沿海化工区域金属管道锈蚀情况分析及应对措施

2022-12-31翟全林

化工设计通讯 2022年10期

翟全林，张慧

（寿光富康制药有限公司，山东潍坊 262700）

随着经济社会的不断深入发展，对于化工企业的生产强度要求也越来越高，化工企业自身也在寻求各种方法提升自身的生产能力与应对风险的能力，而在生产过程之中最容易出现的管道锈蚀问题必然要得到相应的解决。本文通过对相关企业锈蚀状况的调查，分析了当前锈蚀问题的一系列原因，并针对性地提出建议。

1 化工设备常见腐蚀原因

1.1 设备材质选型不当

在实际的生产环节之中，对于不同设备配件的性能要求存在着很大的区别，由于化工生产环节之中的步骤本身就非常复杂，其中涉及到的分解、过滤以及诸多不同的环节对于液体的接触程度也是不一样的，有些液体本身也具有一定的腐蚀性，因此在化工生产之中对于设备材料的防腐能力是按照其基本功能来进行制定的，具有很强的针对性。在施工过程之中一旦出现设备材料使用不当的问题就会对设备的防腐性能和使用寿命造成很大的影响，一些容易遭受腐蚀的环节与区域错误性地使用了不具备防腐功能的材料，就会导致材料与设备被腐蚀，与此同时也会对整体的生产速度与生产水平都造成很大的影响[1]。

另外在对设备与管道进行维修时也应当使用和原先相同的材料进行修复，有一些维修人员在维修开始之前并没有对设备的材料进行提前了解，仅使用手头的材料对设备进行维修与加固，这也会导致设备管道的后续使用性能受到很大的影响，材料的差异也会导致管道内部发生氧化还原反应，从而加速设备管道的腐蚀速度。

1.2 材料备件混乱

由于化工生产环节本身就具有很强的特殊性，在生产过程之中会接触到很多气体或液体，这些气体与液体都具备一定的腐蚀性，在与之接触后，设备的配件与管道上也会带有相应的腐蚀性，并且在生产过程之中也会受到不同程度的锈蚀。这些设备在储存的过程之中是应当严格隔开的，避免不同材料之间由于腐蚀性气体的影响而彼此之间产生反应，导致材料性能发生转变，也有可能在存放的过程中由于看管不当，自发性地出现侵蚀现象。

在对一些还未使用过的材料配件进行存放时也应当分门别类地进行保管，保证不同材料之间不能够直接接触，防止不同材料由于性能的不同彼此之间发生反应。同样在保存的过程中应当与生产环节产生的腐蚀性气体进行隔绝处理，在有条件的情况下应当尽可能地对仓库进行密封处理，从而保证有关的配件能够尽可能完整地保存下来，在配件真正投入使用之前尽可能地保留其出厂状态，避免配件受到损坏，进而影响整体管道与设备的运行状况。

1.3 设计构造有缺陷

在化工生产过程之中由于金属管道需要长时间地和腐蚀性气体进行接触，因此在金属管道的铺设规划上应当尽可能合理，在铺设之前要对整个生产环节进行整体的规划与统筹，从而保证管道与设备的结构设计能够适应当前的生产需要。但是一些化工生产企业其实并没有对管道与设备进行精确的设计，例如沿海地区的空气湿度相对较大，金属管道腐蚀的风险也会较大，但是在结构设计时并没有将这一因素考虑在内，这也就导致了金属管道其实是不适应当地的空气状况的，因此在后续的使用环节之中抵抗腐蚀的风险也会相对变得更高，设备与管道出现问题的可能性也极大提升。

1.4 化工生产过程中的化学腐蚀

在化工生产过程中会产生非常多的腐蚀性气体，并且这些气体的浓度都会相对比较高，能够对设备产生非常显著的影响，例如硫化氢、盐酸气体等，硫化氢气体不仅具有很强的腐蚀性，同时也是一种有毒气体，对于金属管道的影响程度也会更大。这些化学气体与管道内部的化学试剂都会对管道的表面产生腐蚀，即使管道在正式生产开始之前都已经涂了一层保护膜进行防腐，但是化学气体会逐渐侵蚀保护膜，进而对管道本身产生腐蚀性作用。长时间使用之后也会导致表面镀层的脱落，管道与设备失去了保护膜，这也就意味着直接暴露在了空气之中，从而更加容易被腐蚀，导致性能的降低与改变，也会对整体的生产过程产生一系列不利的影响[2]。

