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化工機械設(shè)備產(chǎn)生腐蝕的機理分析

電化學(xué)腐蝕機理

由于機械設(shè)備大部分都是金屬外殼，而金屬表層與離子導(dǎo)電介質(zhì)非常容易發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，這樣一來便會引起電化學(xué)腐蝕，從而使設(shè)備遭受嚴(yán)重的破壞。所有根據(jù)電化學(xué)機理產(chǎn)生的腐蝕都至少包含一個陽極和一個陰極反應(yīng)，并且還會通過金屬本身的電子流以及介質(zhì)當(dāng)中的離子流互相聯(lián)系。其中陽極反應(yīng)屬于氧化過程，簡單來講就是金屬離子從金屬當(dāng)中轉(zhuǎn)移至介質(zhì)當(dāng)中，在這一過程中，會釋放出大量的電子流，這部分電子流會與介質(zhì)中的離子流相互聯(lián)系，并結(jié)合到一起，進(jìn)而引起電化學(xué)反應(yīng)；而陰極反應(yīng)則主要是對于介質(zhì)中的氧化劑成分而言的，其通過對陽極中的電子進(jìn)行吸收進(jìn)而形成的還原過程。在電化學(xué)腐蝕的整個過程中，因電流并不會對外做功，一般都是腐蝕電池的內(nèi)陰極發(fā)生自耗反應(yīng)，這樣一來便會導(dǎo)致金屬遭受腐蝕的速度加快。

工業(yè)大氣腐蝕機理

由于化工機械設(shè)備長期在工業(yè)污染較重的區(qū)域內(nèi)運行，在這樣區(qū)域中，空氣中一般都含有大量的揮發(fā)物，如二氧化碳、硫酸、氫氧化物以及硫化物等等，并且還會含有大量的工業(yè)分層，而這些種種都是具有極強腐蝕性的介質(zhì)。當(dāng)它們在潮濕的條件下，酸性氣體便會與H2O相結(jié)合，并生成無機酸，這些酸具有非常強的腐蝕性。舉個簡單的例子，鐵質(zhì)合金在這樣的介質(zhì)中會發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，從而會導(dǎo)致其被嚴(yán)重腐蝕破壞。在工業(yè)大氣的環(huán)境中，機械設(shè)備腐蝕大多都是由電化學(xué)和直接化學(xué)腐蝕綜合作用所導(dǎo)致的。從這兩種腐蝕的本質(zhì)上講，它們?nèi)慷紝儆诮饘僭邮щ娮雍筠D(zhuǎn)變?yōu)殡x子的氧化過程。而兩者之間唯一的區(qū)別是環(huán)境背景有所不同。化學(xué)腐蝕是金屬與介質(zhì)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，此時的環(huán)境多為高溫、干燥，而電化學(xué)腐蝕則基本都是發(fā)生在較為潮濕的環(huán)境當(dāng)中。

