化工系统防腐蚀方法及其效益分析

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1、化工设备的腐蚀与防腐措施 摘要：阐述了化工设备产生腐蚀的主要原因，并根据化工设备所处的腐蚀环境、工艺介质以及设计选材的经济成本，介绍了一些用于化工设备的预防措施和防腐蚀方法。关键词：化工设备；腐蚀；防腐蚀腐蚀不仅给金属及合金材料造成巨大损失，影响设备的使用寿命，而且使设备的检修周期缩短，增加辅助时间和维修费用。腐蚀还会使设备及管道的跑、冒、滴、漏机会增加，造成原料及成品的大量损失，影响产品质量，污染环境。因腐蚀引起的设备爆炸、火灾等事故造成的损失更大。有关压力容器的事故统计表明：由于腐蚀而引发的爆炸事故占66.7%。

2、因此，了解化工设备腐蚀的规律性，有助于正确选择结构材料，采取相应有效的防腐蚀措施。分析设备腐蚀原因并对其在运行过程中出现的缺陷性质做出正确的判断，对提高化工设备的安全性、经济性有着十分重大的意义。1化工设备腐蚀的原因1.1腐蚀破坏的原因(1)化工生产中存在着许多具有一定腐蚀性的介质，如酸、碱、盐、水、氧等，这是产生腐蚀的主要原因之一。(2)操作中的超温、超压，设备管理不完善，思想不重视，也是产生腐蚀破坏的原因之一。(3)设备结构设计不合理，选材不当，制造加工质量不高，焊接残余应力的存在，缺乏防腐措施或施工质量低劣等，

3、都为腐蚀破坏提供了环境。1.2造成腐蚀破坏的内在因素(1)不同的金属对于不同的介质具有不同的抗腐蚀能力。(2)金属的晶粒越粗，腐蚀越快。反之，则越慢如不锈钢比铸铁的耐腐蚀性能高。(3)零部件的表面越粗糙，越易腐蚀。表面有氧化膜则耐腐蚀。(4)设备结构的形状突变处，如开口、缝隙或死角等位置，金属腐蚀较快。1.3造成腐蚀破坏的外在因素(1)介质的种类、化学成分、浓度、pH值、杂质、水分和含氧景是造成腐蚀的外在原因。(2)介质的温度越高，压力越高，腐蚀越快，因为腐蚀是一种化学反应，每升温10℃，腐蚀速度增加1~3倍[1]。

4、温度升高，扩散速度增大，同时电解液电阻下蚀降，所以使腐蚀电池的反应加快。(3)介质流动速度愈快，愈易腐蚀，它会冲刷保护膜，产生旋涡、湍流、空泡，引起严重的冲击磨损和空泡腐蚀。(4)零部件受外力或残余应力愈大，腐蚀越快。(5)应力及疲劳的影响。设备应力的产生一方面是在加工过程中形成的,如冷加工的变形应力，热加工的组织应力；另一方面在运转中对于承受压力或旋转的部件也会使之产生应力。这些应力的作用结果引起金属内部的扭曲，从而降低了该部位的电极电位,加剧微电池腐蚀，形成腐蚀破裂。2化工设备防腐的方法2.1材料的合理选用耐腐蚀

5、材料包括金属材料和非金属材料。非金属材料多用作黑色金属的防腐措施。耐腐蚀金属材料的选择原则为：a)必须考虑介质的性质、温度和压力；b)必须考虑设备的类型与结构；c)必须考虑产品的要求；d)必须考虑材料的价格与来源[2]。2.2设备结构的考虑进行结构设计时应尽量设法使局部应力和热应力降低,避免存在高应力区。在设计焊接零件时应遵守等厚度或逐渐过渡原则。结构设计还应防止腐蚀介质的停滞、热负荷分配的不均匀、蒸汽的冷凝和腐蚀产物的积存。在安装时应注意设备的防震设施,以防止交变应力引起的腐蚀疲劳。2.3环境处理的方法环境处理的方

6、法就是使环境在不影响工艺的范围内变化从而降低腐蚀性。2.3.1除去环境中腐蚀性物质的方法(1).除去水分为防止室内大气的腐蚀，有效的方法是依靠大气的除湿使金属表面经常保持在露点以上，对装置内部的腐蚀、将水分控制在一定指标以下。比如在输送二氧化碳、硫化氢、氯化物等介质时，前置脱水装置。(2).脱除溶解在水中的氧为防止中性水所引起的碳钢腐蚀，最有效的办法可采用机械脱气法或添加脱氧剂(如联氨、亚硫酸钠等)。(3).脱除其他有害成分在某些工艺炼制过程中，为避免产生腐蚀性的酸性气体，可前置脱盐装置等。2.3.2在环境中添加具有

7、防腐蚀作用的成分方法(1).添加防腐蚀剂在腐蚀环境中少量添加缓蚀剂,在金属表面形成保护膜，能显著抑制金属腐蚀的速度取得一定防腐蚀效果。如加入铬酸盐、钼酸盐、亚硝酸盐可在金属表面形成氧化膜，加入聚合磷酸盐、磷酸盐、锌盐、硫基苯并噻唑、苯并三唑可使金属表面形成沉淀保护膜。加入胺类表面活性剂可使金属表面形成吸附保护膜等。但是在使用这类缓蚀剂时，添加的浓度要求十分严格(2).添加钝化剂如不锈钢、钛合金等，对于盐酸、硫酸之类的非氧化性酸，耐腐蚀性差，可通过添加氧和铬酸、硝酸、Fe3+、Cu2+等少量氧化剂，可明显减少腐蚀[3]

8、。(3).添加中和剂通过添加中和剂的方法调整PH值、氢氧化钠、碳酸钠、氨等可有效地避免酸性腐蚀，但使用方法要妥当，以避免产生碱性脆化及其他材料劣化。2.4表面涂层的方法2.4.1涂漆在设备表面涂漆是最常见、直观的一种防腐蚀方法，目前使用的防腐漆料大多为油料涂漆。邻苯二甲酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚乙烯醇缩丁醛+磷酸等。为了能达到良好的防腐目的