一、化工廠腐蝕的主要原因

化工生產(chǎn)過程中存在并產(chǎn)生許多腐蝕性的介質(zhì)，介質(zhì)的種類、化學成分、濃度、PH值、雜質(zhì)、水分和含氧量都是造成腐蝕的外在原因。介質(zhì)流動速度愈快，愈易腐蝕，因為介質(zhì)在流動過程中會沖刷保護膜，產(chǎn)生旋渦、湍流、空泡，引起嚴重的沖擊磨損和空泡腐蝕。另外選材不當，如果設備表面接觸腐蝕介質(zhì)，而設備本身又不耐腐蝕，就會產(chǎn)生表面腐蝕，表面越粗糙，越易腐蝕，其現(xiàn)象是泄漏、早期磨損、破壞、發(fā)聲等。

表面均勻腐蝕有成膜和無膜兩種形態(tài)，無膜的腐蝕很危險，腐蝕過程以一定的速度進行，這主要是選材錯誤造成的。缺乏防腐措施或施工質(zhì)量低劣等，都為腐蝕破壞提供了環(huán)境。環(huán)境不同，選材不同。在設備的生產(chǎn)過程中往往不能做到兼顧選材和環(huán)境腐蝕的一致性，溫度、濃度、壓力不同，選材不同、腐蝕情況各異，而且施工過程中把關不嚴、施工質(zhì)量低劣，腐蝕問題不可避免。操作中的超溫、超壓，設備管理不完善，思想不重視，也是產(chǎn)生腐蝕破壞的原因之一。通常情況下，介質(zhì)的溫度越高，壓力越高，腐蝕越快，因為腐蝕是一種化學反應，每升溫10℃，腐蝕速度增加1~3 倍。

一、化工行業(yè)類型和組成

化工行業(yè)就是從事化學工業(yè)生產(chǎn)和開發(fā)的企業(yè)和單位的總稱。包含化工、煉油、冶金、能源、輕工、石化、環(huán)境、醫(yī)藥、環(huán)保和軍工等部門從事工程設計、精細與日用化工、能源及動力、技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)管理和科學研究等方面的行業(yè)。

種類繁多,規(guī)模相差懸殊。按產(chǎn)品品種可分為化工聯(lián)合企業(yè)和單一產(chǎn)品的化工企業(yè)（如合成材料廠、純堿廠、硫酸廠、化肥廠等）。化工廠一般由主要生產(chǎn)車間(從原料處理到成品加工的各個車間)、輔助生產(chǎn)車間（發(fā)電站或配電站、動力車間、水處理車間等）、生產(chǎn)管理設施（辦公樓、材料和成品倉庫、車庫等）三部分組成;

一、引用標準

現(xiàn)行國家有關標準規(guī)范、強制性標準條文等；

《建筑防腐蝕工程施工及驗收規(guī)范》 （GB50212-2002）

《涂裝前鋼材表面腐蝕等級和除銹等級標準》 （GB8923-1988）

《涂裝作業(yè)安全規(guī)程、安全管理規(guī)則》 （GB6514-1995）

《防腐蝕涂料的質(zhì)量要求》 （GB6514-1991）

《涂料作業(yè)安全規(guī)程、油漆工藝安全及其通風凈化》 （DJ/T6931-1999）

《工業(yè)設備、管道防腐蝕工程施工及驗收規(guī)范》 （HGJ229-91）

《涂裝作業(yè)安全規(guī)程涂裝前處理工藝安全》 （GB7692-87）

《建筑施工場界噪聲限值》 （GB12523-90）

ISO9001質(zhì)量管理體系文件

ISO14001環(huán)境管理體系文件

GB/T28001職業(yè)健康和安全管理體系文件

一、設計依據(jù)

