防腐蝕技術(shù)己成為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國防工業(yè)發(fā)展中保證安全生產(chǎn)、提高經(jīng)濟(jì)效益不可缺少的組成部分。為保證設(shè)備的安全連續(xù)運行和生產(chǎn)過程的自動化,必須對設(shè)備及裝置提供整套的防治腐蝕措施,加強石油化工設(shè)備的防腐蝕管理。目前石化裝置防腐蝕措施主要有:合理選材及開發(fā)耐腐蝕材料、表面防腐蝕技術(shù)、緩蝕技術(shù)、電化學(xué)保護(hù)等,以下就主要介紹一下這幾類的防腐蝕方法。
1.合理選材及開發(fā)耐腐蝕材料
材料在使用環(huán)境中的腐蝕,將關(guān)系到設(shè)備和裝置的可靠性以及使用壽命,因此,合理選材十分重要。合理選材包括合理選用各類金屬材料和各類非金屬材料。選材時應(yīng)考慮如下幾點:材料的力學(xué)性能、材料在各種介質(zhì)環(huán)境中的耐腐蝕性能,還應(yīng)綜合考慮加工工藝性能和經(jīng)濟(jì)性。
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(jié)構(gòu)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(yīng)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(nèi)外耐蝕非金屬材料在化工生產(chǎn)中應(yīng)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(lǐng)域已有發(fā)展為取代鋼材的趨勢。現(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.表面防腐蝕技術(shù)
在現(xiàn)有的防腐蝕手段中,表面耐蝕涂層和金屬表面技術(shù)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(shù)是提高設(shè)備使用壽命、減少維修費用以及提高設(shè)備管理水平必不可少的途徑。同時,采用表面防蝕技術(shù),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(shù)包括涂、襯、鍍、滲以及近年發(fā)展起來的各種高技術(shù),其中以涂層及襯里應(yīng)用最廣泛。
涂層主要有:非金屬涂層(包括涂料、塑料、橡膠、石墨、陶瓷、氧化層、磷化等)及金屬涂層(金屬襯里、電鍍、噴涂、化學(xué)熱處理等)。
磷化作為涂裝的一個重要前處理過程,已有多年的應(yīng)用。近十多年來,堿金屬三元系低溫或常溫磷化使磷化技術(shù)產(chǎn)生質(zhì)的進(jìn)步;襯里技術(shù)利用強度高的材料(如碳鋼、玻璃鋼、鑄鐵等)作結(jié)構(gòu)材料,用耐蝕性能優(yōu)異的材料作襯里層,襯里技術(shù)常用于化工設(shè)備、管道等;電鍍、化學(xué)鍍在化工防腐蝕應(yīng)用中,電鍍主要有鍍鉻、鍍鋅和鍍鎳。化學(xué)鍍是采用金屬鹽和還原劑在同一溶液中進(jìn)行自催化氧化還原反應(yīng),在固體表面沉積出金屬鍍層的成膜技術(shù);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(shù);化學(xué)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(yīng)用,如硫磺流冷凝器換熱管管束就采用滲鋁技術(shù)。
3.緩蝕技術(shù)
緩蝕劑是一種在很低濃度下,能使金屬在腐蝕性介質(zhì)中的腐蝕速度大大降低的物質(zhì)。這種物質(zhì)可以是一種化合物或幾種化合物組成的復(fù)合物質(zhì)。在化工行業(yè)中,緩蝕劑主要用于防止工業(yè)冷卻水系統(tǒng)的腐蝕和化工設(shè)備、管道及鍋爐等的化學(xué)清洗(酸洗)時的腐蝕,也有少量用于生產(chǎn)過程中的工藝性防腐。
4.電化學(xué)保護(hù)
電化學(xué)保護(hù)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(shù)。電化學(xué)保護(hù)可分為陰極保護(hù)和陽極保護(hù)。電化學(xué)保護(hù)技術(shù)在化工防腐蝕領(lǐng)域中已引起廣泛的重視和應(yīng)用,是一種有效的、既經(jīng)濟(jì)又實用的防腐蝕手段。
陰極保護(hù)是在金屬表面上通入足夠的陰極電流,使金屬電位變負(fù),并使金屬溶解速度減小。被保護(hù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)形狀一般不宜太復(fù)雜,結(jié)構(gòu)復(fù)雜的設(shè)備在靠近輔助陽極部位電流密度大,遠(yuǎn)離輔助陽極部位電流密度小,得不到足夠的保護(hù)電流。甚至不起保護(hù)作用,產(chǎn)生所謂“遮蔽現(xiàn)象”。陰極保護(hù)主要用在水和土壤中的金屬結(jié)構(gòu)上,但一般必須用于設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、介質(zhì)腐蝕性不太強的環(huán)境中。陰極保護(hù)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(hù)是將被保護(hù)的金屬構(gòu)件與外加直流電源的正極相連,在電解質(zhì)溶液中使金屬構(gòu)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(shè)備得到保護(hù)。對于沒有飩化特征的金屬,不能采用陽極保護(hù)。主要應(yīng)用在:1.硫酸生產(chǎn)中的結(jié)構(gòu)物,如碳鋼儲槽、各種換熱器、三氧化硫發(fā)生器等。2.氨水及銨鹽溶液中結(jié)構(gòu)物,碳化塔、氨水儲槽等。
在強氧化性介質(zhì)中先考慮采用陽極保護(hù);在既可采用陽極保護(hù),也可采用陰極保護(hù),并且二者保護(hù)效果相差不多的情況下,則應(yīng)優(yōu)先考慮采用陰極保護(hù);如果氫脆不能忽略,則要采用陽極保護(hù)。