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隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)化工產(chǎn)品的需求不斷增加，越來越多生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行超出設(shè)計(jì)能力，因而目前對(duì)全球的化工企業(yè)而言，防止工藝設(shè)備因受到腐蝕發(fā)生故障而造成損失已成為迫在眉睫的問題。許多專家認(rèn)為，材料保護(hù)和防腐措施是降低維護(hù)費(fèi)用和使工廠安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證。
腐蝕破壞到處可見，腐蝕事故頻頻發(fā)生，這除了因腐蝕本身所具有的自發(fā)性質(zhì)外，很大程度上是因?yàn)槿藗儗?duì)腐蝕的危害性估計(jì)不足，對(duì)腐蝕防護(hù)的重要意義認(rèn)識(shí)不深，對(duì)腐蝕與防護(hù)科學(xué)缺乏應(yīng)有的知識(shí)，沒有采取防腐蝕措施、或采取的防腐蝕措施不當(dāng)所致。
化工生產(chǎn)企業(yè)中普遍存在腐蝕性介質(zhì)，化工機(jī)械設(shè)備會(huì)比一般行業(yè)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，在工業(yè)方面來講，相對(duì)于其他行業(yè)而言，化工生產(chǎn)企業(yè)的機(jī)械設(shè)備的腐蝕速度往往更快，采取積極有效的防腐蝕措施，從設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行防護(hù)各個(gè)方面考慮，有效提高防腐能力，延長(zhǎng)設(shè)備壽命。提高化工機(jī)械設(shè)備的防腐能力對(duì)于當(dāng)今化工相關(guān)生產(chǎn)領(lǐng)域而言有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
一、關(guān)于腐蝕
1、腐蝕的定義
腐蝕物質(zhì)通過化學(xué)或者是化學(xué)作用而被損耗及破壞。從淺層次而言，腐蝕是由于材料和環(huán)境之間所發(fā)生的化學(xué)、電化學(xué)作用，而使得材料自身的功能受到了一定程度的損傷。化工機(jī)械設(shè)備在被腐蝕之后，其色澤、外形及其機(jī)械性能等各方面均可發(fā)生不同程度的變化，從而造成了化工機(jī)械設(shè)備的損壞以及能源、資源較為嚴(yán)重的浪費(fèi)，使得化工企業(yè)的生產(chǎn)成本受到了較為較大的影響，化工企業(yè)也因此蒙受了經(jīng)濟(jì)上的損失。因而，采取積極有效的防腐蝕措施，提高化工機(jī)械設(shè)備的防腐能力是當(dāng)今化工相關(guān)生產(chǎn)領(lǐng)域所面臨的關(guān)鍵問題。
2、腐蝕的分類
腐蝕：材料與周圍環(huán)境發(fā)生作用而被破壞的現(xiàn)象。
腐蝕按材料種類分為金屬腐蝕和非金屬腐蝕。
腐蝕按表面形貌分為全面腐蝕和局部腐蝕；局部腐蝕又有小孔腐蝕、應(yīng)力腐蝕破裂、縫隙腐蝕、電偶腐蝕、磨損腐蝕等等；
金屬腐蝕按機(jī)理可分為物理腐蝕、化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕等。
物理腐蝕：材料單純物理作用的破壞，一般是由溶解、滲透引起的，如熔融金屬容器的溶解，高溫熔鹽、熔堿對(duì)容器的溶解滲透。
化學(xué)腐蝕：金屬與非電解質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)作用引起的破壞。腐蝕過程是純氧化-還原反應(yīng)，腐蝕介質(zhì)與金屬表面的原子直接碰撞而形成腐蝕產(chǎn)物，反應(yīng)中無電流產(chǎn)生，符合化學(xué)動(dòng)力學(xué)規(guī)律。
