化工设备的腐蚀与预防腐蚀措施VIP

化工设备的腐蚀与预防腐蚀措施化工设备的腐蚀与预防腐蚀措施 摘要 随着经济的发展 对化工产品的需求不断增加 越来越多生产设备的运行超出设计能力 因而目前对化工企业 而言 防止工艺设备因受到腐蚀发生故障而造成损失已成为迫 在眉睫的问题 许多专家认为 材料保护和防腐措施是降低维 护费用和使工厂安全稳定运行的重要保证 关键词 化工设备 腐蚀 防腐蚀 随着经济的发展 对化工产品的需求不断增加 越来越多 生产设备的运行超出设计能力 因而目前对全球的化工企业而 言 防止工艺设备因受到腐蚀发生故障而造成损失已成为迫在 眉睫的问题 许多专家认为 材料保护和防腐措施是降低维护 费用和使工厂安全稳定运行的重要保证 腐蚀破坏到处可见 腐蚀事故频频发生 这除了因腐蚀本 身所具有的自发性质外 很大程度上是因为人们对腐蚀的危害 性估计不足 对腐蚀防护的重要意义认识不深 对腐蚀与防护 科学缺乏应有的知识 没有采取防腐蚀措施 或采取的防腐蚀 措施不当所致 1 1 腐蚀的分类 腐蚀 材料与周围环境发生作用而被破坏的现象 腐蚀按材料种类分为金属腐蚀和非金属腐蚀 腐蚀按表面形貌分为全面腐蚀和局部腐蚀 局部腐蚀又有 小孔腐蚀 应力腐蚀破裂 缝隙腐蚀 电偶腐蚀 磨损腐蚀等 等 金属腐蚀按机理可分为物理腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀 等 物理腐蚀 材料单纯物理作用的破坏 一般是由溶解 渗 透引起的 如熔融金属容器的溶解 高温熔盐 熔碱对容器的 溶解渗透 化学腐蚀 金属与非电解质直接发生化学作用引起的破坏 腐蚀过程是纯氧化 还原反应 腐蚀介质与金属表面的原子直接 碰撞而形成腐蚀产物 反应中无电流产生 符合化学动力学规 律 电化学腐蚀 金属与电解质溶液发生电化学作用而引起的 破坏 反应过程中有阳极失去电子和阴极获得电子以及电子的 流动 电流 历程符合电化学动力学规律 1 2 腐蚀的危害与控制腐蚀的意义 腐蚀遍及国名经济的各个领域 从日常生活到工农业生产 从普通技术到尖端科学 都存在腐蚀问题 由于腐蚀 大量材 料变成废料 每年因腐蚀报废的钢铁约占年产量的 30 其中 2 3 可回收 其余完全变为废物 设备失效 甚至造成灾难性 事故 2010 年 1 月 26 日 世界钢铁协会 25 日公布了 09 年世界 粗钢总产量为 12 亿 1972 万吨 其中约 3 6 亿吨因锈蚀将报废 且其中 1 2 亿吨将彻底变为不可回收的废物 按 09 年全年均价 4500 元 吨计算 损失 5400 亿元 我国 2000 年用 hoar 法调查 结果 部门 直接腐蚀损失 亿元 化工 300 能源部门 电力 石油 煤 172 1 建筑部门 公路 桥梁 铁路 1000 机械工业 512 43 交通部门 火车 汽车 303 9 合计 2288 3 如考虑间接损失 总计可达 5000 亿 占当时国民经济生 产总值的 5 腐蚀造成的损失是巨大的 它是材料设施的 癌症 但是 通过采取科学的措施 腐蚀也是可以控制 减轻的 一般可降 低 25 30 2 化工设备的防腐蚀措施 目前的防腐技术主要有 开发耐蚀材料 表面防蚀技术 缓蚀技术 电化学保护等 2 1 开发耐蚀材料 耐蚀材料的开发研究是防腐蚀技术进步的突破口 人类各 个时期的技术进步无不与其息息相关 耐蚀材料主要分为金属 材料 高分子材料 无机非金属材料 金属及合金材料是结构材料中的主体 其中钢铁占据主要 地位 但是 钢铁的耐蚀性能具有局限性 具有高性能的合金 及有色金属材料的开发和应用发展迅速 在一定程度上解决了 局部腐蚀及特殊环境下的腐蚀问题 如含钼高的耐蚀合金 双 相不锈钢 高纯铁素体不锈钢 镍基合金 低合金钢 钛及钛 合金 耐蚀非金属材料目前国内外耐蚀非金属材料在化工生产 中应用非常广泛 非金属材料具有优良的耐蚀性能 而机械性 能可以通过增强等途径来弥补 在某些领域已有发展为取代钢 材的趋势 现在正在开发的如 耐蚀塑料 玻璃钢 石墨 搪 玻璃 工程陶瓷 2 2 表面覆盖层 在现有的防腐蚀手段中 表面耐蚀涂层和金属表面技术的 费用占所有防腐蚀费用的 