浅析化工机械防腐能力

学术论文 2018-05-23 10:35:46
  前言: 
   在工业方面来讲,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。 
  腐蚀的定义 
   腐蚀物质通过化学或者是化学作用而被损耗及破坏。从浅层次而言,腐蚀是由于材料和环境之间所发生的化学、电化学作用,而使得材料自身的功能受到了一定程度的损伤。化工机械设备在被腐蚀之后,其色泽、外形及其机械性能等各方面均可发生不同程度的变化,从而造成了化工机械设备的损坏以及能源、资源较为严重的浪费,使得化工企业的生产成本受到了较为较大的影响,化工企业也因此蒙受了经济上的损失。因而,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是当今化工相关生产领域所面临的关键问题。 
  2、腐蚀的防护措施 
   化工机械设备的防腐方法相对比较多其中主要是采取改善金属本质的方法,将金属和腐蚀介质相隔离,或者是采用对金属的表面进行处理的方法,以改善其腐蚀环境和电化学保护,而其中的电化学保护方法在化工机械设备的防腐中有着较为重要的意义。 
   在电化学保护方法当中, 应用牺牲阳极的保护方法而对化工机械设备进行阴极的保护,是目前一种较为有效的防腐控制方法。我国当前所较为常用的、牺牲阳极的材料为:镁阳极,其中包括了纯镁以及Mg-Mn 合金;锌阳极、铝阳极等。其中,标准锌电极电位相对铁而言为负,因而在一定的介质条件之下,当这两种金属相互之间进行接触的时候,就会形成一个微电池,其中锌为阳极,而铁为阴极,锌在介质当中被腐蚀,而铁得到了保护。在具体的使用过程当中,可以应用将牺牲阳极在化工机械设备的构件上进行焊接,以此作为牺牲阳极安装方法,同时也可以应用螺栓来进行固定。 
  3、化工机械的防腐设计 
   以上可以看出, 腐蚀破坏是金属材料最主要的破坏形式之一, 所以我们在机械设备的采购选用及安装使用各环节, 包括为设备自行设计配套一些附件时, 都要特别重视这一因素。 可以说设备在腐蚀环境下的防腐设计和设备构件的功能作用和是同等重要的。 应从以下几个方面采取措施。 
  3.1材料的选用 
   用来制造通用机械设备的材料大部分是普通的碳素钢,其特点在于价格低廉,供应方便,容加工。在普通的条件下使用,腐蚀对其的危害并不大, 但是如果是使用在化工行业这种高浓度腐蚀性介质的环境下, 因为其的抗腐蚀能力差,就很容易遭受腐蚀的破坏。如常用的 Q235 钢材,其在酸气、盐雾介质中的腐蚀速度高达0.5~1.0mm/a,各个企业都会定期的对设备构件进行防腐涂漆, 但只要漆膜出现划痕或者局部的脱落, 就会立即产生电化学腐蚀并不断的扩展,从而导致其使用寿命大大降低, 因此化工企业不宜采用这类钢材做为机械设备的原材料。而应该选用耐腐蚀钢如16MnCu、09MnCuPTi等普通低合金钢作为制造基材设备。虽然这类钢材较前者要贵,但是总体经济效益要高的多。据统计显示,低合金钢所制造的设备的使用寿命是采用普通碳素钢制造设备的寿命的2~3 倍, 所以其性价比还是高了很多。 
   3.2结构和工艺的防腐设计 
   如果构件的几何形状设计不合理或者过于复杂的话,经常会引起机械应力、热应力、积液、积尘和金属表面漆膜漏涂破损等缺陷,从而导致局部的氧化腐蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀等,因此必须要从防腐的角度考虑结构的设计和工艺设计的合理性。作以下几点建议: 
   3.2.1构件的形状应尽可能的简单,尽量选用同一种金属材料。 
   3.2.2尽量减少缝隙,防止表面损坏或有伤痕,防止残余水分滞留设备。 
   3.2.3焊接时应尽量防止出现内应力和应力集中,避免焊接缺陷。 
   3.2.4选择合适优秀的防锈漆,以使腐蚀介质与构件的完全隔离, 特别要注意焊缝的涂漆。 
   3.2.5对构件连接出夹缝也应合理设计,进一步防止缝隙腐蚀。 
  3.3 强度设计上的防腐考虑 
   由于化工企业中设备工作环境的高腐蚀性, 所以对设备及附件的强度要寄予特别考虑。 这就是说, 构件除满足机械强度和刚度要求外, 还须留有腐蚀余量, 这个余量一般为设备设计寿命内腐蚀深度的双倍。 
  4、防腐蚀涂料的作用 
   4.1.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。 
   4.2.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) 。 
   4.3.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。 
   4.4无论从防电化学腐蚀还是从单纯的隔离作用考虑,防腐蚀涂料的屏蔽作用都很重要,而漆膜的屏蔽性取决于其成膜物的结构气孔和涂层针孔。水、氧和离子对漆膜的透过速度是不同的。水的透过速度远远大于离子。氧的透过比较复杂,与温度关系很大。水和氧透过漆膜后可在金属表面形成腐蚀电池。 离子透过漆膜较少, 可不考虑它们对底材金属的直接作用,但会增加漆膜的导电率。当成膜物结构中分子有较多的官能团时,漆膜的结构气孔少,并且在成膜过程中能彼此反应, 形成交联密度高的网状立体结构,从而增强涂料的防腐蚀性。 
  5、腐蚀的控制 
   机械的防腐方法有很多种, 主要分为改善金属本质和对金属进行表面处理, 改善腐蚀环境及进行电化学保护。 除了定期对设备进行防腐涂漆外,还应尽力控制环境污染的程度,降低有害气体的浓度,控制环境湿度和温度。另外,根据电化学腐蚀原理,采用牺牲阳极保护法对设备进行阴极保护也是一种有效的控制方法, 还有就是外加电流法也能防止腐蚀的发生,下面就来具体介绍这两种方法。 
   电化学保护法是根据电化学原理在金属设备上所采取的措施,使之成为腐蚀电池中的阴极,从而防止或者减轻金属腐蚀的方法,它包括牺牲阳极保护法和外加电流法两种。牺牲阳极保护法是用电极电势比被保护的金属更低的金属或者合金作为阳极,使其固定在被保护的金属上,形成腐蚀电池,被保护的金属因做为阴极而得到了保护;外加电流法是将被保护的金属与另一附加电极作为电池的两个极,使被保护的金属做为阴极,在外加直流电的作用下使阴极得到保护的方法。此法主要用于防止土壤、海水和河水中金属设备的腐蚀。 
   化工生产企业中普遍存在腐蚀性介质,化工机械设备会比一般行业设备腐蚀严重,从设计、施工、运行防护各个方面考虑,有效提高防腐能力,延长设备寿命。 
  6、结语 
   总而言之,在化工企业的生产过程当中,化工机械是保证化工企业进行正常生产的必要生产设备,化工机械设备所面临的防腐问题也逐渐受到了化工相关生产领域的普遍关注。努力提高化工机械设备的防腐能力,最大程度的延长化工机械设备的生产使用寿命,尽可能的降低化工企业的生产成本,已经成为了当今化工相关生产领域所面临的关键问题。 
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[责任编辑:花间一壶酒]