浅析化工生产装置的设备腐蚀与防护

引言

在化工产业蓬勃发展的当下，化工生产装置作为核心生产载体，其设备的安全稳定运行至关重要。然而，由于化工生产过程涉及高温、高压、强腐蚀性介质等复杂工况，设备腐蚀问题频发。设备腐蚀不仅会缩短装置使用寿命、增加维修成本，更可能引发介质泄漏、爆炸等重大安全事故，严重威胁人员生命安全与生态环境。尽管当前已存在多种腐蚀防护技术与管理手段，但随着化工生产规模扩大、工艺复杂度提升，设备腐蚀与防护仍面临新的挑战。

一、化工生产装置设备腐蚀基础理论

1.1 设备腐蚀的定义与分类

设备腐蚀是指化工生产装置中的金属或非金属材料，其主要分为化学腐蚀、电化学腐蚀、微生物腐蚀和冲刷腐蚀。化学腐蚀是金属与周围化学介质直接发生化学反应而引起的破坏。电化学腐蚀则是由于金属表面形成微小原电池，发生电化学反应导致的腐蚀，是化工设备最常见的腐蚀类型；微生物腐蚀是微生物代谢活动参与或促进金属腐蚀过程。

1.2 腐蚀的基本原理

化学腐蚀基于金属与介质间的氧化还原反应，如铁在高温下与氧气反应生成氧化铁。电化学腐蚀的本质是微电池作用，金属表面因成分、组织、应力等差异形成阳极和阴极区域，阳极金属失去电子发生氧化反应，电子流向阴极，介质中的氧化剂在阴极获得电子被还原。微生物腐蚀中，微生物通过新陈代谢产生酸性物质或改变金属表面的电化学环境，促进腐蚀进程。冲刷腐蚀则是流体的机械冲刷与电化学腐蚀协同作用，流体对设备表面的冲击力破坏钝化膜，加速金属溶解。1.3 设备腐蚀对化工生产的影响

设备腐蚀严重威胁化工生产安全与稳定。腐蚀可能导致设备穿孔、泄漏，引发有毒有害、易燃易爆介质外泄，造成火灾、爆炸、中毒等重大事故，危及人员生命安全和周边环境。从经济角度看，腐蚀缩短设备使用寿命，增加维修和更换成本，频繁停机检修也会降低生产效率，造成直接经济损失。设备腐蚀会影响产品质量，腐蚀产物混入产品中，可能改变产品性能，降低产品合格率，损害企业声誉和市场竞争力，阻碍化工企业的可持续发展。

二、化工生产装置设备腐蚀防护技术

2.1 材料防护技术

材料防护技术是化工生产装置设备防腐蚀的基础手段。在设备选材阶段，需依据生产介质的腐蚀性、操作温度和压力等工况，选择合适的耐腐蚀材料。对于接触强氧化性酸的设备，钛合金凭借优异的耐蚀性和强度成为理想选择；在处理含氯离子介质时，双相不锈钢因兼具奥氏体和铁素体组织，能有效抵御点蚀和应力腐蚀开裂。表面涂层技术通过在设备表面涂覆防护层，隔离介质与基体金属。热喷涂技术可将金属、陶瓷等涂层材料加热至熔融状态，高速喷射到设备表面形成致密防护层。化学涂层则利用化学转化膜（如磷化膜、铬酸盐膜）增强金属表面的耐蚀性，广泛应用于管道、储罐的内壁防护。

2.2 电化学防护技术

电化学防护技术基于电化学原理，通过改变金属的电极电位抑制腐蚀。阴极保护技术通过外加电流或牺牲阳极，使被保护金属成为阴极，从而减缓腐蚀。在埋地管道防护中，牺牲阳极法常选用镁合金、锌合金作为牺牲阳极材料，阳极不断溶解释放电子，为管道提供阴极电流。外加电流阴极保护则通过恒电位仪向被保护金属施加阴极电流，常用于长输管道、大型储罐的防护 。阳极保护技术适用于具有钝化膜的金属，通过外加阳极电流使金属表面形成稳定钝化膜，如不锈钢制硝酸储罐，采用阳极保护可显著延长使用寿命。但该技术对设备的绝缘性能和介质条件要求较高，需精准控制电位范围。

