浅谈提高化工机械防腐能力的有效路径

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  【摘要】化工生产企业中普遍存在腐蚀性介质,化工机械设备腐蚀的情况一般比其他行业严重,设备腐蚀造成的损失也非常严重。提高设备的防腐能力就能够延长设备的使用寿命,进而减少生产成本,推动化工业发展。本文从化工机械腐蚀的原理出发,对腐蚀的种类以及原因进行了分析,并结合原因提出了怎样加强化工机械的防腐蚀能力,旨在能化工行业的化工机械防腐工作起到帮助的作用。
  【关键词】化工机械;提高防腐能力;有效路径
  腐蚀的原理是金属发生化学反应而被损耗被破坏。腐蚀指材料与环境之间发生化学反应或者电化学反应,狭义的腐蚀是金属与环境之间发生反应,致使金属发生变化,生成新的物质,而新物质并没有金属的功能与形状,阻碍设备工作,从而导致金属系统功能的损失。目前化工行业的金属设备普遍存在腐蚀的问题,设备机械被一旦被腐蚀,就无法正常工作。腐蚀会造成设备破坏和资源和能源的严重浪费,使化工企业受到巨大的损失。所以,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。
  一、腐蚀的原理
  金属化学性质不稳定,所以金属很容易被腐蚀,化工行业的工作场所也导致其容易被腐蚀,化工厂的生产环境中本身有很多硫化物、氢氧化物、盐雾等腐蚀性物质,这些酸性气体容易与水结合,形成酸性液体,腐蚀金属表面。一般化工机械的腐蚀分为化学腐蚀与电化学腐蚀,化学腐蚀是因为机械金属表面在与外界空气接触后,发生化学反应,这些化学反应破坏了金属的原有结构,生成了新的物质,这种化学腐蚀一般在发生在干燥的环境喜爱,不同介质参与,是金属与外界自然环境直接反应。而电化学腐蚀是以溶液为电解质,金属与电解质形成电池,从而发生反应,这事一种氧化还原反应,一般在潮湿的环境下发生,电化学腐蚀的腐蚀导致机械损伤也是最严重的。电化学腐蚀是最严重的一种腐蚀现象。它的原理是金属表面的导电离子与电解质发生变化,导致金属的表面结构被逐渐破坏,电化学反应存在一个阴极一个阳极,两极之间电子流在介质中联系传递,阳极发生阳极反应,金属离子从金属转移到介质中,阳极放出电子。阴极发生阴极反应,介质中的氧化剂组分吸收脱离阳极的金属离子而发生还原反应。钢材的反应原理为阳极的金属由于失去电子而变成 二价铁阳离子Fe2+,而电子在阴极被氢离子吸收,之后产生氢气。反应方程式为:Fe+2H+→Fe2++H2。此原理可以认作为金属内部的短路电池,电子自阳极向阴极移动,阳极的离子在阴极还原反应中损耗。总结来说,电化学腐蚀的根源是阳离子从金属中脱离,而环境则加速了这一反应,就加重了腐蚀的损耗,导致化工机械损坏。
  二、提高化工机械防腐能力的有效路径
  (一)科学选材
  机械设备材料一般使用碳素钢,这种材料本身造价比较低,加工工艺难度并不高,从成本角度考虑是比较优秀的选择,普通的生产环境并不会对这种材料造成严重的腐蚀,但是使用在化工行业就无法适应高浓度的腐蚀性介质环境,而且这种材料自身防腐蚀能级交叉,很容易受到腐蚀。尽管这些器材本身涂有防腐涂层。但是,涂层如果出现划痕或者老化脱落,则会被严重腐蚀,并快速扩散,直接影响设备的使用。所以,科学的设备选材是腐蚀的基础,普通的碳素钢材无法适应化工设备的使用,厂家可以选择以耐腐蚀钢材用于设备制造,或者选择耐腐蚀钢材制作的设备,尽管这些设备造价较高,但是从长期的经济利益来看,均摊的成本要比普通钢材的设备要低,因为此类设备性价比较高,使用寿命更长。所以,材料应当能够抗腐蚀的光彩,如16MnCu、09MnCuPTi型号的低合金钢材,这种钢材造价昂贵,比普通钢材造价高出许多,但是这种钢材的使用寿命是上文钢材的2~3倍,所以其性价比来看,从长久利益来看,使用这种耐腐蚀的钢材是更为明智的选择。