環(huán)境條件:大氣環(huán)境對建筑鋼結(jié)構(gòu)長期作用下的腐蝕性等級可按表 1 確定。

管道是目前化工廠常見的運輸?shù)闹饕绞?，具有運輸效率高、安全性強、經(jīng)濟效益高等特點。化工廠原材料具有易燃、易爆、易擴散等特點，一旦發(fā)生管道泄漏，會對沿途環(huán)境造成不利影響，威脅周圍人員安全，造成嚴重的經(jīng)濟損失和環(huán)境污染。因此，加強對管道腐蝕的防護十分重要?；S腐蝕的原因較為復雜，涉及許多影響因素，做好管道腐蝕的防護成為化工行業(yè)關注的一個重要問題。

一、常溫管道防腐方案

管道腐蝕是指金屬材料表面和環(huán)境介質(zhì)發(fā)生化學和電化學作用，引起材料的退化與破壞?；S管道常見的腐蝕主要是原油中溶解的CO2、H2S、C1﹣、少量溶解氧和細菌等腐蝕性物質(zhì)引起的，這些物質(zhì)直接和金屬作用，引起化學腐蝕。

化學腐蝕的危害性不大，而造成鋼管表面出現(xiàn)凸穴，以至穿孔的主要原因來自電化學腐蝕。金屬發(fā)生電化學反應時，電極電位較低的部位容易失去電子，成為陽極；電極電位較高的部位得到電子，成為陰極。在O2和H20存在的情況下，F(xiàn)e（OH）2生成水合氧化鐵，即產(chǎn)生腐蝕。

為了達到提升涂層的防腐性能，使涂層的防腐效果最大化，結(jié)合管道防腐的實際情況，對防腐蝕涂層性能的要求如下： 1）對腐蝕介質(zhì)的良好穩(wěn)定性；2）良好的抗?jié)B性能，保證低吸水率；3）具有良好的機械強度。4）具有優(yōu)良的電絕緣性。

表1、鍍鋅管道外壁油漆防腐技術(shù)設計

二、保溫/保冷管道防腐方案

保溫層下腐蝕（Corrosion Under Insulation,簡稱CUI）是指發(fā)生在包裹了保溫材料的化工廠的管道表面上的一種腐蝕現(xiàn)象。有關數(shù)據(jù)表明，僅僅在化工行業(yè)每年因為保溫層下的腐蝕造成的財產(chǎn)損失可達幾十億美元，不僅造成設備故障與停工，產(chǎn)品泄漏，維修成本大量增加，更嚴重的是造成很大的安全生產(chǎn)隱患。近年來，隨著化工廠安全生產(chǎn)意識的增強及對CUI腐蝕行為的重視。

一般是由于冷凝水分或雨水進入到保溫系統(tǒng)而導致化工廠的管道或設備外表面的局部腐蝕。當保溫系統(tǒng)下面存在濕氣時，由碳錳，低合金和奧氏體不銹鋼等材料制成的管道極易發(fā)生電化，點蝕，應力開裂和縫隙腐蝕。由于腐蝕表面被保溫層覆蓋，所以保溫層下腐蝕一般很難被檢測到。根據(jù)設備材質(zhì)的不同，CUI又分成兩種類型：發(fā)生在碳鋼材料上的腐蝕（主要表現(xiàn)為坑蝕或材料的腐蝕減?。┖桶l(fā)生在不銹鋼材料上的腐蝕（主要表現(xiàn)為坑蝕或應力腐蝕開裂）。

夢能水性納米隔熱保溫涂料 DreamHeat 300將其涂覆在輸送高溫管道，和存儲熱介質(zhì)容器的外表面，使用厚度2.0~5mm，表面溫度由300℃降低至78℃，降低熱損失，節(jié)能效率約15%，提高生產(chǎn)效率，同時還可以防止工作人員燙傷。夢能水性納米隔熱保溫涂料由中空陶瓷懸浮微粒和水性納米材料制作而成，能提供隔熱保溫、防腐一體化的保護。 微納米多孔填料和涂料配方設計具有：極低的熱導率；用薄的涂層大大的降低熱傳導和熱輻射——取得極好的隔熱效果。

