朱鵬程 胡鴻

摘要：在化工生產(chǎn)過程中，設(shè)備的腐蝕問題對(duì)于生產(chǎn)企業(yè)一直都是重點(diǎn)關(guān)注的領(lǐng)域。在化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中會(huì)有大量的腐蝕性介質(zhì)（氣體或者液體）或化學(xué)物質(zhì)出現(xiàn)在生產(chǎn)工藝流程中，這些腐蝕性氣體長(zhǎng)時(shí)間和設(shè)備發(fā)生接觸后，設(shè)備的表面就會(huì)出現(xiàn)銹蝕、腐蝕的情況。情況嚴(yán)重時(shí)還會(huì)對(duì)裝置安全、人身健康造成重大威脅與危害，因此設(shè)備的防腐蝕管理對(duì)于保證企業(yè)的安全生產(chǎn)有著重大意義。

關(guān)鍵詞：化工;機(jī)械設(shè)備;腐蝕原因;應(yīng)對(duì)措施

一、化工設(shè)備常見的腐蝕原因

設(shè)備材料原因

在對(duì)于設(shè)備的腐蝕原因分析中，設(shè)備自身的結(jié)構(gòu)和材料也是影響腐蝕情況的因素之一，具體如下：

（1）設(shè)備材質(zhì)選型使用不當(dāng)

設(shè)備材料使用不當(dāng)通常是在安裝或檢修的過程中，維修安裝人員沒有選擇合適的材料來進(jìn)行替換或使用。有的檢修人員甚至使用銹跡、不耐腐蝕的材料對(duì)原材料部件進(jìn)行替換，從而導(dǎo)致腐蝕的加劇。另外檢修人員對(duì)設(shè)備管道的安裝維修要求標(biāo)準(zhǔn)太低，比如不銹鋼的管道、安裝的卻是碳鋼或者其他材質(zhì)的緊固件，和設(shè)備本身的材料不一致，也會(huì)出現(xiàn)滲碳腐蝕的現(xiàn)象。因此要選擇適合的材料配件，避免因?yàn)椴牧系牟町惏l(fā)生氧化還原反應(yīng)，加快設(shè)備管道的腐蝕。

（2）材料備件管理混亂

由于化工設(shè)備在生產(chǎn)裝置中總會(huì)接觸一些的腐蝕性氣體。不同的設(shè)備材料如果放置、保管、存儲(chǔ)不當(dāng)就會(huì)長(zhǎng)期與空氣中的腐蝕性氣體接觸，發(fā)生一系列的氧化還原反應(yīng)，久而久之，腐蝕情況越來越嚴(yán)重。因此對(duì)于設(shè)備零件、管道配件等材料需要妥善保管，避免此類情況發(fā)生。

（3）設(shè)計(jì)構(gòu)造有缺陷

對(duì)于設(shè)備而言，初期的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行情況有著至關(guān)重要的作用。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)影響著設(shè)備整體的承重能力和關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的使用耐久程度。一旦出現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不良，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障和銹蝕的情況大幅增加。

1.2化工生產(chǎn)中的化學(xué)腐蝕

由于化工生產(chǎn)的過程會(huì)有大量的腐蝕氣體產(chǎn)生，如鹽酸氣體、氯化氫氣體等。這些氣體和化學(xué)試劑都會(huì)和設(shè)備表面進(jìn)行接觸從而對(duì)金屬表面產(chǎn)生腐蝕。如果維護(hù)不當(dāng)，長(zhǎng)時(shí)間使用后會(huì)導(dǎo)致鍍層的脫落，進(jìn)而對(duì)設(shè)備本身造成腐蝕。

1.3化工產(chǎn)品生產(chǎn)中氣液流動(dòng)速度

另外由于設(shè)備和腐蝕性氣體/液體接觸是不可避免的。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，這些氣液的流動(dòng)速度也會(huì)影響著設(shè)備的腐蝕情況（通常情況下，流速和腐蝕速度成正比）。

