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化工机械设备的防腐设计与对应措施

所属栏目:化工论文 发布日期:2021-03-30 09:38 热度:

   化学材料在化工行业中是经常会用到又必不可少的,然而,很多化学原料腐蚀性较强,如果空气比较干燥,温度又过高,化工机械设备与这些腐蚀性很强的材料接触,就会引发化学反应,产生金属氧化物,从而会危害到机械设备,一般把这一过程称为化学腐蚀。电化学腐蚀是另外一种腐蚀,其于化学腐蚀正好是一个相反的过程,通常在潮湿阴冷的环境中发生,产生的是氧化还原化学反应。电化学腐蚀与化学腐蚀两种腐蚀是伤害比较大且比较常见的。除此之外,常见的腐蚀多为点状腐蚀、缝隙腐蚀、应力焊接腐蚀、疲劳腐蚀、剥层腐蚀、晶间腐蚀、氧化腐蚀、大气腐蚀等等。种类如此多的腐蚀能够说明一点,那就是化工机械设备十分容易出现腐蚀伤害,腐蚀或重或轻地会影响到机械设备,从而进一步影响到化工生产[1-2],因此,对化工设备进行一定的防腐处理是十分必要的。

化工机械设备的防腐设计与对应措施

  1设备腐蚀表现

  1.1平衡腐蚀

  长期处在具有侵蚀性气体的溶液中,就会使化工机械设备发生腐蚀,一般情况下,这种腐蚀具有线性平衡的特征。例如,当机械设备在含有强腐蚀性的空气或者溶液中,腐蚀性的物质会均匀停留覆盖在设备表层,形成平衡腐蚀。我们可以通过仪器检测出这种腐蚀的原因,也可以采用一些耐腐蚀材料的设备来减缓腐蚀速度。

  1.2局部腐蚀

  这种腐蚀是化工设备出现频率最高的一种腐蚀,它的表现是设备的同一部位腐蚀面出现不一致,例如,铁轨里钢材的下部金属通常会发生比较严重的腐蚀,但是上部金属的腐蚀程度却并不十分严重。如果发生了局部腐蚀,又没有对其进行及时的处理,那么,随着时间流逝,局部腐蚀也会影响到设备的其他部位,腐蚀变得越来越显著,并且腐蚀面也会逐渐增大。一直没有得到控制,整个化工设备可能也会因局部腐蚀而瘫痪。

  2设备腐蚀因素

  造成机械设备腐蚀的因素丰富且复杂,但归纳起来,主要有三点:管理因素、外部因素和内部因素[3]。下面进行逐一分析。

  2.1管理因素

  没有恰当管理化工机械设备是造成设备腐蚀的一个重要原因。经过长期的运行工作后,化工设备就会有多种多样的问题出现,一开始可能是些很小的问题,管理人员没有及时发现,经过长时间的积累,腐蚀速度加快,严重影响到设备正常工作。

  2.2环境因素

  在化工企业实际的工作环境中,机械设备长期并且持续处在一种强碱弱酸的状态。生产时又不可避免的会使用到盐、碱、酸等化学试剂,为机械设备带来腐蚀机会。图1是某化工企业生产使用的机械设备,由于在使用中没有考虑到环境影响造成的腐蚀,设备的表面遭受强酸腐蚀,严重影响到了设备的正常工作。另外,介质的流速与温度也会影响到腐蚀速度。介质流量越大,对设备表面产生冲刷力图1设备表层遭到环境腐蚀示意图越大。当前,化工设备表层都会涂上一层防腐蚀镀层,但是一旦介质流速超过一定的程度,防腐蚀镀层也很容易遭到破坏,离开了防腐蚀镀层的防护,机械设备更易遭受腐蚀。介质的分子不停地做着不规则的剧烈的运动,如果温度升高,分子运动的速度加快,设备腐蚀的速度也会随之提高。研究表明,介质的温度提高几度,设备的腐蚀速度随之会增加几倍。

  2.3内部因素

  设备本身的材质不同,抗腐蚀的能力也会不同,有研究显示,不同的晶粒度对腐蚀发生的速度有一定的影响。想要控制化工设备的腐蚀速度,尽可能地使用晶粒度较小的材质设备,如与其它金属相比,合金的耐腐蚀度就要高一些。如果机械设备有一个光滑平整的表面,那么空气与其接触的面积变小,发生腐蚀的机会就会减少。相反,如果机械设备有一个制造很粗糙的表面,空气与其接触面增大,也就增加了发生化学腐蚀的概率。

