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摘要：磷化工机械的腐蚀问题一直是令化工企业困扰的难题，因此解决化工企业机械设備腐蚀问题成为了很多企业研究的课题。文章就针对化工材料在使用过程中易发生的腐蚀问题就如何解决化工机械设备的抗腐蚀能力给出建议。
关键词：化工机械设备；腐蚀；影响因素；措施分析
中图分类号：F407.4 文献标识码：A 文章编号：
一、腐蚀的原因和种类分析
1、磷化工机械腐蚀的原因
常用机械金属本身就具有着较活泼的化学性质， 这是磷化工机械易腐蚀的内在原因。另外，由于磷化工机械工作地特殊，化工厂本身环境中就有很多如H3PO4、H2SO4、HF、H2SiF6等物质， 这是磷化工机械易腐蚀的内因。通过长期接触，机械本身也会与空气发生物理和化学反应，从而造成机械的腐蚀。
2、腐蚀的机理种类
磷化工机械发生的腐蚀主要有两种：①化学腐蚀，该种腐蚀是机械金属表面在于外界空气长期接触后， 发生了化学反应产生了新生物质， 从而导致金属的原有结构遭到破坏。这类腐蚀一般容易在高温干燥的环境下发生，且金属与外界环境的反应是直接发生反应，并不需要任何介质；②电化学腐蚀，这种腐蚀是金属在特定情况下，在与电解质溶液接触后通过电极反应产生的腐蚀。这种反应属于氧化还原反应， 一般多在潮湿环境下发生。在磷化工机械腐蚀中，具体腐蚀包括：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、焊接应力腐蚀、工业大气腐蚀、海洋大气腐蚀、震动磨损腐蚀等一系列腐蚀种类。其中电化学腐蚀、缝隙腐蚀、疲劳腐蚀和焊接应力腐蚀是最主要的几种腐蚀方式。而电化学腐蚀的腐蚀导致机械损伤也是最严重的， 另外几种其他腐蚀的综合结果最终也会导致电化学腐蚀。
二、腐蚀的化学原理分析
以腐蚀最严重的电化学腐蚀为例， 电化学腐蚀是金属表面与离子导电介质发生化学作用后导致的金属表面结构的破坏。在反映时，只要是电化学反映都必须有一个阳极和一个阴极， 且两极之间通过金属内部的电子流和介质中的离子流相联系。在阳极发生的反应是阳极反应，此时金属离子会从金属转移到介质中，这种放出电子的过程也叫阳极氧化过程。相应的阴极发生的反应也叫阴极反应， 其是指介质中的氧化剂组分吸收脱离阳极的金属离子而发生的还原反应。例如碳钢在酸中发生腐蚀后，阳极的金属由于失去电子而变成Fe2+，而游离的电子在转移到阴极后，被氢离子吸收从而产生氢气，其具体化学反应方程式可以表述为式：Fe+2H+→Fe2++H2。这种电化学腐蚀机理实际上也可以认为是在金属内部形成的短路原电池， 阳极脱离的离子在阴极还原反应中被消耗掉了。由此可见在电化学腐蚀中若促进阳极离子化就会加速电化学腐蚀，导致磷化工机械急剧损坏。
三、加强化工机械防腐管理和维护的措施和对策探讨
1、磷化工机械设计时的防腐设计
化学腐蚀是机械损害的最主要原因注意， 因此企业在磷化工机械选购和安装环节甚至是一些为设备自行选择的附件配套时都要特别重视防腐。可以说一个化工设备的防腐功能决定了磷化工机械的实际使用寿命和使用性能， 是与设备构建性能同样重要的化工机械选择因素。笔者以为可以从以下几个方面提高磷化工设备的防腐功能。
1、材料的选择
