐蚀性能较差，就很容易遭受腐蚀的破坏。因此，耐腐蚀金属材料的选择原则为：
（1） 对腐蚀环境应尽可能详细了解，如介质的成分、浓度以及操作温度和压力等；液体是静止状态还是流动状态；应力状态（包括残余应力）；不同材料的接触状态；温度变化，加热冷却的温度周期变化，有无急冷急热引起的热冲击和应力变化；高温、低温、高压、真空、冲击载荷、交变应力等需要特别注意的环境条件等；
（2）必须考虑设备的类型、结构及产品的要求；
（3）考虑设计预期使用年限的问题，即满足整个生产装置要求的寿命，尽量使整个设备或管道各部分材料均匀劣化，材料费/ 施工费/ 维修费综合最佳的经济考虑，从而有效降低设备的腐蚀程度，延长设备使用周期。
2、结构和工艺的防腐设计
如果构件的几何形状设计不合理或者过于复杂的话，经常会引起机械应力、热应力、积液等缺陷，进而导致氧化腐蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀等情况，因此应该从防腐蚀的角度对结构的设计和工艺设计的合理性进行综合的考虑，通常情况下，要符合以下要求： （1）机械构件的形状应尽可能简单，尽量选用同一种金属材料避免死角。设备中局部液体残留或固体物质沉降堆积，不仅会在设备操作时局部浓缩或聚集，引起腐蚀，并且会在设备停车时引起腐蚀。设计时要尽量避免死角和排液不尽的死区等。
（2）尽量减少缝隙，许多金属设备都容易存有缝隙， 液体流通不畅的地方易形成缝隙腐蚀，如碳钢、铝、不锈钢等设备都有这种现象。缝隙腐蚀产生后又往往引发孔蚀和应力腐蚀，造成极大的破坏。防止残余水分在机械设备上有滞留情况，在设计的时候要尽量避免具有向上的容器状凹处，如果不能够尽量避免，应该要设置排水孔，而良好的结构设计是防止缝隙腐蚀最好的方法。
（3）焊接时应尽量防止出现内应力和应力集中， 要尽量采取连续的焊接工艺， 间断的焊接就容易产生内应力； 要尽量避免出现焊接缺陷，例如咬边、焊瘤、未焊透等现象，这些都可能会导致其形成新的腐蚀点。例如咬边就可能会导致出现应力集中，其凹陷边也可能会形成夹缝，而焊瘤不仅仅会造成应力集中，还会致使焊瘤与母材之间形成一定的夹缝。以上这两种焊接缺陷，都会造成较为严重的腐蚀现象。
（4）表面涂层的方法，在设备表面涂漆是最
常见、直观的一种防腐蚀方法，选择合适优秀的防锈漆，以使腐蚀介质与构件完全隔离，特别要注意焊缝的涂漆。涂层防护一般不改变设备的结构和强度，仅在外部涂装防护层，使设备与周围介质隔离而免遭腐蚀。目前使用的防腐漆料大多为邻苯二甲酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚乙烯醇缩丁醛+磷酸等油料涂漆。为了能达到良好的防腐目的，除了对漆膜的漆刷能力、防锈能力、机械性质、漆膜的老化等有着严格要求外，还得对涂漆对象的材质、形状、表面状态、施工环境及使用条件等有充分的了解。
3、强度设计上的防腐考虑
由于化工机械设备长时间工作于高浓度的腐蚀性物质中，容易发生腐蚀，而造成机械零件强度的下降甚至是损坏， 因此， 对设备及附件的强度要予以特别考虑。化工机械零件的强度除了要满足机械正常运作所需要的强度之外，还要将腐蚀的情况考虑进去。这就是说， 构件除满足机械强度和刚度要求外， 还须留有腐蚀余量， 这个余量一般为设备设计寿命内腐蚀深度的2倍。
结束语
总之，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，造成的损失也比其它行业要大的多，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] 彭芳，赵剑，曹晓锋. 浅谈机械设备和基础设施的腐蚀与防护[J]. 内蒙古石油化工. 2009（12）
[2] 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（18）
[3] 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（03）
[4] 白平南. 化工机械设备的防腐措施[J]. 考试周刊. 2012（21）
【关键词】化工机械；设备腐蚀；原因；防腐措施
