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摘要:化工机械及设备的腐蚀会给企业带来负面的经济问题,所以提高化工防腐能力成了化工企业最关心的问题。本文对化工腐蚀的原因和机理进行了总结归纳,并对如何提高化工防腐能力给出了一些措施和建议。
关键词: 化工机械;防腐能力;防腐设计;措施
目前,化工机械面临着一个主要的问题,就是怎样提高化工机械及设备的防腐能力,延长其使用寿命,同时也可以减少企业的经济投入。经过化学或者是化学作用而使物质有所消耗及损伤就是腐蚀。当化工机械发生腐蚀之后,其机械性能会受到不同程度的影响,严重的会产生破坏,从而使企业遭受严重的经济损失。
1.腐蚀的原因和种类
1.1.设备腐蚀的原因
大多數金属的化学性质是比较活泼的,从而使得金属本身就容易被腐蚀。此外,因为化工设备处在比较特殊的环境之中,周围的环境有大量的有害物质,例如硫化物、盐雾、二氧化硫、硫化氢等。由于长期接触加上有的环境潮湿高温,金属设备与之接触就会被腐蚀,从而造成损伤。
1.2.设备腐蚀的种类
金属设备的腐蚀主要分为两大类:(1)化学腐蚀。化学腐蚀是指金属设备的表面与其所处的环境中的介质发生了化学反应,然后生成了新的物质,一种金属氧化物,因此导致了金属的破坏,化学腐蚀一般发生在高温干燥的环境里,金属与其环境中的介质直接接触。(2)电化学腐蚀。电化学腐蚀是指机械设备在与电解质溶液接触时通过电极而发生的腐蚀。化学腐蚀和电化学腐蚀按照腐蚀产生的机理作为划分的依据。
2.金属设备腐蚀的化学机理
2.1.电化学腐蚀机理
金属的电化学腐蚀是指金属表面与离子导电介质发生电化学作用所产生的破坏。这样的电化学腐蚀本质上市在金属内部形成了短路原电池,在阴极的还原反应中消耗了阳极产生的电子,电流不对外做功。由此可知在电化学腐蚀中如果促进金属阳极的离子化就会加速腐蚀,从而导致化工设备的快速破坏。
2.2 工业大气腐蚀机理
在一些地区,工业污染比较严重,空气中会含有较高浓度的腐蚀性介质,如二氧化硫、二氧化碳、硫化氢、卤化物及工业粉尘,这些酸性的气体在比较潮湿的空气中会形成无机酸,化工机械设备若与这些介质接触,会受到严重的腐蚀破坏。其中二氧化硫的腐蚀最为严重,原因是二氧化硫可以形成酸雨,能起到催化剂的作用。
由以上可知,化学腐蚀和电化学腐蚀的本质,都是金属原子失去电子变成离子的氧化过程,主要的区别是化学腐蚀是金属与其周围的介质在高温干燥的条件下与之反应,而电化学腐蚀的过程必须是在潮湿的环境中。
3.化工设备的防腐设计
我们知道,金属的腐蚀破坏是最主要的破坏形式之一,所以在采购机械设备时,我们应该要考虑并重视这一因素,包括在选购后安装使用,以及为机械设备设计一些附件时,可以说,化工机械构件的功能与设备的防腐设计是同样重要的。
3.1材料的选用
目前,机械设备所使用的材料基本上都是普通碳素钢,这种材料的优势在于价格低廉,而且加工也十分简单。在普通的工作环境中,腐蚀对其破坏不大,但是若经常处在高浓度的腐蚀性介质中,因其本身防腐性能较差,就会受到严重的腐蚀,有文献报道,Q235在酸盐介质环境中腐蚀的速度高达0.5~1.0mm/a。尽管设计人员及维修人员会在设备的表面涂抹防腐涂料,但是,当机械设备表面出现划痕时,设备便会发生电化学腐蚀,最后严重影响设备使用寿命。所以,这样的钢材并不适合化工领域中用作原料。在选择材料时,要尽量选用耐腐蚀的钢材。尽管这样的钢材比较昂贵,但是从整体效益来看,它的综合效益要比普通钢材高很多。
3.2结构和工艺的防腐设计
如果机械设备的结构不合理,也会产生腐蚀。所以,机械设备的结构也会对腐蚀产生一定的影响。因而,在设计机械设备时,要充分考虑结构和工艺的防腐设计。