机械设备的通用材料是碳素钢， 这种材料的使用优势在于廉价，易加工、供应方便，且这种材料在普通条件下腐蚀并不剧烈，因此很多企业都会选择其做为机械材料。但是在化工行业这种具有高浓度腐蚀性介质的恶劣环境下， 碳素钢并不适合“ 生存”。因为其抗腐蚀能力较弱，一旦接触到高浓度腐蚀性介质必会发生大范围腐蚀， 根本不能保证化工机械长期使用。例如Q235 钢，其在酸性介质中常态下发生反应的速度达到0.5~1.0mm/a，虽然很多企业在选择这种材质的化工机械时都会在机械表面进行防腐涂漆，但是一旦漆膜脱落，金属与空气就会发生大范围强烈化学反应。由此可见钢材类金属并不适用于化工企业的机械制造。为了提高机械材料的抗腐蚀性能， 化工企业通常可以选取16MnCu 等普通低合金钢作为磷化工机械的制造材料，虽然这类材料较碳素钢贵，但是其抗腐蚀能力较碳素钢强上很多，有数据显示，低合金钢制成的设备是碳素钢制造设备使用寿命的2~3 倍。因此使用低合金钢材质的化工生产总体经济效益要高的多。
2、结构工艺上的防腐设计
氧化腐蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀是磷化工机械腐蚀中常见的腐蚀现象，而这些腐蚀很多情况下与机械结构工艺的设计脱不开关系。如果构建的几何形状设计不够合理或者过于繁琐，机械在后续使用中会造成机械应力，积液、积尘等缺陷，久而久之，机械的腐蚀也会愈加剧烈。为减少这类由于结构工艺不合理导致的腐蚀， 可以从以下几个方面考虑工艺结构的合理性：
①机械制造时，结构应尽可能简单，尽量只是用一种制造材料；
②减少机械的缝隙设计，防止机械表面出现伤痕，不要让机械内部出现残余水分；
③焊接时注意温度均匀，防止焊接时出现应力集中和内应力；
④机械表面防锈漆的选择要慎重，尽量选用优质防锈漆，只有这样才能够最大程度上减低机械与外界腐蚀性介质的接触，从而提高机械的使用寿命，另外在喷涂防锈漆时还要注意焊缝漆膜的喷涂，以避免喷涂不全面导致的缝隙腐蚀；
⑤合理的构建夹缝也是防止缝隙腐蚀的关键点。
3、在强度设计上注意防腐设计
在磷化工机械设计时， 设计人员应当充分考虑化工环境的强腐蚀性， 因此在对机械强度设计时设计人员也应当注意防腐设计。这就要求在刚度设计时，构件不仅要满足机械对刚度和强度的基本要求，同时还要考虑到腐蚀余量的设计。通常机械设计中的腐蚀余量为设备寿命内腐蚀深度的两倍。
4、选择防腐效果好的防腐漆进行外在维护
选择防腐效果好的防腐漆进行外在维护，避免化工材料因为外在因素的影响而出现腐蚀，通常可以选择涂防腐漆的方法来进行必要的维护，这样就在一定的程度上保护了磷化工机械和外在介质的接触，在重要的部位进行涂漆可以有效的减少损伤。防腐蚀涂料的主要类型有以下几种：
4.1油脂涂料
油脂涂料是以干性油为主要成膜物的一类涂料。其特点是易于生产，涂刷性好，对物面的润湿性好，价廉，漆膜柔韧；但漆膜干燥慢，膜软，机械性能较差，耐酸碱性、耐水性及耐有机溶剂性差。干性油常与防锈颜料配合组成防锈漆，用于耐蚀要求不高的大气环境中。
4.2生漆
生漆附着力强、漆膜坚韧、光泽好，它耐土壤腐蚀，较耐水、耐油。缺点是有毒性，易使人皮肤过敏。此外它不耐强氧化剂，耐碱性差。
4.3酚醛树脂涂料
主要有醇溶性酚醛树脂、改性酚醛树脂、纯酚醛树脂等。醇溶性酚醛树脂涂料抗腐蚀性能较好，但施工不便，柔韧性、附着力不太好，应用受到一定限制。因此常需要对酚醛树脂进行改性。如松香改性酚醛树脂与桐油炼制，加入各种颜料，经研磨可制得各种磁漆，其漆膜坚韧，价格低廉，广泛用于家具、门窗的涂装。附着力强，耐水耐湿热，耐腐蚀。