表2：高溫管道油漆防腐技術(shù)設計

三、埋地管道防腐方案

有一些化工管道被鋪設在地下，周圍土壤環(huán)境會對管道造成巨大影響。土壤的成分十分復雜，含有大量水分、二氧化碳、酸堿性鹽類物質(zhì)，還有各種金屬離子，易與管道發(fā)生離子導電或電化學分解現(xiàn)象，還有各類化學反應，導致管道腐蝕。而土壤中的水分含量、酸堿度、電阻率、溫度高低等因素也影響著管道腐蝕速度與程度。一般情況下，土壤環(huán)境溫度高、濕度高、酸性強或土壤水分交替變換快，都會加快管道材質(zhì)的各種電化學反應和化學反應，導致腐蝕速度加快。而通常管道鋪設得越深，周圍土壤溫度就越高。管道腐蝕還會受到土壤中各類微生物和周圍植物根系的影響，其他雜散電流也 會造成干擾，導致電極反應的形成，加重管道的電阻率腐蝕。若管道暴露在空氣中，那么管道材料中的某些金屬物質(zhì)接觸到空氣中的水、二氧化硫等物質(zhì)，也會出現(xiàn)化學腐蝕和電化學腐蝕。

一、儲罐的腐蝕

1、儲罐外壁的腐蝕

化工廠都建有大型的儲罐。儲罐外壁受到的腐蝕主要是大氣腐蝕?；^(qū)空氣中的酸性氣體受到雨水或夏季用于降溫的噴淋水而引起儲罐鋼鐵表面液膜下的氧去極化反應，當氣溫周期性地下降時，溶有電解質(zhì)的水分就會凝結(jié)于罐體外表面，形成連續(xù)的電解質(zhì)溶液薄膜層，從而造成腐蝕。隨著化工工業(yè)的發(fā)展，大氣具有很強的腐蝕性，沿海地區(qū)空氣中存在著大量的氯離子和其他鹽類，它們沉降在罐體外壁時，就會形成含有溶解鹽的電解液膜。氯離子的滲透性相當強，它會造成嚴重的局部腐蝕。位于風沙較大地區(qū)的儲罐，風沙中的沙或灰塵對儲罐表面覆蓋層會造成機械磨蝕。

2、罐底板和邊緣板的腐蝕

由于毛細作用導致地下水上升，罐底長期處于潮濕的環(huán)境。而且由于底板需要焊接，焊縫附近的防 腐蝕涂層遭到破壞，這里的腐蝕會格外嚴重。油罐周邊底板對沙墊層的壓實程度明顯低于油罐中心部 位，這會導致砂墊層沙孔隙中氧含量不均勻，很容易造成氧濃差電池，即罐底板中心部位為陽極、周邊 區(qū)域為陰極，導致中心部位腐蝕狀況比周邊部位厲害得多。

儲罐在使用中存在加熱清罐或者儲存中間品的要求，當油罐的溫度較高時，罐底板周圍地下水蒸 發(fā)，使鹽分濃度增加，增大了腐蝕程度。儲罐在使用一段時間后，由于儲油量的載荷變化而引起罐體變 形，另外就是由于環(huán)境溫度的變化使底板發(fā)生膨脹和收縮，這些都會導致罐體底板與基礎形成裂縫，該 裂縫會隨著油罐的運行而膨脹與收縮，這樣就會給外界腐蝕介質(zhì)如雨水的進入提供了通道，積水就會造 成縫隙腐蝕。因此，可以看出，儲罐底板外表面和底板邊緣區(qū)域是腐蝕比較嚴重的區(qū)域，存在著各種不 同類型的腐蝕，需要重點關注。

罐區(qū)地下是電流較為復雜的區(qū)域，罐區(qū)管網(wǎng)有陰極保護而儲罐未受保護時則可能形成雜散電流干擾 影響，當周圍有電焊機施工、電氣化鐵路、直流用電設備時則也可能產(chǎn)生雜散電流。雜散電流的存在加 劇了儲罐罐底板和邊緣板的腐蝕，也給儲罐底板和邊緣板的防腐增加了難度。

