化工设备防腐需关注的几个问题

摘要：腐蚀严重危害着化工生产的正常运行，防腐越来越被人们所重视，化工设备的防腐是一个系统工程，文章介绍了几种常见的金属防腐方法，重点介绍应用最广泛的保护层法。

关键词：金属防腐；涂层；节能

设备是化工生产的基础，化工单元操作都要依靠精良的设备来实现，因化工过程几乎离不开升温、降温，且很多反应都是密闭进行的（需要保持一定的压力或者真空），而各种化工原料大都具有一定的腐蚀性，因此制造化工设备的材料要求耐腐蚀、强度高、延展性好。金属材料依其具有较高的强度和良好的延展性使之成为制造化工设备的首选，因此，研究化工设备的防腐主要是研究金属的防腐。在选材方面，要求所选择的防腐涂层对化工设备的热传导能力影响要小，且不能影响化工设备的强度。

在当今时代，随着行业竞争及制造业的不断发展，要求生产过程不仅节约能源、材料，提高资源利用率，而且对环境的负面影响要小。化工设备以其广泛的应用成为节约能源的一个重点，而对化工设备的腐蚀防护则是提高设备利用率、节约成本最直接且最见效的途径，因此,化工设备的防腐成为目前越来越热的一个系统工程。

化工设备的防腐主要考虑两个方面：首先，选材要合理。因为耐蚀材料都具有一定的局限性，一定要根据使用的工况选择合适、经济的材料；其次，结构设计和制作工艺方面一定要科学合理，避免由于结构原因造成自然的电化学腐蚀。从经济的角度出发，化工设备多采用碳钢材质，然后根据使用工况进行科学的防腐处理。

1 金属防腐的方法

一般来说，金属防腐的方法大体有4 种。最常见的方法是改变金属的结构。金属的种类很多，一些重金属的化学活性低，不易受到其他物质的腐蚀，也有部分金属与其他金属配合使用能有效提高防腐能力。金属防腐的第二种方法是保护层法，这种防腐方法是在金属的表面制造各种材质的保护层，将金属产品与外界的腐蚀介质隔离开来，从而达到防止腐蚀的效果。金属防腐的保护层可以通过涂抹、喷涂、电镀、热镀、喷镀等方法形成。第三种方法是电化学保护法，它是以原电池理论为原理对金属进行防腐保护。根据原电池理论，只要能够消除引起化学腐蚀的原电池的反应，就可以实现金属的防腐。金属防腐的电化学保护法分为阳极保护和阴极保护两个类别，其中阴极保护应用较多。金属防腐的第四种方法是腐蚀介质处理法。以上4种方法中最常用的是保护层法。

1.1 非金属保护层法

金属防腐的保护层法，分为非金属保护层和金属保护层两种。非金属保护层主要是指用各种涂料涂覆在金属表面或者用磷酸盐、硫酸盐、铬酸盐或浓硝酸等处理表面使之形成不溶性氧化膜。对于各种储槽、储罐和塔设备的外壳而言，由于不用考虑涂层的热传导能力，所以各种方法都可以使用，只要能达到防腐的效果而且价格低廉即可。除了传统的，使用最多的是搪玻璃设备、内衬聚苯硫醚设备、内衬石墨设备等。随着热喷涂技术的发展，各种非金属材料都可以被喷涂在金属表面形成保护层。比如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟、陶瓷、石墨、玻璃等，这些保护层能隔离腐蚀介质与设备本体，从而达到防腐的目的。

1.2 金属保护层法

金属防腐的保护层还有一种是金属保护层。金属保护层就是通过电镀和喷涂的方法将不易腐蚀的金属，如锌、锡、铬和镍等涂覆在需要保护的金属表面，或者用钝化剂、磷化液等在钢铁表面形成一层致密的氧化膜，从而起到防腐作用。传统的电镀（或者叫热镀锌），近几年出现了冷镀或者浸镀，就是将富锌涂料直接涂覆在设备表面。这些方法主要是镀锌，受到的限制比较大。金属热喷涂在近些年也得到了很大的发展，除传统的氧乙炔火焰喷涂外，现在还有超音速火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、气体爆燃式喷涂等；热喷涂的材料更丰富，粉末、丝材、棒材等都可以进行喷涂，材质也从原来的锌发展到各种金属材料，比如镀金、镀银、镀铜、镀铬、镀镍、彩镀等。金属热喷涂只需用喷枪直接喷涂，工艺简单而且环保、无三废排放、成本低、不用做导电层。对于化工设备，金属热喷涂是一种值得进一步开发和研究的防腐方法。

