化工机械设备的腐蚀原因及防腐措施_刘博.pdf

化工机械设备的腐蚀原因及防腐措施刘博（山东华鲁恒升化工股份有限公司，山东德州253000）摘要：主要分析了化工机械设备发生腐蚀的原因及类型，并结合生产实际，从设备材料选择、结构和工艺设计、防腐材料喷镀、电化学保护几个方面提出了防止化工机械设备腐蚀的具体措施，以延长机械设备的使用寿命。关键词：化工机械设备腐蚀原因类型防腐措施中图分类号：TQ050.9文献标识码：A文章编号：1003-773X（2023）02-0254-02引言化工机械的安全稳定运行是化工企业稳定生产的基础。化工机械设备大多是由金属材料制成，运行过程中容易受生产环境中含有酸、碱、盐等溶液，气体的腐蚀，造成机械设备的形状或尺寸等发生变化，设备被破坏，影响其使用寿命1。较为严重的腐蚀会导致设备出现介质泄露，有可能引发严重的生产事故。因此，需要对化工机械设备的腐蚀原因进行分析，并采取有效的措施降低腐蚀对设备的危害，延长机械设备的使用寿命。1化工机械设备腐蚀的原因1.1设备自身原因1）不同材料制成的设备耐腐蚀能力不同。化工机械设备都是金属材料制成，但化工生产需要多种设备，这些设备的材料性质、结构等不同，对化工物质的抗腐蚀能力也不同2。相对来说，金属结构越紧密，越耐腐蚀，反之，则耐腐蚀性差，比如，在相同的生产环境下，不锈钢设备要比铸铁设备相对更耐腐蚀。2）设备的表面越粗糙，越容易被腐蚀。粗糙的设备表面更容易存留一些腐蚀物质，导致设备被腐蚀，表面光滑且有保护膜的设备不易被腐蚀。3）机械设备的突出部位、零部件的连接处易被腐蚀。比如，设备的死角、靠口等部位比设备的其他部位更容易被腐蚀，而且腐蚀的速度比较快。4）结构设计比较复杂的设备易被腐蚀。设计越复杂的设备，需要的零部件就越多，而往往零部件是最容易积液、积尘的部位，清理、检修不到位，就会引发局部腐蚀3。1.2生产环境因素化工生产环境中有很多具有腐蚀性的介质，比如酸、碱、盐等溶液，设备长期在这种环境下运行，很容易被腐蚀。而且，在化工生产过程中，具有腐蚀性介质的浓度、温度、pH 值等是不断变化的，可能会加快对设备的腐蚀。比如，介质的温度越高，扩散的速度越快，化学反应过程越剧烈，对设备的腐蚀也越快。介质在压力的作用下，可能会加快流动速度，产生漩涡、口泡等，不断冲刷设备的保护膜，引起设备空泡腐蚀4。2化工机械设备的主要腐蚀类型2.1化学腐蚀在化工企业生产中，需要用到很多不同的化学原料，这些化学原料有的具有很强的腐蚀性，在生产过程中，机械设备与这些原料接触后会起化学反应，生成的金属氧化物结构比较疏松，设备的强度会被降低。很多设备都是钢铁材料，表面都有防腐蚀材料或涂层，一旦涂层被划伤或脱落的话，在高温环境下设备容易被含酸类、盐类或含硫物质腐蚀，这种腐蚀会在设备的表面出现均衡的腐蚀面。2.2电化学腐蚀在高湿的环境下易发生电化学腐蚀，这也是化工机械设备中最为严重的一种腐蚀形式。电化学腐蚀是设备表面和电解液产生的一种化学反应，机械设备多是碳钢材料，与电解溶液接触发生反应，金属中的亚铁离子被氧化为二价铁离子，同时形成氢气。这个反应过程实质上是在金属的内部形成了一种短路原电池，对设备产生腐蚀5。2.3其他腐蚀其它腐蚀主要是应力腐蚀、点状腐蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀以及大气腐蚀等。应力腐蚀是设备在进行焊接、冷加工后的残留应力与腐蚀物质共同作用对设备造成的腐蚀。点状腐蚀是生产中最常见的一种腐蚀形态，腐蚀孔径小（通常在 1 mm 以下），难以发现，多在设备的缺陷处或含杂质处。晶间腐蚀是在金属的晶粒边界发生的腐蚀，会降低金属晶粒间的结合力，降低设备强度，这种腐蚀不易被发现，被腐蚀的设备外表看并无异样，但遭遇突发外力冲击时就会导致设备损坏6。缝隙腐蚀是在机械设备的搭接缝内、垫片接触面及紧固件缝隙内等部位发生的腐蚀现象。