化工生产中,金属(特别是黑色金属)是制造设备的主要材料。由于这些材料常在高温、压力、磨损或介质的腐蚀等不利条件下工作,因此要求其具有较好的耐腐蚀性能。腐蚀不仅给金属及合金材料造成巨大损失,影响设备的使用寿命,而且使设备的检修周期缩短,加辅助时间和维修费用。腐蚀还会使设备及管道的跑、冒、滴、漏机会加,造成原料及成品的大量损失,影响产品质量,污染环境。因腐蚀引起的设备爆炸、火灾等事故造成的损失更大。有关压力容器的事故统计表明:由于腐蚀而引发的爆炸事故占66. 7%.因此,了解金属腐蚀的规律性,有助于正确选择结构材料,采取相应有效的防腐蚀措施。分析设备腐蚀原因并对其在运行过程中出现的缺陷性质作出正确的判断,对提高化工设备的安全性、经济性有着十分重大的意义。
  1金属腐蚀的分类及评定方法金属与周围介质之间发生化学或电化学作用而引起的破坏称为腐蚀。
  1.1金属腐蚀的分类金属腐蚀有几种不同分类方法。根据介质的种类(非电解质和电解质)不同,腐蚀过程可以分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。
  化学腐蚀是金属和介质间由于化学作用而产生的,在腐蚀过程中没有电流产生;电化学腐蚀是金属与电解质溶液间由于电化学反应而产生的,在腐蚀过程中有电流产生。
  根据腐蚀破坏的形式不同又可分为全面腐蚀和局部腐蚀两大类。全面腐蚀又称均匀腐蚀,它的特点是腐蚀均匀地发生在整个金属表面。均匀腐蚀是危险性最小的一类腐蚀,只要在设备设计时考虑腐蚀裕度就能保证其机械强度和使用寿命。局部腐蚀又称非均匀腐蚀,它的特点是腐蚀在金属构件的不同区域发生,腐蚀形态分为区域腐蚀、点腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀及应力腐蚀开裂等。
  金属腐蚀还有根据温度分类的高、低温腐蚀;根据环境分类的化学介质、海水、土壤腐蚀;按湿度分类的湿腐蚀、干腐蚀。
  所有的腐蚀形态中晶间腐蚀是最危险的一种腐蚀。晶间腐蚀发生在晶粒的边缘上,腐蚀沿晶粒边缘向深处发展,破坏晶粒间连接,因而显著降低了材料的机械性能,尤为严重的是其破坏从外表面不易发现,金属破坏是突然发生的。
  1.2金属腐蚀的评定方法金属腐蚀评定一般可分为定性法和定量法两大类。对金属试件腐蚀前后用肉眼或金相显微镜进行宏观或微观的观察属于定性方法。对金属试件腐蚀前后测定其重量变化,或测定其拉伸、弯曲、扭转等机械性能的变化,以及测定其电阻变化等都属于定量方法。
  学机械设计制r造专业,<工程师,现在原平市化工有限责任公司工作Publishing金属腐蚀过程取决于金属及合金成分、杂质"含量和表面状态等内在因素和介质温度、压力、浓度、流速等外部条件,而且这些因素互相影响、互相制约,关系复杂。
  2.1金属及合金成分的影响金属腐蚀的发生首先是由金属本身的化学性质决定的。化工设备中黑色金属和合金的用量最大。黑色金属中由于存在铁素体、渗碳体及其他微量元素等三个相,他们的电极电位各不相同(铁素体最低-0.44V,石墨最高+ 0.37V)。试验和生产实践证明,夹杂物会加速金属的腐蚀。合金的腐蚀速度与合金含量有着密切的关系(可查有关手册)。
  2.2介质的成分和浓度的影响介质的成分和浓度对金属的腐蚀有较大影响。
  一般金属材料对腐蚀介质有一定的适用范围,如碳钢在70 %以上的硫酸中可以使用,而在70%以下的硫酸中则会很快溶解。
  2.3应力及疲劳的影响设备应力的产生一方面是在加工过程中形成的,如冷加工的变形应力,热加工的组织应力;另一方面在运转中对于承受压力或旋转的部件也会使之产生应力。这些应力的作用结果引起金属内部的扭曲,从而降低了该部位的电极电位,加剧微电池腐蚀,形成腐蚀破裂。对腐蚀破裂影响显著的是拉应力,金属所受的拉应力愈大,到达破坏的时间愈短。
  金属在交变应力和腐蚀介质联合作用下的破坏叫腐蚀疲劳。腐蚀和交变应力的联合作用对金属的影响远远大于它们对金属的单独影响。
  2.4温度和压力的影响温度升高加速电化学腐蚀,因为温度升高加速了溶液对流。
  压力会大金属腐蚀速度,这是因为电化学过程中气体浓度随压力加而大的缘故。
  2.5流速的影响溶液流速的加,强化了物质的扩散和对流,同时也加速了腐蚀产物的脱落或对保护膜的冲刷,同时流速的提高还会引起磨损腐蚀,从而加速金属的腐蚀速度。
  3化工设备的防腐蚀措施综上所述,化工设备的腐蚀受材料、结构设计、制造安装、工艺条件等多种因素影响。防止化工设备腐蚀的基本措施简述如下:3.1合理选用材料耐腐蚀材料包括金属材料和非金属材料。非金属材料多用作黑色金属的防腐措施。耐腐蚀金属材料的选择原则为:a)必须考虑介质的性质、温度和压力;b)必须考虑设备的类型与结构;c)必须考虑产品的要求;d)必须考虑材料的价格与来源。
  3.2设备结构的考虑进行结构设计时应尽量设法使局部应力和热应力降低,避免存在高应力区。在设计焊接零件时应遵守等厚度或逐渐过渡原则。结构设计还应防止腐蚀介质的停滞、热负荷分配的不均匀、蒸汽的冷凝和腐蚀产物的积存。在安装时应注意设备的防震设施,以防止交变应力引起的腐蚀疲劳。
  3.3保护层保护层分为金属保护层和非金属保护层。
  金属保护层有电镀、衬里等方法;非金属保护层有涂料和衬里以及联合保护等方法。
  3.4电化学保护电化学保护是根据金属腐蚀电化学理论而进行保护的方法,可分为阴极保护和阳极保护两类。
  外加电流阴极保护实质为整个金属设备被外加电流极化为阴极,而辅助电极为阳极。
  阳极保护的依据是金属钝化的原理,只能用在某种金属在某些介质中能钝化的场合。阳级保护是把金属设备与外加直流电源正极相连接,另有一辅助阴极与外加直流电源负极相连接。
  4结束语通过合理的选材,合理的结构设计、制作和安装,恰当的防护,并在设备运行中严格执行有关法规,根据设备检修有关规定,切实做好定期检查、取样,掌握设备在运行中缺陷的发展变化和腐蚀情况,及时采取补救措施,是保证化工设备安全、经济、高效运行的几个重要环节。