化工產(chǎn)品金屬腐蝕與防護(hù)技術(shù)新進(jìn)展
一般在化學(xué)裝備設(shè)計(jì)中,都需要加強(qiáng)對(duì)其腐蝕條件的合理分析,而銹蝕控制系統(tǒng)則通常是由產(chǎn)品專業(yè)人員及有關(guān)負(fù)責(zé)人加以考慮并設(shè)計(jì),但由于受多方面的客觀因素負(fù)面影響,對(duì)化工產(chǎn)品防腐蝕措施仍存在著很多問(wèn)題,并致使產(chǎn)品本身形成了很多的環(huán)境安全隱患。所以,就需要根據(jù)化工產(chǎn)品的應(yīng)用環(huán)境、自身材料特點(diǎn)等加以合理分析,考慮其銹蝕因素、腐蝕類型等,有針對(duì)性地實(shí)施產(chǎn)品的防銹蝕控制系統(tǒng),以提高防腐蝕措施的全面落實(shí),從而提高化工產(chǎn)品的環(huán)境安全與使用效益。
一、化工產(chǎn)品腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失
當(dāng)下,化學(xué)制品有著應(yīng)用廣泛的特性,各種化學(xué)制品逐漸滲入了生活中。相關(guān)研究指出,世界范圍內(nèi),每年大約有10%的鋼鐵成為廢物,其主要成因就是腐蝕,部分關(guān)鍵化學(xué)裝置因此還會(huì)引起負(fù)面影響。國(guó)內(nèi)由于腐蝕原因而造成的經(jīng)濟(jì)損失已超過(guò)了200億元。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料指出:金屬腐蝕將會(huì)造成國(guó)民經(jīng)濟(jì)巨大的損失,一方面會(huì)導(dǎo)致國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值減少,另一方面還會(huì)造成國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的緩慢。為此,許多化工廠家也在開展產(chǎn)品銹蝕、產(chǎn)品防腐對(duì)策方面的分析,力圖迅速處理有關(guān)問(wèn)題,以最大程度地增加公司效益、減少生產(chǎn)成本。
二、化工產(chǎn)品腐蝕成因分析
2.1 化工產(chǎn)品腐蝕成因
(1)內(nèi)部原因。
內(nèi)在因素造成的銹蝕分為以下幾種:材質(zhì)因素,一般產(chǎn)品都是金屬制造,各種材質(zhì)的抗腐蝕效果有所不同。產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)中,若技術(shù)工藝不精確也會(huì)造成產(chǎn)品出現(xiàn)嚴(yán)重銹蝕。但實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,產(chǎn)品表面防腐蝕工序?qū)ζ浜笃诘膽?yīng)用效率會(huì)形成直接影響。另外,若從產(chǎn)品外觀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)出發(fā)加以分析,其連接部位的不牢固也會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品銹蝕現(xiàn)象。
(2)外在原因。
外在因素主要是指由于外部環(huán)境所造成的腐蝕?;ぎa(chǎn)品中,無(wú)法防止腐蝕性介質(zhì)和原料,如酸、堿、氧化產(chǎn)物等,而且也可能遭受外部溫度、空氣相對(duì)濕度的危害。制造工藝中,應(yīng)當(dāng)注意使用規(guī)范性,防止其他污染物的進(jìn)入。防止其他物料與產(chǎn)品原料發(fā)生復(fù)雜的副反應(yīng),減少產(chǎn)品腐蝕的概率。
2.2 化工產(chǎn)品腐蝕分類
