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化工机械的腐蚀机理与防护措施研究

文档作者：卫兵文档来源：南京博纳能源环保科技有限公司		点击数：	更新时间： 2021年10月14日
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化 工 设 计 通 讯 研究与开发
Chemical Engineering Design Communications Research and Development
·149·
第43卷第4期
2017年4月
腐蚀是物体材料与外界环境之间发生化学或电化学反应
而导致材料变质或功能遭到破坏。腐蚀会造成大量材料因过
早变质而失效，造成资源大量浪费和能源损耗。化工行业存
在着大量腐蚀性介质如酸、碱、盐和有机溶剂等，极易引起
化工机械设备的腐蚀，机械设备被腐蚀对外形及性能等方面
产生负面影响，给化工企业带来严重的损失。因此应加强对
化工机械的防腐保养，研究化工机械腐蚀的机理，采取相应
防腐措施以提高化工机械防腐能力。
1 腐蚀的原因、种类
化工行业的机械设备通常处于高温高压、或酸或碱的环
境下，在这种情况下机械本身的金属材料易与环境中的酸、碱、
盐等化学物质发生化学反应，从而导致腐蚀现象的产生引起
化工机械的损坏。腐蚀通常发生在外界化学物质与机械接触
的一面，由外而内，逐步延伸。由于化工机械表面通常与外
界直接接触，因此易与外界环境发生物理或化学反应，如在
潮湿、高温高压、酸性或碱性的环境里[1]。而在机械设备内部，
也可能因受到化学物质的沾染而发生腐蚀现象，如化工储罐
很容易在罐体内部腐蚀而发生泄露事故。
机械设备易因受到一些因素如电解质和电极作用、湿度
和温度等影响而发生腐蚀。另外在机械设备通电的情况下，
也易发生电化学反应而引发腐蚀，这就是电化学腐蚀。金属
具有化学活性，易于受环境介质影响发生腐蚀。金属腐蚀涉
及面广，机理复杂，其分类方法见表1。
表1 金属腐蚀的分类方法
分类标准类型
腐蚀机理
化学腐蚀
电化学腐蚀
物理腐蚀
温度
常温腐蚀
高温腐蚀
环境
自然环境腐蚀
工业介质腐蚀
破坏形式
全面腐蚀（均匀腐蚀）
局部腐蚀
应力作用腐蚀
2 化工机械腐蚀机理研究
2.1 电化学腐蚀机理
金属与环境介质之间发生一个阳极反应和一个阴极反应，
即在金属内部形成一个电子回路。以金属为阳极，以环境介
质为阴极，通过金属阳极的离子化，即可发生腐蚀。
2.2 大气腐蚀机理
污染较重的区域，空气中含有大量SO2、CO2 及硫化物等
气体或粉尘，与水反应形成无机酸，并与铁等金属物体发生
化学反应，从而导致金属物体的腐蚀。如钢铁极易被空气中
的SO2腐蚀而遭到破坏。
3 化工机械防腐措施
3.1 电化学防腐
要减轻金属腐蚀则可让金属设备成为原电池的阴极。一种
是可通过外加电流的方式，使要被保护的金属成为阴极，而
另外一极则为阳极，从而使得阴极金属被保护免遭腐蚀，这
种称之为外加电流法。另一种方法则是使需被保护的金属电
势较低，作为阴极，而另一金属的电势较高，作为阳极，从
而使阴极下的金属免遭腐蚀，这种方法称为牺牲阳极保护法。
在实践中电化学保护法比较常用于海水、河水或土壤中金属
设备的防腐[2]。目前我国常用的牺牲阳极材料有镁阳极、锌阳
极和铝阳极等。
3.2 机械设备防腐管理
加强机械设备管理，生产过程中防止对机械设备损伤，因
损伤部位易形成原电池反应，引起机械表面金属的腐蚀。另
外须做好机械设备的防腐管理工作，对于不同材质的机械设
备，结合所处环境因素采用不同的防腐管理。如金属机械在
潮湿的环境中运行，易发生化学反应而产生腐蚀，应针对潮
湿环境采取相应措施，如减少潮湿，对机械进行防潮防腐保
养等方法。
3.3 做好机械设备选购
对于化工机械设备采购，既要根据化工工艺和安装尺寸
等选择合适型号，同时还应结合企业经济实力，另外必须认
真了解机械设备的参数性能。结合机械设备安装后的生产环
境条件，选择化学性能或耐腐蚀性能够适应生产环境要求的
化工机械。且在机械设备安装好后必须做好防腐，增强化工
机械的防腐性能。如可将化工机械与外界介质直接接触的金
属表面涂上防腐材料，避免机械金属表面与外界介质的化学
反应而产生腐蚀现象。
3.4 开发和应用耐腐蚀材料
仅靠防腐很难完全避免腐蚀，在化工实践中对新的耐腐
蚀材料进行开发和应用也很重要，可减少腐蚀的损失达30%
以上。目前已开发出高性能耐蚀合金材料，如304、316 型等
