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淺淡化工設備的腐蝕與防腐措施

文檔作者：常亞娜，胡德昆王鑫文檔來源： 1.山東省濟寧市化工設計院 2.山東省濟寧市化工設計院 3.山東省濟寧中銀電化有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年11月02日
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化 工 設 計 通 訊 工藝與設備
Chemical Engineering Design Communications Technology and Equipment
·97·
第42卷第5期
2016年5月
1 化工設備產(chǎn)生腐蝕的化學機理
1.1 電化學腐蝕機理
金屬容易出現(xiàn)電化學腐蝕，關鍵是因為金屬其表層和離子
型的導電介質(zhì)形成一連串的電化學作用，從而破壞了金屬的
表面。電化學腐蝕，最少包含一個陽極反應與陰極反應，同
時，也會經(jīng)過金屬內(nèi)部的電子流與在介質(zhì)中的離子流產(chǎn)生交
換。氧化的一個經(jīng)過就是陽極反應，是從金屬中轉(zhuǎn)離出來的
金屬離子，到介質(zhì)中，同時發(fā)出相關的電子，出現(xiàn)化學價的
變化，然后電子和質(zhì)子中的離子結合。還原反應則是陰極反應，
是介質(zhì)中的氧化劑構成經(jīng)過吸收陽極的電子而出現(xiàn)還原反應。
因為電化學腐蝕不會對外做功的電子流，都會在腐蝕的電池
內(nèi)部消耗點，因此電化學腐蝕會使腐蝕速度漸漸的加快。
1.2 工業(yè)大氣腐蝕機理
化工廠大部分位于重工業(yè)比較集中的位置，一般空氣受
到很嚴重的工業(yè)廢氣污染，大氣環(huán)境中含有濃度非常高的二
氧化硫、二氧化碳和硫化氫氣體與各類酸性霧氣在空氣的相
對濕度達到必然程度的時候，空氣中的水分會與這些腐蝕性
氣體結合產(chǎn)生無機酸。長時間處于這種環(huán)境之中的化工機械
的鋼鐵部件，金屬表面與空氣中的酸霧接觸會出現(xiàn)化學反應，
最后造成鋼鐵部件的損壞。
2 化工設備的防腐措施
2.1 選擇科學的化工設備材質(zhì)
化工設備的材質(zhì)直接影響著化工設備的運行功能，選擇
科學的化工設備材質(zhì)，不但能夠把化工設備的抗腐蝕功能提
高，還可以節(jié)省化工設備的維護成本，能夠使化工設備的使
用壽命、可靠性與穩(wěn)定性極大地延長，所以化工行業(yè)要留意
選擇科學的化工設備材質(zhì)。在化工設備制造的過程中，第一
要充分思考多種非金屬與金屬材質(zhì)的抗腐蝕功能，聯(lián)合化工
設備的運行環(huán)境，選擇合理的材質(zhì)，避開化工設備在應用過
程中發(fā)生的幾種極限功能力學值，像化工設備的應變應力與
彎曲應力的極限值，使化工設備加工制造的經(jīng)濟功能與工藝
功能提高，把化工行業(yè)的安全穩(wěn)定性提高。
2.2 有效隔離腐蝕介質(zhì)
為了防止有外在腐蝕問題發(fā)生于化工設備中，化工設備
與腐蝕介質(zhì)就需要有效隔離。通常狀況下，常常用到的方法
是把油漆涂抹應用于化工設備的表面，便于充分施展防護功
能。環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等都是很先進的油漆涂料。在涂抹
防護層以前，需要充分了解化工的材質(zhì)、應用狀況等，還需
要把設備功能、老化和防護層的耐腐蝕能力等原因充分納入
考慮區(qū)域。另外，為了有效隔離，也能夠把金屬覆蓋層制作
于化工設備的表面，這種形式能夠有效地應對化學物質(zhì)的腐
蝕，在化工設備表面所涂抹的金屬漆常常具有相對好的耐腐
蝕功能，或者是把其制成合理的形狀，便于焊接在母材的表面。
母材由于材料屬性的約束，要求比較低的電位，那么覆蓋以后，
就需要把腐蝕保護設備作為陽極，在電流持續(xù)升高的過程中，
會使腐蝕電流持續(xù)降低，便于有效控制腐蝕率，提高防腐效果。
2.3 防腐涂料的準確應用