針對(duì)化工產(chǎn)品銹蝕問(wèn)題進(jìn)行了簡(jiǎn)要?jiǎng)澐?。大致分為化工侵蝕、物理學(xué)侵蝕和電化學(xué)技術(shù)侵蝕三種?;で治g大多為化工原材料引起,在產(chǎn)品生產(chǎn)和加工的過(guò)程中,金屬原材料在與產(chǎn)品接觸部位易發(fā)生化學(xué)反應(yīng),多為金屬的氧化還原反應(yīng),從而引起工業(yè)產(chǎn)品銹蝕問(wèn)題。物理學(xué)侵蝕多是在高溫情況下引起的。在高溫環(huán)境中,金屬水解、侵蝕等均會(huì)產(chǎn)生物理學(xué)侵蝕效果,從而引起化工產(chǎn)品受到侵蝕。而電化學(xué)技術(shù)侵蝕則通常為制造過(guò)程中,金屬材料與產(chǎn)品原材料電解質(zhì)溶液間進(jìn)行的電化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致,容易引起電氣產(chǎn)品損傷、破裂,從而引起電氣產(chǎn)品銹蝕問(wèn)題。這一現(xiàn)象大多出現(xiàn)在低溫、潮濕的工作環(huán)境中?;どa(chǎn)環(huán)節(jié)中,腐蝕現(xiàn)象相當(dāng)普遍,導(dǎo)致化工產(chǎn)品廠商蒙受了很大的損失,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使得化工產(chǎn)品的制造品質(zhì)遭受影響。
2.3 電化學(xué)腐蝕
金屬材料在環(huán)境中同電解質(zhì)溶液接觸時(shí),與金屬中的雜質(zhì)以及與異種金屬接觸時(shí)產(chǎn)生電位差,從而構(gòu)成腐蝕性原電池而產(chǎn)生金屬腐蝕的現(xiàn)象,叫作金屬電化學(xué)傳感器侵蝕。侵蝕歷史可包括兩種,單獨(dú)地并在一起完成的陽(yáng)極(形成氧化物反應(yīng)過(guò)程)和陰極(形成還原反應(yīng))階段,在化學(xué)反應(yīng)流程中主要由輸出電流所生成的。其可分成析硫侵蝕和吸氧侵蝕二類。
2.4 化學(xué)腐蝕
金屬材料在干燥氣體或者非電解質(zhì)液中產(chǎn)生純物理化學(xué)效果所造成的腐蝕性損害叫作物理化學(xué)侵蝕。物理化學(xué)反應(yīng)歷程是指金屬材料表面分子間由非電解液中的金屬氧化物直接進(jìn)行氧化物分解還原的反應(yīng),由于化學(xué)反應(yīng)流程中無(wú)輸出電流生成。因此在鋼材冶金流程中,由于高熱的氧化性氣體影響在鋼材表層,所產(chǎn)生金屬氧化鐵和脫碳的侵蝕現(xiàn)象也是物理化學(xué)侵蝕。
三、金屬腐蝕防護(hù)手段
金屬板材類型的多樣性,決定了金屬腐蝕保護(hù)手段的多樣性。保護(hù)手段一般可包括金屬表面處理、電化學(xué)防護(hù)及改善腐蝕環(huán)境等三大部分。
3.1 金屬表面處理
表面處理過(guò)程,一般是指利用物理性質(zhì)、化工和電物理化學(xué)等技術(shù)手段,在金屬材料基體表面形成一個(gè)隔離保護(hù)膜,以阻止電解質(zhì)溶劑和基體接觸,從而起到減輕銹蝕的目的。
3.1.1 涂層防護(hù)
涂料涂層防腐有著漫長(zhǎng)的發(fā)展歷程,在金屬基體表面涂覆一層涂層可隔離水分和空氣接觸的基底,從而產(chǎn)生防護(hù)效果。涂料防銹有經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單、高效、適用范圍廣泛的優(yōu)點(diǎn)。而油漆涂裝除去保護(hù)金屬材料免受銹蝕的基本功能之外,尚有建筑美觀、標(biāo)志等的某些特種功能。而油漆防護(hù)則具有施工和維修過(guò)程簡(jiǎn)單、不受待涂裝產(chǎn)品尺寸形狀影響等優(yōu)勢(shì)。常見(jiàn)的油漆施工工藝有刷漆、輥涂、噴漆等,較常見(jiàn)的涂料有環(huán)氧樹脂漆等。
3.1.2 金屬層防護(hù)
金屬表層保護(hù),主要是指在基體表面包覆上一層金屬或合金,使防護(hù)的對(duì)象同腐蝕介質(zhì)完全隔離開來(lái),以實(shí)現(xiàn)對(duì)基體金屬表面產(chǎn)生防護(hù)的目的。在基體表層包覆上十幾微米的保護(hù)膜,就能夠提高金屬材料的耐腐蝕性,從而節(jié)約了巨大的環(huán)境資源。覆蓋金屬表面保護(hù)膜的主要手段有鍍層、化學(xué)鍍、熱浸鍍、最大真空度鍍等。從涂層性質(zhì)與防護(hù)金屬表面的陰極電位劃分來(lái)看,有陽(yáng)極性涂層與陰極性涂層二類。其中,陽(yáng)極性涂層在造成損壞后仍對(duì)基體具有防護(hù)功能,而陰極性涂層在造成損壞后,則會(huì)加劇對(duì)基體銹蝕。
3.1.3 陽(yáng)極氧化處理