電化學(xué)腐蝕：金屬與電解質(zhì)溶液發(fā)生電化學(xué)作用而引起的破壞。反應(yīng)過程中有陽(yáng)極失去電子和陰極獲得電子以及電子的流動(dòng)（電流），歷程符合電化學(xué)動(dòng)力學(xué)規(guī)律。
3、腐蝕的危害
在化工工業(yè)中，金屬是制造設(shè)備的主要材料，由于經(jīng)常要和強(qiáng)烈的腐蝕性介質(zhì)和各種酸、堿、鹽有機(jī)溶劑及腐蝕性氣體等接觸而發(fā)生腐蝕。腐蝕不僅使金屬和合金材料造成巨大的損失，影響設(shè)備的使用壽命，而且使得設(shè)備的檢修周期縮短，增加非生產(chǎn)時(shí)間和修理費(fèi)用；腐蝕使設(shè)備及管道的跑、冒、滴、漏現(xiàn)象更為嚴(yán)重，使原料和成品造成大量的損失，影響產(chǎn)品的質(zhì)量，污染環(huán)境，危害人的身體健康；腐蝕引起的設(shè)備爆炸、火災(zāi)等事故，使設(shè)備遭到破壞而停止生產(chǎn)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失甚至危及人的生命。
二、化工設(shè)備的防腐蝕措施
目前的防腐技術(shù)主要有：開發(fā)耐蝕材料、表面防蝕技術(shù)、緩蝕技術(shù)，電化學(xué)保護(hù)等。
1、開發(fā)耐腐蝕材料
用來制造通用機(jī)械設(shè)備的材料大部分是普通的碳素鋼，其特點(diǎn)在于價(jià)格低廉，供應(yīng)方便，容加工。在普通的條件下使用，腐蝕對(duì)其的危害并不大，但是如果是使用在化工行業(yè)這種高濃度腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境下，因?yàn)槠涞目垢g能力差，就很容易遭受腐蝕的破壞。如常用的Q235鋼材，其在酸氣、鹽霧介質(zhì)中的腐蝕速度高達(dá)0.5~1.0mm/a，各個(gè)企業(yè)都會(huì)定期的對(duì)設(shè)備構(gòu)件進(jìn)行防腐涂漆，但只要漆膜出現(xiàn)劃痕或者局部的脫落，就會(huì)立即產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕并不斷的擴(kuò)展，從而導(dǎo)致其使用壽命大大降低，因此化工企業(yè)不宜采用這類鋼材做為機(jī)械設(shè)備的原材料。而應(yīng)該選用耐腐蝕鋼如16MnCu、09MnCuPTi等普通低合金鋼作為制造基材設(shè)備。雖然這類鋼材較前者要貴，但是總體經(jīng)濟(jì)效益要高的多。據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，低合金鋼所制造的設(shè)備的使用壽命是采用普通碳素鋼制造設(shè)備的壽命的2~3倍，所以其性價(jià)比還是高了很多。
耐蝕材料的開發(fā)研究是防腐蝕技術(shù)進(jìn)步的突破口，人類各個(gè)時(shí)期的技術(shù)進(jìn)步無不與其息息相關(guān)。耐蝕材料主要分為金屬材料、高分子材料、無機(jī)非金屬材料。
金屬及合金材料是結(jié)構(gòu)材料中的主體，其中鋼鐵占據(jù)主要地位，但是，鋼鐵的耐蝕性能具有局限性。具有高性能的合金及有色金屬材料的開發(fā)和應(yīng)用發(fā)展迅速，在一定程度上解決了局部腐蝕及特殊環(huán)境下的腐蝕問題。如含鉬高的耐蝕合金，雙相不銹鋼，高純鐵素體不銹鋼，鎳基合金，低合金鋼，鈦及鈦合。耐蝕非金屬材料目前國(guó)內(nèi)外耐蝕非金屬材料在化工生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛。非金屬材料具有優(yōu)良的耐蝕性能，而機(jī)械性能可以通過增強(qiáng)等途徑來彌補(bǔ)，在某些領(lǐng)域已有發(fā)展為取代鋼材的趨勢(shì)。現(xiàn)在正在開發(fā)的如：耐蝕塑料、玻璃鋼、石墨、搪玻璃，工程陶瓷。