前言
腐蚀是由化学或化学作用使物体消耗或破坏。从广义的角度来说，腐蚀是指材料与环境间发生的化学或电化学作用而导致材料功能受到损伤的现象；从狭义的角度来说，腐蚀是指金属与环境间的物理-化学相互作用，使金属性能发生变化，导致金属、环境及其构成系统功能受到损伤的现象。化工机械腐蚀是自发的普遍存在的现象，机械设备被腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能方面都将发生变化，造成设备破坏以及资源和能源的严重浪费，使企业受到巨大的损失。因此，研究腐蚀机理，采取防护措施，提高防腐能力，对经济建设有着十分重大的意义。
一、化学腐蚀的种类
1、化工机械设备局部腐蚀
局部腐蚀是腐蚀的一种，也是最为常见的腐蚀之一。最常见的就是楼顶的钢筋护栏，只是局部的腐蚀，一般都是朝下部分被腐蚀得较为严重，而朝上的那部分不是很明显。这种腐蚀类型的主要特征表现为对金属的一定部位腐蚀较为严重，而其他部位则表现只是轻微的腐蚀或者没有被腐蚀。对这种情况，要根据具体情况来寻找应对措施，因为有的只是那些造成腐蚀物质较为集中的在金属的特定部位聚集，有的则是金属的质地较差造成的，因此对待此类腐蚀要根据具体情况来应对。
2、化工机械设备均衡腐蚀
均衡腐蚀，就是人们熟知的均匀腐蚀，在很多时候，人们也是这样来理解均匀腐蚀的。就是腐蚀金属的速率可以使用线性函数来表达。这种腐蚀常见于金属常年浸泡在相关的溶液，或者是金属所处的环境中弥漫着均匀的某种具有腐蚀性的气体。对于这类的机械设备一般采用耐腐蚀材料来制作，或是进行其他的预防腐蚀措施。这个在采用预防措施的方向上，还要综合实际情况来考虑，因为化工设备在一定程度上来说是有一定使用寿命的，如果正常腐蚀程度已经不能致使设备无法使用，而设备也已经达到使用寿命，那么进行额外的防腐蚀措施就是一种经济资源的浪费。
二、化工机械设备产生腐蚀的机理分析
化工机械设备产生腐蚀得机理主要包括以下两个方面。
1、电化学腐蚀机理
由于机械设备大部分都是金属外壳，而金属表层与离子导电介质非常容易发生电化学反应，这样一来便会引起电化学腐蚀，从而使设备遭受严重的破坏。所有根据电化学机理产生的腐蚀都至少包含一个阳极和一个阴极反应，并且还会通过金属本身的电子流以及介质当中的离子流互相联系。其中阳极反应属于氧化过程，简单来讲就是金属离子从金属当中转移至介质当中，在这一过程中，会释放出大量的电子流，这部分电子流会与介质中的离子流相互联系，并结合到一起，进而引起电化学反应；而阴极反应则主要是对于介质中的氧化剂成分而言的，其通过对阳极中的电子进行吸收进而形成的还原过程。在电化学腐蚀的整个过程中，因电流并不会对外做功，一般都是腐蚀电池的内阴极发生自耗反应，这样一来便会导致金属遭受腐蚀的速度加快。
2、工业大气腐蚀机理
由于化工机械设备长期在工业污染较重的区域内运行，在这样区域中，空气中一般都含有大量的挥发物，如二氧化碳、硫酸、氢氧化物以及硫化物等等，并且还会含有大量的工业分层，而这些种种都是具有极强腐蚀性的介质。当它们在潮湿的条件下，酸性气体便会与H 2O相结合，并生成无机酸，这些酸具有非常强的腐蚀性。举个简单的例子，铁质合金在这样的介质中会发生一系列化学反应，从而会导致其被严重腐蚀破坏。在工业大气的环境中，机械设备腐蚀大多都是由电化学和直接化学腐蚀综合作用所导致的。从这两种腐蚀的本质上讲，它们全部都属于金属原子失电子后转变为离子的氧化过程。而两者之间唯一的区别是环境背景有所不同。化学腐蚀是金属与介质发生的化学反应，此时的环境多为高温、干燥，而电化学腐蚀则基本都是发生在较为潮湿的环境当中。
三、防腐的措施
腐蚀破坏是金属材料最主要的破坏形式之一， 因此， 在化工机械的采购以及安装调试和一些配套设施的建设过程中要特别注重对金属部分的防腐，这对于保证设备稳定运行以及延长使用寿命，保证企业正常的生产都具有十分重要的意义。应从以下几个方面采取措施。
1、材料的选择原则
用来制造化工机械设备的材料大部分是普通的碳素结构钢，其特点在于价格低廉，来源广泛，力学性能好及加工方便等，这类钢如果在普通的工作条件下使用， 腐蚀对其的危害并不大，但是如果是使用在化工行业这种高浓度腐蚀性介质的环境下，因为其耐腐蚀性能较差，就很容易遭受腐蚀的破坏。因此，耐腐蚀金属材料的选择原则为：