(1)在设计机械设备时,设备的形状应该尽量简洁,而且设备的材料也最好是同一种金属,要避免多种金属材料。
(2)尽量避免设备出现缝隙,使用中要防止表面划伤。
(3)应避免焊接缺陷,消除内应力和应力集中。
(4)在设备表面上应该涂抹具有防腐性能的涂料。
(5)防止残余的水在设备上滞留。
4强度设计上的防腐设计
在化工机械中,其环境具有较强的腐蚀性,所以设计人员在对机械强度设计时也应该注意强度的防腐设计。在机械设备的强度设计方面,除了要满足机械结构本身的强度要求外,还要留有足够的腐蚀余量。
对于控制机械设备腐蚀的方法,大致可分为两方面,一方面通过选择抗腐蚀性能较强的金属,且对其表面进行涂刷防腐材料的处理。另一方面为对机械设备所处的环境进行防腐处理,通过降低环境中的有害物质以及湿度、温度来达到减少腐蚀的目的。当然,也可以利用牺牲阳极保护阴极金属设备的电化学保护。对于化工机械及设备的腐蚀控制应当从多方面进行考虑,才能减小腐蚀,从而延长设备的使用寿命。
化工机械设备的防腐不仅需要从材料以及防腐手段上面着手,也要注意平时的操作的规范性来达到防腐的效果。在日常工作中,要对操作工人进行培训,提高操作人员的安全意识和规范操作能力,严格遵守操作规程。并且,要注意日常的维护和修理,对于一些抗腐蚀性能较差的机械设备,要注意养护,要建立设备档案,进而提高化工机械设备的防腐性能。
5结论
对于化工企业来说,化工机械设备是十分重要的,而且种类和规格都比较多,使用频率也很高。所以要求设计人员从选材、设计等方面综合考虑,提高机械设备的防腐能力。而操作人员要从使用维护以及规范操作等方面加强管理,尽量延长设备的使用寿命,提高化工企业的经济效益。
参考文献
[1]赵麦群,雷阿丽.金属的腐蚀与防护[M].北京:国防工业出版社.2002
[2]宋伟.关于化工机械防腐能力的探讨[J].黑龙江科技信息,2011
[3]梁军.加强化工机械设备防腐能力的途径[J].科技致富向导,2012
[4]陈霞.提高化工机械防腐能力的探讨[J].广东化工,2000
关键词: 化工机械;防腐能力;防腐设计;措施
目前,化工机械面临着一个主要的问题,就是怎样提高化工机械及设备的防腐能力,延长其使用寿命,同时也可以减少企业的经济投入。经过化学或者是化学作用而使物质有所消耗及损伤就是腐蚀。当化工机械发生腐蚀之后,其机械性能会受到不同程度的影响,严重的会产生破坏,从而使企业遭受严重的经济损失。
1.腐蚀的原因和种类
1.1.设备腐蚀的原因
大多數金属的化学性质是比较活泼的,从而使得金属本身就容易被腐蚀。此外,因为化工设备处在比较特殊的环境之中,周围的环境有大量的有害物质,例如硫化物、盐雾、二氧化硫、硫化氢等。由于长期接触加上有的环境潮湿高温,金属设备与之接触就会被腐蚀,从而造成损伤。
1.2.设备腐蚀的种类
金属设备的腐蚀主要分为两大类:(1)化学腐蚀。化学腐蚀是指金属设备的表面与其所处的环境中的介质发生了化学反应,然后生成了新的物质,一种金属氧化物,因此导致了金属的破坏,化学腐蚀一般发生在高温干燥的环境里,金属与其环境中的介质直接接触。(2)电化学腐蚀。电化学腐蚀是指机械设备在与电解质溶液接触时通过电极而发生的腐蚀。化学腐蚀和电化学腐蚀按照腐蚀产生的机理作为划分的依据。
2.金属设备腐蚀的化学机理
2.1.电化学腐蚀机理
金属的电化学腐蚀是指金属表面与离子导电介质发生电化学作用所产生的破坏。这样的电化学腐蚀本质上市在金属内部形成了短路原电池,在阴极的还原反应中消耗了阳极产生的电子,电流不对外做功。由此可知在电化学腐蚀中如果促进金属阳极的离子化就会加速腐蚀,从而导致化工设备的快速破坏。
2.2 工业大气腐蚀机理
