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作者: 陈乾坤秦凤梅
来源: 中国腐蚀与防护网
发布时间: 2017-06-26
关键词: 腐蚀, 防腐, 机械设备, 化工设备
领域: 腐蚀领域
摘要: 化工机械设备的防腐探讨
正文: 从广义上讲，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；从狭义上讲，腐蚀是指金属与环境间的物理及化学相互作用，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。在绝大部分的化工机械设备中介质都有腐蚀性，设备的腐蚀速率都对比其他行业严重，因此化工机械设备最需要完善的有效的防腐措施。 1 腐蚀的原因和种类 1.1 腐蚀的原因金属本身的组成和结构是锈蚀的根据，外界条件（如温度、湿度和金属接触的物质）是促使金属锈蚀的客观因素。在工业企业特别是化工企业的环境介质中，含有大量的SO2、CO2、H2S、氢氧化物、盐雾、硫化物、卤化物等有害物质，有些环境还伴有高温和潮湿等，在这些因素的综合影响下，金属便与这些有害物质发生物理、化学反应，形成腐蚀[1]。 1.2 腐蚀的分类从腐蚀的外观形态看，金属腐蚀可分为全面腐蚀和局部腐蚀。全面腐蚀一般表面均匀覆盖着腐蚀产物膜，这种膜在不同程度上能使腐蚀减缓，如高温氧化和易钝化金属（如不锈钢、钛、铝等）在氧化环境中形成的钝化膜，都具有良好的保护性，能使腐蚀速率大大降低甚至停止腐蚀。局部腐蚀又有小孔腐蚀、应力腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、磨损腐蚀等。从腐蚀看，金属腐蚀机理可分为物理腐蚀、化学腐蚀和电化学腐蚀等。物理腐蚀是指金属由于单纯的物理溶解作用所引起的破坏。许多金属在高温熔盐、熔碱及液体金属中可发生此类的腐蚀。化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生纯化学反应引起的损坏。电化学腐蚀是金属与周围的电解质溶液相接触时产生的电化学反应而发生的腐蚀。它的特点是在腐蚀过程中有电流产生。 2 腐蚀的危害与控制腐蚀的意义金属腐蚀给国民经济造成了巨大的损失，甚至带来灾难性的事故，浪费宝贵的资源与能源，而且污染环境。在国民经济各部门中，每年都有大量的金属构件和设备因腐蚀而报废。据发达国家调查，每年由于腐蚀造成的损失约占国民经济总产值的2%~4%。在腐蚀作用下，世界上每年生产的钢铁中有10%被腐蚀消耗[2]。2010 年1 月26 日，世界钢铁协会25 日公布了2009 年世界粗钢总产量为12 亿t，其中约3.6 亿t 因锈蚀而报废，且其中1.2 亿t 将彻底变为不可回收的废物。按2009 年全年粗钢均价4 500 元/t 计算，损失5 400 亿元。腐蚀造成的损失是巨大的，它是材料设施的“癌症”，但是通过采取科学的措施，腐蚀也是可以控制、减轻的，一般可减轻25%~30%。 3 化工设备的防腐蚀措施 3.1 开发耐蚀材料耐蚀材料的开发研究是防腐蚀技术进步的突破口，耐蚀材料主要分为金属材料、高分子材料、无机非金属材料。金属及合金材料是结构材料中的主体，其中钢铁占主要地位，但是钢铁的耐蚀性能具有局限性。具有高耐蚀性能的合金及有色金属材料的开发和应用发展迅速，在一定程度上解决了局部腐蚀及特殊环境下的腐蚀问题，如含钼高的耐蚀合金、双相不锈钢、高纯铁素体不锈钢、镍基合金、钛及钛合金等。耐蚀非金属材料目前国内外耐蚀非金属材料在化工生产中应用非常广泛。非金属材料具有优良的耐蚀性能，而机械性能可以通过增强等途径来弥补，在某些领域已有取代钢材的趋势。现在正在开发的有耐蚀塑料、玻璃钢、石墨、工程陶瓷等。 3.2 表面覆盖层表面覆盖层的费用占所有防腐蚀费用的87％左右。