二、化工機(jī)械設(shè)備腐蝕的應(yīng)對(duì)措施解析——以保溫層下的腐蝕（CUI）與防治為例。歐盟統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明：在過去35年中，超過20%的重大事故是由于CUI問題引起的。

2.1保溫層下腐蝕的概念

保溫層下腐蝕（CUI）是在保溫層（保冷層、人員防護(hù)層、耐火材料）下所有形式的基體材料腐蝕。 它的形成機(jī)理是濕氣積聚在具有保溫層設(shè)備的外表面。而濕氣來源大部分是雨水侵入、冷卻塔附近、蒸汽放空附近、雨淋滅火系統(tǒng)附近、蒸汽伴熱損壞等多種形式; 保溫層下腐蝕（CUI）的特點(diǎn)是：不易預(yù)測(cè)（保溫層破損位置與腐蝕發(fā)生位置不同）; 腐蝕速率高（腐蝕速率會(huì)根據(jù)實(shí)際條件加劇，如氯化物、硫化物）;檢測(cè)困難（檢測(cè)位置不易到達(dá)，如位于高處，需要準(zhǔn)備腳手架）。

2.2保溫層下腐蝕原因

溫度影響腐蝕反應(yīng)的速率。一般情況下，在電化學(xué)腐蝕中，腐蝕速率會(huì)隨著溫度的升高而增大。但是，由于溫度升高加快了水蒸發(fā)的速率從而導(dǎo)致金屬表面的水分減少，反而減緩了腐蝕的發(fā)生。電解質(zhì)溶液的濃度會(huì)隨著溶劑的減少而增大。此外，高溫還會(huì)引起材料其他性能的變化，比如降低致密性等。實(shí)驗(yàn)研究表明，腐蝕發(fā)生的速率還與系統(tǒng)的封閉性有關(guān)：如果在開放的水系統(tǒng)環(huán)境中，溫度會(huì)降低金屬腐蝕速率;而在密閉系統(tǒng)中，情況則相反。

數(shù)據(jù)表明，保溫層下的金屬腐蝕速率會(huì)隨著時(shí)間的推移而加快，設(shè)備五年之后的腐蝕速率會(huì)呈倍數(shù)增加。保溫層下腐蝕一直是煉油化工行業(yè)難以避免和發(fā)生頻率較高的腐蝕事件，而且由于其隱蔽性，導(dǎo)致無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)并維修，因而易造成無法挽回的損失。在煉油化工行業(yè)中有時(shí)為了增加美觀，需要在保溫層材料外面鍍一層鋅鐵皮或鋁皮，但是，由于金屬層的覆蓋掩蓋了保溫層下的腐蝕現(xiàn)象，所以經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致事故的發(fā)生，尤其是當(dāng)保溫層下出現(xiàn)冷凝水時(shí)，會(huì)大大加快腐蝕速率，造成安全事故。對(duì)于煉油化工行業(yè)而言，保溫層下的腐蝕除了具有共性之外，還有其特殊性，這主要是因?yàn)槭袠I(yè)涉及到的工藝和流程非常多，一旦遇到故障就會(huì)停工維修，因而導(dǎo)致保溫層下的鋼結(jié)構(gòu)要經(jīng)歷多次往返預(yù)熱的過程，而熱循環(huán)會(huì)降低高溫涂料的壽命，尤其是傳統(tǒng)的材料。這是因?yàn)楦鞣N材料的膨脹系數(shù)不同，因而遇熱膨脹的程度也不同，因而會(huì)增加涂層的內(nèi)應(yīng)力，增大材料的腐蝕程度，從而使設(shè)備失去第一道也是最重要的一道防護(hù)措施。