在一些地区,工业污染比较严重,空气中会含有较高浓度的腐蚀性介质,如二氧化硫、二氧化碳、硫化氢、卤化物及工业粉尘,这些酸性的气体在比较潮湿的空气中会形成无机酸,化工机械设备若与这些介质接触,会受到严重的腐蚀破坏。其中二氧化硫的腐蚀最为严重,原因是二氧化硫可以形成酸雨,能起到催化剂的作用。
由以上可知,化学腐蚀和电化学腐蚀的本质,都是金属原子失去电子变成离子的氧化过程,主要的区别是化学腐蚀是金属与其周围的介质在高温干燥的条件下与之反应,而电化学腐蚀的过程必须是在潮湿的环境中。
3.化工设备的防腐设计
我们知道,金属的腐蚀破坏是最主要的破坏形式之一,所以在采购机械设备时,我们应该要考虑并重视这一因素,包括在选购后安装使用,以及为机械设备设计一些附件时,可以说,化工机械构件的功能与设备的防腐设计是同样重要的。
3.1材料的选用
目前,机械设备所使用的材料基本上都是普通碳素钢,这种材料的优势在于价格低廉,而且加工也十分简单。在普通的工作环境中,腐蚀对其破坏不大,但是若经常处在高浓度的腐蚀性介质中,因其本身防腐性能较差,就会受到严重的腐蚀,有文献报道,Q235在酸盐介质环境中腐蚀的速度高达0.5~1.0mm/a。尽管设计人员及维修人员会在设备的表面涂抹防腐涂料,但是,当机械设备表面出现划痕时,设备便会发生电化学腐蚀,最后严重影响设备使用寿命。所以,这样的钢材并不适合化工领域中用作原料。在选择材料时,要尽量选用耐腐蚀的钢材。尽管这样的钢材比较昂贵,但是从整体效益来看,它的综合效益要比普通钢材高很多。
3.2结构和工艺的防腐设计
如果机械设备的结构不合理,也会产生腐蚀。所以,机械设备的结构也会对腐蚀产生一定的影响。因而,在设计机械设备时,要充分考虑结构和工艺的防腐设计。
(1)在设计机械设备时,设备的形状应该尽量简洁,而且设备的材料也最好是同一种金属,要避免多种金属材料。
(2)尽量避免设备出现缝隙,使用中要防止表面划伤。
(3)应避免焊接缺陷,消除内应力和应力集中。
(4)在设备表面上应该涂抹具有防腐性能的涂料。
(5)防止残余的水在设备上滞留。
4强度设计上的防腐设计
在化工机械中,其环境具有较强的腐蚀性,所以设计人员在对机械强度设计时也应该注意强度的防腐设计。在机械设备的强度设计方面,除了要满足机械结构本身的强度要求外,还要留有足够的腐蚀余量。
对于控制机械设备腐蚀的方法,大致可分为两方面,一方面通过选择抗腐蚀性能较强的金属,且对其表面进行涂刷防腐材料的处理。另一方面为对机械设备所处的环境进行防腐处理,通过降低环境中的有害物质以及湿度、温度来达到减少腐蚀的目的。当然,也可以利用牺牲阳极保护阴极金属设备的电化学保护。对于化工机械及设备的腐蚀控制应当从多方面进行考虑,才能减小腐蚀,从而延长设备的使用寿命。
化工机械设备的防腐不仅需要从材料以及防腐手段上面着手,也要注意平时的操作的规范性来达到防腐的效果。在日常工作中,要对操作工人进行培训,提高操作人员的安全意识和规范操作能力,严格遵守操作规程。并且,要注意日常的维护和修理,对于一些抗腐蚀性能较差的机械设备,要注意养护,要建立设备档案,进而提高化工机械设备的防腐性能。
5结论
对于化工企业来说,化工机械设备是十分重要的,而且种类和规格都比较多,使用频率也很高。所以要求设计人员从选材、设计等方面综合考虑,提高机械设备的防腐能力。而操作人员要从使用维护以及规范操作等方面加强管理,尽量延长设备的使用寿命,提高化工企业的经济效益。
参考文献
[1]赵麦群,雷阿丽.金属的腐蚀与防护[M].北京:国防工业出版社.2002
[2]宋伟.关于化工机械防腐能力的探讨[J].黑龙江科技信息,2011
[3]梁军.加强化工机械设备防腐能力的途径[J].科技致富向导,2012
[4]陈霞.提高化工机械防腐能力的探讨[J].广东化工,2000