（1） 对腐蚀环境应尽可能详细了解，如介质的成分、浓度以及操作温度和压力等；液体是静止状态还是流动状态；应力状态（包括残余应力）；不同材料的接触状态；温度变化，加热冷却的温度周期变化，有无急冷急热引起的热冲击和应力变化；高温、低温、高压、真空、冲击载荷、交变应力等需要特别注意的环境条件等；
（2）必须考虑设备的类型、结构及产品的要求；
（3）考虑设计预期使用年限的问题，即满足整个生产装置要求的寿命，尽量使整个设备或管道各部分材料均匀劣化，材料费/ 施工费/ 维修费综合最佳的经济考虑，从而有效降低设备的腐蚀程度，延长设备使用周期。
2、结构和工艺的防腐设计
如果构件的几何形状设计不合理或者过于复杂的话，经常会引起机械应力、热应力、积液等缺陷，进而导致氧化腐蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀等情况，因此应该从防腐蚀的角度对结构的设计和工艺设计的合理性进行综合的考虑，通常情况下，要符合以下要求： （1）机械构件的形状应尽可能简单，尽量选用同一种金属材料避免死角。设备中局部液体残留或固体物质沉降堆积，不仅会在设备操作时局部浓缩或聚集，引起腐蚀，并且会在设备停车时引起腐蚀。设计时要尽量避免死角和排液不尽的死区等。
（2）尽量减少缝隙，许多金属设备都容易存有缝隙， 液体流通不畅的地方易形成缝隙腐蚀，如碳钢、铝、不锈钢等设备都有这种现象。缝隙腐蚀产生后又往往引发孔蚀和应力腐蚀，造成极大的破坏。防止残余水分在机械设备上有滞留情况，在设计的时候要尽量避免具有向上的容器状凹处，如果不能够尽量避免，应该要设置排水孔，而良好的结构设计是防止缝隙腐蚀最好的方法。
（3）焊接时应尽量防止出现内应力和应力集中， 要尽量采取连续的焊接工艺， 间断的焊接就容易产生内应力； 要尽量避免出现焊接缺陷，例如咬边、焊瘤、未焊透等现象，这些都可能会导致其形成新的腐蚀点。例如咬边就可能会导致出现应力集中，其凹陷边也可能会形成夹缝，而焊瘤不仅仅会造成应力集中，还会致使焊瘤与母材之间形成一定的夹缝。以上这两种焊接缺陷，都会造成较为严重的腐蚀现象。
（4）表面涂层的方法，在设备表面涂漆是最
常见、直观的一种防腐蚀方法，选择合适优秀的防锈漆，以使腐蚀介质与构件完全隔离，特别要注意焊缝的涂漆。涂层防护一般不改变设备的结构和强度，仅在外部涂装防护层，使设备与周围介质隔离而免遭腐蚀。目前使用的防腐漆料大多为邻苯二甲酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚乙烯醇缩丁醛+磷酸等油料涂漆。为了能达到良好的防腐目的，除了对漆膜的漆刷能力、防锈能力、机械性质、漆膜的老化等有着严格要求外，还得对涂漆对象的材质、形状、表面状态、施工环境及使用条件等有充分的了解。
3、强度设计上的防腐考虑
由于化工机械设备长时间工作于高浓度的腐蚀性物质中，容易发生腐蚀，而造成机械零件强度的下降甚至是损坏， 因此， 对设备及附件的强度要予以特别考虑。化工机械零件的强度除了要满足机械正常运作所需要的强度之外，还要将腐蚀的情况考虑进去。这就是说， 构件除满足机械强度和刚度要求外， 还须留有腐蚀余量， 这个余量一般为设备设计寿命内腐蚀深度的2倍。
结束语
总之，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，造成的损失也比其它行业要大的多，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] 彭芳，赵剑，曹晓锋. 浅谈机械设备和基础设施的腐蚀与防护[J]. 内蒙古石油化工. 2009（12）
[2] 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（18）
[3] 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（03）
[4] 白平南. 化工机械设备的防腐措施[J]. 考试周刊. 2012（21）