石化设备常见腐蚀与防腐

摘 要：腐蚀严重危害着石化生产的正常运行，防腐越来越被人们所重视，文章对石化设备产生腐蚀的主要原因以及规律作了详细分析，并根据实际工作经验介绍了一些石化设备的防腐蚀方法和措施。

关键词：石化设备 腐蚀 防腐蚀

中图分类号：F270.7 文献标识码：A

文章编号：1004-4914（2011）04-259-02

一、研究石化设备常见腐蚀与防腐的意义

腐蚀是指石化设备在接触介质(大气、水或含有酸、碱、盐的溶液等)的化学或电化学的作用下及机械的物理等作用下发生形状、尺寸以及性状等变化而引起的破坏，这种破坏在石化生产中是普遍存在的。腐蚀使得正常的生产无法进行，影响新技术的发展，使设备的使用寿命大大缩短。更为严重的是腐蚀还会使设备及管道的“跑、冒、滴、漏”机会增加，轻者造成原料及成品的大量损失，影响产品质量，污染环境，重者还可能会因腐蚀引起的设备爆炸、火灾等重大事故，从而造成更大的损失。前不久有关部门对压力容器的事故作了初步统计，结果表明：由于腐蚀而引发的爆炸事故占生产事故的70%左右。所以，我们要充分了解石化设备腐蚀的规律性，在此基础上对结构材料作出正确选择，并针对不同的材料采取相应的、有效的防腐蚀措施，这样才能保证石化生产的正常运行。

二、石化设备腐蚀原因及规律

1.石化生产过程中存在并产生许多腐蚀性的介质，如酸、碱、盐、水、氧等，这是产生腐蚀的最主要原因。如，氯碱行业一直是化学工业中腐蚀问题最为严重的，因为电解食盐溶液生产烧碱、氢气、氯气和氯产品的氯碱工业的企业氯碱所处理的原料，中间产品及成品或半成品，都有强烈的腐蚀性。在电解过程中，由于输入了大量的电流，还会产生特有的杂散电流腐蚀等。介质的种类、化学成分、浓度、pH值、杂质、水分和含氧量都是造成腐蚀的外在原因。介质流动速度愈快，愈易腐蚀，因为介质在流动过程中会冲刷保护膜，产生旋涡、湍流、空泡，引起严重的冲击磨损和空泡腐蚀。

2.石化设备自身的问题导致腐蚀。

（1）设备结构设计不合理。制造加工质量不高，焊接残余应力的存在，设备受外力或残余应力愈大，腐蚀越快。设备材料在腐蚀和拉应力的同时作用下，首先在薄弱区产生裂缝，进而向纵深发展，产生破裂，称为应力腐蚀破裂。如果设备选用堆焊硬质合金及铸铁、碳化钨、碳化钛等，很容易出现应力腐蚀破裂，而且其裂纹一般是径向发散型的，可以是一条或多条。这些裂缝沟通了整个密封端面，加速了端面的磨损，使泄漏量增加。根据断裂力学的观念，材料内部原始裂纹尖端的应力场强因子K1=yσ1a(y―系数)。在开始时由于应力σ1小于临界应力σc，a小于临界裂纹σc，所以腐蚀作用时，由于原始裂纹a的腐蚀扩展，导致K1的增大。当经过一段时间后a=σc及K1=K1c时，断裂就发生了，只有当原始裂纹a足够小，以致于K1＜K1c(应力腐蚀破裂)时，材料才不会发生应力腐蚀破裂。设备应力的产生一方面是在加工过程中形成的，如冷加工的变形应力，热加工的组织应力；另一方面在运转中对于承受压力或旋转的部件也会使之产生应力。这些应力的作用结果引起设备内部的扭曲，形成腐蚀，所以，设备结构的形状突变处，如开口、缝隙或死角等位置，腐蚀较快。

（2）选材不当，如果设备表面接触腐蚀介质，而设备本身又不耐腐蚀，就会产生表面腐蚀，表面越粗糙，越易腐蚀，其现象是泄漏、早期磨损、破坏、发声等。表面均匀腐蚀有成膜和无膜两种形态，无膜的腐蚀很危险，腐蚀过程以一定的速度进行，这主要是选材错误造成的。成膜的腐蚀，其钝化膜通常具有保护作用的特性，但有些设备所用的材料，如不锈钢、钴、铬合金等其表面的钝化膜在端面摩擦中容易被破坏，在缺氧条件下新膜很难生成，使电偶腐蚀加剧。

3.缺乏防腐措施或施工质量低劣等，都为腐蚀破坏提供了环境。环境不同，选材不同，在设备的生产过程中往往不能做到兼顾选材和环境腐蚀的一致性，温度、浓度、压力不同，选材不同、腐蚀情况各异，而且施工过程中把关不严、施工质量低劣，腐蚀问题不可避免。

