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化工機械的腐蝕機理與防護措施研究

文檔作者：衛(wèi)兵文檔來源：南京博納能源環(huán)保科技有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年10月14日
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化 工 設(shè) 計 通 訊 研究與開發(fā)
Chemical Engineering Design Communications Research and Development
·149·
第43卷第4期
2017年4月
腐蝕是物體材料與外界環(huán)境之間發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)
而導(dǎo)致材料變質(zhì)或功能遭到破壞。腐蝕會造成大量材料因過
早變質(zhì)而失效，造成資源大量浪費和能源損耗?；ば袠I(yè)存
在著大量腐蝕性介質(zhì)如酸、堿、鹽和有機溶劑等，極易引起
化工機械設(shè)備的腐蝕，機械設(shè)備被腐蝕對外形及性能等方面
產(chǎn)生負(fù)面影響，給化工企業(yè)帶來嚴(yán)重的損失。因此應(yīng)加強對
化工機械的防腐保養(yǎng)，研究化工機械腐蝕的機理，采取相應(yīng)
防腐措施以提高化工機械防腐能力。
1 腐蝕的原因、種類
化工行業(yè)的機械設(shè)備通常處于高溫高壓、或酸或堿的環(huán)
境下，在這種情況下機械本身的金屬材料易與環(huán)境中的酸、堿、
鹽等化學(xué)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而導(dǎo)致腐蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生引起
化工機械的損壞。腐蝕通常發(fā)生在外界化學(xué)物質(zhì)與機械接觸
的一面，由外而內(nèi)，逐步延伸。由于化工機械表面通常與外
界直接接觸，因此易與外界環(huán)境發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng)，如在
潮濕、高溫高壓、酸性或堿性的環(huán)境里[1]。而在機械設(shè)備內(nèi)部，
也可能因受到化學(xué)物質(zhì)的沾染而發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，如化工儲罐
很容易在罐體內(nèi)部腐蝕而發(fā)生泄露事故。
機械設(shè)備易因受到一些因素如電解質(zhì)和電極作用、濕度
和溫度等影響而發(fā)生腐蝕。另外在機械設(shè)備通電的情況下，
也易發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而引發(fā)腐蝕，這就是電化學(xué)腐蝕。金屬
具有化學(xué)活性，易于受環(huán)境介質(zhì)影響發(fā)生腐蝕。金屬腐蝕涉
及面廣，機理復(fù)雜，其分類方法見表1。
表1 金屬腐蝕的分類方法
分類標(biāo)準(zhǔn)類型
腐蝕機理
化學(xué)腐蝕
電化學(xué)腐蝕
物理腐蝕
溫度
常溫腐蝕
高溫腐蝕
環(huán)境
自然環(huán)境腐蝕
工業(yè)介質(zhì)腐蝕
破壞形式
全面腐蝕（均勻腐蝕）
局部腐蝕
應(yīng)力作用腐蝕
2 化工機械腐蝕機理研究
2.1 電化學(xué)腐蝕機理
金屬與環(huán)境介質(zhì)之間發(fā)生一個陽極反應(yīng)和一個陰極反應(yīng)，
即在金屬內(nèi)部形成一個電子回路。以金屬為陽極，以環(huán)境介
質(zhì)為陰極，通過金屬陽極的離子化，即可發(fā)生腐蝕。
2.2 大氣腐蝕機理
污染較重的區(qū)域，空氣中含有大量SO2、CO2 及硫化物等
氣體或粉塵，與水反應(yīng)形成無機酸，并與鐵等金屬物體發(fā)生
化學(xué)反應(yīng)，從而導(dǎo)致金屬物體的腐蝕。如鋼鐵極易被空氣中
的SO2腐蝕而遭到破壞。
3 化工機械防腐措施
3.1 電化學(xué)防腐
要減輕金屬腐蝕則可讓金屬設(shè)備成為原電池的陰極。一種
是可通過外加電流的方式，使要被保護的金屬成為陰極，而
另外一極則為陽極，從而使得陰極金屬被保護免遭腐蝕，這