  (二)设备工艺防腐蚀设计
  材料因素是腐蚀能力的一方面,金属设备的结构也决定了设备的防腐蚀能力。如果设核形状不合理,设计过于复杂,就很容易导致设备积液、积尘,或者是表面涂层容易破损,久而久之,就造成了严重的腐蚀。所以,在对设备进行设计时,要充分考虑设备的防腐蚀能力,设备中的几何形状应当尽可能简洁明了,避免复杂。而且设备尽量使用同一种金属材料,避免过多不同材料带来不利的影响。设备在使用前需要仔细检查,如果发现有缝隙或者表面有划痕,应当仔细清洗并且复原保护。防锈涂层的涂抹要尽量使用防腐性能好的涂层,对于焊接处要加厚涂刷,缝隙容易出现腐蚀,所以要倍加重视。
  (三)加设防腐强度
  加设防腐强度,因为化工领域内的机械设备本身已经注重防腐蚀性,但是设计过程中,除了环境影响可计算范围的内的防腐蚀设计,设计者还需要留下一个防腐蚀的余量,这个余量通常需设计到腐蚀深度的两倍或者两倍以上,这样设备即使在试用的时候被腐蚀,也能够保存使用价值。还能通过修补的方式,继续使用。
  (四)腐蚀的控制
  治理腐蚀的方法很多种,主要是四个方向,一是对金属表面进行保护改善腐蚀,二是改善金属材质,三是改善腐蚀环境,四是根据腐蚀原理使用电化学保护法。除了定期对设备进行维护和保养之外,还需要尽力控制腐蚀气体,减少有害气体的含量,控制温度与湿度。而对于腐蚀比较严重的电化学腐蚀问题,采用牺牲阳极的方法,对金属进行保护。还有就是电流法也能防止腐蚀,以下介绍两种常见的防腐蚀的方法:
  电化学保护法是根据电化学反应腐蚀原理,而在金属设备上采取相应的措施,使其成为阴极,这种电化学保护法,具体分为牺牲阳极保护法和外加电流保护法。牺牲阳极保护法是用电极电势比被保护的金属更低的金属又或者合金作为电化学反应的阳极,将此合金与阳极固定,就能够形成腐蚀电池,被保护的金属因做为阴极就能够得到了保护,合金在此腐蚀过程中,代替被保护的金属被损耗。
  外加电流法是另一宗控制电化学腐蚀的方法,是将被保护的金属与另一附加电极用作电池的正极与负极,设备上需要被保护的金属做阴极,这种方法主要用于防止土壤、海水中金属设备的腐蚀。化工生产企业中普遍存在腐蚀性介质,化工机械设备会比一般行业设备腐蚀严重,所以,加强化工机械的防腐能力需要应当从机械选材、工艺设计等方面出发,全面整改提高防腐能力,使设备能够长久试用,不用频繁更换修补。
  结束语
  通过分析我们发现,器械在化工生产中会面对更恶劣的环境,腐蚀问题非常严重,而因为腐蚀问而造成的经济损失也同样惨重,其程度也超过其他行业,所以加强机械设备的防腐蚀能力,延长设备使用寿命,对于化工行业、社会发展,都有重大作用。并且,化工行业的机械设备支持化工行业发展,并且设备的使用也非常频繁。对此,行业本身对设备的要求也非常高,设备的防腐问题是设备使用的重点问题。所以,加强化工机械的防腐能力需要应当从机械选材、工艺设计等方面出发,全面整改提高防腐能力,尽可能的避免或者是减少由于腐蚀而造成的问题,借此降低化工生产的直接成本,减少资源浪费,促进我国化工行业更好更快发展。
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