4.操作中的超温、超压，设备管理不完善，思想不重视，也是产生腐蚀破坏的原因之一。通常情况下，介质的温度越高，压力越高，腐蚀越快，因为腐蚀是一种化学反应，每升温10℃，腐蚀速度增加1~3倍。温度升高，扩散速度增大，同时电解液电阻下蚀降，所以使腐蚀电池的反应加快。如果设备端面摩擦剧烈，比压过大，表面光洁度低或者冷却不够以及表面不好，则设备在运行过程中产生的摩擦热会加速腐蚀的进行。另外，生产过程中，施工人员思想不重视，设备管理不完善也导致了腐蚀问题的产生。

三、石化设备防腐的措施

石化设备防腐的措施主要是材料选择、防护涂层、设备结构优化以及环境处理等等。

1.材料的合理选用。材料是决定腐蚀速度的关键因素。选择材料首先要考虑材料本身的耐蚀性能，耐腐蚀材料包括金属材料和非金属材料。非金属材料多用作黑色金属的防腐措施。普通碳钢是目前国内外应用最多的金属材料，主要缺点是耐蚀性能不好，必须采取涂层防护，以延长设备的使用寿命。还有玻璃钢、合金钢、低合金钢、铝合金等设备新材料。耐腐蚀金属材料的选择必须考虑介质的性质、温度和压力；必须考虑设备的类型与结构，必须考虑产品的要求；必须考虑材料的价格与来源。

2.通过表面涂层来防腐蚀。在设备表面涂漆能达到良好的防腐目的，是最常见的一种防腐蚀方法。涂层防护一般不改变设备的结构和强度，仅在外部涂装防护层，使设备与周围介质隔离而免遭腐蚀。目前使用的防腐漆料大多邻苯二甲酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚乙烯醇缩丁醛+磷酸等油料涂漆。通过表面涂层来防腐蚀首先要充分了解涂漆对象的材质、表面状态、形状、施工环境及使用情况等，并结合漆膜的漆刷能力、机械性质、防锈能力、漆膜的老化等因素合理选择材料。

给设备做金属覆盖层也是表面涂层的一种。用耐腐蚀性好的金属覆盖结构材料表面，在覆盖这层材料时一般采用塞焊及点焊衬里、带状衬里焊接即将覆盖金属切长方形焊接在母材上、金属复合法，主要有：压延、爆炸复合、铸造、堆焊等；用电位比母材低的金属覆盖表面，以其作为牺牲阳极，也可以达到很好的防腐效果。

3.优化设备结构防腐。进行设备的结构设计时应应遵守等厚度或逐渐过渡原则，尽量设法使局部应力和热应力降低，避免存在高应力区。结构设计还要使设备在使用过程中减少腐蚀介质的停滞、热负荷分配的不均匀、蒸汽的冷凝和腐蚀产物的积存等问题。

4.通过环境处理降低腐蚀。通常的做法是，在腐蚀环境中添加适量缓蚀剂在金属表面做成保护膜，来抑制金属腐蚀的速度而取得一定防腐蚀效果。如加入铬酸盐、钼酸盐、亚硝酸盐可在金属表面形成氧化膜，加入聚合磷酸盐、磷酸盐、锌盐、硫基苯并噻唑、苯并三唑可使金属表面形成沉淀保护膜。加入胺类表面活性剂可使金属表面形成吸附保护膜等。

在某些工艺炼制过程中，为避免产生腐蚀性的酸性气体，可前置脱盐、脱盐、脱气装置等。脱除溶解在水中的氧为防止中性水所引起的碳钢腐蚀；在输送二氧化碳、硫化氢、氯化物等介质时，前置脱水装置，除去水分为防止室内大气的腐蚀，使金属表面经常保持在露点以上。另外，对装置内部的腐蚀、将水分控制在一定指标以下。

四、结束语

腐蚀的破坏是石化生产中的一个很重要的问题，在设备的生产设计、使用操作以及管理维修等方面不断地总结经验，采用有效而又经济的防腐措施来降低危险、提高生产效率是我们的当务之急。

参考文献：

1.亢永斌.浅谈石化设备的腐蚀与防腐措施.山西石化，2004

2.化学工业部石化机械研究院.腐蚀与防护手册：耐蚀金属材料及防蚀技术[M].北京：化学工业出版社，1996

3.李久青，杜翠薇.腐蚀试验方法及监测技术[M].北京：中国石化出版社，2007

4.王敏.石化设备防腐方法浅析.2002.下载中心http.//www.省略

（作者单位：大庆中蓝石化有限公司 黑龙江大庆 163713）

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