4.4环氧树脂涂料
环氧涂料附着力好，对金属、混凝土、木材、玻璃等均有优良的附着力；耐碱、油和水，电绝缘性能优良。但抗老化性差。环氧防腐蚀涂料通常由环氧树脂和固化剂两个组分组成。固化剂的性质也影响到漆膜的性能。常用的固化剂有：
①脂肪胺及其改性物。特点是可常温固化，未改性的脂肪胺毒性较大。
②芳香胺及其改性物。特点是反应慢，常须加热固化，毒性较弱。
③聚酰胺树脂。特点是耐候性较好，毒性较小，弹性好，耐腐蚀性能稍差。
5、要尽量的减少化工机械间的缝隙，避免焊接过程中产生的缺陷，同时要尽量的营造好的生产条件，例如控制相应的生产温度、湿度等，让机械设备在进入良性的运行轨道。
6.我公司对设备设施的防腐应用
对混凝土结构的设备设施，比如萃取槽、磷酸槽、脱氟槽、中和槽、地槽等，主要采用隔断办法把酸性介质和设备主体用耐腐蚀材料阻隔，同时考虑到温度对防腐材料的影响。萃取槽采用石墨防腐，起到耐腐蚀、耐温（80—90℃）、耐料浆冲击等作用。磷酸池、脱氟槽、中和槽、地槽等采用玻璃钢防腐。搅拌桨先用普通碳钢做好后，再衬硫化胶，从使用情况看，耐腐蚀、耐磨效果很理想。输送磷酸介质的管道，采用PVC钢丝软管。这些措施延长了设备设施的使用寿命，降低生产成本。
结束语
相对于其他行业而言，化工生产企业的机械设备的腐蚀速度往往更快，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对于当今化工相关生产领域而言有着十分重要的现实意义。
参考文献
[1] 唐敏华.李建芳.化工机械设备的地脚螺栓设计[J].江西化工.2010，33(5)
[2] 胡志强.金属尘化腐蚀及其防护[J].通用机械.2007(6)
关键词：化工机械设备；腐蚀；影响因素；措施分析
中图分类号：F407.4 文献标识码：A 文章编号：
一、腐蚀的原因和种类分析
1、磷化工机械腐蚀的原因
常用机械金属本身就具有着较活泼的化学性质， 这是磷化工机械易腐蚀的内在原因。另外，由于磷化工机械工作地特殊，化工厂本身环境中就有很多如H3PO4、H2SO4、HF、H2SiF6等物质， 这是磷化工机械易腐蚀的内因。通过长期接触，机械本身也会与空气发生物理和化学反应，从而造成机械的腐蚀。
2、腐蚀的机理种类
磷化工机械发生的腐蚀主要有两种：①化学腐蚀，该种腐蚀是机械金属表面在于外界空气长期接触后， 发生了化学反应产生了新生物质， 从而导致金属的原有结构遭到破坏。这类腐蚀一般容易在高温干燥的环境下发生，且金属与外界环境的反应是直接发生反应，并不需要任何介质；②电化学腐蚀，这种腐蚀是金属在特定情况下，在与电解质溶液接触后通过电极反应产生的腐蚀。这种反应属于氧化还原反应， 一般多在潮湿环境下发生。在磷化工机械腐蚀中，具体腐蚀包括：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、焊接应力腐蚀、工业大气腐蚀、海洋大气腐蚀、震动磨损腐蚀等一系列腐蚀种类。其中电化学腐蚀、缝隙腐蚀、疲劳腐蚀和焊接应力腐蚀是最主要的几种腐蚀方式。而电化学腐蚀的腐蚀导致机械损伤也是最严重的， 另外几种其他腐蚀的综合结果最终也会导致电化学腐蚀。
二、腐蚀的化学原理分析
