探析化工机械防腐能力的提高措施

摘要：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腐蚀问题成为了很多企业研究的课题。本文就针对提高化工设备防腐能力的措施进行简单的探讨。

关键词：化工机械；腐蚀；防腐措施

一、腐蚀的原因和种类分析

1.1 化工机械腐蚀的原因

常用机械金属本身就具有着易腐蚀的化学性质，这是化工机械易腐蚀的内在原因。同时由于受到外界因素的影响，比如温度、适度等因素，为腐蚀的发生提供了客观的因素，双方共同作用就造成了腐蚀的发生。另外，由于化工机械工作地特殊，化工厂本身环境中就有很多如SO2、H2S、硫化物、氢氧化物以及盐雾等有害物质，这是化工机械易腐蚀的外因。通过长期接触，机械本身会与空气发生物理和化学反应，从而造成机械的腐蚀。

1.2 腐蚀的机理种类

化工机械发生的腐蚀主要有两种：①化学腐蚀，化学腐蚀指的是环境中的介质设备的表面发生化学反应，促使新的物质生成，从而使得设备的表面受到新生物质的腐蚀，这种腐蚀一般都发生在高温干燥的环境下，通常是由介质与设备表面直接接触而发生的；②电化学腐蚀，这种腐蚀指的则是设备的表面与电解溶液的接触时通过电极反应而发生的腐蚀。这种腐蚀属于还原反应的一种，通常发生在潮湿的环境下。

在化工机械腐蚀中，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、化工机械设计时的防腐设计

2.1 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。

2.2 结构工艺上的防腐设计

结构和工艺的防腐设计除了材料，机械设备的结构也会对防腐能力产生一定的影响。如果设备的几何形状不够合理，或者是整体的构造过于复杂，会引起设备积液、积尘，或者是表面涂层破损等。因此，在针对机械设备的结构和工艺进行设计时，也要充分考虑防腐能力：

①机械设备的形状应当避免复杂，力求简洁明了，而且整体上应当使用同一种金属材料，避免材料种类过多；②构造方面减少留有缝隙，预防表面出现划痕，构造应当利于清洗；③在焊接时要保证内应力和应力集中，避免出现焊接缺陷；④防锈涂层的涂抹要军营内，尽量使用具有防腐性能的涂料，尤其注重对焊接点的涂刷；⑤对不同的构件连接处应当进行科学的处理，防止缝隙腐蚀的出现。

2.3 在强度设计上注意防腐设计

在化工机械设计时， 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。

三、防腐蚀涂料

3.1 防腐蚀涂料的作用

①屏蔽作用。漆膜阻止腐蚀介质和材料表面接触；隔断腐蚀电池的通路，增大了电阻。②缓蚀作用。某些颜料，或其与成膜物或水分的反应产物，对底材金属可起缓蚀作用（包括钝化）。③阴极保护作用。漆膜的电极电位较底材金属低，在腐蚀电池中它作为阳极而“牺牲”，从而使底材金属（阴极）得到保护。

3.2 防腐蚀涂料的主要类型

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。

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。

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。

四、腐蚀的控制方法

总的来说，机械的防腐方法有很多种，一方面是选择抗腐蚀能力较强的金属，并对金属表面进行抗腐蚀处理；另一方则是改善外界环境以及进行电化学保护。对金属的抗腐蚀处理是在选择抗腐蚀金属的基础上对金属进行定期防腐漆涂抹；而改善外界环境则要求企业能够尽量控制化工生产中环境污染的程度，通过降低环境中有害气体浓度和控制环境湿度、温度来达到减少介质腐蚀能力的作用；而利用电化学保护进行的腐蚀控制则是采用牺牲阳极达到保护处于阴极的设备的作用，另外通过外加电流也可以对机械进行防腐保护。

结束语

在化工行业中，机械设备的使用范围十分广泛，使用的频率也十分的频繁，这对于机械设备的性能都有着较高的要求，应当从选材、设计等方面不断促进机械设备的防腐能力的提高，尽量避免或者是减少由于腐蚀而对设备产生的不良影响。必须采取积极有效的措施进行防腐，加强对防腐技术不断研究和完善，对防腐材料的性能要进行研究，根据不同使用环境选择合适的防腐漆或防腐涂料对于化工机械设备而言有着重要的作用，是其防腐能力提高的关键，对于当前的化工行业而言，具有重要的意义。■

参考文献

[1]刘春荣.浅谈化工机械设备的防腐设计及措施[J].装备制造技术，2011（10）

[2]陈霞.提高化工机械防腐能力的探讨[J].广东化工，2009（06）

[3]赵瑞革.浅谈化工行业的机械设备防腐[J].通用机械，2009（3）