化工设备的腐蚀和防护

摘 要：本文主要介绍了化工设备的腐蚀的特点和机理，并从生产实际的角度出发提出一套具体有效的防护措施，指导实践活动更好地开展。

在循环的机械的腐蚀作用下，金属材料会受到一些腐蚀的情况，这是伴随着腐蚀现象产生的腐蚀活动。在生产实践过程中，根据研究结果表明，大概所有的金属材料例如钢、低合金钢、高合金钢，以及有色金属，例如铝、铜、合金等，都在负荷和介质的条件影响下，能经历着腐蚀的形成和扩展，能产生最终的断裂过程。腐蚀产生的速率，能取决于腐蚀的作用。
　　
在化学工业中，大概有十分之一的生产事故都和腐蚀有关系，特别是容易造成设备腐蚀的一些化工管道设计、热的交换器等，如果一台不锈钢的换热器，整整运行了几个月，就因为腐蚀的原因而造成穿裂型的纹路，而出现严重的泄露的情况，那么产生腐蚀的物质就是一些溶液，因为压力的波动以及管路中输送过程引起的。因为腐蚀是化工设备和容器中容易出现的破坏的形式，往往人们认识不够到位，因此在进行设计分析和事故分析的过程中，就难以形成要点，难以形成正确的结论。
　　
一、腐蚀的特点
　　
在机器承受循环载重和运转的时候，还容易遭受到介质的腐蚀，那么和单独承受机器的负荷相比较，材料往往出现特殊的功能。
　　
1.材料的腐蚀因为有限寿命的强度会随着载荷循环次数增加而下降。在腐蚀的时候，有一个载重循环的次数的问题，在这以后，设备在循环用力，疲劳强度下，不容易产生疲劳的损坏，因此，根据腐蚀的特点，我们总结出一些产品腐蚀的曲线图，可以看到一些设备腐蚀的有限寿命强度的曲线，因此，在腐蚀的时候，设备的疲劳强度只有在一定载重循环次数下才有他的含义。
　　
2.材料的腐蚀的有限寿命强度和载荷的循环的频率有关，在一定的力量的作用下，在不同的载重的循环的频率下，设备所能承受的载重的循环结果不一样，我们可以总结出，伴随着载重循环频率越来越小，设备所能承受的载重的次数也会越来越小，在较低的频率的循环的载重下，载重的每次循环就能提供更多的时间，这样设备就容易受到介质的侵蚀；

因此能够加强腐蚀性，但是这并不代表载重循环频率增加以后，设备的寿命就会增加，结果却是相反的结果，伴随着载重的循环频率的逐渐增加，寿命在逐渐减小。因为腐蚀这样的现象依赖于时间，在应用腐蚀的数据的时候，我们也要能够注意到腐蚀所牵连的载重的循环的频率情况。
　　
3.此外，设备材料在腐蚀的时候很难由通常情况下的腐蚀的能力来进行推测，例如，碳钢在蒸馏水中，也容易发生疲劳的腐蚀，不锈钢在蒸馏水中的有限寿命的强度也比它在空气中的疲劳的强度要降低很多，另外，表明载重的循环的频率对设备的腐蚀产生着重要的影响。
　　
二、腐蚀的机理分析
　　
因为材料和侵蚀的介质的作用情况不一样，我们可以将腐蚀分为活性材料的腐蚀和惰性材料的腐蚀。在一般情况下，前面的一种情况，是材料的表面都受到均匀的腐蚀作用，局部地区还因为严重的腐蚀产生许多坑和痕迹，在这些小坑和痕迹的深部，还会产生穿晶式的微微裂开的纹路，而产生的大的断裂的微纹就是由这些细小的裂纹所产生而汇聚成的。

在后一种情况中，材料表面因为形成了钝化膜，而没有明显的腐蚀的痕迹，这时候，断裂的纹路往往从材料的表面向着内部和深部蔓延，一般不会出现交叉，在裂纹的地方很少能够看到腐蚀的物质。
　　
腐蚀的活性材料的腐蚀往往发生在不耐一般性化学的腐蚀的金属材料中，在腐蚀介质的作用中，材料往往受到严重的侵蚀性的破坏，材料的表面就出现的微小的沟槽。