2、表面覆蓋層
在現(xiàn)有的防腐蝕手段中，表面耐蝕涂層和金屬表面技術(shù)的費(fèi)用占所有防腐蝕費(fèi)用的87％左右。采取正確的表面防蝕技術(shù)是提高設(shè)備使用壽命、減少維修費(fèi)用以及提高設(shè)備管理水平必不可少的途徑。同時(shí)，采用表面防蝕技術(shù)，大大提高了整體材料的耐蝕性能。在化工和石油化工中常用的表面防蝕技術(shù)包括涂、襯、鍍、滲以及近年發(fā)展起來的各種高技術(shù)，其中以涂層及襯里應(yīng)用最廣泛。
2.1 耐蝕涂料
耐蝕涂料的開發(fā)一直是人們關(guān)注的研究領(lǐng)域，在化學(xué)工業(yè)中，耐蝕涂料主要用于建筑物、構(gòu)筑物、裝置及貯罐的內(nèi)外壁及輸水、輸油、輸氣管線。據(jù)統(tǒng)計(jì)，防腐蝕涂層的損壞，其基體表面處理不當(dāng)約占75％，因此，重視表面處理質(zhì)量是當(dāng)務(wù)之急。幾種有發(fā)展前途的涂料，如富鋅涂料，重防腐涂料，耐高溫涂料，陶瓷類涂料，帶銹涂裝涂料，氟樹脂涂料等等，正是當(dāng)前國(guó)際上研究最熱門的涂料。
2.2 襯里技術(shù)及復(fù)合管道
襯里技術(shù)利用強(qiáng)度高的材料(如碳鋼、玻璃鋼、鑄鐵等)作結(jié)構(gòu)材料，用耐蝕性能優(yōu)異的材料作襯里層。襯里技術(shù)分緊襯、松襯等，國(guó)外重點(diǎn)發(fā)展緊襯技術(shù)。襯里技術(shù)常用于化工設(shè)備、管道等。
2.3 其他表面工程技術(shù)
電鍍、化學(xué)鍍?cè)诨し栏g應(yīng)用中，電鍍主要有鍍鉻、鍍鋅和鍍鎳。鍍鋅層的鈍化是一個(gè)十分活躍的領(lǐng)域，近十年推出的低鉻或無鉻彩色鈍化、黑鈍化、軍綠鈍化及強(qiáng)鈍化(含硅樹脂或其他樹脂的復(fù)合鈍化層)，可使鍍鋅層在海洋大氣、工業(yè)大氣環(huán)境及工業(yè)水、江水河水環(huán)境中的耐蝕性大大提高。化學(xué)鍍是采用金屬鹽和還原劑在同一溶液中進(jìn)行自催化氧化還原反應(yīng)，在固體表面沉積出金屬鍍層的成膜技術(shù)。化學(xué)鍍鎳磷合金及三元鎳系合金，產(chǎn)品比電鍍產(chǎn)品有更優(yōu)異的耐蝕性和更大的選擇，是目前國(guó)內(nèi)外發(fā)展速度最快的表面處理工藝之一。噴涂：噴涂是利用火焰、等離子、電弧噴涂，在材料和產(chǎn)品上獲得金屬、合金、無機(jī)、有機(jī)耐蝕耐磨表面層的一種工藝技術(shù)。
化學(xué)熱處理：化學(xué)熱處理特別是滲鋁、滲鉻，近十多年在化工機(jī)械防腐蝕上已有大量應(yīng)用。磷化：磷化作為涂裝的一個(gè)重要前處理過程，已有多年的應(yīng)用。近十多年來，堿金屬三元系低溫或常溫磷化使磷化技術(shù)產(chǎn)生質(zhì)的進(jìn)步。
3、電化學(xué)保護(hù)
電化學(xué)保護(hù)是指利用外部電流使金屬(包括合金)腐蝕電位發(fā)生改變以降低其腐蝕速率的防腐蝕技術(shù)。電化學(xué)保護(hù)可分為陰極保護(hù)和陽(yáng)極保護(hù)。電化學(xué)保護(hù)技術(shù)在化工防腐蝕領(lǐng)域中已引起廣泛的重視和應(yīng)用，是一種有效的、既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的防腐蝕手段。