2 设备表现的前处理

所有的防腐涂层都需要在涂装前对要保护的设备进行表面处理，并要达到《涂装前钢材表面粗糙度等级的评定《GB/T 13288-1991》和《钢结构工程施工质量验收规范《GB 50205-2001》的规定。传统的防腐涂料，其涂层防腐寿命完全取决于理想化的表面处理级别，即：Sa 2.5~3级。很多涂装失败是由于前处理不理想造成的。

前处理的方法很多，目前国内普遍使用的喷干砂的方法不仅达不到上述的表面处理标准，而且喷干砂的粉尘严重污染环境，对钢材表面会产生二次污染，水溶性盐的超标以及空气湿度的影响等多种原因造成国内绝大多数的防腐工程表面处理质量均达不到涂装标准。据统计，国内大约有75%以上的重防腐工程都不同程度地产生防腐涂层提前失效的现象。针对这一情况，近年来开发出不少带锈涂料。比如扬州美涂士金陵特种涂料有限公司开发的RUST-X 稳化型水性带锈底漆，只需将钢铁表面简易清除、去除重油污、泥巴、灰尘、焊巴、浮锈、锈瘤等，这需用钢丝刷或铁砂纸，将表面清除磨平，基本干净即可涂刷。无需喷砂、丸，减轻劳动强度、节约成本。另一方面，针对喷砂的污染问题而开发出来的超高压水射流表面处理新工艺解决了这一问题。但是，先进环保的超高压水射流表面处理技术的使用，也带来金属表面产生的潮湿、闪锈和瞬锈等不利因素。目前市场上已开发出带水涂装的涂料品种，很好地解决了这一问题，同时也提高了工效。

3 存在问题

对于化工设备（在实际的防腐中）来说，存在一个实际问题：化工生产中使用的很多有机溶剂有极强的溶解性，可以将涂料的成膜物溶解，并且有机溶剂极易产生静电积聚而发生爆炸。比如甲醇罐在制药行业和食品添加剂行业是一种广泛使用的溶剂，过去在生产中由于为防止铁超标和防静电，只能用奥氏体不锈钢（奥氏体不锈钢是在铁合金中加入了铬、镍、钛等稀有金属而具有防腐功能，价格是普通碳钢的几倍。）容器盛装，造成制造成本增大。针对甲醇的强溶解性和容易发生静电积聚，石家庄金达特种涂料有限公司开发了甲醇储罐内壁导静电防腐涂料，这样使医药和食品行业只需要对碳钢容器进行防腐处理即可，大大降低了成本。

对于户外化工设备的外防腐要考虑更多些。因为户外受大气腐蚀的影响比室内的严重。户外设备直接承受潮湿(露水、雨、雪)、空气中的气体污秽物(如烟气)、风、温度变化、辐射热(如太阳光辐射)的作用,不仅加速金属的腐蚀速度,同时还加速防护用的各种油漆和塑料涂层的损坏。

4 结语

总之，化工设备的防腐是个系统工程，应根据使用的环境、工艺条件、工艺要求等进行综合分析，采用科学合理的方案实施，运用多种方法综合处理，方能达到更好的效果。从最初设计时就要着力考虑正确的选材和合理的结构设计，避免由选材和设计不当造成腐蚀。在防腐方案的选择上既要考虑防腐性能又要考虑传热、强度等工艺要求；既要考虑设备制造的经济性也要考虑使用的经济性；既要考虑设备的安全性还要考虑实用性和环保性。只有在不断的工程实践中勇于探索，善于总结才能制造出经济、环保、节能的化工设备，更好地满足化工生产的需要。

参考文献：

[1]卞大荣,等.RUST-X稳化型水性带锈底漆[J].涂料技术与文摘,2008.11..

[2]甲醇储罐内壁导静电防腐涂料研制成功[N].中国化工报,2009-4-29.