種稱之為外加電流法。另一種方法則是使需被保護的金屬電
勢較低，作為陰極，而另一金屬的電勢較高，作為陽極，從
而使陰極下的金屬免遭腐蝕，這種方法稱為犧牲陽極保護法。
在實踐中電化學(xué)保護法比較常用于海水、河水或土壤中金屬
設(shè)備的防腐[2]。目前我國常用的犧牲陽極材料有鎂陽極、鋅陽
極和鋁陽極等。
3.2 機械設(shè)備防腐管理
加強機械設(shè)備管理，生產(chǎn)過程中防止對機械設(shè)備損傷，因
損傷部位易形成原電池反應(yīng)，引起機械表面金屬的腐蝕。另
外須做好機械設(shè)備的防腐管理工作，對于不同材質(zhì)的機械設(shè)
備，結(jié)合所處環(huán)境因素采用不同的防腐管理。如金屬機械在
潮濕的環(huán)境中運行，易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生腐蝕，應(yīng)針對潮
濕環(huán)境采取相應(yīng)措施，如減少潮濕，對機械進(jìn)行防潮防腐保
養(yǎng)等方法。
3.3 做好機械設(shè)備選購
對于化工機械設(shè)備采購，既要根據(jù)化工工藝和安裝尺寸
等選擇合適型號，同時還應(yīng)結(jié)合企業(yè)經(jīng)濟實力，另外必須認(rèn)
真了解機械設(shè)備的參數(shù)性能。結(jié)合機械設(shè)備安裝后的生產(chǎn)環(huán)
境條件，選擇化學(xué)性能或耐腐蝕性能夠適應(yīng)生產(chǎn)環(huán)境要求的
化工機械。且在機械設(shè)備安裝好后必須做好防腐，增強化工
機械的防腐性能。如可將化工機械與外界介質(zhì)直接接觸的金
屬表面涂上防腐材料，避免機械金屬表面與外界介質(zhì)的化學(xué)
反應(yīng)而產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。
3.4 開發(fā)和應(yīng)用耐腐蝕材料
僅靠防腐很難完全避免腐蝕，在化工實踐中對新的耐腐
蝕材料進(jìn)行開發(fā)和應(yīng)用也很重要，可減少腐蝕的損失達(dá)30%
以上。目前已開發(fā)出高性能耐蝕合金材料，如304、316 型等
通用不銹鋼、奧氏體不銹鋼（20 號合金）和鈦、鈦合金及鋯
（下轉(zhuǎn)第157 頁）
摘 要：化工機械是化工生產(chǎn)的基礎(chǔ)保障，而化工行業(yè)的工作環(huán)境，決定了機械設(shè)備的腐蝕無處不在。在化工生產(chǎn)中，要
充分了解化工機械發(fā)生腐蝕的原因和機理，進(jìn)而采取相應(yīng)的防腐蝕措施，以減少腐蝕對機械設(shè)備帶來的損害。通過分析腐蝕發(fā)
生的原因、機理及防腐蝕措施，探究提升化工機械防腐能力的方法。
關(guān)鍵詞：化工機械；腐蝕；機理；防護
中圖分類號：TS206 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：1003–6490（2017）04–0149–02
Corrosion Mechanism and Protective Measures of Chemical Machinery
Wei Bing
Abstract ：Chemical machinery is the basis of chemical production protection，and the chemical industry’s working environment，
determines the corrosion of mechanical equipment everywhere.In the chemical production，to fully understand the chemical machinery
corrosion causes and mechanisms，and then take the appropriate anti-corrosion method to reduce the corrosion of mechanical equipment
damage.In this paper，by analyzing the causes of corrosion，mechanism and anti-corrosion measures to explore ways to enhance the
corrosion resistance of chemical machinery.
