本站原创摘 要：在平时的工作过程中,经常会发现化工机械被腐蚀的情况,本文作者主要结合工作经验,阐述了如何提高化工机械设备防腐蚀能力的设计及措施,以下仅供参考.
关 键 词：石油化工机械；防腐设计
腐蚀介质广泛地存在于化工企业的日常生产工作环境中,在这样的环境中,机械设备的腐蚀程度通常会更加严重也更快,所造成的损失也较大.因此要加强化工行业机械设备的防腐蚀能力,对提高机械设备的使用年限,降低企业的生产成本等,都具有较大的意义.
1设备发生腐蚀的原因及分类
1.1发生腐蚀的原因
众所周知,化工机械设备本身是金属构成的,只要是金属它就会因为温度、湿度等外界条件的影响,从而导致金属发生锈蚀.在当下环境中的工业企业,特别是各个化工企业内,其环境中都含有大量的CO2、SO2、硫化物、氢氧化物等一些有害物质,再加上不同的企业不同的厂房在不同环境下的温度和湿度都较高、较大,因此在这些环境因素的综合作用和影响之下,金属就可能会与这些有害的物质发生强烈的化学反应,进而形成了腐蚀.
1.2腐蚀的分类
1.2.1按照腐蚀所产生的原因以及表象进行分类.可以将腐蚀分为：疲劳服役,剥层腐蚀,工业大气腐蚀,高温氧化腐蚀以及酸性大气腐蚀,等等.
1.2.2按照腐蚀所产生的机理进行分类,化工机械中的腐蚀主要可以分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种.
电化学腐蚀,则主要是指金属材料在与电解质溶液进行接触以后,发生了电极反应而发生腐蚀,这种反应是一种氧化还原反应,主要因为环境的潮湿所致.
化学腐蚀的含义主要是指金属的表面与周围的介质发生了化学反应,进而使金属遭受了破坏,主要是因为环境温度过高、较为干燥所致.
2腐蚀产生的化学机理
2.1电化学腐蚀机理
金属发生的电化学腐蚀,主要就是因为金属的表面层与离子导电介质所发生的电化学作用,从而遭到了破坏.任何按照电化学机理所产生的腐蚀,都会包含至少一个的阳极反应和阴极反应,同时还会通过金属内部的电子流,以及在介质中的离子流进行联系.
阳极所发生的是氧化过程,主要就是金属离子从金属中转移出来,转移至介质中,同时放出电子流,然后与介质中所存在的离子流进行联系,结合到一起.
而阴极反应则相对的是介质中的氧化剂组成成分,通过吸收来自于阳极的电子进行还原的过程.电化学腐蚀因为电流不会对外进行做工,都会在腐蚀电池的内阴极发生自耗反应,这样的反应,无疑就会加快金属被腐蚀的速度.
2.2工业大气的腐蚀机理
在工业污染较为严重的地区中,空气中所包含的CO2、SO2、硫化物、氢氧化物以及盐等挥发物,还包括一些工业粉尘,这些都是一些腐蚀性的介质.在以上介质物中,在潮湿的条件情况下,酸性气体就会与水结合生成无机酸,而这些酸就具有极强的腐蚀作用.例如一些铁制的合金,在这样的介质中,就会发生一连串的化学反映,致使钢材被严重的破坏.
在工业大气的环境下,机械腐蚀是由电化学腐蚀和直接化学腐蚀综合作用的.从电化学腐蚀以及化学腐蚀的本质来看,都是因为金属原子在失去电子以后变成离子的一个氧化过程.其主要的区别就是发生的环境背景不同而已,化学腐蚀是金属与周围介质在高温、干燥的环境中所发生的化学反应,而电化学腐蚀则是发生在潮湿的环境下,发生的氧化过程.
3化工机械设备的防腐蚀设计
金属材料极容易遭到腐蚀破坏,所以在机械设备的采购过程中,应该要对机械设备的采购选用、安装使用等环节进行综合的考虑,并且要选择合适的配套附件,对设备的附件功能以及防腐蚀设计,具有相同的重要作用.
3.1材料的选择
被用在制造业中的机械设备材料,大多都是碳素钢.这种钢较低,同时采购较为方便,而且便于对其进行加工.这样的钢在普通的工作环境中使用,不会发生较大的腐蚀,对机械设备的使用,也不会造成较大的危害.但是如果是在化工行业中使用,其工作环境就可能会对其造成较为严重侵蚀.
例如常用的Q235钢,在浓度较高的腐蚀性介质中,其腐蚀速度十分的高,即使对设备进行防腐涂漆,但是很容易造成漆膜出现局部脱落或是划伤,也可能会致使其腐蚀面积不断扩展,大大降低了机械设备的使用寿命.因此,化工企业通常都不会选择使用这样的材料,而选择一些具有耐腐蚀性能的普通低合金钢,作为机械设备的制造基材.低合金钢的虽然稍高,但是其所能够取得的总体经济效益,要比碳钢好很多.
3.2结构与工艺
如果机械构件的集合形状设计,过于复杂或是不合理,就可能会引起热应力、积尘、机械应力以及积液等缺陷,进而导致接卸的局部发生腐蚀情况,因此应该从防腐蚀的角度对结构的设计进行综合性的考虑,通常情况下,要符合以下要求：
3.2.1机械构件的形状易简单；
3.2.2防止机械构件表面有伤痕或是遭到损坏；
3.2.3机械构件应该尽量选择使用同一种金属材料；
3.2.4尽量减少机械构件中存在的缝隙；
3.2.5选择较为优质的防锈漆以及结构形式,以便于保证腐蚀介质与机械构件能够完全隔离,尤其是要注意对焊缝进行涂漆,较为合理的涂漆结构,能够保证构件的任何一面或部位,都能够进行涂漆；
3.2.6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；
3.2.7在对机械设备进行焊接时,要尽量防止出现应力集中或者是内应力的现象,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；
3.2.8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；
3.2.9为了能够进一步防止发生缝隙腐蚀现象,对于构件的连接处的夹缝,要进行科学合理的设计.对于常见的构件连接形式,主要包括对接以及搭接两种,这样的连接中应该采用焊接的连接,同时还应该采取双面连续的填角焊接,同时对于对接的接头,还应该采用双面连续的对接焊接,进而避免出现缝隙腐蚀的情况发生.
4设备的防腐蚀方法
对机械设备进行防腐蚀的方法有很多,主要就是为了能够改善金属本身的特质,将腐蚀介质能够与被保护的金属进行隔开,或者是对金属表面进行合理的处理,以改善电化学保护以及腐蚀环境等等.电化学保护法,主要就是依据电化学的相关原理,进而在金属设备上采用一定的措施,进而使之能够成为腐蚀电池中的阴极,从而减轻甚至是防止金属腐蚀的方法,主要包括外加电流法以及牺牲阳极保护法.
外加电流法,主要是指将保护金属与另一个附加电极作为电池的两极,同时将被保护的金属作为电池的印记,然后在外加直流电的作用之下,对阴极进行保护；
而牺牲阳极保护法,是采用电极电势将被保护的金属或是合金,作为电池的阳极,将其固定在被保护的金属表面上,从而形成了腐蚀电池,而被保护金属作为阴极,从而得到保护.
根据电化学的相关腐蚀原理,采取牺牲阳极保护法对机械设备进行保护是一种较为科学、合理且有效的方法.而目前,各个国家也广泛的采用此方法,将其应用在各种较容易发生腐蚀的机械设备上,对其进行保护,并取得了较好的效果.