  3设备防腐设计

  如果机械设备设计得不合理或者过于复杂,在使用中也会影响到化学腐蚀的发生,如易出现热应力、积液等,这些都与设备的腐蚀有密切联系[4-6]。

  3.1设备的强度优化设计

  化工机械设备通常会处于比较恶劣的含有高浓度腐蚀物质的工作环境中,既会使设备的强度降低,也会导致设备腐蚀。因此,在设计设备强度时,不能不考虑到因为环境因素而造成的损耗。另外,在设计中还要注意留有相应的腐蚀余量,这样能够让机械不易被腐蚀所影响,设备的工作也会更加稳定。

  3.2表面涂层的优化

  最常见的防止机械设备腐蚀的方式就是在设备的表层涂上一层防护漆,这种方式不仅防腐效果良好而且简单易操作,然而,选择漆料时必须要特别谨慎小心,防锈漆是最佳的选择,其能够将空气中的强腐蚀性物质与化工设备表面隔离,断绝它们直接接触的机会。机械设备的焊接处极易发生腐蚀,因此可以在焊接处涂上防锈漆可以有效阻止腐蚀。值得一提得是,涂防锈漆不能改变机械设备的结构和工作强度,涂漆前,必须了解涂漆部位的表面状态、形状、使用条件、材料材质等,根据实际需要选择漆料。另外,刷漆要严格按照工序操作进行。

  3.3设备缝隙的优化

  在使用铝、不锈钢、碳钢等材质的机械设备中,常常会有缝隙出现,缝隙中常隐藏着化学物质残余,腐蚀现象极易发生。如果没有及时处理,进一步发展,缝隙腐蚀就会演变成孔蚀或应力腐蚀,对机械设备造成严重损害。在设计化工设备时,尽量减少缝隙。同理,也尽可能的不要有凹面出现,凹面同样容易积累化学物质或者水分。如果必须要有凹面,在设计中就要考虑置办一个排水管,尽量使机械设备在干燥的环境下工作。

  3.4焊接工艺的优化

  如果没有进行恰当的焊接也会导致腐蚀现象。例如,焊接时有咬边、焊瘤等现象出现,焊瘤部位容易出现腐蚀,咬边会使应力集中,咬边出现凹陷的一边还容易形成夹缝,这种现象是导致腐蚀的重要因素。因此,为了防止出现这种情况,焊接时最好不用间接焊接,而是要进行连续性的焊接,同时还要避免焊接缺陷的出现,这样才能尽量减少夹缝和应力集中,降低腐蚀危险。

  3.5设备形状尽量简化

  如果设计出的化工设备的形状太复杂,则易有死角出现,化学物质渗入到死角中很难进行清理,时间一长也会导致设备出现腐蚀。因此,机械设备尽量采用比较简单的形状,而且尽量不采用相异的金属材料,保证机械设备不留死角,容易清理,这样就不会有化学物质残留,能够有效预防腐蚀的发生。

  参考文献:

  [1]景艳.刍议化工机械设备的防腐设计与应对措施[J].科技创新导报,2012(36):91-92.

  [2]潘国胜,董震,王中开.关于化工机械防腐能力的探讨[J].中国化工贸易,2012,4(09):53.

  [3]马筱童,刘彬.石化企业设备常见腐蚀原因与防腐措施分析[J].中国机械,2014(18):166-167.

  [4]王宁,左甜,晋西润,等.加工海洋高酸原油减压塔腐蚀原因分析[J].石油化工腐蚀与防护,2016,33(03):29-32.

  [5]聂仁态.SGMW整车耐腐蚀性与车身防腐工艺研究[D].长春:吉林大学,2011.

  [6]王彬彬,高鑫.化工压力容器防腐蚀措施探讨[J].科学家,2017(16):19-20.

  《化工机械设备的防腐设计与对应措施》来源:《中国石油和化工标准与质量》,作者:张柱

文章标题:化工机械设备的防腐设计与对应措施

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