以腐蚀最严重的电化学腐蚀为例， 电化学腐蚀是金属表面与离子导电介质发生化学作用后导致的金属表面结构的破坏。在反映时，只要是电化学反映都必须有一个阳极和一个阴极， 且两极之间通过金属内部的电子流和介质中的离子流相联系。在阳极发生的反应是阳极反应，此时金属离子会从金属转移到介质中，这种放出电子的过程也叫阳极氧化过程。相应的阴极发生的反应也叫阴极反应， 其是指介质中的氧化剂组分吸收脱离阳极的金属离子而发生的还原反应。例如碳钢在酸中发生腐蚀后，阳极的金属由于失去电子而变成Fe2+，而游离的电子在转移到阴极后，被氢离子吸收从而产生氢气，其具体化学反应方程式可以表述为式：Fe+2H+→Fe2++H2。这种电化学腐蚀机理实际上也可以认为是在金属内部形成的短路原电池， 阳极脱离的离子在阴极还原反应中被消耗掉了。由此可见在电化学腐蚀中若促进阳极离子化就会加速电化学腐蚀，导致磷化工机械急剧损坏。
三、加强化工机械防腐管理和维护的措施和对策探讨
1、磷化工机械设计时的防腐设计
化学腐蚀是机械损害的最主要原因注意， 因此企业在磷化工机械选购和安装环节甚至是一些为设备自行选择的附件配套时都要特别重视防腐。可以说一个化工设备的防腐功能决定了磷化工机械的实际使用寿命和使用性能， 是与设备构建性能同样重要的化工机械选择因素。笔者以为可以从以下几个方面提高磷化工设备的防腐功能。
1、材料的选择
机械设备的通用材料是碳素钢， 这种材料的使用优势在于廉价，易加工、供应方便，且这种材料在普通条件下腐蚀并不剧烈，因此很多企业都会选择其做为机械材料。但是在化工行业这种具有高浓度腐蚀性介质的恶劣环境下， 碳素钢并不适合“ 生存”。因为其抗腐蚀能力较弱，一旦接触到高浓度腐蚀性介质必会发生大范围腐蚀， 根本不能保证化工机械长期使用。例如Q235 钢，其在酸性介质中常态下发生反应的速度达到0.5~1.0mm/a，虽然很多企业在选择这种材质的化工机械时都会在机械表面进行防腐涂漆，但是一旦漆膜脱落，金属与空气就会发生大范围强烈化学反应。由此可见钢材类金属并不适用于化工企业的机械制造。为了提高机械材料的抗腐蚀性能， 化工企业通常可以选取16MnCu 等普通低合金钢作为磷化工机械的制造材料，虽然这类材料较碳素钢贵，但是其抗腐蚀能力较碳素钢强上很多，有数据显示，低合金钢制成的设备是碳素钢制造设备使用寿命的2~3 倍。因此使用低合金钢材质的化工生产总体经济效益要高的多。
2、结构工艺上的防腐设计
氧化腐蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀是磷化工机械腐蚀中常见的腐蚀现象，而这些腐蚀很多情况下与机械结构工艺的设计脱不开关系。如果构建的几何形状设计不够合理或者过于繁琐，机械在后续使用中会造成机械应力，积液、积尘等缺陷，久而久之，机械的腐蚀也会愈加剧烈。为减少这类由于结构工艺不合理导致的腐蚀， 可以从以下几个方面考虑工艺结构的合理性：
①机械制造时，结构应尽可能简单，尽量只是用一种制造材料；
②减少机械的缝隙设计，防止机械表面出现伤痕，不要让机械内部出现残余水分；
③焊接时注意温度均匀，防止焊接时出现应力集中和内应力；
④机械表面防锈漆的选择要慎重，尽量选用优质防锈漆，只有这样才能够最大程度上减低机械与外界腐蚀性介质的接触，从而提高机械的使用寿命，另外在喷涂防锈漆时还要注意焊缝漆膜的喷涂，以避免喷涂不全面导致的缝隙腐蚀；