在循环的载重的作用下，这样的小沟槽的根部就相对集中，而且在该处就发生塑性的滑移，根据电化学的特点，塑性滑移就会出现大大地增加这种材料的腐蚀的活性，这些都会加剧沟槽根部的进一步的腐蚀的作用，这样产生的滑移和腐蚀的效果就会相互交替，加快了加速的过程，最终也会导致裂纹的无限的形成和生长，这样腐蚀的裂纹就会作用于局部的重要应用的力量，沿着相应的方向穿晶发展，这样当晶粒边界和主要应该的作用力呈现45度角度的时候，裂纹也会沿着晶界的边缘扩展。
　　
腐蚀惰性材料会发生在耐一般性化学腐蚀的金属材料中，在一般情况下，这些材料会经过表面形成的钝化膜来阻止介质的侵蚀。

因为材料的微观区域内不不改变的不均匀性和残余的应力，这样在很小的循环的载重的作用下，这些微观的区域也会发生塑性流动而产生局部的滑移带，这样，当滑移带延伸到材料的表面的时候，就会在该处的表面的钝化膜就会受到局部的破坏，因为滑移处的材料的腐蚀性很强，这样金属元素就容易和介质产生反应，这样脱离金属键就容易溶解在电解质当中，这样，材料表面的滑移处，要么处在活性的状况中继续腐蚀，要么重新处在钝化膜的状况下处在钝化状态;

这样，在后一种情况下，因此不均匀性和变形有不连续性，在循环载重的时候，保护膜会受到破坏，那么就不断出现材料的活化和钝化的交替，甚至出现扩展裂纹，这样还会有小孔的腐蚀，晶间的腐蚀等，这样的腐蚀的增加，会增加腐蚀裂纹的形成和扩大。
　　
三、腐蚀的防护措施
　　
腐蚀是复杂的破坏的现象，许多的因素都是影响设备的腐蚀强度，采用防护的方法，最重要的途径是减弱介质的侵蚀作用，降低应力的水平，缓解应力的循环程度等。笔者从腐蚀的条件、设计角度、材料选择、积极防护等方面采取一些防护腐蚀的措施。
　　
1.腐蚀条件。为了减弱介质的腐蚀作用，要提高设备的腐蚀强度发挥积极效果，可以在腐蚀活性材料的腐蚀中，降低介质中的含氟量，在腐蚀惰性材料的腐蚀的情况下，增加介质中的含氟量，在介质中增加防腐剂，也可以增加介质的pH 值。

在腐蚀活性材料中，采用阴极保护，在腐蚀惰性材料的情况下，采用阳极保护，避免局部腐蚀的叠加，重视避免腐蚀介质的局部浓缩等，其实，减弱腐蚀的介质的侵蚀，可以在冷水侧积极考虑，在工艺介质侧考虑的时候就会受到许多限制。
　　
2.设计考虑。

要减少和消除拉伸的残余的应力，要避免应力的集中，例如，在结构上的必须要的缺口要设计在压应力区域或者低应力区域，不同的直径的联络的地方要采取圆滑的处理，要避免力量过度集中受重，焊缝打磨; 避免焊接缺陷; 进行消除应力热处理; 避免共振; 采取表面处理措施, 在表面层形成压应力，增强喷漆等措施的使用。
　　
3.材料精选。

要尽量避免使用腐蚀介质中处理腐蚀性的材料，选择能稳定形成钝化膜的材料，防止材料在腐蚀介质中还产生其他局部的小孔腐蚀、晶间腐蚀等。
　　
4.表面防护。

要重视采用非金属衬，增加耐蚀材料的镀层，增加抗应力的腐蚀强度，积极作用于化工设备的腐蚀和防护过程。文/中国论文网