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化工设备的腐蚀分类以及防腐蚀措施介绍

发布时间:2019-11-13 22:27:50 编辑:笔名

化工设备的腐蚀分类以及防腐蚀措施介绍

一、 化工设备腐蚀的分类

腐蚀是材料与周围环境发生作用而被破坏的现象。腐蚀按材料种类分为金属腐蚀和非金属腐蚀。腐蚀按表面形貌分为全面腐蚀和局部腐蚀;局部腐蚀又有小孔腐蚀、应力腐蚀破裂、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、磨损腐蚀等等;金属腐蚀按机理可分为物理腐蚀、化学腐蚀、电化学腐蚀等。

物理腐蚀:材料单纯物理作用的破坏,一般是由溶解、渗透引起的,如熔融金属容器的溶解,高温熔盐、熔碱对容器的溶解渗透。

化学腐蚀:金属与非电解质直接发生化学作用引起的破坏,腐蚀过程中没有电流的产生。腐蚀过程是纯氧化-还原反应,腐蚀介质与金属表面的原子直接碰撞而形成腐蚀产物,反应中无电流产生,符合化学动力学规律。

电化学腐蚀:金属与电解质溶液发生电化学作用而引起的破坏。反应过程中有阳极失去电子和阴极获得电子以及电子的流动(电流),历程符合电化学动力学规律。

二、化工设备的防腐蚀措施

目前的防腐技术主要有:开发耐蚀材料,表面防蚀技术,电化学保护等。

1)开发耐蚀材料

耐蚀材料的开发研究是防腐蚀技术进步的突破口,人类各个时期的技术进步无不与其息息相关。耐蚀材料主要分为金属材料、高分子材料、无机非金属材料。金属及合金材料是结构材料中的主体,其中钢铁占据主要地位,但是,钢铁的耐蚀性能具有局限性。具有高性能的合金及有色金属材料的开发和应用发展迅速,在一定程度上解决了局部腐蚀及特殊环境下的腐蚀问题。如含钼高的耐蚀合金,双相不锈钢,高纯铁素体不锈钢,镍基合金,低合金钢,钛及钛合。耐蚀非金属材料目前国内外耐蚀非金属材料在化工生产中应用非常广泛。非金属材料具有优良的耐蚀性能,而机械性能可以通过增强等途径来弥补,在某些领域已有发展为取代钢材的趋势。现在正在开发的如:耐蚀塑料,玻璃钢,石墨,搪玻璃,工程陶瓷。

2)表面防蚀技术

在现有的防腐蚀手段中,表面耐蚀涂层和金属表面技术的费用占所有防腐蚀费用的87%左右。采取正确的表面防蚀技术是提高设备使用寿命、减少维修费用以及提高设备管理水平必不可少的途径。同时,采用表面防蚀技术,大大提高了整体材料的耐蚀性能。在化工和石油化工中常用的表面防蚀技术包括涂、衬、镀、渗以及近年发展起来的各种高技术,其中以涂层及衬里应用广泛。

3)耐蚀涂料

耐蚀涂料的开发一直是人们关注的研究领域,在化学工业中,耐蚀涂料主要用于建筑物、构筑物、装置及贮罐的内外壁及输水、输油、输气管线。据统计,防腐蚀涂层的损坏,其基体表面处理不当约占75%,因此,重视表面处理质量是当务之急。几种有发展前途的涂料,如富锌涂料,重防腐涂料,耐高温涂料,陶瓷类涂料,带锈涂装涂料,氟树脂涂料等等,正是当前国际上研究热门的涂料。

4)设备表面工程技术

电镀、化学镀在化工防腐蚀应用中,电镀主要有镀铬、镀锌和镀镍。镀锌层的钝化是一个十分活跃的领域,近十年推出的低铬或无铬彩色钝化、黑钝化、军绿钝化及强钝化(含硅树脂或其他树脂的复合钝化层),可使镀锌层在海洋大气、工业大气环境及工业水、江水河水环境中的耐蚀性大大提高。化学镀是采用金属盐和还原剂在同一溶液中进行自催化氧化还原反应,在固体表面沉积出金属镀层的成膜技术。化学镀镍磷合金及三元镍系合金,产品比电镀产品有更优异的耐蚀性和更大的选择,是目前国内外发展速度快的表面处理工艺之一。

喷涂:喷涂是利用火焰、等离子、电弧喷涂,在材料和产品上获得金属、合金、无机、有机耐蚀耐磨表面层的一种工艺技术。

化学热处理:化学热处理特别是渗铝、渗铬,近十多年在化工机械防腐蚀上已有大量应用。

磷化:磷化作为涂装的一个重要前处理过程,已有多年的应用。近十多年来,碱金属三元系低温或常温磷化使磷化技术产生质的进步。

5)电化学防腐蚀

电化学保护是指利用外部电流使金属(包括合金)腐蚀电位发生改变以降低其腐蚀速率的防腐蚀技术。电化学保护可分为阴极保护和阳极保护。

电化学保护技术在化工防腐蚀领域中已引起广泛的重视和应用,是一种有效的、既经济又实用的防腐蚀手段。阴极保护是在金属表面上通入足够的阴极电流,使金属电位变负,并使金属溶解速度减小。被保护设备的结构形状一般不宜太复杂,结构复杂的设备在靠近辅助阳极部位电流密度大,远离辅助阳极部位电流密度小,得不到足够的保护电流。甚至不起保护作用,产生所谓“遮蔽现象”。

阴极保护主要用在水和土壤中的金属结构上,但一般必须用于设备结构简单、介质腐蚀性不太强的环境中。阴极保护除可防止一般的均匀腐蚀外,还可以防止一些材料的点蚀、晶间腐蚀、冲击腐蚀、选择性腐蚀等。

阳极保护是将被保护的金属构件与外加直流电源的正极相连,在电解质溶液中使金属构件阳极极化至一定电位,使其建立并维持稳定的钝态,从而阳极溶解受到抑制,腐蚀速度显著降低,使设备得到保护。对于没有饨化特征的金属,不能采用阳极保护。

主要应用在:硫酸生产中的结构物,如碳钢储槽、各种换热器、三氧化硫发生器等。氨水及铵盐溶液中结构物,碳化塔、氨水储槽等。

在强氧化性介质中先考虑采用阳极保护;在既可采用阳极保护,也可采用阴极保护,并且二者保护效果相差不多的情况下,则应优先考虑采用阴极保护;如果氢脆不能忽略,则要采用阳极保护。

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