对化工机械防腐能力分析

对化工机械防腐能力的分析

摘要：本文主要对化工机械材料在使用的过程当中所容易产生的腐蚀问题，对化工机械设备的防腐能力提高以及防腐蚀涂料等问题作了探讨。

关键词：化工机械防腐

化工机械腐蚀是自发的普遍存在的现象，机械设备被腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能方面都将发生变化，造成设备破坏以及资源和能源的严重浪费，使企业受到巨大的损失。因此研究腐蚀机理，采取防护措施，提高防腐能力，对经济建设有着十分重大的意义。化工机械设备在被腐蚀之后，其色泽、外形及其机械性能等各方面均可发生不同程度的变化，从而造成了化工机械设备的损坏以及能源、资源较为严重的浪费，使得化工企业的生产成本受到了较为较大的影响和危及安全生产，化工企业也因此蒙受了经济上的损失。因而采取积极有效的防腐蚀措施，提高化工机械设备的防腐能力是当今化工相关生产领域所面临的关键问题。

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、与金属接触的物质)是促使金属锈蚀的客观因素。在一些工业企业尤其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。

1.2 腐蚀的种类

1.2.1 按腐蚀产生的机理分类

(1) 化学腐蚀金属表面与其周围的介质发生化学反应，生成一种新的物质(氧化物)从而使金属受到破坏的现象。这类腐蚀主要以高温干燥环境下的金属与腐蚀介质直接发生反应的形式发生。

(2) 电化学腐蚀金属材料与电解质溶液接触，通过电极反应产生的腐蚀。电化学腐蚀反应是一种氧化还原反应，这类腐蚀主要发生在潮湿环境下。

1.2.2 按腐蚀产生的原因及表象分类

按腐蚀产业的原因及表象可分为：高温氧化腐蚀、剥层腐蚀、点状腐蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀、疲劳腐蚀、电化学腐蚀、焊接应力腐蚀、振动磨损腐蚀、工业大气腐蚀、海洋大气腐蚀等。

对化工行业来说，机械设备的腐蚀以电化学腐蚀、焊接应力腐蚀、缝隙腐蚀及疲劳腐蚀为主，特别是电化学腐蚀最为严重，多种腐蚀的结果最终均导致电化学腐蚀。

2 腐蚀产生的化学机理

2.1 电化学腐蚀机理

金属的电化学腐蚀是指金属表面与离子导电介质发生电化学作用而产生的破坏。任何一种按电化学机理进行的腐蚀反应至少包含有一个阳极反应和一个阴极反应，并以流过金属内部的电子流和介质中的离子流联系在一起。阳极反应是金属离子从金属转移

到介质中并放出电子的过程，即阳极氧化过程。相对应的阴极反应是介质中氧化剂组分吸收来自阳极的电子的还原过程。碳钢在酸中腐蚀时，在阳极区 fe 被氧化为fe2+离子，所放出的电子自阳极(fe)流至钢中的阴极(fec)上，被h+离子吸收而还原成氢气，其反应式为：

fe+2h+——fe2++h2

这种电化学腐蚀机理实质上是一个在金属内部形成的短路原电池，即电子回路短接，电流不对外做功，电子自耗于腐蚀电池内阴极的还原反应中。可见促进金属阳极的离子化，即可加剧腐蚀速度。

2.2 工业大气腐蚀机理

在工业污染较重的地区，空气中含有高浓度的 so2 、co2 、h2s、卤化物、硫化物及盐等挥发物和工业粉尘等腐蚀性介质，这些介质物中的酸性气体在潮湿的条件下会与水化合生成无机酸。铁质合金在这种介质中，会发生一系列连锁反应，导致钢材严重损坏。

钢材在工业大气中的腐蚀是直接化学腐蚀和电化学腐蚀的结合，工业大气腐蚀以 so2的腐蚀最为严重，因为 so2可形成酸雨，能起到催化剂的作用。

3 化工机械的防腐设计

腐蚀破坏是金属材料最主要的破坏形式之一，所以在机械设备的采购选用，包括在选购后的安装使用各环节，需要为设备自行设计配套一些附件时，都要特别重视这一因素。可以说设备构件的功能作用和设备在腐蚀环境下的防腐设计是同等重要的。

3.1材料的选用

用来制造通用机械设备的材料大部分是普通碳素钢，其特点是价格低廉，供应方便，容易加工。在普通工作条件下使用，腐蚀对其危害不大，但如果使用在化工行业这种高浓度腐蚀性介质的环境下，因为它的抗腐蚀性能差，就会易于遭受侵蚀。如常用的q235 钢材，其在酸气、盐雾介质中的腐蚀速度高达0. 5～1.0mm/a，虽然各企业都定期对设备及构件进行防腐涂漆，但只要漆膜出现划伤或局部脱落，就会立即产生电化学腐蚀并不断扩展，导致使用寿命大大降低，因此化工企业不宜选用这类钢材制作的机械设备，而应选用以耐腐蚀钢如 16mncu、09mncupti 等普通低合金钢为制造基材的设备。虽然低合金钢价格比碳钢贵些，但总的经济效益比碳钢要高。统计显示，低合金钢所制造设备的使用寿命是采用普通碳素设备的2～3倍，所以相对性价比还是高很多。

3.2 结构和工艺的防腐设计

如果构件的几何形状设计不合理或过于复杂，经常会引起机械应力、热应力、积液、积尘及金属表面漆膜漏涂破损等缺陷，从而导致局部的氧化腐蚀、缝隙腐蚀及应力腐蚀等，因此必须从防腐角度考虑结构设计和工艺设计的合理性。下面做几个方面的分析：

(1) 构件的形状应尽可能简单。

(2) 防止构件表面损坏或有伤痕。

(3) 构件尽量选用同一种金属材料。如机座与主机应为同种材料，因不同材料间易产生电偶腐蚀。

(4) 尽量减少缝隙。

(5) 选择合适的结构形式和优质的防锈漆，以便使腐蚀介质与构件完全隔离，特别要注意焊缝的涂漆，合理的涂漆结构(如两块型材间的连接要采取背靠背的方式等)可使构件的任意一面或部位都方便涂漆。

(6) 防止残余水在设备上的滞留。设计时要避免有向上的容器状凹处，如不能避免亦应设排水孔。

(7) 焊接时应尽量防止出现内应力和应力集中。以采用连续焊为好，间断焊易产生内应力。

(8) 应避免焊接缺陷。比如焊瘤、咬边、喷溅及未焊透等，这些焊接缺陷会形成新的腐蚀点，如焊瘤除了形成应力集中外，还在焊瘤与母材间形成夹缝；咬边是形成应力集中的根源，它的凹陷边也形成夹缝。这两种缺陷易产生应力腐蚀和缝隙腐蚀。焊接电流过小或焊接速度过慢易产生焊瘤；而咬边的产生则是由于焊接时焊接电流过大和焊接速度过快，以及角焊时焊条角度不适当等原因。所以，合理的焊接工艺及过硬的焊接技术是十分重要的。另外，焊缝未焊透所造成的夹缝和孔洞也会引起缝隙腐蚀和小孔腐蚀。

(9) 为进一步防止缝隙腐蚀，对构件连接处夹缝也应合理设计。常见的构件连接形式有搭接和对接两种：对搭接接头应尽可能不用铆接连结，因铆接节点的夹缝会积液和积尘，产生缝隙腐蚀，所以宜采用焊接连结。焊接连结亦应采用双面连续填角焊，即使二者的搭接面被焊缝完全封闭起来，如采用单面搭焊因搭接面处有缝隙则