2.3 缓蚀剂防护技术

缓蚀剂防护技术通过在介质中添加少量物质，抑制金属腐蚀。其作用机理包括吸附成膜、络合作用和改变电极过程动力学等。吸附型缓蚀剂（如胺类、硫脲类）通过物理或化学吸附在金属表面形成保护膜，阻碍腐蚀介质与金属接触；沉淀型缓蚀剂（如聚磷酸盐）与介质中的金属离子反应生成沉淀膜，覆盖在金属表面；氧化型缓蚀剂（如铬酸盐、亚硝酸盐）促使金属表面生成致密氧化膜。2.4 工艺优化防护

源头消除法从源头减小设备的腐蚀。根据生产工艺条件，采用不同的生产工艺方式，降低或减少腐蚀介质的产生或将腐蚀介质的含量降到最低限度，如氯碱工艺，在氯碱工艺离子膜电解法生产过程中，可以提高氯气品质，减少氯气中水分及含盐雾浓度，降低设备腐蚀度。

三、化工生产装置设备腐蚀防护管理措施

3.1 腐蚀监测与检测

腐蚀监测、检测是化工生产装置了解腐蚀状况的主要手段，其中目测检测方式主要依靠人为地观察设备腐蚀的表面腐蚀孔、表面裂痕等情况，这种方法简单，但是带有主观性，且检测精确度并不高。超声波测厚技术则是以超声波在不同材料中传输的不同传播速度为基础来检测设备厚度是否减薄，从而对局部腐蚀情况进行检测。在线检测技术近年来得到较大推广，电化学监控是通过检测设备腐蚀电位、设备腐蚀电流密度等实现腐蚀速率监控的技术。

3.2 防腐管理制度建设

有效的设备防腐管理是化工设备实现长周期平稳运行的前提。制定完备的设备防腐管理细则，细化设备日检、定检内容、要求，如储罐防腐漆检测间隔时间、管道防腐蚀检测间隔时间等。做好人员培训和安全管控，做好定期防腐培训，提高操作、检修人员对设备腐蚀危害的认知，学会规范的防腐作业方法。完善安全考核机制，保证设备防腐作业人员安全。

3.3 腐蚀防护的成本效益分析

防腐成本效益评估是为了以最小的投入达到最佳的防腐防护效果，在防腐项目投入评估中除了投入的材料、工艺、人工费之外，还应当考虑到受腐蚀装置所引起的停机损失费用和维修费用等间接损失；尽管采用高性能的防腐蚀材料会增加一定的初始成本，但是它能够节约因更换而带来的购买成本以及停机停工损失，也能显著地减少设备的维修成本和维修时间；而防腐效益评估则是通过评估设备在改造前后运行效率、产品质量、事故发生率等的比较，来获得防腐带来的直接效益和间接效益；通过对防腐成本效益的评估可以获得经济合理的腐蚀防护方案，避免不必要的资源浪费和因防腐不足导致的安全事故，实现化工企业的经济效益与安全效益相统一。

结语

化工生产装置的设备腐蚀在进一步开展腐蚀机理的深入分析的同时，从材料保护、电化学保护及科学管理方法等多方面，才能有效降低其腐蚀的危害，更好地保障化工生产装置的安全。在化工生产产业不断发展的现在，还需要不断加强新型的防腐材料、智能监测设备等方面的探索工作，进一步建设科学完善的设备腐蚀防护方案，为化工生产的绿色、高效及发展奠定坚实的基础。

参考文献

[1]方纪才,王新凯,高楠.炼油化工生产装置的设备腐蚀与防护[J].全面腐蚀控制,2024,38(02):104-108.

[2]刘书玉,韩亚男.化工设备管理视角下的化工机械维修保养技术探讨[J].中国石油和化工标准与质量,2024,44(05):41-43.