Key words ：chemical machinery ；corrosion ；mechanism ；protection
化工機械的腐蝕機理與防護措施研究
衛(wèi) 兵
（南京博納能源環(huán)保科技有限公司，江蘇南京 211500）
收稿日期：2017–04–05
作者簡介： 衛(wèi)兵（1966—），男，安徽蚌埠人，工程師，主要從事化
工環(huán)保類機械研究。
萬方數(shù)據(jù)
化 工 設(shè) 計 通 訊 工業(yè)生產(chǎn)
Chemical Engineering Design Communications Industrial Production
·157·
第43卷第4期
2017年4月
4 引入裝置進(jìn)行小試
2011 年11 月，在對中水水質(zhì)進(jìn)行充分論證的前提下，中
能公司將中水引入一期循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行小范圍的試用，試用
期2個月。中水在一期裝置試用期間，日平均用量約為2000噸，
中水供量及水質(zhì)均能滿足中能公司一期循環(huán)水使用要求（中
水水質(zhì)分析見表4），但中能公司循環(huán)水處理所用的化學(xué)藥劑
消耗量有所增加，主要原因是中水的總硬度、氯離子等含量
較地表水要高。
表4 中水水質(zhì)分析表
日期
水源
類型
PH 值濁度電導(dǎo)率堿度總硬度氯離子正磷COD
NTU μs/cm mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L
11 月中水7.70 1.7 1 437 187 418 179 0.72 4.82
12 月中水7.71 0.92 1 465 220 445 222 0.59 5.39
由于地表水（運河水）從取水至補入循環(huán)水系統(tǒng)需經(jīng)過
泵提升2 次（取水泵、循環(huán)水補水泵），并經(jīng)過加絮凝劑凈化
處理，循環(huán)水補水凈成本達(dá)到1.64 元/t（水費：1.31 元/t，電
費0.2 元/t，藥劑費用0.06 元/t，損耗約0.07 元/t），用水成本
較高。而中水可直接補入循環(huán)水系統(tǒng)，不需要再加絮凝劑進(jìn)
行凈化處理，也不需要再利用水泵進(jìn)行提升，使用中水以后
循環(huán)水補水成本可降至1.05 元/t。雖然使用中水將導(dǎo)致循環(huán)水
處理藥劑費用有所增加，但其綜合成本仍較使用河水大幅降
低（效益計算見表5），為公司積極推廣使用中水奠定了基礎(chǔ)。
表5 使用中水效益計算
補水類型
月均補水量單價月均補水費用月均藥劑費用合計
t 元/t 元元元
運河水69 000 1.64 113 160 90 480 203 640
中水69 000 1.05 72 450 102 620 175 070
對比減少0 0.59 40 710 -12 140 28 570
5 中能公司推廣使用中水
中能公司根據(jù)在一期循環(huán)水系統(tǒng)的小試結(jié)論，中水不僅能
滿足中能循環(huán)水使用要求，而且經(jīng)濟、社會效益明顯。2012
年3 月公司通過技改立項，決定對公司其它循環(huán)水補水管網(wǎng)進(jìn)
行改造，直接將中水引入公司所有循環(huán)水系統(tǒng)（450A/B/C/D，
950，951A/B/C）進(jìn)行補水。中水回用技改項目在2012 年3 月
份完成立項，2012 年6 月底完成改造，2012 年中能公司共使
用中水404 萬t，不僅將技改投資的費用收回，而且還為公司
節(jié)約了150 余萬元的生產(chǎn)費用（2012 年使用中水收益計算見表
6）。
表6 2012年使用中水收益計算
補水類型
補水量投資費用藥劑增加費用節(jié)約水費綜合收益
萬t 萬元萬元萬元萬元
中水404 50 35.2 238.36 151.16
6 使用中水的意義
中水回用的意義首先在于它能緩解我國水資源相對短缺
的現(xiàn)狀，其次又是減少污水排放的有效途徑。我國是水資源
短缺的國家之一。多年來，我國許多嚴(yán)重缺水的大城市如北京、
天津、深圳、大連、青島、太原等都先后建立了中水工程設(shè)
施，取得了客觀的經(jīng)濟社會環(huán)境效益[4]。例如，從1984 年起，
北京市環(huán)境保護研究所和北京市政設(shè)計院先后在機關(guān)大院和
住宅小區(qū)開展了建筑中水回用的設(shè)施研究，截止到目前為止，
北京已有20 多座中水回用設(shè)施在運轉(zhuǎn)。隨著我國經(jīng)濟的快速
發(fā)展和人們生活水平的提高，水資源的短缺問題必將越來越
凸現(xiàn)，實施中水回用也必將更有廣泛的現(xiàn)實意義。
7 結(jié)語
中能公司的愿景是成為最受尊重的國際化綠色能源領(lǐng)先
企業(yè)。公司一直致力于建設(shè)節(jié)能、節(jié)水型企業(yè)，作為徐州市
第一家使用中水的企業(yè)，為徐州市推廣使用中水起到了帶頭
作用，徐州市水務(wù)局多次組織各級領(lǐng)導(dǎo)到公司參觀、視察中
水回用項目，并將其作為徐州市節(jié)水改造典型。中能公司在
回收利用中水的過程中，既節(jié)能又減排，為建設(shè)美麗徐州增
添了一筆重彩，經(jīng)濟效益、社會效益、環(huán)境效益顯著。
參考文獻(xiàn)
[1] 李偉英，范瑾初. 淺談中水回用[J]. 環(huán)境與開發(fā)，1997，（3）.