3、保溫層下的腐蝕

保溫層下腐蝕是指對于高溫保溫或低溫保冷的鋼結(jié)構(gòu)管道、儲罐或設備，由于其外表面被保溫層所 覆蓋，在正常運行尤其是發(fā)生熱循環(huán)的條件下，由于保溫層下的水分發(fā)生冷凝，從而造成局部的電解質(zhì) 溶液聚集，進而引起鋼材的腐蝕現(xiàn)象，保溫 層下的腐蝕非常嚴重。保溫層下腐蝕的嚴重性在于無法及時發(fā)現(xiàn)，一般為了美觀效果，在做完保溫層后 往往在保溫材料外面包覆一層不銹鋼或鋁箔。因此，石化煉化企業(yè)往往發(fā)現(xiàn)保溫層下腐蝕時已經(jīng)太遲 了，經(jīng)常導致各種失效事故的發(fā)生。尤其是當運行溫度低于 150 ℃ 時，保溫層下往往會存在一定量的 冷凝水而處于潮濕狀態(tài)，這會導致基材長期處于封閉高溫且潮濕的環(huán)境下，基材會以數(shù)十倍于常規(guī)腐蝕 速率發(fā)生腐蝕。研究表明：發(fā)生保溫層下腐蝕的概率在設備運行 5 年以上后將大幅上升，而運行 10 年 后的保溫層中60%都含有腐蝕性冷凝水。對于石化行業(yè)而言，保溫層下的腐蝕還有其特殊性，就是由于石 化行業(yè)涉及到很多不同工藝，因此在保溫層下的鋼結(jié)構(gòu)往往還要經(jīng)歷熱循環(huán)的過程。而對傳統(tǒng)耐高溫涂 料而言，由于熱膨脹系數(shù)與鋼鐵的不同，經(jīng)歷熱循環(huán)往往導致涂層內(nèi)應力增加，最終造成涂層的早期失 效，這也進一步加劇了保溫層下的腐蝕問題。保溫層下的腐蝕是石化煉化領域需要重點關注的腐蝕問 題。現(xiàn)在一些管道儲罐采用隔熱保溫防腐一體化的涂層體系沒有保溫層和防腐涂層的間隔，而不存在冷 凝水的空間，從而解決了保溫層下的腐蝕問題。

二、 儲罐外壁防腐蝕涂料

儲罐外壁根據(jù)具體的實際環(huán)境可分為大氣腐蝕環(huán)境下鋼結(jié)構(gòu)表面、保溫罐外壁、洞穴儲罐外壁、罐 底板下表面、罐底外邊緣板與基礎連接處等部位。由于這些不同的部位面臨的腐蝕環(huán)境不同，因此應采 用不同的防腐配套方案。

1、常規(guī)儲罐外壁

該區(qū)域是典型的大氣區(qū)腐蝕環(huán)境，由于儲罐所處位置不同、氣候 條件不一樣、腐蝕環(huán)境不同，可參考ISO 12944-5-2018《防護涂料體系》、GB/T 50393-2017《鋼質(zhì)石油 儲罐防腐蝕工程技術(shù)標準》、SY/T 0320-2010《鋼質(zhì)儲罐外防腐層技術(shù)標準》等標準，根據(jù)腐蝕環(huán)境和 耐久性要求設計涂層體系。針對該區(qū)域，隨著涂料技術(shù)的發(fā)展，加上業(yè)主對昂貴的維修費用的關注，在 引入壽命周期費用分析（life cycle cost analyst）的概念后，為了減少維護涂裝次數(shù)，目前最為常用 的重防腐涂料體系是以環(huán)氧富鋅底漆或無機硅酸鋅底漆/環(huán)氧云鐵中間漆/丙烯酸聚氨酯面漆為主的配套 體系。表3-3-55為參考ISO 12944-5-2018 《防護涂料體系》針對C5腐蝕環(huán)境下的設計使用壽命在15 25 年的一個典型涂料配套體系。