防腐涂料通常由惰性物質(zhì)和化學惰性的粘接劑、固化劑等
構成，和化學介質(zhì)不發(fā)生反應，當其在化工設備表面涂覆之
后就會在設備構造材料和化學反應介質(zhì)之間產(chǎn)生有效的阻隔，
同時由防腐涂料固化后產(chǎn)生的漆膜具備較高的電極電位，對
金屬物質(zhì)產(chǎn)生了陰極保護，能避免腐蝕電流的形成，所以避
免或延緩了化學腐蝕與電化學腐蝕的出現(xiàn)。同時需要留意的
是，各個生產(chǎn)工藝條件有非常大的差異，在選取防腐涂料時
要依據(jù)工藝特征與不一樣的介質(zhì)性質(zhì)實施合理的運算后優(yōu)選
出最好的防腐涂料。涂覆時既要確保防腐涂層的平均與致密，
同時還要確保產(chǎn)生的涂層可以和構造產(chǎn)生牢固的粘接，如果
使用刷涂的工藝，則嚴禁前后兩次互相垂直涂刷，而要確保
后次涂刷一定要覆蓋前次涂刷的縫隙處，從而確保涂層對化
工設備的完全包裹。
2.4 工作人員的防腐工作意識要進一步加強與提高
機械設備的防腐想要全面提高，一定要進一步加強與提
升工作人員的防腐工作意識。在進一步加強石化單位的管理
人員、項目人員注重企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的同時，還需要高度注重
機械設備的防腐意識，主動構建相關的機制。在實施正常的
生產(chǎn)安排與生產(chǎn)指導的同時，企業(yè)要增強對機械設備防腐工
作的落實、安排和檢驗。一方面，從思想意識方面把全體職
工的防腐意義提高，特別是企業(yè)的領導者，更需要注重機械
防腐問題，使企業(yè)上下的防腐工作意識進一步加強；另一方
面真正貫徹落實防腐工作，把組織上的落實與執(zhí)行做好，貫
徹到企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的整個過程，只有兩方面一起努力，齊抓
共管，真正做到“預防為主、防治結合”，在源頭上消滅設備
腐蝕。
3 結束語
現(xiàn)代經(jīng)濟的高速發(fā)展，也和化工生產(chǎn)息息相關，而化工
生產(chǎn)過程中的問題一定要受到高度關注，而且快速解決。化
工設備的防腐是一個非?，F(xiàn)實的問題。所以要求化工設備一
定要具有相對強的防腐蝕功能，增強化工設備防腐的方法有
（下轉(zhuǎn)第102 頁）
摘　要：機械設備的腐蝕不但關系到設備的正常運行與設備的應用壽命，并且也存在著非常大的安全問題，導致嚴重的環(huán)
境污染。所以在制造化工設備時就一定要使用切實有效的防腐方法，以使腐蝕的發(fā)生延緩或者防止，從而使化工設備的應用壽
命延長，推動安全生產(chǎn)。
關鍵詞：化工設備；腐蝕；防腐措施
中圖分類號：TQ050.9　　文獻標志碼：B　　文章編號：1003–6490（2016）05–0097–02
On Measures to Corrosion and Corrosion Chemical Equipment
Chang Ya-na，Hu De-kun，Wang Xin
Abstract ：The corrosion of mechanical equipment is not only related to the application of the life of the normal operation of
equipment and devices，and also there is a very big security problems，leading to a lot of environmental pollution.So in the manufacture
of chemical equipment to be sure to use an effective method of corrosion，so corrosion is delayed or prevented，so that the application
to extend the life of the chemical equipment，and promote safe production.