1.5 化工生产之中的气体液体流通速度

在化工生产的过程中，管道与设备被化学气体侵蚀的严重程度是与管道内部气体液体的流速直接相关的，当流速加快时，管道被侵蚀的程度也会进一步加深，从而缩短管道的使用寿命，改变管道的基本性能。因此在生产过程之中应当对液体与气体的流速进行相应的控制，但是目前很多企业并没有对这一环节树立起相应意识，在进行生产时也没有针对流速进行控制，缺少控制流速的设备，同时也没有人员对管道内部的气体流速进行监管和记录，缺少了对流速控制的意识，与此同时也缺少了对于化工生产过程之中质量问题的控制意识。

2 化工生产过程中管道锈蚀的应对措施

由于引起化工生产管道锈蚀的原因有很多，本文选取目前对于管道锈蚀影响程度最深刻的问题——保温层下的腐蚀为例，针对这一问题出现的原因，结合当地的情况进行具体的分析，在化工生产过程中的事故，其中有超过20%的超大型事故都是因为这一原因引发的，因此对其的探究具有必要意义。

2.1 保温层下腐蚀的概念

保温层下腐蚀，就是在保温层下面的材料出现了腐蚀的情况，保温层的主要作用是为了减少外界的温度差对管道内部的气体还有管道本身造成的一系列影响。由于化工生产过程之中可能会接触到高温或是极度低温的环境，一般的金属管道很难在这样极端的温度中进行正常的工作运转，在出现较大温差时非常容易出现管道的变形与破裂，于是为了满足生产需求，在化工生产过程中使用的金属管道都会配置一个保温层，进行温度的控制，以便于管道应对高温、低温以及突发起火的环境，在遭遇极端情况时能尽可能地保护管道内的气体不会被引爆或是泄漏，造成不必要的风险。

保温层腐蚀主要是由于空气中的湿气聚集在保温层的外表面，久而久之就对管道造成了一定的腐蚀，由于沿海地区的空气湿度相对更大，所以保温层下腐蚀的出现概率也就比其他地区高，这也就是为什么沿海地区金属管道的防腐难度会比内陆地区要大许多。湿气的来源是非常多样的，简单来说可以分为雨水侵入、人为原因、管道位于冷却塔附近、散热损坏等多种原因，这些湿气可能是原先空气中就携带的，也有可能是在生产过程之中经过人为加工而二次出现的。因此保温层下腐蚀的原因有多种，这使得在对这一问题进行防治的环节上更加困难。由于整个环节之中的任何一个部位出现问题都有可能导致保温层下腐蚀情况的出现，因此对问题的排查也是十分困难的，在问题发生之前也很难进行预测，很有可能出现保温层锈蚀部位已经检查出但是实际锈蚀部位又不在同一处的情况。

除此之外，保温层下腐蚀的程度也并不是固定的，它会随着实际的情况而变化，例如在气体类型变化时，保温层下侵蚀的速度是不同的，在一些气体腐蚀性更大的管道中，保温层腐蚀的程度也就越深。另外由于对于侵蚀部位需要进行比较全面的排查与检测，但是由于保温层下腐蚀的部位并不是固定的，所以腐蚀部位可能在高处，这将会给故障排查工作带来很大的困难，并且在整体地对问题进行排查的环节也要耗费大量的时间，这一环节也要大量的人力物力支撑才能够得以实现。

2.2 保温层下腐蚀影响因素

保温层下腐蚀在大多数情况下会根据温度的变化而发生相应的改变，随着温度的升高，保温层下腐蚀的速度会降低，这是因为温度升高之后导致了管道外侧的水蒸气减少，迅速地蒸发，正是因为水蒸气的蒸发减少了管道表面的湿度，也就使得管道的腐蚀程度降低。但是高温其实也会引起一些材料产生性能上的转变，在其中最明显的变化就是温度对于保温层下腐蚀速度的影响实际上会根据系统的封闭性而产生不同的结果，在开放的空气与水环境之中，温度上升之后，保温层下腐蚀的情况会得到相应程度的改善，但是在密闭环境之中，温度的升高只会加速保温层下腐蚀的速度，使得管道的使用年限进一步缩短。