2、保溫罐外壁

該區(qū)域?qū)儆诒貙酉碌姆栏捎趦尥獗诘谋貙酉虏幌窕す芫€那樣溫度很 高，超過200℃以上的比較罕見。參考SY/T 0320-2010和HG/T 5178-2017以及NACE SP 0198-2010標 準，針對不同的溫度范圍配套設計。

3、儲罐底板

儲罐罐底通常鋪有瀝青砂墊層，罐底下表面不直接與土壤和巖層接觸，但也 存在許多腐蝕因素。另外，罐底板下表面是先做防腐蝕涂層，然后再焊接安裝，焊接時焊縫周圍的涂層 會被燒掉，造成焊縫處的材質(zhì)不均，又沒有涂層保護，因此容易出現(xiàn)腐蝕問題。GB/T 50393-2017規(guī)定針 對儲罐罐底下表面是要求涂料與外加電流陰極保護聯(lián)合使用的；其中涂料部分根據(jù)儲罐使用溫度不同和 土壤腐蝕等級的差異，分別推薦采用不同膜厚的環(huán)氧涂料和酚醛環(huán)氧涂料。另外一種做法是在焊縫100mm 范圍內(nèi)設計可焊接性無機硅酸鋅底漆，其他區(qū)域設計為環(huán)氧涂料或者酚醛環(huán)氧涂料，這樣可避免在投入 使用進行陰極保護前焊縫處的腐蝕問題。

三、 儲罐內(nèi)壁防腐涂料

1、原油儲罐內(nèi)部防腐涂料

由于原油中雜質(zhì)含量較多，在罐底容易滯留析出水和雜質(zhì)，析出溶液 呈酸性，因此具有很強的腐蝕性；而且不同產(chǎn)地的原油，其物性和腐蝕性不一樣，因此針對原油儲罐內(nèi) 壁的防腐配套設計，首先需要注意的是分析原油的腐蝕性，在此基礎上再進行合理的防腐配套設計。這 里主要介紹一般情況下原油儲罐的防腐涂料選擇和使用，針對特殊情況需要根據(jù)相關的經(jīng)驗和規(guī)定特殊 考慮。

2、中間產(chǎn)品罐內(nèi)部防腐涂料

中間產(chǎn)品的腐蝕性小于原油，但是中間品可能出現(xiàn)溫度比較高的情況。一般對中間產(chǎn)品儲罐，根據(jù) 溫度范圍選擇環(huán)氧導靜電涂料或者酚醛環(huán)氧導靜電涂料；溫度≤80℃選擇環(huán)氧導靜電涂料，溫度在80 120℃之間的，選擇酚醛環(huán)氧導靜電涂料；同時，考慮到底部和頂部的腐蝕性更嚴重一些，設計配套時底 部和頂部比罐內(nèi)壁其他部位的膜厚會更厚一些；有些廠家也采用“無機硅酸鋅底漆+環(huán)氧或酚醛環(huán)氧導靜 電涂料”配套方案，該配套體系利用無機硅酸鋅優(yōu)異的防腐性能、耐熱性和導靜電性能，在滿足導靜電 的基礎上可提供更優(yōu)異的防腐性能。

3、成品油罐內(nèi)部防腐涂料

由于成品油純度比較高、雜質(zhì)含量少，因此它的腐蝕性是最輕的。成品油儲罐的配套設計可直接參 考中間產(chǎn)品儲罐，一般都是采用環(huán)氧或者酚醛環(huán)氧導靜電漆，底部和頂部比罐內(nèi)壁其他部位的膜厚會更 厚一些。與中間產(chǎn)品儲罐不同的是，由于成品油溫度較低而且雜質(zhì)含量少、體系pH值基本為中性范圍， 因此成品油儲罐可以單獨使用無機硅酸鋅底漆滿足防腐和導靜電的要求；同時，也可采用“環(huán)氧富鋅底 漆+導靜電涂料”配套體系滿足防腐性能和導靜電的要求。