Key words ：chemical equipment ；corrosion ；anti-corrosion measures
淺淡化工設備的腐蝕與防腐措施
常亞娜，胡德昆，王　鑫
（1.山東省濟寧市化工設計院，山東濟寧 272007；2.山東省濟寧市化工設計院，山東濟寧 272007；
3.山東省濟寧中銀電化有限公司，山東濟寧 272000）
收稿日期：2016–04–28
作者簡介： 常亞娜（1979—），女，山東濟寧人，工程師，主要從事
化工設計工作。
工藝與設備化 工 設 計 通 訊
Technology and Equipment Chemical Engineering Design Communications
·102·
第42卷第5期
2016年5月
裝置的維護及檢測展開了論述。隨著近些年來我國電力事業(yè)
的快速發(fā)展，對于熱能動力工程來說，在發(fā)電工程中熱能動
力設計是其中的重要環(huán)節(jié)，也是具有挑戰(zhàn)性的工作，對于動
力工程的質(zhì)量提高具有重要作用。作為社會發(fā)展中的核心支
柱，對于國民經(jīng)濟的發(fā)展做出了推進作用，為使熱力動力裝
置在社會經(jīng)濟的發(fā)展中發(fā)揮重要作用，需要保證電力事業(yè)的
快速發(fā)展，對新方法進行探索。
參考文獻
[1] 王少波. 對新形勢下電廠熱能動力裝置的維護及檢測分析[J]. 信息
化建設，2016，（2）：205-206 ；208.
[2] 李煒. 基于火力發(fā)電廠熱能動力裝置的檢測與維護分析[J]. 科技創(chuàng)
新與應用，2015，（31）：122.
[3] 白韡. 火力發(fā)電廠熱能動力裝置的檢測與維護探討[J]. 科技與企業(yè)，
2015，（18）：207.
（上接第98頁）
λI——導熱系數(shù)，計算式為：
Tr
=（T
I+273）（/ 491.3×S3+430.2×S2+154.2×O2+123.9×N2）
（7）
式中，T
I——流體平均溫度，℃
S3、S2、O2、N2——流體成分，kmol %
如果T
r<3，A
r=0.418 2×λ r － 0.054 55 …………………（8）
如果T
r 3~6，A
r=0.27×λ r+0.39 ………………………（9）
如果T
r>6，A
r=0.227 9×λ r+0.642 8 …………………（10）
λ I=A
r×（0.043 6×S3+0.035 4×S2+0.029 4×O2+0.025 7×N2）
（11）
D 0——換熱管外徑，m ；
當雷諾準數(shù)R eI<10 000 時，管內(nèi)給熱系數(shù)采用下式計算
（單位 W/m2.K）：αI=γ ×（R eI^（2/3）－ 125）×（0.86×CI×UI/
λI）^1/×λI/D 0×（ 1+（D 0/L））^2/3 （12）
式中，γ ——系數(shù)，縮放管換熱管 0.202 ；鋼光管換熱管
0.135 ；
L ——換熱管長度，m。
3.2 管隙給熱系數(shù)
管隙給熱系數(shù)采用精確流路分析法進行計算，分筒體給
熱系數(shù)和大管孔導流板處給熱系數(shù)。
3.2.1 筒體給熱系數(shù)
筒體給熱系數(shù)，首先計算雷諾準數(shù)。當雷諾準數(shù)Re3>10 000
時，按下式計算（單位W/m2.K）：
α 2=0.0267×R e2^0.8*（0.86×C 0×U 0/λ 0）^1/3×λ 0/D 2×
（L 1/5）^0.8
（13）
式中，D 2——流體流經(jīng)筒體的當量直徑，m
計算式為：D 2=（D
s
^2 －D 0
^2*N 0）^0.5 （14）
式中，N 0——換熱管數(shù)；
（L 1/5）^0.8 ——管隙流體進出口端校正系數(shù)；
式中，L 1——單臺換熱器的換熱管在筒體內(nèi)的長度，L 1 為
換熱管長L 減去上下管板厚度、再減去0.01，m。