⑤合理的构建夹缝也是防止缝隙腐蚀的关键点。
3、在强度设计上注意防腐设计
在磷化工机械设计时， 设计人员应当充分考虑化工环境的强腐蚀性， 因此在对机械强度设计时设计人员也应当注意防腐设计。这就要求在刚度设计时，构件不仅要满足机械对刚度和强度的基本要求，同时还要考虑到腐蚀余量的设计。通常机械设计中的腐蚀余量为设备寿命内腐蚀深度的两倍。
4、选择防腐效果好的防腐漆进行外在维护
选择防腐效果好的防腐漆进行外在维护，避免化工材料因为外在因素的影响而出现腐蚀，通常可以选择涂防腐漆的方法来进行必要的维护，这样就在一定的程度上保护了磷化工机械和外在介质的接触，在重要的部位进行涂漆可以有效的减少损伤。防腐蚀涂料的主要类型有以下几种：
4.1油脂涂料
油脂涂料是以干性油为主要成膜物的一类涂料。其特点是易于生产，涂刷性好，对物面的润湿性好，价廉，漆膜柔韧；但漆膜干燥慢，膜软，机械性能较差，耐酸碱性、耐水性及耐有机溶剂性差。干性油常与防锈颜料配合组成防锈漆，用于耐蚀要求不高的大气环境中。
4.2生漆
生漆附着力强、漆膜坚韧、光泽好，它耐土壤腐蚀，较耐水、耐油。缺点是有毒性，易使人皮肤过敏。此外它不耐强氧化剂，耐碱性差。
4.3酚醛树脂涂料
主要有醇溶性酚醛树脂、改性酚醛树脂、纯酚醛树脂等。醇溶性酚醛树脂涂料抗腐蚀性能较好，但施工不便，柔韧性、附着力不太好，应用受到一定限制。因此常需要对酚醛树脂进行改性。如松香改性酚醛树脂与桐油炼制，加入各种颜料，经研磨可制得各种磁漆，其漆膜坚韧，价格低廉，广泛用于家具、门窗的涂装。附着力强，耐水耐湿热，耐腐蚀。
4.4环氧树脂涂料
环氧涂料附着力好，对金属、混凝土、木材、玻璃等均有优良的附着力；耐碱、油和水，电绝缘性能优良。但抗老化性差。环氧防腐蚀涂料通常由环氧树脂和固化剂两个组分组成。固化剂的性质也影响到漆膜的性能。常用的固化剂有：
①脂肪胺及其改性物。特点是可常温固化，未改性的脂肪胺毒性较大。
②芳香胺及其改性物。特点是反应慢，常须加热固化，毒性较弱。
③聚酰胺树脂。特点是耐候性较好，毒性较小，弹性好，耐腐蚀性能稍差。
5、要尽量的减少化工机械间的缝隙，避免焊接过程中产生的缺陷，同时要尽量的营造好的生产条件，例如控制相应的生产温度、湿度等，让机械设备在进入良性的运行轨道。
6.我公司对设备设施的防腐应用
对混凝土结构的设备设施，比如萃取槽、磷酸槽、脱氟槽、中和槽、地槽等，主要采用隔断办法把酸性介质和设备主体用耐腐蚀材料阻隔，同时考虑到温度对防腐材料的影响。萃取槽采用石墨防腐，起到耐腐蚀、耐温（80—90℃）、耐料浆冲击等作用。磷酸池、脱氟槽、中和槽、地槽等采用玻璃钢防腐。搅拌桨先用普通碳钢做好后，再衬硫化胶，从使用情况看，耐腐蚀、耐磨效果很理想。输送磷酸介质的管道，采用PVC钢丝软管。这些措施延长了设备设施的使用寿命，降低生产成本。
结束语
相对于其他行业而言，化工生产企业的机械设备的腐蚀速度往往更快，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对于当今化工相关生产领域而言有着十分重要的现实意义。
参考文献
[1] 唐敏华.李建芳.化工机械设备的地脚螺栓设计[J].江西化工.2010，33(5)
[2] 胡志强.金属尘化腐蚀及其防护[J].通用机械.2007(6)