外加電源并使金屬材料與電源正極相連后,在外部電流與相應(yīng)電解質(zhì)溶液的共同作用下,在金屬材料表層產(chǎn)生一氧化物層的工作過(guò)程就叫陽(yáng)極氧化。陽(yáng)極氧化工藝技術(shù),一般使用于鋁、鎂、鈦以及合金生產(chǎn)。這種金屬表面本身也會(huì)產(chǎn)生一層較薄的金屬材料氧化層,而天然氧化物薄膜層的所有金屬材料性能均較弱。但通過(guò)陽(yáng)極氧化處理后,在表層產(chǎn)生的幾微米或幾百微米的金屬氧化物層更加緊密,耐蝕性、耐磨性和裝飾性等性能都有了較大的改善。
3.1.4 氧化處理
抗氧化處理過(guò)程也是化學(xué)表面處理的一個(gè)常規(guī)手法,在強(qiáng)氧化劑的作用下,鋼鐵工件表層形成了1μm左右厚度的保護(hù)性抗氧化層,以隔離腐蝕性介質(zhì)。抗氧化膜的色澤通常呈現(xiàn)發(fā)黑或藍(lán)黑色,所以抗氧化處理過(guò)程又稱之為發(fā)藍(lán)處理過(guò)程。由于這些抗氧化膜膜層薄且具有較好潤(rùn)滑性,不危害零部件精細(xì)度,所以發(fā)藍(lán)適用于高精密儀器、儀表、裝備等的保護(hù)與裝飾處理。
3.1.5 磷化處理
鐵、鋅等金屬及合金在酸性的磷酸鹽水溶液中浸泡后,與金屬材料表層進(jìn)行物理化學(xué)反應(yīng)和電化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生磷酸鹽物理化學(xué)膜的主要步驟就是磷化處理過(guò)程,產(chǎn)生的磷酸鹽物理化學(xué)膜也叫作磷酸化薄膜。磷酸化也是常見(jiàn)的金屬表面化工前處理技術(shù),產(chǎn)生的磷酸化涂層可以為基體帶來(lái)防護(hù),有效隔離腐蝕性介質(zhì);同時(shí)增加了鍍層漆膜對(duì)基體的黏附能力,因而增長(zhǎng)了金屬產(chǎn)品的使用壽命。
3.1.6 合金化處理
合金化處理,是指通過(guò)往金屬材料中摻入其他微量元素(碳、鎳、錳等),以進(jìn)一步提高耐蝕性、耐磨度等性能的工藝技術(shù)。如對(duì)鋼鐵材料表層做滲碳滲硫處理,讓碳氮元素直接加入鋼鐵材料表面層中,能明顯提高鋼鐵材料的堅(jiān)硬性能。而不銹耐酸鋼是在普通鋼鐵產(chǎn)品的冶金過(guò)程中,添加鈷、錳、碳等微量元素后所產(chǎn)生的特種鋼鋼產(chǎn)品,其抗腐蝕能力比普通鋼產(chǎn)品有了較大改善,且具有更良好的熱力學(xué)性能。
3.2 電化學(xué)保護(hù)法
電化學(xué)防護(hù)法是指利用電化學(xué)理論對(duì)各種金屬材質(zhì)進(jìn)行保護(hù)措施,使之成為陰極或鈍化,起到減輕銹蝕的目的。它一般可包括犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法、外加電流的陰極保護(hù)作用法和陽(yáng)極防護(hù)法等三類。犧牲陽(yáng)極防護(hù)法一般是在基體上連接電位較低的金屬或合金,后者通常在酸性電解質(zhì)水溶液中作為陽(yáng)極,而基體則被保留下來(lái)作為負(fù)極。有些埋地石油管線、連接電網(wǎng)系統(tǒng)等也使用此辦法防腐蝕。與外加輸出電源的陰極保護(hù)方法大不相同,陽(yáng)極環(huán)境保護(hù)方法是使金屬材料接收了外電后的正極材料,其基材電位超過(guò)較正的值,而后在金屬表面形成氧化層,從而使金屬材料的表面減少腐蝕性。因此陽(yáng)極保護(hù)法方法適合于金屬材料易鈍化的系統(tǒng),通常應(yīng)用于氧化性較強(qiáng)的介質(zhì)表面上。
3.3 改善腐蝕環(huán)境
改變金屬材料所在的腐蝕環(huán)境,對(duì)于減小腐蝕速率非常有必要。最常見(jiàn)的手段就是通過(guò)加入緩蝕劑,又或者在金屬材料的所處環(huán)境中添加慢化劑,能夠有效減小其腐蝕速率。緩控釋物的使用極少,通常在1%以內(nèi),但緩釋作用卻非常突出,所以緩蝕劑防腐被大量應(yīng)用在油田、化學(xué)工業(yè)、交通、文物保護(hù)等領(lǐng)域。另外,在埋藏地管線附近回填干燥的沙土以防止管線直接和泥土接觸,也是提高耐腐蝕能力的一個(gè)重要?jiǎng)?chuàng)新手段。
四、現(xiàn)代化工產(chǎn)品防腐策略分析
4.1 防腐設(shè)計(jì)