陰極保護(hù)是在金屬表面上通入足夠的陰極電流，使金屬電位變負(fù)，并使金屬溶解速度減小。被保護(hù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)形狀一般不宜太復(fù)雜，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的設(shè)備在靠近輔助陽(yáng)極部位電流密度大，遠(yuǎn)離輔助陽(yáng)極部位電流密度小，得不到足夠的保護(hù)電流。甚至不起保護(hù)作用，產(chǎn)生所謂“遮蔽現(xiàn)象”。陰極保護(hù)主要用在水和土壤中的金屬結(jié)構(gòu)上，但一般必須用于設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、介質(zhì)腐蝕性不太強(qiáng)的環(huán)境中。陰極保護(hù)除可防止一般的均勻腐蝕外，還可以防止一些材料的點(diǎn)蝕、晶間腐蝕、沖擊腐蝕、選擇性腐蝕等。
陽(yáng)極保護(hù)是將被保護(hù)的金屬構(gòu)件與外加直流電源的正極相連，在電解質(zhì)溶液中使金屬構(gòu)件陽(yáng)極極化至一定電位，使其建立并維持穩(wěn)定的鈍態(tài)，從而陽(yáng)極溶解受到抑制，腐蝕速度顯著降低，使設(shè)備得到保護(hù)。對(duì)于沒有飩化特征的金屬，不能采用陽(yáng)極保護(hù)。
主要應(yīng)用在：
①.硫酸生產(chǎn)中的結(jié)構(gòu)物，如碳鋼儲(chǔ)槽、各種換熱器、三氧化硫發(fā)生器等。
②.氨水及銨鹽溶液中結(jié)構(gòu)物，碳化塔、氨水儲(chǔ)槽等。
在強(qiáng)氧化性介質(zhì)中先考慮采用陽(yáng)極保護(hù)；在既可采用陽(yáng)極保護(hù)，也可采用陰極保護(hù)，并且二者保護(hù)效果相差不多的情況下，則應(yīng)優(yōu)先考慮采用陰極保護(hù)；如果氫脆不能忽略，則要采用陽(yáng)極保護(hù)。
4、緩沖劑
緩蝕劑是一種在很低濃度下，能使金屬在腐蝕性介質(zhì)中的腐蝕速度大大降低的物質(zhì)。這種物質(zhì)可以是一種化合物或幾種化合物組成的復(fù)合物質(zhì)。在化工行業(yè)中，緩蝕劑主要用于防止工業(yè)冷卻水系統(tǒng)的腐蝕和化工設(shè)備、管道及鍋爐等的化學(xué)清洗(酸洗)時(shí)的腐蝕。也有少量用于生產(chǎn)過程中的工藝性防腐。
工業(yè)冷卻水系統(tǒng)用的緩蝕劑
化工生產(chǎn)過程中，工業(yè)冷卻水用量很大，且于曝氣而在冷卻水中溶入了大量的溶解氧，導(dǎo)備腐蝕較為嚴(yán)重。由于腐蝕也使水質(zhì)變壞，耗費(fèi)量寶貴的水資源，可見采用緩蝕劑防腐蝕具有重的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
化學(xué)清洗用的緩蝕劑
化工設(shè)備、管線、鍋爐等由于受到化學(xué)、物理或生物的作用，其表面會(huì)出現(xiàn)污垢(如水垢、銹垢、油垢和生物垢等)，用化學(xué)的方法去除這些污垢而使之恢復(fù)到原來的表面狀況的過程稱為化學(xué)清洗。
三、結(jié)語(yǔ)
總而言之，在化工企業(yè)的生產(chǎn)過程當(dāng)中，化工機(jī)械是保證化工企業(yè)進(jìn)行正常生產(chǎn)的必要生產(chǎn)設(shè)備，化工機(jī)械設(shè)備所面臨的防腐問題也逐漸受到了化工相關(guān)生產(chǎn)領(lǐng)域的普遍關(guān)注。努力提高化工機(jī)械設(shè)備的防腐能力，最大程度的延長(zhǎng)化工機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)使用壽命，盡可能的降低化工企業(yè)的生產(chǎn)成本，已經(jīng)成為了當(dāng)今化工相關(guān)生產(chǎn)領(lǐng)域所面臨的關(guān)鍵問題。
