提高化工机械防腐能力的有效路径

2022-11-18

广义地说, 腐蚀是指材料与环境之间发生的一系列化学反应或者电化学反应, 造成材料一定程度的结构破坏或者质量损耗;狭义地、结合论文研究的目标来说, 腐蚀就是化工设备的金属材质与环境中的腐蚀性物质接触, 发生了一系列的物理化学反应, 造成化工设备的外表生锈、部件断裂甚至整体报废等现象。

腐蚀现象在工业生产中处处可见, 尤其本身既要与化工材料接触的机械设备, 更容易被腐蚀。一旦腐蚀的情况发生, 首先机械设备的外观就会发生变化, 典型的如油漆脱落、锈迹、外壳变形、机械性能变差等。如果不及时处理的话, 就会造成整体设备机械性能报废, 不仅会影响到化工企业的正常生产, 同时也会对资源和能源造成浪费, 甚至会造成重大的安全生产事故。

因此, 为了杜绝这一现象的发生, 就必须提高化工企业对化工机械防腐的能力和意识。

1 化工机械发生腐蚀现象的原因和种类

1.1 化工机械发生腐蚀的原因

这要从化工环境的特点来说, 化工企业或化工区域中, 空气、水体中往往蕴含着大量的硫化物和氧化物, 如二氧化硫、硫化氢、二氧化碳等等, 这些化合物在与水结合之后就会表现出酸性或者碱性, 尤其是在高温环境或其他辅助作用下, 浓度会更高。

化工机械一般都是金属材质的, 而钢铁等一类的金属本身的构成就容易与这些酸碱化合物发生物理化学反应, 从而造成机械设备的腐蚀现象。

1.2 化工机械发生腐蚀的种类

从宏观角度来说, 腐蚀出现主要有两类, 一种是化学反应, 一种是电化学反应。

首先, 所谓化学反应是化工机械的金属材质与周围腐蚀性物质接触到, 从外向里直接发生的化学反应, 形成一种新的物质, 例如:氧化铁、氯化铁等物质, 也就是日常中接触到的铁锈。一旦铁锈出现, 就意味着化工设备的金属材质遭到了破坏。

其次, 电化学反应。电化学反应的实质是电解质溶液与金属材质的接触, 通过电极反应形成了置换腐蚀。电化学反应是需要一定的潮湿环境的, 以便于电解质的作用发挥。

除此之外, 关于化工机械腐蚀的详细种类, 主要包括:高温氯化腐蚀、点状腐蚀、疲劳腐蚀、缝隙腐蚀、剥层腐蚀、工业大气腐蚀等等。但是对于化工行业而言, 设备腐蚀主要是化学腐蚀和电化学腐蚀, 因此本文在讨论的过程中, 也会从这两个方面重点展开。

2 化工机械腐蚀机理分析

2.1 化学腐蚀机理

化工企业或化工区域会存在大量的、高浓度的硫化物、氧化物和卤化物, 这些具有腐蚀性的介质滞留在空气或者水分子中, 在一定的条件下就会形成无机酸溶液, 虽然腐蚀性有强有弱, 但与钢铁一类的戒指发生反应之后, 很快就会表现出腐蚀性的一面。同时, 腐蚀一旦形成, 破坏的速度就会越来越快。

机械设备的材质是钢铁, 分子较为活跃, 与同样活跃的硫化物结合速度最快, 以二氧化硫为例, 形成酸雾、酸雨等对腐蚀具有催化作用。

2.2 电化学腐蚀机理

电化学腐蚀是指机械设备的金属表面与例子到电解质发生的反应, 按照化学原理来说, 腐蚀过程是阳极反应和一个阴极反应联系在一起, 金属变成游离状态, 并于另外的阴离子结合形成。游离态的铁元素本身就是一种容易氧化或者硫化的状态, 进而形成了腐蚀状态。

无论是化学腐蚀作用或者是电化学腐蚀作用, 本质上都是氧化还原反应, 不同点在于双方实现铁元素游离态的途径不同。化学腐蚀是在干燥环境下直接产生的, 而电化学腐蚀是在潮湿的环境中形成了电解液。从这一点也可以看出, 不管环境如何, 化工机械的腐蚀发生性都存在, 因此要时刻做好防腐准备。

3 提高化工机械的防腐能力措施

金属材质的机械设备是最为常见的形式, 同时, 也能够深刻的感觉到腐蚀是破坏金属材质的主要途径。想要提高化工机械的防腐能力, 可以从材质、结构和工艺设计等方面入手。

3.1 选择防腐材质

机械设备的材质大多为钢铁, 钢铁自身容易被腐蚀的特性是很明显的, 但并非所有的钢铁材料都是如此。国内用来制造化工机械设备的钢铁材质一大部分都是碳素钢, 这种材质的优点是硬度大、便于加工同时价格也很低廉, 在常规的条件下, 通过隔绝空气或者其他防腐处理, 能够确保设备不被腐蚀。但是在特殊的工业环境中, 尤其是高浓度酸性介质出现之后, 腐蚀的现象就很明显。

因此, 对于有条件的化工企业, 建议采用防腐合金设备, 例如16MUCU, 材质的价格明显要比碳素钢高一些, 但总体经济效益却很好, 同样的负荷程度下, 耐腐蚀的材质设备要比普通材质设备寿命多出两到三年。

3.2 结构和工艺防腐措施

化工机械自身的结构和设计也对腐蚀有一定的影响, 如果设备的构造过于复杂, 设计过于零碎, 那么在化工环境下容易沉淀污垢、酸液、灰尘等物质, 通常较为隐蔽而且不易清洗。在这样的情况下, 一旦出现破碎或者缝隙腐蚀, 就会发生连锁反应。所以, 化工机械设备的设计要尽量简约化, 减少缝隙存在, 避免出现存留污垢点等。

摘要：本文研究了化工机械腐蚀的几种常见类型, 继而分析了产生腐蚀的原因, 最后提出预防化工设备被腐蚀的措施。

关键词：化工机械设备,化学腐蚀,机械防腐,酸碱腐蚀