87 左右 采取正确的表面防蚀技术 是提高设备使用寿命 减少维修费用以及提高设备管理水平必 不可少的途径 同时 采用表面防蚀技术 大大提高了整体材 料的耐蚀性能 在化工和石油化工中常用的表面防蚀技术包括 涂 衬 镀 渗以及近年发展起来的各种高技术 其中以涂层 及衬里应用最广泛 2 2 1 耐蚀涂料 耐蚀涂料的开发一直是人们关注的研究领域 在化学工业 中 耐蚀涂料主要用于建筑物 构筑物 装置及贮罐的内外壁 及输水 输油 输气管线 据统计 防腐蚀涂层的损坏 其基 体表面处理不当约占 75 因此 重视表面处理质量是当务之 急 几种有发展前途的涂料 如富锌涂料 重防腐涂料 耐高 温涂料 陶瓷类涂料 带锈涂装涂料 氟树脂涂料等等 正是 当前国际上研究最热门的涂料 2 2 2 衬里技术及复合管道 衬里技术利用强度高的材料 如碳钢 玻璃钢 铸铁等 作 结构材料 用耐蚀性能优异的材料作衬里层 衬里技术分紧衬 松衬等 国外重点发展紧衬技术 衬里技术常用于化工设备 管道等 2 2 3 其他表面工程技术 电镀 化学镀在化工防腐蚀应用中 电镀主要有镀铬 镀 锌和镀镍 镀锌层的钝化是一个十分活跃的领域 近十年推出 的低铬或无铬彩色钝化 黑钝化 军绿钝化及强钝化 含硅树脂 或其他树脂的复合钝化层 可使镀锌层在海洋大气 工业大气 环境及工业水 江水河水环境中的耐蚀性大大提高 化学镀是 采用金属盐和还原剂在同一溶液中进行自催化氧化还原反应 在固体表面沉积出金属镀层的成膜技术 化学镀镍磷合金及三 元镍系合金 产品比电镀产品有更优异的耐蚀性和更大的选择 是目前国内外发展速度最快的表面处理工艺之一 喷涂 喷涂是利用火焰 等离子 电弧喷涂 在材料和产 品上获得金属 合金 无机 有机耐蚀耐磨表面层的一种工艺 技术 化学热处理 化学热处理特别是渗铝 渗铬 近十多年在 化工机械防腐蚀上已有大量应用 磷化 磷化作为涂装的一个重要前处理过程 已有多年的 应用 近十多年来 碱金属三元系低温或常温磷化使磷化技术 产生质的进步 2 3 电化学保护 电化学保护是指利用外部电流使金属 包括合金 腐蚀电位 发生改变以降低其腐蚀速率的防腐蚀技术 电化学保护可分为 阴极保护和阳极保护 电化学保护技术在化工防腐蚀领域中已 引起广泛的重视和应用 是一种有效的 既经济又实用的防腐 蚀手段 阴极保护是在金属表面上通入足够的阴极电流 使金属电 位变负 并使金属溶解速度减小 被保护设备的结构形状一般 不宜太复杂 结构复杂的设备在靠近辅助阳极部位电流密度大 远离辅助阳极部位电流密度小 得不到足够的保护电流 甚至 不起保护作用 产生所谓 遮蔽现象 阴极保护主要用在水和 土壤中的金属结构上 但一般必须用于设备结构简单 介质腐 蚀性不太强的环境中 阴极保护除可防止一般的均匀腐蚀外 还可以防止一些材料的点蚀 晶间腐蚀 冲击腐蚀 选择性腐 蚀等 阳极保护是将被保护的金属构件与外加直流电源的正极相 连 在电解质溶液中使金属构件阳极极化至一定电位 使其建 立并维持稳定的钝态 从而阳极溶解受到抑制 腐蚀速度显著 降低 使设备得到保护 对于没有饨化特征的金属 不能采用 阳极保护 主要应用在 1 硫酸生产中的结构物 如碳钢储槽 各种换热器 三氧化硫发生器等 2 氨水及铵盐溶液中结构物 碳化塔 氨水储槽等 在强氧化性介质中先考虑采用阳极保护 在既可采用阳极 保护 也可采用阴极保护 并且二者保护效果相差不多的情况 下 则应优先考虑采用阴极保护 如果氢脆不能忽略 则要采 用阳极保护 2 4 缓蚀剂 缓蚀剂是一种在很低浓度下 能使金属在腐蚀性介质中的 腐蚀速度大大降低的物质 这种物质可以是一种化合物或几种 化合物组成的复合物质 在化工行业中 缓蚀剂主要用于防止 工业冷却水系统的腐蚀和化工设备 管道及锅炉等的化学清洗 酸洗 时的腐蚀 也有少量用于生产过程中的工艺性防腐 工业冷却水系统用的缓蚀剂 化工生产过程中 工业冷却 水用量很大 且于曝气而在冷却水中溶入了大量的溶解氧 导 备腐蚀较为严重 由于腐蚀也使水质变坏 耗费量宝贵的水资 源 可见采用缓蚀剂防腐蚀具有重的经济效益和社会效益 化学清洗用的缓蚀剂 化工设备 管线 锅炉等由于