[2] 周彤等. 污水回用決策與技術(shù)[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社，2002 ：221-
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[3] 關(guān)小偉， 吉燈才. 中水系統(tǒng)的發(fā)展及應(yīng)用綜述[J]. 山西建筑，
2006，（3）：195-196.
（上接第136頁）
4 結(jié)論
Φ108mm 大直徑變扣防落卡裝置可以有效防止管柱卡入
4 吋套管懸掛器內(nèi)，（懸掛器規(guī)格Φ102mm 和Φ91.2mm），杜
絕因懸掛器規(guī)格不詳而不能采取防落卡裝置造成的管柱落井
打撈難題，具有良好的防卡性能。
參考文獻(xiàn)
[1] 張雪明. 油井管柱腐蝕機理研究與防治對策[J]. 中國機械，2015，
（20）：177-178.
（上接第141頁）
一口則位于構(gòu)造西翼。
4 結(jié)束語
水合物在管道中形成會造成堵塞管道、從而增大天然氣
損耗；在井筒中形成會堵塞井筒，損害井筒內(nèi)部的部件，甚
至造成氣井的停產(chǎn)。水合物対氣井生產(chǎn)造成的影響需要不斷
探索研究。
參考文獻(xiàn)
[1] 光新軍，王敏生. 海洋天然氣水合物試采關(guān)鍵技術(shù)[J]. 石油鉆探技
術(shù)，2016，44（5）.
（上接第149頁）
材等三個檔次的耐蝕合金。同時耐蝕非金屬材料的應(yīng)用也很
廣泛，可用于制作整體化工設(shè)備，主要材料為塑料、石墨和
陶瓷等。另外耐蝕非金屬材料還可用作耐蝕襯里層。
3.5 表面防腐蝕
對與化工機械的腐蝕現(xiàn)象，可采用表面防腐蝕技術(shù)進(jìn)行
防護。在實踐中，通常對化工機械采用耐蝕涂料涂刷，使化
工機械與外界介質(zhì)隔離，從而避免發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起腐蝕。
在化工實踐中，耐蝕涂料的應(yīng)用很廣泛，常被用于化工裝置、
化工儲罐的內(nèi)外壁以及輸油輸氣管道等。
4 結(jié)束語
化工產(chǎn)品對人們的生產(chǎn)和生活具有非常重要的作用，而
在化工生產(chǎn)中機械設(shè)備的腐蝕無處不在，給企業(yè)帶來損失的
同時，給環(huán)境也帶來不小的影響，因此須做好化工機械的防
腐工作。要充分了解化工機械發(fā)生腐蝕的原因和機理，采取
相應(yīng)的防腐蝕措施，以減少腐蝕對機械設(shè)備帶來的損害，實
現(xiàn)機械設(shè)備的正常運行。
參考文獻(xiàn)
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[2] 陳霞. 提高化工機械防腐能力的探討[J]. 廣東化工，2009，（6）：
205-206.

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