當(dāng)下,在石油及化工裝置的防腐蝕中,防腐蝕控制理論需要從起因出發(fā)進(jìn)行剖析,由于腐蝕問(wèn)題因素較多,還需要從主體、客體角度出發(fā)對(duì)其加以精細(xì)化、全面化地剖析。結(jié)合現(xiàn)代石油化工裝置建筑設(shè)計(jì)現(xiàn)狀進(jìn)行分析,還需要保證建筑設(shè)計(jì)工作人員都具備了全面的防腐蝕基本知識(shí),并結(jié)合裝置工作環(huán)境、裝置功用和生產(chǎn)特性等因素加以綜合剖析。在裝置設(shè)計(jì)中,還需要強(qiáng)化結(jié)構(gòu)構(gòu)造、防腐蝕計(jì)劃、材質(zhì)特征屬性、設(shè)計(jì)制造工藝技術(shù)等進(jìn)行剖析。近年來(lái),隨著我國(guó)現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)發(fā)展,先進(jìn)的技術(shù)理念、理論體系等也逐步引進(jìn)。僅就現(xiàn)代石油化工裝置來(lái)說(shuō),工程設(shè)計(jì)人員就需要科學(xué)合理運(yùn)用先進(jìn)的生產(chǎn)工程設(shè)計(jì)方式,利用計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)加以工程設(shè)計(jì)與優(yōu)化,從而提升了裝置安全等級(jí)、可靠性程度。另外,還必須確保與現(xiàn)代化工產(chǎn)品、結(jié)構(gòu)材質(zhì)的統(tǒng)一性,針對(duì)連接部位的縫隙、連接工序等實(shí)行嚴(yán)格控制。
4.2 表面預(yù)處理的有效控制
根據(jù)當(dāng)代的化工產(chǎn)品防腐蝕管理狀況,企業(yè)需要確定產(chǎn)品表面處理的重點(diǎn),以提升產(chǎn)品表層的防腐蝕管理成效。結(jié)合實(shí)際情況分析可以看出,當(dāng)代化學(xué)企業(yè)在生產(chǎn)操作中,應(yīng)用最大的就是產(chǎn)品表層防腐蝕措施,主要分為表層噴砂、噴劑二類方案。在具體的實(shí)施環(huán)節(jié)中,企業(yè)需要根據(jù)化工產(chǎn)品表層構(gòu)造、性能狀態(tài)等因素加以處理。選擇合適的表面預(yù)處理方式做好產(chǎn)品除雜,特別是表面腐蝕強(qiáng)烈、氧化物劇烈的地方,更需要加強(qiáng)注意。從產(chǎn)品表層實(shí)干度、潔凈度等經(jīng)過(guò)綜合分析考量后,要選用適當(dāng)?shù)谋韺訃娚皣妱┎馁|(zhì)。另外,還需要根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)中常見(jiàn)問(wèn)題做好種類的選擇工作,進(jìn)一步提高表層材料的科學(xué)化、合理化,以期進(jìn)一步改善產(chǎn)品表面耐腐蝕性的效果。材料配制期間,必須要結(jié)合適當(dāng)?shù)募夹g(shù)規(guī)范、以減少不標(biāo)準(zhǔn)化狀況的出現(xiàn),以提升噴涂效率。在作業(yè)環(huán)節(jié)中,也必須提升管控效率,以確保現(xiàn)代的化工產(chǎn)品在各部位都能覆蓋到,以減少化學(xué)腐蝕問(wèn)題的出現(xiàn)概率。
4.3 電化學(xué)保護(hù)的分析
電化學(xué)防護(hù)是根據(jù)現(xiàn)代化工產(chǎn)品腐蝕現(xiàn)狀而提出的應(yīng)對(duì)方法,重點(diǎn)是根據(jù)當(dāng)代化學(xué)產(chǎn)品表面進(jìn)行防護(hù)的方式,以防止因其與空氣進(jìn)行直接接觸而產(chǎn)生的腐蝕問(wèn)題,從切斷電化學(xué)傳感器腐蝕途徑的角度考慮而進(jìn)行保護(hù)。目前電化學(xué)防護(hù)主要分為陰極、陽(yáng)極防護(hù)兩種形式,不但能夠達(dá)到保護(hù)一般腐蝕產(chǎn)品的效果,而且還能防止點(diǎn)侵蝕、沖擊腐蝕等情況的出現(xiàn);后者主要是指,及時(shí)將被防護(hù)的金屬元器件與外部直接供電的正極進(jìn)行連接,通過(guò)電解質(zhì)水溶液進(jìn)行防護(hù)作用。將其建立成相對(duì)固定的防護(hù)狀態(tài),減少銹蝕速率。
