一、化工設備腐蝕的分類
腐蝕:材料與周圍環(huán)境發(fā)生作用而被破壞的現(xiàn)象。
腐蝕按材料種類分為金屬腐蝕和非金屬腐蝕。
腐蝕按表面形貌分為全面腐蝕和局部腐蝕;局部腐蝕又有小孔腐蝕、應力腐蝕破裂、縫隙腐蝕、電偶腐蝕、磨損腐蝕等等;
金屬腐蝕按機理可分為物理腐蝕、化學腐蝕、電化學腐蝕等。
物理腐蝕:材料單純物理作用的破壞,一般是由溶解、滲透引起的,如熔融金屬容器的溶解,高溫熔鹽、熔堿對容器的溶解滲透。
化學腐蝕:金屬與非電解質直接發(fā)生化學作用引起的破壞,腐蝕過程中沒有電流的產(chǎn)生。腐蝕過程是純氧化-還原反應,腐蝕介質與金屬表面的原子直接碰撞而形成腐蝕產(chǎn)物,反應中無電流產(chǎn)生,符合化學動力學規(guī)律。
電化學腐蝕:金屬與電解質溶液發(fā)生電化學作用而引起的破壞。反應過程中有陽極失去電子和陰極獲得電子以及電子的流動(電流),歷程符合電化學動力學規(guī)律。
二、化工設備的防腐蝕措施
目前的防腐技術主要有:開發(fā)耐蝕材料,表面防蝕技術,電化學保護等
1)開發(fā)耐蝕材料
耐蝕材料的開發(fā)研究是防腐蝕技術進步的突破口,人類各個時期的技術進步無不與其息息相關。耐蝕材料主要分為金屬材料、高分子材料、無機非金屬材料。
金屬及合金材料是結構材料中的主體,其中鋼鐵占據(jù)主要地位,但是,鋼鐵的耐蝕性能具有局限性。具有高性能的合金及有色金屬材料的開發(fā)和應用發(fā)展迅速,在一定程度上解決了局部腐蝕及特殊環(huán)境下的腐蝕問題。如含鉬高的耐蝕合金,雙相不銹鋼,高純鐵素體不銹鋼,鎳基合金,低合金鋼,鈦及鈦合。耐蝕非金屬材料目前國內外耐蝕非金屬材料在化工生產(chǎn)中應用非常廣泛。非金屬材料具有優(yōu)良的耐蝕性能,而機械性能可以通過增強等途徑來彌補,在某些領域已有發(fā)展為取代鋼材的趨勢?,F(xiàn)在正在開發(fā)的如:耐蝕塑料,玻璃鋼,石墨,搪玻璃,工程陶瓷。
2)表面防蝕技術
在現(xiàn)有的防腐蝕手段中,表面耐蝕涂層和金屬表面技術的費用占所有防腐蝕費用的87%左右。采取正確的表面防蝕技術是提高設備使用壽命、減少維修費用以及提高設備管理水平必不可少的途徑。同時,采用表面防蝕技術,大大提高了整體材料的耐蝕性能。在化工和石油化工中常用的表面防蝕技術包括涂、襯、鍍、滲以及近年發(fā)展起來的各種高技術,其中以涂層及襯里應用最廣泛。
3)耐蝕涂料
耐蝕涂料的開發(fā)一直是人們關注的研究領域,在化學工業(yè)中,耐蝕涂料主要用于建筑物、構筑物、裝置及貯罐的內外壁及輸水、輸油、輸氣管線。據(jù)統(tǒng)計,防腐蝕涂層的損壞,其基體表面處理不當約占75%,因此,重視表面處理質量是當務之急。幾種有發(fā)展前途的涂料,如富鋅涂料,重防腐涂料,耐高溫涂料,陶瓷類涂料,帶銹涂裝涂料,氟樹脂涂料等等,正是當前國際上研究最熱門的涂料。
4)設備表面工程技術
電鍍、化學鍍在化工防腐蝕應用中,電鍍主要有鍍鉻、鍍鋅和鍍鎳。
鍍鋅層的鈍化是一個十分活躍的領域,近十年推出的低鉻或無鉻彩色鈍化、黑鈍化、軍綠鈍化及強鈍化(含硅樹脂或其他樹脂的復合鈍化層),可使鍍鋅層在海洋大氣、工業(yè)大氣環(huán)境及工業(yè)水、江水河水環(huán)境中的耐蝕性大大提高?;瘜W鍍是采用金屬鹽和還原劑在同一溶液中進行自催化氧化還原反應,在固體表面沉積出金屬鍍層的成膜技術?;瘜W鍍鎳磷合金及三元鎳系合金,產(chǎn)品比電鍍產(chǎn)品有更優(yōu)異的耐蝕性和更大的選擇,是目前國內外發(fā)展速度最快的表面處理工藝之一。
噴涂:噴涂是利用火焰、等離子、電弧噴涂,在材料和產(chǎn)品上獲得金屬、合金、無機、有機耐蝕耐磨表面層的一種工藝技術。
化學熱處理:化學熱處理特別是滲鋁、滲鉻,近十多年在化工機械防腐蝕上已有大量應用。
磷化:磷化作為涂裝的一個重要前處理過程,已有多年的應用。近十多年來,堿金屬三元系低溫或常溫磷化使磷化技術產(chǎn)生質的進步。
5)電化學防腐蝕
電化學保護是指利用外部電流使金屬(包括合金)腐蝕電位發(fā)生改變以降低其腐蝕速率的防腐蝕技術。電化學保護可分為陰極保護和陽極保護。
電化學保護技術在化工防腐蝕領域中已引起廣泛的重視和應用,是一種有效的、既經(jīng)濟又實用的防腐蝕手段。陰極保護是在金屬表面上通入足夠的陰極電流,使金屬電位變負,并使金屬溶解速度減小。被保護設備的結構形狀一般不宜太復雜,結構復雜的設備在靠近輔助陽極部位電流密度大,遠離輔助陽極部位電流密度小,得不到足夠的保護電流。甚至不起保護作用,產(chǎn)生所謂“遮蔽現(xiàn)象”。
陰極保護主要用在水和土壤中的金屬結構上,但一般必須用于設備結構簡單、介質腐蝕性不太強的環(huán)境中。陰極保護除可防止一般的均勻腐蝕外,還可以防止一些材料的點蝕、晶間腐蝕、沖擊腐蝕、選擇性腐蝕等。
陽極保護是將被保護的金屬構件與外加直流電源的正極相連,在電解質溶液中使金屬構件陽極極化至一定電位,使其建立并維持穩(wěn)定的鈍態(tài),從而陽極溶解受到抑制,腐蝕速度顯著降低,使設備得到保護。對于沒有飩化特征的金屬,不能采用陽極保護。
主要應用在:
硫酸生產(chǎn)中的結構物,如碳鋼儲槽、各種換熱器、三氧化硫發(fā)生器等。
氨水及銨鹽溶液中結構物,碳化塔、氨水儲槽等。
在強氧化性介質中先考慮采用陽極保護;在既可采用陽極保護,也可采用陰極保護,并且二者保護效果相差不多的情況下,則應優(yōu)先考慮采用陰極保護;如果氫脆不能忽略,則要采用陽極保護。
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