使用表面防腐蚀技术大大提高了整体材料的耐腐蚀性能。涂、衬、镀、渗以及近年发展起来的各种高新技术在化工和石油化工中成为常用的表面防腐技术。耐蚀涂料主要用于建筑物、构筑物、装置及贮罐内外壁及输水、输油、输气管线。据数据统计，75％的防腐蚀涂层的损坏，是因为基体表面处理不当，所以，当务之急是重视表面处理质量。当前国际上研究最热门的涂料有重防腐涂料、耐高温涂料、富锌涂料、带锈涂装涂料、氟树脂涂料、陶瓷类涂料等。衬里技术及复合管道衬里技术是利用强度高的材料（如玻璃钢、碳钢、铸铁等）作结构材料，用耐蚀性能优异的材料作衬里层。衬里技术常用于化工设备、管道等。如陶瓷内衬复合钢管具有耐磨、耐蚀、耐热性能，可广泛应用于电力、冶金、矿山、煤炭、化工等行业作为输送砂、石、煤粉、灰渣、铝液等磨削性颗粒物料和腐蚀性介质，是理想的耐磨蚀管道。电镀是一种用电化学方法在镀件表面上沉积所需形态的金属覆层工艺。其目的是改善材料的外观，提高材料的各种化学性能，赋予材料表面特殊的耐蚀性、耐磨性、装饰性、焊接性及电、磁、光学性能等。电镀是将零件作为阴极放在含有欲镀金属的盐类电解质溶液中，通过电解作用在阴极上（即零件）发生电沉积现象形成电镀层。电镀在化工设备的防腐上具有很好的效果，对一些金属防腐作用显著。化学镀是一种新型的金属表面处理技术，是采用金属盐和还原剂在同一溶液中进行自催化氧化还原反应，在固体表面沉积出金属镀层的成膜技术。化学镀工艺简便、节能环保，其镀层具有良好的耐蚀性、耐磨性、厚度均匀以及良好的结合强度等优点[3]。 3.3 电化学保护电化学保护是指利用外部电流使金属（包括合金）腐蚀电位发生改变，以降低其腐蚀速率的防蚀技术。电化学保护可分为阴极保护和阳极保护。在金属表面上通入足够的阴极电流，使金属电位变负，并使金属溶解速度减小，被称为阴极保护。阴极保护不仅要求设备的结构简单，还要求设备所处环境的介质腐蚀性并不是很强，这种保护方法主要用于防止土壤、海水等中性介质中的金属腐蚀。阳极保护是将外加直流电源的正极与被保护的金属构件相连，在电解质溶液中使金属构件阳极极化至一定电位，使其建立并维持稳定的钝态，从而阳极溶解受到抑制，腐蚀速度显著降低，使设备得到保护。对于没有饨化特征的金属，不能采用阳极保护。阳极保护主要应用在硫酸生产中的结构物（如碳钢储槽、各种换热器、三氧化硫发生器等）和氨水及铵盐溶液中的结构物（如碳化塔、氨水储槽等）。在强氧化性介质中先考虑采用阳极保护。 3.4 缓蚀剂缓蚀剂是一种向缓蚀体系中添加适当浓度就能显著降低金属腐蚀速度而对腐蚀剂浓度影响很小的化学物质。缓蚀剂的用量很少，虽然它不能改变金属在介质中的腐蚀倾向，但它能在金属表面形成保护膜，从而减缓金属的腐蚀速度，抑制金属的腐蚀。与其他防腐蚀方法相比，缓蚀剂具有使用方便、经济、有效的特点，广泛地应用于石油化工、机械制造、交通等部门，并在某些工业生产中成为不可取代的重要防护措施，被列入到生产工艺或操作规程中。石油工业是使用缓蚀剂最多的部门之一，从石油的钻探、开发、运输到炼制都要用到缓蚀剂。 4 结语腐蚀性介质普遍存在于化工生产企业的工作环境中，处于该种环境下的机械设备受到的腐蚀比一般行业更快、更严重，造成的损失也比其他行业大得多。加强化工行业机械设备的防腐蚀能力，延长化工机械设备的使用寿命，很有必要，意义重大。更多关于材料方面、材料腐蚀控制、材料科普等方面的国内外最新动态，我们网站会不断更新。希望大家一直关注中国腐蚀与防护网http://www.ecorr.org 责任编辑：庞雪洁《中国腐蚀与防护网电子期刊》征订启事投稿联系：编辑部电话：010-62313558-806 邮箱：fsfhzy666@163.com 中国腐蚀与防护网官方 QQ群：140808414

化工机械设备的防腐探讨

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