大气腐蚀主要是空气中的水分和含有硫化物、卤化物、二氧化硫等物质的挥发物结合，多是形成酸性物质，这些酸性物质就会腐蚀暴露收稿日期：2022-07-06作者简介：刘博（1985），男，山东德州人，本科，毕业于山东大学，工程师，研究方向为压力容器。总第 238 期2023 年第 2 期机械管理开发MechanicalManagementandDevelopmentTotal 238No.2，2023DOI:10.16525/14-1134/th.2023.02.102经验交流2023 年第 2 期在空气中的机械设备。3化工机械设备防腐措施3.1合理选择机械设备由于化工生产环境的特殊性，机械设备被腐蚀不可避免，但合理的选择耐腐蚀材料可以大大降低设备被腐蚀率。目前多数的化工机械设备材料是碳素钢，这种材料价格低，易于加工，但耐腐蚀性差。很多碳钢材料的化工设备也进行了防腐处理，但长期在腐蚀性物质的影响下，防腐蚀层被破坏或脱落，就会导致设备被腐蚀。因此，在设备的选择上要把握好几个要点：1）要对生产环境中腐蚀物质的种类、成分、浓度等进行详细了解。比如，介质是静止状态还是流动状态，流动速度是多少；设备与介质的接触状态；介质的温度变化，有没有存在温度快速变化的情况；高压、冲击载荷以及应力状态等运行因素都要充分考虑7。2）综合考虑生产需求，确保设备的使用寿命在预期的使用年限内，设备的材料费、维护费等要结合企业的实际来选择。比如，有的材料耐腐蚀，但是购买成本及后期的维护成本较高，对于中小型的化工企业来说就不是最佳的选择。综合企业的生产要求和企业效益来考虑，机械设备材料可以选用一些耐腐蚀的低合金钢材料，比如，090CuPCrNi-A、16CuCr、09CUP 等。3.2简化结构和工艺设计机械设备的结构过于复杂或零部件外形设计不合理，容易出现腐蚀物质残留的情况，因此，机械结构及工艺设计要在满足实际生产的基础上，尽量简化。1）减少设计死角。在实际生产中，液体残留或固体物质堆积等多发生在设备的死角或零部件的连接处，导致设备出现局部腐蚀，因此，设计时要尽量减少死角。2）减少设备间的连接缝隙。不同设备之间的连接最好采用对接方式，需要进行搭接的，搭接头也不要用铆连接，因为铆连接后夹缝中会有灰尘、水汽等，容易被腐蚀。因此，搭接也要用焊接的方式处理，采用双边连续填角焊，不仅让连接部件更加牢固，而且连接部位是完全封闭的，一般不易被腐蚀。3）焊接时避免出现应力集中的情况。通常腐蚀点一般先会在焊接有缺陷的部位发生，比如，咬边和焊瘤等都会导致设备的应力集中。因此，而且焊接过程中避免出现咬边、焊瘤等。4）预留腐蚀余量。由于化工生产环境的特殊性，机械设备长期与具有腐蚀性的物质接触，腐蚀不能完全避免。因此，在考虑设备及附件使用强度的基础上，还要考虑腐蚀情况，可以留有一定的腐蚀余量，保护设备少受腐蚀。3.3涂喷防腐材料在机械设备的表面涂喷防腐材料是比较有效、成本较低且应用比较广泛的一种防腐措施。在设备的表层涂抹防腐材料，可以更好地防止金属与腐蚀性物质接触，不需要改变设备的结构或强度，将设备表面打磨光滑后，直接涂抹环氧树脂、酚醛树脂等一些防腐材料即可。结合设备的材质、形状以及运行环境等选择合适的防腐材料，涂抹要均匀，尤其是在焊接部位、零部件的连接部位要重点涂抹。在生产中还常用金属喷镀的方式来防止设备受腐蚀。将经过高温熔化的耐腐蚀金属粒子喷在机械设备表层，形成一层金属镀层，这种处理方式比涂抹防腐材料的效果更好，不仅耐腐蚀，而且镀层不易脱落，能更好地保护设备。此外，还可以利用缓蚀剂来提高设备的耐腐蚀性，在设备清洗过程中应用缓蚀剂可以降低设备的被腐蚀率。除了在设备表层喷镀防腐材料外，还要减少生产环境对设备的影响。在实际生产中，在不影响设备正常运行的基础上，可以采用除氧、除湿等措施，减少生产环境中的有害成分，为设备运行提供安全的环境。3.4电化学保护电化学保护是根据电化学腐蚀原理而采取的一种防腐措施，通常采用牺牲阳极保护和外加电流阴极保护法。牺牲阳极保护法是将电势低于设备的金属（锌、铝等）固定在被保护的设备表面作电池阳极，让设备作为阴极得到保护。