通用不锈钢、奥氏体不锈钢（20 号合金）和钛、钛合金及锆
（下转第157 页）
摘 要：化工机械是化工生产的基础保障，而化工行业的工作环境，决定了机械设备的腐蚀无处不在。在化工生产中，要
充分了解化工机械发生腐蚀的原因和机理，进而采取相应的防腐蚀措施，以减少腐蚀对机械设备带来的损害。通过分析腐蚀发
生的原因、机理及防腐蚀措施，探究提升化工机械防腐能力的方法。
关键词：化工机械；腐蚀；机理；防护
中图分类号：TS206 文献标志码：B 文章编号：1003–6490（2017）04–0149–02
Corrosion Mechanism and Protective Measures of Chemical Machinery
Wei Bing
Abstract ：Chemical machinery is the basis of chemical production protection，and the chemical industry’s working environment，
determines the corrosion of mechanical equipment everywhere.In the chemical production，to fully understand the chemical machinery
corrosion causes and mechanisms，and then take the appropriate anti-corrosion method to reduce the corrosion of mechanical equipment
damage.In this paper，by analyzing the causes of corrosion，mechanism and anti-corrosion measures to explore ways to enhance the
corrosion resistance of chemical machinery.
Key words ：chemical machinery ；corrosion ；mechanism ；protection
化工机械的腐蚀机理与防护措施研究
卫 兵
（南京博纳能源环保科技有限公司，江苏南京 211500）
收稿日期：2017–04–05
作者简介： 卫兵（1966—），男，安徽蚌埠人，工程师，主要从事化
工环保类机械研究。
万方数据
化 工 设 计 通 讯 工业生产
Chemical Engineering Design Communications Industrial Production
·157·
第43卷第4期
2017年4月
4 引入装置进行小试
2011 年11 月，在对中水水质进行充分论证的前提下，中
能公司将中水引入一期循环水系统进行小范围的试用，试用
期2个月。中水在一期装置试用期间，日平均用量约为2000吨，
中水供量及水质均能满足中能公司一期循环水使用要求（中
水水质分析见表4），但中能公司循环水处理所用的化学药剂
消耗量有所增加，主要原因是中水的总硬度、氯离子等含量
较地表水要高。
表4 中水水质分析表
日期
水源
类型
PH 值浊度电导率碱度总硬度氯离子正磷COD
NTU μs/cm mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L
11 月中水7.70 1.7 1 437 187 418 179 0.72 4.82
12 月中水7.71 0.92 1 465 220 445 222 0.59 5.39
由于地表水（运河水）从取水至补入循环水系统需经过
泵提升2 次（取水泵、循环水补水泵），并经过加絮凝剂净化
处理，循环水补水净成本达到1.64 元/t（水费：1.31 元/t，电
费0.2 元/t，药剂费用0.06 元/t，损耗约0.07 元/t），用水成本
较高。而中水可直接补入循环水系统，不需要再加絮凝剂进
行净化处理，也不需要再利用水泵进行提升，使用中水以后
循环水补水成本可降至1.05 元/t。虽然使用中水将导致循环水
处理药剂费用有所增加，但其综合成本仍较使用河水大幅降
低（效益计算见表5），为公司积极推广使用中水奠定了基础。
表5 使用中水效益计算
补水类型
月均补水量单价月均补水费用月均药剂费用合计
t 元/t 元元元
运河水69 000 1.64 113 160 90 480 203 640
