化工企業(yè)的腐蝕與防腐措施
化工企業(yè)生產裝置種類繁多,無論是工藝流程,還是生產條件,都會不斷變化,且操作介質多樣性,具有高度與強腐蝕性的特點。處于這些介質的化工設備一般使用鋼材制造,難以避免的會受到腐蝕性影響。所以,在化工設備建設與運行期間加大對腐蝕問題的重視,應用針對性的防腐措施,有利于加強對設備的保護。
一、化學腐蝕防護措施
對于化工設備的化學腐蝕防護措施,主要有以下幾點:(1)在鋼材內加入Cr、Al以及Si等合金化元素,以此在鋼材表面形成一層保護層。(2)在設備與氧化性氣體之間使用保護性覆蓋層,從而實現(xiàn)雙方的有效隔離,防止該處位置發(fā)生高溫氧化問題。(3)采用電化學防腐蝕措施。設備運行期間,化工設備有時會在液體的環(huán)境下工作,為保持設備防腐性能達到要求,可采用外加電源法,強化設備防腐性能。基于電化學原理,使陽極處形成氧化反應,陰極處產生還原反應,避免腐蝕危害程度加深,從根源處解決問題,或者應用原電池方法提高設備的防護能力。聯(lián)合物理法預防腐蝕問題,比如使用金屬表面涂層,隔絕腐蝕性氣液,依靠惰性金屬提高設備防腐能力。
二、均勻腐蝕防護措施
以腐蝕速率與設備使用壽命為前提條件,提前預留一定的腐蝕裕量,避免設計周期內因為壁厚不夠而引發(fā)防腐措施失效。因腐蝕速率同溫度、流速以及壓力等影響因素有關,所以化工設備運行期間應做好定期檢測分析,謹防意外事故發(fā)生。
三、縫隙腐蝕防護措施
面對縫隙腐蝕的介質,可使用以下防腐措施:(1)使用鎳鉻含量較高的耐蝕合金不銹鋼。(2)從設備結構設計角度出發(fā),加強對結構的優(yōu)化設計,避免縫隙或者積液死角發(fā)生。(3)不適用帶有吸濕性的墊片,采取陰極保護措施,加大對縫隙腐蝕問題的保護程度。(4)降低氧化物的含量,使其低于1000ppm,使用脫氧水可以阻止不銹鋼縫隙腐蝕與應力腐蝕程度加深,保持焊縫光滑,使用含鉬較高或與焊接物相匹配的焊條,同時應用HNO3—HF清洗劑去除殘留鐵。如圖2所示,采用不銹鋼帶鋼酸洗方法,使用混酸(hno3+hf)酸洗工藝,將帶鋼浸入具有硝酸溶液的電解池中進行電解酸洗,所述硝酸溶液濃度為130~150g/l,溫度為50~70℃,電流密度為22~30a/dm3。
四、坑蝕與電偶腐蝕防護措施
對于化工設備的坑蝕防護措施,建議如下:(1)提高鋼材料純凈度,降低材料內S、P雜質含量。(2)科學選材,使用對于點蝕不夠敏感的合金材料。(3)對介質的成分加以改變,降低鹵素離子含量,提升介質pH值,降低溫度。(4)加入適量緩蝕劑,做好設備鈍化處理,同時使用陰極保護方法?;谠O計與安裝等方面,采取電偶腐蝕保護措施,選擇電位差偏小的金屬進行設備組裝,對于各個部件采取有效的絕緣措施。做好設備陰極保護工作,或者以電偶腐蝕的原理為基礎,防止小陽極——大陰極的結構情況,應用涂層,在設備上使用金屬或者非金屬涂層。
五、晶間腐蝕與應力腐蝕防護措施
以奧氏體不銹鋼設備為例,對化工設備的晶間腐蝕問題加以防護,要求不銹鋼材料的含碳量偏低,或者選用超低碳不銹鋼材料。做好材料固溶處理,加入一定的穩(wěn)定化元素,例如鈦。加強對不銹鋼容器的使用溫度控制,降低晶間腐蝕問題的發(fā)生幾率。
對于應力腐蝕問題,化工設備運行可采用以下防腐措施:(1)科學選材,防止應力腐蝕問題發(fā)生,優(yōu)化設備結構設計,降低設備的拉應力。(2)使用熱處理方式,避免設備構件焊接與加工環(huán)節(jié)產生任何參與應力。(3)加入適當?shù)木徫g劑,對化工設備所在的環(huán)境進行改變。(3)防止腐蝕疲勞,合理設計,避免設備發(fā)生振動或者顫動,防止結構不連續(xù),從而降低峰值應力強度,做好表面處理,時刻保持設備光潔度,必要時可采用一定的陰極保護措施。
六、加強機械設備結構優(yōu)化設計
如果化學設備的結構設計存在不合理之處,此時將會因應力過于集中而引發(fā)局部腐蝕問題。焊接不同板厚的時候,應避免焊縫位于斷面發(fā)生變化的位置。如果需要焊接不同金屬,結構的選擇應考慮是否需要添加合金鋼墊板,再按照容器壁厚來選擇。使用螺栓連接構件,當化工設備處于腐蝕的工作環(huán)境中,此時有可能產生縫隙腐蝕問題,所以對于關鍵構件,應做好螺母周圍的密封處理。設備接管設計環(huán)節(jié),可以適當?shù)南蛉萜鲀壬烊胍欢ㄩL度,防止器壁流動期間介質結構,謹防孔蝕問題發(fā)生。
氯化物濃度會對化工設備不銹鋼腐蝕問題產生影響。當在新水中使用304或304L不銹鋼時,氯化物含量應小于200ppm。構件制造好以后,必須去掉殘留鐵。這是因為殘留鐵會通過與氯化物反應,形成氯化鐵后加速局部腐蝕。304管道需定期進行清洗以去除可形成縫隙的沉淀物或沉積物,避免設備暴露于流速低于0.9m/s的水中,防止金屬表面產生沉積物,加強對微生物腐蝕的控制。
總而言之,化工設備由于操作條件與介質存在多樣性特點,導致設備的腐蝕現(xiàn)象十分普遍,所造成的危害也更大。根據腐蝕的分類情況,加強對縫隙腐蝕、晶間腐蝕以及應力腐蝕等問題的深入研究,基于化工設備的工藝流程與介質,采用有效的解決措施預防腐蝕問題。
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