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化工设备腐蚀与防护研究现状简述

2020-06-27司美崛

石油研究 2020年4期
关键词:化工设备腐蚀防护

司美崛

摘要:化工设备因为材质、环境和接觸化学介质的原因,非常容易发生腐蚀,笔者阐述了腐蚀的危害性,并且简述了化工设备腐蚀的分类,总结了影响化工设备腐蚀的因素,最后提出了减少化工设备腐蚀的对策,旨在为提高化工设备的使用性能提供一些参考。

关键词:化工设备;腐蚀;防护

化工设备因为暴露在环境中,还有和一些化学物质产生密切接触,非常容易发生腐蚀,腐蚀会使石化、石油、化学工业的设备失效,腐蚀严重者,就会发生事故,在这些化工厂中,有超过三成的事故是因为腐蚀造成的。严重的腐蚀会引发火灾,会对人的生命安全造成威胁,还会让化工厂的财产受到损失,即使一些小的腐蚀,也会让设备的使用寿命减短,因此,化工企业必须对腐蚀引起足够的重视,要对化工设备的腐蚀情况进行实时监测,还要采取有效措施去防治化工设备的腐蚀[1]。

1腐蚀的危害性

1.1设备会因为腐蚀而发生设备的非计划停车,影响设备的长周期运行,影响设备运行的效率。

1.2设备因为腐蚀,而导致突发性事故,而且发生事故后,设备必须停车一段时间,对腐蚀处理好,才能继续生产,而突然停车的事故,也及其容易威胁安全生产。

1.3设备因为腐蚀的原因,而发生冒、滴、跑、漏等现象,这些现象不但会让生产存在很多的不安全因素,还会对环境造成危害。

2化工设备的腐蚀分类

2.1应力腐蚀

因为化工设备多为金属材料,而金属材料会在运转过程中,受到一定的拉应力的作用,久而久之,就会有延迟裂纹存在,这些裂纹会随着时间的推移,变的越来越大,而且在破坏前期,并没有明显的征兆,因此,容易让机械设备发生破坏力极大的突发事故[2]。

2.2物理腐蚀

金属和金属之间,会产生一种物理溶解过程,这种过程不涉及电化学和化学反应,举个简单的例子,如果将融融状态的锌放在钢容器中,钢则被锌所溶解,而发生一定的损坏。这种腐蚀过程因为发生在金属和金属之间,因此,可以通过更换金属材质,对溶解性的腐蚀进行制止。

2.3化学腐蚀

化学腐蚀和电化学腐蚀的区别在于,化学腐蚀的地点不在电解质溶液中,实际上是一种金属和非电解质之间的氧化还原反应,氧化剂和金属直接进行了电子之间的交换,使金属发生了腐蚀,这种腐蚀过程,不会产生电流。

2.4电化学腐蚀

电化学腐蚀和化学腐蚀的区别在于电化学腐蚀需要电解质溶液,而且腐蚀过程中有电流产生,金属离子在阳极产生氧化,失去电子,这种电子会进入电解质溶液,氧化剂吸收金属的剩余离子,是阴极反应。

3影响化工设备腐蚀的因素

3.1被腐蚀的设备

首先,设备的材料影响它的被腐蚀情况,如果设备的材料采用耐腐蚀较好的合金和金属,设备的抗腐蚀能力则会大大增强。而同一种合金或者金属,如果晶粒越小,腐蚀发展越慢。如果设备的表面平整光滑,则不容易发生腐蚀,反之,如果设备的表面较为粗糙,则非常容易腐蚀。也就是说,在设备的形状不规则处,例如焊缝、管道的拐角等处,更容易发生电化学腐蚀,而且这种腐蚀还会随着时间的推移,腐蚀面积变的越来越大,腐蚀程度越来越严重。

3.2腐蚀性化学品

每种化学品之间(去掉)的腐蚀是不同的,一般化学品的腐蚀性,要小于强碱、强酸的腐蚀性,而在相同的环境因素下,如果一种化学品本身的腐蚀性就比较强,它的腐蚀程度自然要高于其他化学品。而且腐蚀性随着温度的升高,也会上升,是因为温度的上升会导致电解液的电阻下降,也就会让电化学反应加快。而且如果压力越大,则设备也越容易发生腐蚀,这是因为压力会导致化学品的流动速度上升,而且在高压的状况下,化学品的流体会在高压的情况下而产生旋涡,这些旋涡就会导致设备的内壁发生一定程度的腐蚀。

4防腐蚀的对策

4.1从设备本身出发

4.1.1提高化工设备的材质

压力容器因为所处环境时刻会受到温度、压力的影响,非常容易发生腐蚀,因此,针对压力容器的材质,应该采用耐腐蚀性的金属或者合金,或者在金属材质中添加一些耐腐蚀的合金元素,就可以让合金或者金属材质的耐腐蚀性大大增强。例如美国和英国开发的合金C-22,这种合金的耐腐蚀性就比较强,尤其适合制作需要接触强腐蚀性原料的化工设备。

4.1.2对化工设备采用表面防护技术

因为化工设备,最容易腐蚀的部位就在于和化学品的接触面上,因此,对接触面采用表面防腐蚀技术,例如渗、镀、涂、衬等表面防护技术,使用最为广泛。就以耐腐蚀涂料来说,最常用的耐腐蚀涂料有耐高温涂料、重腐蚀涂料、富锌涂料等,经过这些涂料处理,化工设备的耐腐蚀能力大大增强,更可以适应强腐蚀环境。而对化工设备加耐腐蚀性能优良的衬里,也是可以增加化工设备的耐腐蚀性能的一大举措,添加了衬里之后的金属材料,外表坚硬很多,而且还不容易变形,而且耐腐蚀性、耐高温、高压的能力也大大增强。

4.2腐蚀性化学品的物理性质

4.2.1缓蚀剂的选用

所谓缓蚀剂的原理,就是通过添加钝化剂,让金属发生钝化,然后金属就不容易在腐蚀介质中发生腐蚀,例如制作化工设备的钛合金和不锈钢材料,这些材料遇到硫酸或者盐酸,就会发生腐蚀,而如果添加一定的氧化剂,例如硝酸、氧和铬酸等钝化剂,则会让钛合金或者不锈钢材料发生一定的敦化,再遇到硫酸或者盐酸后,就不容易发生腐蚀了。

4.2.2电化学保护的采用

金属发生电化学腐蚀的原理是因为金属发生了原电池反应,金属因为失去电子,被溶解到介质溶液中,因此,采用外加电流或者牺牲阳极保护法,则会让活泼金属代替金属材质被溶解,就不容易发生腐蚀了。

4.2.3对化工设备的结构进行优化

因为化工设备会接触到高流速、高压的化学品介质而更容易发生腐蚀,因此,如果可以优化化工设备的外形,则就不容易让应力更加集中,也就可以减少金属材质的腐蚀[3]。

5 结语

化工设备的腐蚀对化工设备来说是慢性杀手,很多腐蚀并不容易被发现,而会突然导致设备停工或者影响设备的性能,因此,化工企业必须对设备的腐蚀原因进行分析,然后选择合适的抗腐蚀措施,才能将设备的腐蚀减到最轻。

参考文献:

[1]夏雨雨.石油化工设备常见腐蚀原因及防腐措施[J].化工设计通讯,2020,46(02):35-36.

[2]刘小明.煤化工设备腐蚀与防护[J].化工设计通讯,2020,46(01):6-7.

[3]冯大维.化工设备防腐问题与防护分析[J].科技创新与应用,2020(01):127-128.

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