化工機械設(shè)備的防腐設(shè)計要點分析

設(shè)備防腐蝕設(shè)計要點

由于化工機械設(shè)備全部都是由金屬材料加工而成，金屬本身又是一種非常容易被腐蝕的材質(zhì)，為此，在采購設(shè)備時，必須對所選的設(shè)備進(jìn)行綜合考，選擇最為合適的配套附件，并且應(yīng)對設(shè)備附件進(jìn)行防腐蝕設(shè)計，這是非常重要的環(huán)節(jié)之一，應(yīng)予以高度重視。化工機械設(shè)備的防腐蝕設(shè)計要點如下。(1）優(yōu)選材料。現(xiàn)階段，用于制造機械設(shè)備的主要材料是碳素鋼，其價格相對較為低廉，并且采購也比較方便，最為重要的是這種鋼材容易進(jìn)行加工。通常情況下，碳素鋼在普通的環(huán)境中基本不會被嚴(yán)重腐蝕，對設(shè)備的正常運行也不會造成太大的影響和危害。然而，若是在化工生產(chǎn)中使用，這種環(huán)境便有可能對碳素鋼造成腐蝕。如最為常用的Q235鋼，在高濃度的腐蝕介質(zhì)中，被腐蝕的速度非常之快，即便采取相應(yīng)的防腐蝕措施，也會因為防腐漆、膜劃傷或脫落，引起腐蝕面積擴大，從而使機械設(shè)備的使用壽命大幅度降低。為此，在選擇設(shè)備時，盡可能不要選用以Q235鋼為主要材料的設(shè)備，而是要選用一些抗腐蝕性能較強的低合金鋼，并以此作為設(shè)備的基材。雖然低合金鋼本身的價格相對比較昂貴，但是它的抗腐蝕性能極佳，從長遠(yuǎn)的角度上考慮，選用這種材質(zhì)所能獲得的總體經(jīng)濟(jì)效益要比碳素鋼高很多。(2）結(jié)構(gòu)與工藝的防腐設(shè)計。當(dāng)機械設(shè)備的形狀設(shè)計過于復(fù)雜時，便很可能引起一些缺陷，如積塵、積液以及設(shè)備應(yīng)力過大等等，這樣便容易造成機械設(shè)備的局部位置出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，為了盡可能避免這種情況的發(fā)生，應(yīng)當(dāng)在進(jìn)行設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計時，綜合考慮抗腐蝕性，并滿足以下要求：①設(shè)備構(gòu)件的形狀越簡單越好，所有構(gòu)件應(yīng)盡可能采用相同的金屬材料，并減少構(gòu)件當(dāng)中的縫隙；②必須選擇優(yōu)質(zhì)的防銹漆，以確保腐蝕介質(zhì)能夠與設(shè)備構(gòu)件完全隔離。需要特別注意的是在對設(shè)備焊縫進(jìn)行涂漆時，結(jié)構(gòu)的合理性將會直接影響涂漆質(zhì)量，也就是說只有最為合理的結(jié)構(gòu)形式，才能保證涂漆達(dá)到理想中的防腐效果；③應(yīng)當(dāng)避免一些殘余的水分滯留在機械設(shè)備上的情況發(fā)生，即設(shè)計過程中要盡可能避免向上的容器狀凹處，若是必須采取這樣的設(shè)計，應(yīng)設(shè)置排水孔；④應(yīng)防止對機械設(shè)備焊接時出現(xiàn)應(yīng)力集中的情況，焊接工藝要合理，盡可能做到連續(xù)不間斷地焊接。同時還要避免焊接質(zhì)量缺陷的發(fā)生，如焊瘤、咬邊等等，一旦形成這樣的焊接質(zhì)量缺陷便有可能導(dǎo)致該位置成為新的腐蝕點，進(jìn)而引起嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象；⑤為避免縫隙腐蝕的情況發(fā)生，應(yīng)當(dāng)對構(gòu)件連接處的縫隙進(jìn)行合理處理，如在對接和搭接時，應(yīng)采用雙面連續(xù)對接焊，并確保焊接質(zhì)量，這樣有利于防止縫隙腐蝕的現(xiàn)象發(fā)生。

化工機械設(shè)備防腐蝕措施

目前，較為常用的化工機械設(shè)備防腐蝕措施主要有以下幾種。(1）環(huán)境處理法。該方法具體是指在不影響設(shè)備工藝的前提下，通過改變環(huán)境來達(dá)到降低腐蝕性的目的。①去除環(huán)境當(dāng)中的腐蝕性物質(zhì)。比較常見的有去除水分，如在輸送CO2、氯化物等介質(zhì)時，前置脫水裝置；脫氧法，即將溶解在水分當(dāng)中的氧進(jìn)行脫除。②在環(huán)境中添加防腐蝕成分。如添加防腐劑、鈍化劑、中和劑等等。(2）表面涂層處理法。①涂漆。這種防腐蝕處理方法最為常用的是在機械設(shè)備表面進(jìn)行涂漆，所采用的大部分都是油料涂漆，如酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂等等。②金屬覆蓋層。該方法大致可分為兩種，一種是使用耐腐蝕性能較好的金屬覆蓋在設(shè)備表面上，雖然該方法能夠起到良好的防腐效果，但對加工工藝的要求卻比較苛刻，故此在應(yīng)用時應(yīng)當(dāng)加以注意；另一種方法是用比母材電位低的金屬材料進(jìn)行覆蓋，即將該材料作為犧牲陽極，以達(dá)到防腐效果。③有機襯里。常用的襯里材料有PVC、環(huán)氧樹脂、不透性石墨等等。④無機襯里。常用的有化工陶瓷、玻璃、砂漿和化工搪瓷等等。(3）電防腐蝕。這種防腐蝕方法就是對設(shè)備金屬表面的局部腐蝕電池從外部直接通上防腐蝕電流，借此來消除局部電池內(nèi)的腐蝕電流，簡單來講就是利用防腐電流使設(shè)備的金屬電位降至最為穩(wěn)定的區(qū)域。該方法具體可分為犧牲陽極法和外接電源法。可按照設(shè)備的實際情況進(jìn)行選擇。

本文作者：景艷作者單位：山東交通學(xué)院