2.3選擇合適的防腐涂料

在保溫層金屬表面涂防腐涂料會(huì)有效減少保溫層下的腐蝕，因此，在選擇涂料時(shí)一定要注意，所選的材料要具有良好的抗腐蝕性、耐酸性等，并且對(duì)于不同的材料也應(yīng)該選擇不同的防腐涂料，以增加保溫層金屬更好的防腐效果。比如對(duì)于不銹鋼保溫層，由于不銹鋼會(huì)與氯化物及含有鋅、鉛、銅及其化合物的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，因此在選擇涂料時(shí)應(yīng)該避免這些物質(zhì)。而對(duì)于碳鋼設(shè)備的表面涂料，要做好保溫層表面的處理工作，而且，碳鋼設(shè)備表面限制使用無機(jī)富鋅涂料。

2.4正確選用設(shè)備材質(zhì)和保溫材料

一般情況下，會(huì)采用保溫材料的吸水性來評(píng)價(jià)其材料性能的好壞。金屬的腐蝕需要潮濕的環(huán)境，因此，對(duì)于保溫材料的選擇，也分疏水性和親水性兩種。優(yōu)質(zhì)的保溫材料應(yīng)該是只含少量的水分，并且易于揮發(fā)干燥的材料。保溫材料由于具有保溫性能，因此其導(dǎo)熱系數(shù)大，在吸水后材料會(huì)膨脹，因而接觸到設(shè)備，從而引起腐蝕。部分保溫材料性能列于表1：

從表1可知，泡沫玻璃幾乎沒有吸濕性，而且結(jié)構(gòu)呈蜂窩狀，因而表面積大，是一種性能優(yōu)良的保溫材料。相比而言，珍珠巖的吸濕性稍大一些，但卻可以在某種情況下替代泡沫玻璃。同時(shí)也可以參考以下實(shí)驗(yàn)研究，通過謹(jǐn)慎選取保溫材料或設(shè)備材質(zhì)以減緩腐蝕速率：

（1）在保溫材料中，海泡石中含硫酸鹽較多，而硅酸鋁纖維、聚氨酯則含硫酸鹽量較少。

（2）含氯離子、氟離子較高的復(fù)合硅酸鹽由于會(huì)和不銹鋼中的成分發(fā)生作用，因而不能用于不銹鋼管道或設(shè)備的保溫材料。

（3）海泡石、復(fù)合硅酸鹽由于對(duì)金屬腐蝕性最大，因此，在選擇保溫層材料是應(yīng)該謹(jǐn)慎。

（4）對(duì)碳鋼的腐蝕速率大小為：復(fù)合硅酸鹽>玻璃棉>巖棉>硅酸鋁。

（5）保溫材料的提取液pH值都在7～9，常用保溫材料的PH值比舊的略高。

（6）現(xiàn)場(chǎng)保溫材料的提取液中電導(dǎo)率最大的是海泡石、復(fù)合硅酸鹽和超細(xì)玻璃棉，其腐蝕性也最大，最小的是硅酸鋁、泡沫玻璃和聚氨酯。因此，在選擇保溫材料時(shí)除了考慮材料的物理性能，還要綜合考慮管道或設(shè)備的特殊性，針對(duì)具體環(huán)境進(jìn)行選擇，在保證保溫材料發(fā)揮保溫作用的基礎(chǔ)上，提高金屬或設(shè)備的抗腐蝕性。

三、結(jié)論

煉油化工行業(yè)采用保溫層后，對(duì)節(jié)能降耗和環(huán)境保護(hù)起到了非常大的效果，但是也發(fā)生了無可避免的腐蝕問題。為了避免這種“看不見”的腐蝕對(duì)煉油化工行業(yè)造成的損失，需要從最基本的保溫層下腐蝕反應(yīng)機(jī)理開始進(jìn)行理論研究和實(shí)驗(yàn)，通過保溫材料與管道材質(zhì)的互相影響效果及保溫材料的合理選用等方面考慮，降低其腐蝕速率，使其對(duì)設(shè)備管道的腐蝕性最小，以減少生產(chǎn)事故的發(fā)生。

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