中水69 000 1.05 72 450 102 620 175 070
对比减少0 0.59 40 710 -12 140 28 570
5 中能公司推广使用中水
中能公司根据在一期循环水系统的小试结论，中水不仅能
满足中能循环水使用要求，而且经济、社会效益明显。2012
年3 月公司通过技改立项，决定对公司其它循环水补水管网进
行改造，直接将中水引入公司所有循环水系统（450A/B/C/D，
950，951A/B/C）进行补水。中水回用技改项目在2012 年3 月
份完成立项，2012 年6 月底完成改造，2012 年中能公司共使
用中水404 万t，不仅将技改投资的费用收回，而且还为公司
节约了150 余万元的生产费用（2012 年使用中水收益计算见表
6）。
表6 2012年使用中水收益计算
补水类型
补水量投资费用药剂增加费用节约水费综合收益
万t 万元万元万元万元
中水404 50 35.2 238.36 151.16
6 使用中水的意义
中水回用的意义首先在于它能缓解我国水资源相对短缺
的现状，其次又是减少污水排放的有效途径。我国是水资源
短缺的国家之一。多年来，我国许多严重缺水的大城市如北京、
天津、深圳、大连、青岛、太原等都先后建立了中水工程设
施，取得了客观的经济社会环境效益[4]。例如，从1984 年起，
北京市环境保护研究所和北京市政设计院先后在机关大院和
住宅小区开展了建筑中水回用的设施研究，截止到目前为止，
北京已有20 多座中水回用设施在运转。随着我国经济的快速
发展和人们生活水平的提高，水资源的短缺问题必将越来越
凸现，实施中水回用也必将更有广泛的现实意义。
7 结语
中能公司的愿景是成为最受尊重的国际化绿色能源领先
企业。公司一直致力于建设节能、节水型企业，作为徐州市
第一家使用中水的企业，为徐州市推广使用中水起到了带头
作用，徐州市水务局多次组织各级领导到公司参观、视察中
水回用项目，并将其作为徐州市节水改造典型。中能公司在
回收利用中水的过程中，既节能又减排，为建设美丽徐州增
添了一笔重彩，经济效益、社会效益、环境效益显著。
参考文献
[1] 李伟英，范瑾初. 浅谈中水回用[J]. 环境与开发，1997，（3）.
[2] 周彤等. 污水回用决策与技术[M]. 化学工业出版社，2002 ：221-
227.
[3] 关小伟， 吉灯才. 中水系统的发展及应用综述[J]. 山西建筑，
2006，（3）：195-196.
（上接第136页）
4 结论
Φ108mm 大直径变扣防落卡装置可以有效防止管柱卡入
4 吋套管悬挂器内，（悬挂器规格Φ102mm 和Φ91.2mm），杜
绝因悬挂器规格不详而不能采取防落卡装置造成的管柱落井
打捞难题，具有良好的防卡性能。
参考文献
[1] 张雪明. 油井管柱腐蚀机理研究与防治对策[J]. 中国机械，2015，
（20）：177-178.
（上接第141页）
一口则位于构造西翼。
4 结束语
水合物在管道中形成会造成堵塞管道、从而增大天然气
损耗；在井筒中形成会堵塞井筒，损害井筒内部的部件，甚
至造成气井的停产。水合物対气井生产造成的影响需要不断
探索研究。
参考文献
[1] 光新军，王敏生. 海洋天然气水合物试采关键技术[J]. 石油钻探技
术，2016，44（5）.
（上接第149页）
材等三个档次的耐蚀合金。同时耐蚀非金属材料的应用也很
广泛，可用于制作整体化工设备，主要材料为塑料、石墨和
陶瓷等。另外耐蚀非金属材料还可用作耐蚀衬里层。
3.5 表面防腐蚀
对与化工机械的腐蚀现象，可采用表面防腐蚀技术进行
防护。在实践中，通常对化工机械采用耐蚀涂料涂刷，使化
工机械与外界介质隔离，从而避免发生化学反应引起腐蚀。
在化工实践中，耐蚀涂料的应用很广泛，常被用于化工装置、
化工储罐的内外壁以及输油输气管道等。
4 结束语
化工产品对人们的生产和生活具有非常重要的作用，而
在化工生产中机械设备的腐蚀无处不在，给企业带来损失的
同时，给环境也带来不小的影响，因此须做好化工机械的防
腐工作。要充分了解化工机械发生腐蚀的原因和机理，采取
相应的防腐蚀措施，以减少腐蚀对机械设备带来的损害，实
现机械设备的正常运行。
参考文献
[1] 陈棋坤. 提高化工机械防腐能力的方法分析[J]. 化工管理，2016，
（9）：183-184.
[2] 陈霞. 提高化工机械防腐能力的探讨[J]. 广东化工，2009，（6）：
205-206.

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