实际上管道的腐蚀速度也并不是一成不变的，而是会有一个积累的效应，在管道受到腐蚀几年之后，管道的腐蚀速度会比一开始受到腐蚀时要快很多，在经历一段时间之后腐蚀速度会直接沿着倍速增长，这也就表明实际上如果想要尽可能地控制保温层下腐蚀的问题，应当尽早地进行解决，在和后期对问题的处理步骤上只会变得更加复杂和困难。

保温层下腐蚀由于在保温层下部，所以在刚开始出现腐蚀情况时是非常隐蔽的，普通的排查过程很难在这一环节就发现问题，并且金属管道的外层往往会覆盖上一层油漆或是一层铝皮，这也使得检测人员很难及时地发现管道保温层下发生的腐蚀情况，问题变得更加隐蔽。而且管道下部时常会沉积一些冷凝水，这些冷凝水也对管道的防腐工作造成了很大的挑战，极大加快了管道腐蚀的速度，产生了非常大的安全隐患。

在这一过程之中不仅会产生腐蚀性的影响，对于金属管道金属材质的耐用程度也会形成一系列的打击，由于化工生产环节充满了腐蚀性气体，在生产过程之中是有风险的，因此在出现问题时为了安全着想，需要停止工程，进行问题的处理，在解决完之后再进行工程的返工，但是这一环节需要进行断电处理，也就会导致原先的温度结构受到一定程度的破坏，在后续复工环节进行升温时也就会对管道造成新的温差压力，在材料的使用寿命上来看，这是非常不利的，会使材料在短时间之内进行重复的膨胀和收缩过程，导致材料的使用性能下降，内部结构也可能会发生改变，极大增加了腐蚀的可能性，使得物理压力与化学因素进行叠加，会对管道的性能杂牌成非常大的影响。

2.3 选择合适的防腐涂料

在化工生产的过程中，防腐最普遍的手段就是对金属管道的外部与内侧涂覆防腐涂料，通过在金属管道表面刷上一层防腐涂料，来隔绝空气中的水汽与生产过程中冷却塔等其他设备造成的冷凝水滴落，将管道与湿气充分地隔绝，从而保证金属管道能够达到尽可能高效的防腐效果。

由于防腐涂料这一环节对整体工程的防腐效果极其重要，因此在防腐涂料的选择之上也要更加谨慎，充分地考虑各方面的因素，争取能够做出最好的材料选择。在选择材料时应当考虑所选涂料的耐腐蚀性与耐酸性，防止涂料本身和生产过程中的各种气体发生反应，同时与化学气体发生反应也会导致防腐涂层本身被分解，达不到真正防腐的效果。

另外，也应当充分考虑金属管道的金属类型，避开一些会与管道自身发生反应的防腐涂料材质，防止涂料本身对金属管道产生一定的腐蚀作用。对于不同的金属类型也应当选择不同的防腐涂料类型，针对不同的金属特点进行最优的选择，例如在碳钢等材质的管道表面应当使用无机且富含锌物质的涂料来进行防腐工作。

2.4 正确选用保温材料

在化工生产的环节中，需要用到高温或极度低温的环境，来实现一些物质的析出与催化，这一过程中的温度变化也会对管道的腐蚀速度产生很大的影响，因此在保温材料的选择上应当尽可能地进行优化，从而降低温度对整体工程防腐性能的影响。

在对保温材料进行选择时应当关注材料的吸水性能，由于金属管道的腐蚀情况大部分原因都是由于接触到了过高的湿气，因此在进行保温材料的选择时也应当充分考虑这一因素，在材料的选择上应当倾向于更加吸水的材质，并且材料内部的水分应当易于挥发，在吸取金属管道表面水分的同时也不会将水分长久地留在管道表面。

在传统模式之下对于保温材料的选择一般会选择泡沫玻璃，因为它具有蜂窝状的结构，保温性能非常优秀，成为了很多生产者的第一选择。但是这一选择实际上并没有充分地考虑吸水性能的提升，虽然能够缓解温度变化对管道物理性能与腐蚀程度的影响，但是也存在着巨大的优化空间，针对这一问题，应当在其基础上进行革新，寻找更加符合当前生产与防腐目的的保温材料。珠岩就可以在很多情况下对泡沫玻璃进行替代，在一些比较容易产生水蒸气或是冷凝水聚集比较明显的管道部位，应当选择吸水性能更加良好的珠岩，这样也能够尽可能地减少这些部位湿气对于管道锈蚀的影响，从而推动整体工程质量的提升。