當雷諾準數(shù)R e2<10 000時，按下式計算（單位W/m2.K）：
α 2=0.135×（R e2^（2/3） － 125）×（0.86×C 0×U 0/λ 0）
^1/3×λ 0/D 2×（1+D 2/L 1）^（2/3） （15）
3.2.1 大管孔導流板處給熱系數(shù)
大管孔導流板處給熱系數(shù)，當雷諾準數(shù)R e3>10000 時，按
下式計算（單位W/m2.K）：
α 3=0.0267×R e3^0.8×（0.86×C 0×U 0/λ 0）^1/3×λ 0/
D 3×B B^0.15×（1 －F Y/F B）^0.5 （16）
式中，D 3——流體流經(jīng)大管孔導流板處的當量直徑，m ；
計算式為：D 3=（（D K
^2 －D 0
^2）×N 0+（D S
^2 －（D S － 0.02）
2）^/N 0）^0.5 （17）
式中，D K——大孔直徑，m ；
Ds
——外殼內(nèi)徑，m ；
B B——大管孔導流板塊數(shù)
（1 －F Y/F B）^0.5——大管孔導流板圓周與殼內(nèi)壁的漏流系
數(shù)；
式中，F(xiàn) Y——大管孔導流板圓周與殼內(nèi)壁的漏流面積，
m2 ；
F B——大管孔導流板處總流道面積，m2
當雷諾準數(shù)R e3<10 000 時，按下式計算（單位W/m2.K）：
α 3=0.135×（R e3^（2/3）－125）×（0.86*C 0×U 0/λ 0）^1/3×λ 0/
D 3 （18）
3.2.3 管隙給熱系數(shù)
管隙給熱系數(shù)為：
α 0=α 2+α 3
3.3 傳熱系數(shù)
傳熱系數(shù)：
K =1/（1/α 1+1/α 0+Z ） （19）
式中，Z ——污垢系數(shù)，0.005~0.015
4 大管孔導流板換熱器壓力降的計算
在工藝計算得出換熱器的管內(nèi)外流體成分、流量、壓力、
溫度、換熱量、平均分子量、平均重度，并進行大管孔導流
板換熱器計算后，進行壓力降的計算。
4.1 管內(nèi)壓力降
管內(nèi)壓力降的計算采用下式（單位 Pa）：
pI=[4×（85 800/R eI
^2+0.009 66）×G I
^2×L /（2×9.806
5×OI×DI） +2×GI
^2/（2×9.806 5×OI）]×9.806 5 （20）
式中，O
I——管內(nèi)流體平均重度，kg/m3
4.2 管隙壓力降
4.2.1 筒體壓力降（單位Pa）
pA=（4×（85 800/R e2
^2+0.009 66）×G 2
^2×L 1/（2×9.80 6
5×O 0×D 0） （21）
式中，O 0——管隙流體平均重度，kg/m3
4.2.2 大管孔導流板處壓力降（單位Pa）
pB=4×（858 00/R e3
^2+0.009 66）×G 3
^2×B B/（2×9.806
5×O 0×D 0） （22）
4.2.3 進出管口處壓力降（單位Pa）
pC=2×G 3
^2/（2×9.806 5*O 0））×9.806 5 （23）
4.2.4 管隙壓力降
pO=pA+pB+pC
（24）
4.3 總壓力降
總壓力降為管內(nèi)壓力降和管隙壓力降之和：
p=pI+p0 （25）
參考文獻
[1] 南京化學工業(yè)（集團）公司設計院編寫. 硫酸工藝設計手冊[M].
物化數(shù)據(jù)篇. 化工部硫酸工業(yè)信息站出版，1990.
[2] 南京化學工業(yè)（集團）公司設計院編寫. 硫酸工藝設計手冊[M].
工藝計算篇. 化工部硫酸工業(yè)信息站出版，1994.
（上接第97頁）
很多，現(xiàn)實工作中需要依據(jù)詳細設備的工藝特征選擇合理的
技術方法，并加強施工人員的管理，嚴格把關，以提高化工
設備的安全性。
參考文獻
[1] 戚敏華. 淺談化工設備的防腐防護工作[J]. 中國石油和化工標準與
質(zhì)量，2013（8）：31.

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