4.4 緩蝕劑的合理使用
現(xiàn)代化工產(chǎn)品的防腐蝕管理措施中,緩蝕劑為最常用方法之一,能對(duì)產(chǎn)品表面產(chǎn)生良好的防護(hù)效果,從而減少銹蝕速率。在金屬性質(zhì)的化工產(chǎn)品中,防腐蝕效應(yīng)尤為明顯。需要引起注意的是,這一方式對(duì)于金屬化學(xué)產(chǎn)品來(lái)說(shuō),有著較為穩(wěn)健的效果。因?yàn)榫徫g劑一般應(yīng)用都比較簡(jiǎn)單,通常只在介質(zhì)內(nèi)部添加少許緩蝕劑便能實(shí)現(xiàn)抗腐蝕效應(yīng),并保證了其在發(fā)電機(jī)位置處產(chǎn)生明顯吸附效果。當(dāng)然,要確保緩蝕劑實(shí)現(xiàn)良好穩(wěn)定的效應(yīng),還可根據(jù)金屬現(xiàn)代化學(xué)產(chǎn)品進(jìn)行表面特征化、環(huán)境效果的分析,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)緩蝕劑類型的合理選用與優(yōu)化。
4.5 化學(xué)介質(zhì)濃度的限制
化工產(chǎn)品介質(zhì)元素含量對(duì)產(chǎn)品侵蝕性有影響,由于設(shè)計(jì)工作是根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行的,在產(chǎn)品制造環(huán)節(jié)中不同工況介質(zhì)化學(xué)元素含量在初期不同時(shí),就非常容易產(chǎn)生產(chǎn)品侵蝕性問(wèn)題。如石油化工介質(zhì)中可能會(huì)存在硫化氫、水等生化產(chǎn)物,極易增加產(chǎn)品侵蝕性效果。以焊接操作中為例,首先需要科學(xué)合理選擇氫硫基、水的化學(xué)含量,并調(diào)節(jié)二者溶液濃度,以減少焊縫部出現(xiàn)腐蝕斷裂的情況;焊后若未能及時(shí)進(jìn)行熱應(yīng)力處理,則需要做好對(duì)氫氧化鈉含量的適當(dāng)控制,以確保溫度、環(huán)境壓力的合理控制,從而減少電氣產(chǎn)品腐蝕斷裂的概率。
五、結(jié)束語(yǔ)
針對(duì)現(xiàn)代化化工產(chǎn)品的防腐蝕措施進(jìn)行了全面剖析,針對(duì)現(xiàn)代化化工產(chǎn)品銹蝕成因、侵蝕類型和影響因素等方面展開了研究,而后提出了化工產(chǎn)品的防腐對(duì)策,力圖迅速提升化工產(chǎn)品的耐用性、安全度、有效性、為化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域的長(zhǎng)期健康發(fā)展提供有效保障。
六、夢(mèng)能服務(wù)與支持
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如果您對(duì)我公司的工業(yè)重防腐油漆產(chǎn)品有需要或者申請(qǐng)樣品試用,請(qǐng)與我們的客服人員取得聯(lián)系。400-878-0506
油漆樣品適用范圍:
用于新建項(xiàng)目:驗(yàn)證油漆配套的可行性、檢驗(yàn)附著力、效果圖與實(shí)際顏色的色差。
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夢(mèng)能對(duì)技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì)始終進(jìn)行一系列的標(biāo)準(zhǔn)化管理,從專業(yè)培訓(xùn)到日常報(bào)告的管理都有一整套完善的體系。夢(mèng)能公司每年都會(huì)對(duì)技術(shù)服務(wù)人員進(jìn)行定期的技術(shù)培訓(xùn)和能力審計(jì),以使每一位技術(shù)服務(wù)人員保持高水準(zhǔn)的專業(yè)素質(zhì),每一位技術(shù)服務(wù)人員都配備先進(jìn)的涂裝檢驗(yàn)儀器,儀器設(shè)備均按規(guī)定的時(shí)間期限進(jìn)行定期校驗(yàn),以保證每套儀器設(shè)備工作狀況良好。
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