比如，在铸铁设备上固定金属锌，让锌作为阳极，在与腐蚀物质接触发生反应过程中，锌代替铁发生反应，铸铁设备得到了保护。这种方法在很多化工企业都有应用，在油罐、化工设备等装置的防腐方面起到了很好的保护效果。外加电流阴极保护法是利用外加的电源来保护金属设备的方法。将设备本体接在电源负极，将废旧金属材料接在正极，迫使电子流向被保护设备，让设备本体的电位高于周边环境而得到保护。这种方法多用于大型热交换器、储水罐、溶液贮槽或管道等设备的防腐保护。4结语化工机械设备由于运行环境的特殊性，腐蚀现象不能完全杜绝，但采取科学合理的措施可以大大降低设备被腐蚀的概率。在日常的机械设备管理过程中，要结合机械设备被腐蚀的主要原因及常见的腐蚀类型，从选材、结构设计以及防腐处理等方面入手，提高设备的耐腐蚀性，延长设备的使用年限，确保化工生产过程中机械安全运行。参考文献1李亚丽.化工机械设备腐蚀原因及防腐措施浅析J.中氮肥，2019（3）：63-65.2乔鹏.化工机械设备的腐蚀原因及防腐措施J.山西化工，2021（4）：145-146.（下转第 258 页）刘博：化工机械设备的腐蚀原因及防腐措施255机械管理开发第 38 卷日 330 d 进行计算，年产量可达 106 万 t，经济效益显著。而且各采煤设备与开采工艺配合效果较好，均可稳定运行，实现了开采任务。5结语充分应用煤矿综放机械化采煤设备与工艺可显著提高综放面开采效率，通过分析 MG300/710-WD双滚筒采煤机在该矿多轮间隔放顶煤采煤法中的应用，同时依据矿井实际环境及适用条件合理选取其它机械化采掘设备配合开采工作，对提高工作面生产能力，安全高效实现煤炭资源的生产开采有着重要意义。参考文献1朱永战，彭育东，董颖辉.综合机械化采煤工艺浅析J.煤矿机械，2005（9）：47-49.2张阳，郭莹.一次采全高综放采煤工艺及设备研究J.山东煤炭科技，2017（12）：24-25；28.3于建兵.煤矿综合机械化采煤设备与工艺的应用分析J.矿业装备，2021（6）：162-163.（编辑：王慧芳）Application of MG300/710-WD Shearer in Fully Mechanized Top Coal Caving FaceChen Lu（Majiliang Mine of Jinneng Holding Coal Group Co.,Ltd.,Datong Shanxi 037001）Abstract:This paper introduces a kind of MG300/710-WD double drum shearer in coal mine,and analyzes the actual application effect ofthis equipment and its mining technology in a fully mechanized top coal caving face.The analysis shows that the application of mechanizedcoal mining equipment in fully mechanized coal mining can greatly improve the mining efficiency of coal resources in fully mechanized coalmining faces,and realize efficient mining of coal resources,which is of great significance to the sustainable development of coal miningenterprisesKey words:MG300/710-WD shearer;multi round interval coal drawing;production efficiency3陈文学.化工机械设备的腐蚀原因及防腐措施J.化工设计通讯，2021（10）：65-66.