4、污水罐內(nèi)部防腐涂料

污水罐的化學成分比較復雜，包含各類無機雜質(zhì)、有機雜質(zhì)及腐蝕性介質(zhì)。根據(jù)污水中化學品的腐 蝕性可以選擇環(huán)氧涂料、酚醛環(huán)氧涂料或者是乙烯基酯涂料。乙烯基酯涂料可以提供比環(huán)氧涂料或酚醛 環(huán)氧涂料更優(yōu)異的耐化學品性。常見的用于內(nèi)襯里的乙烯基酯涂料包括標準雙酚A型及酚醛環(huán)氧型，酚 醛環(huán)氧型可以提供更好的耐溫性和耐化學品性。乙烯基酯涂料一般都是采用玻璃鱗片作為功能性填料， 利用玻璃鱗片在漆膜中形成的迷宮效應加強屏蔽作用；同時玻璃鱗片在漆膜中可以降低乙烯基酯固化過 程中體積收縮性形成的內(nèi)應力，提高漆膜的抗開裂性。

5、消防水罐內(nèi)部防腐涂料

消防水罐內(nèi)部的介質(zhì)主要是淡水，針對該區(qū)域，一般采用高固含環(huán)氧涂料、無溶劑環(huán)氧涂料或者酚 醛環(huán)氧涂料。

一、室外化工廠鋼結(jié)構(gòu)防腐方案

鋼結(jié)構(gòu)種類及所處的環(huán)境多種多樣，即使是同一個鋼結(jié)構(gòu)設施，由于其各部位環(huán)境的不同，所采取的防腐措施也有所差異。 可分為及室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)件， 這些設施長期處于化工氣體、 工業(yè)大氣、海洋大氣、 酸性水及土壤的腐蝕環(huán)境下， 要長期使用而不進行大面積維修就要對其進行合理的防腐蝕涂裝。 具體的方案須根據(jù)腐蝕環(huán)境及介質(zhì)條件而定， 在此我們以大型鋼結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境、各部位所處的介質(zhì)環(huán)境、表面處理的要求、工作狀態(tài)等進行防腐蝕涂裝方案的推薦。

戶外鋼結(jié)構(gòu)件：大氣環(huán)境下的鋼結(jié)構(gòu)受陽光、風沙、雨雪、霜露及一年四季的溫度和溫度變化作用，其中大氣中的氧和水分是造成戶外鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的重要因素，引起電化學腐蝕，化工園區(qū)空氣中含有SO2、CO2、NO2、CI2、H2S及NH3等，這些成分對鋼體的腐蝕危害最大，它們可使金屬表面鈍化膜遭到破壞，且呈酸性，形成酸雨從而加快金屬的腐蝕。

表1：室外廠房鋼結(jié)構(gòu)采用石墨烯油漆技術(shù)

二、室內(nèi)化工廠鋼結(jié)構(gòu)防腐方案

室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)件：常溫下鋼鐵的腐蝕主要是電化學腐蝕。鋼結(jié)構(gòu)在常溫大氣環(huán)境中使用，室內(nèi)鋼材受大氣中水分、氧和其他污染物（未清理干凈的焊渣、銹層、表面污物）的作用而被腐蝕。大氣的相對濕度在60％以下時，鋼材的腐蝕是很輕微的；但當相對濕度增加到某一數(shù)值時，鋼材的腐蝕速度突然升高，這一數(shù)值稱為臨界濕度。常溫下，一般鋼材的臨界濕度為60％～70％。當化工廠車間空氣被污染有酸霧時或在沿海地區(qū)空氣中含鹽時，臨界濕度都很低，鋼材表面容易形成水膜。此時焊渣和未處理干凈的銹層（氧化鐵皮）作為陰極，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件（母材）作為陽極在水膜中發(fā)生電化學腐蝕。大氣中的水分吸附在鋼材表面形成的水膜是造成鋼材腐蝕的決定因素；大氣的相對濕度和污染物的含量是影響大氣腐蝕程度的重要因素。

表2：室內(nèi)廠房鋼結(jié)構(gòu)采用石墨烯涂料技術(shù)