某化工企业设备腐蚀现状与防治研究分析-李长寿-13276443825

　　

某化工企业设备腐蚀现状与防治研究分析

李长寿

（山东欣鹏安全技术咨询有限公司，山东济南 251400）

摘要：目的 了解该沿海化工企业设备腐蚀现状，为中小企业腐蚀防护治理提供技术和现实依据。方法 对该企业设备腐蚀情况进行调查研究。结果 该企业设备整体腐蚀情况严重，腐蚀具有自发性、普遍性、隐蔽性，严重降低了存储设备的性能和寿命。结论 企业应加强对设备的腐蚀防护的管理工作，采取可靠的防腐工程技术措施，严格执行防腐评估和检测工作，保障安全生产的顺利进行。

关键词：全面腐蚀 腐蚀现状 工程防腐技术 防腐对策

1 引言

2019年笔者在对某化工企业进行危险化学品从业单位安全生产标准化评审时，通过对该企业生产现场的踏勘发现该企业的精馏装置及其配套储罐等辅助设施存在普遍性、严重性腐蚀现象。生产现场发现储罐底部及接地扁钢锈蚀严重且接地扁钢出现多处断裂、各类输送泵和阀门锈迹斑斑、移动式灭火器开关处锈蚀严重无法正常使用等，这些腐蚀现状已经为安全生产造成了严重的隐患。

结合中国石油化工设备防腐蚀工程发展历史，炼油工业防腐蚀问题的基本理论研究和工程应用项目的开发，正在日趋完善^[1]。但是对于一些中小企业而言，在腐蚀和防护方面缺少基本腐蚀系统和防护知识，考虑到腐蚀与防护的理论性和专业性较强，腐蚀事故后果比较严重，笔者主要通过对该化工企业设备腐蚀现状的分析，在防腐蚀方面提出切实可行的的工程防护对策建议以供企业参考。

2 企业腐蚀现状

该公司成立于2006年，距离渤海沿岸约40公里，现有30000t/a溶剂油项目装置及其配套储罐等辅助设施一套, 2011年12月投产。主要经营范围：200#溶剂油、120#溶剂油、6#溶剂油，主要生产工序为石脑油脱硫工序和分馏工序。主要设备设施为：1个碱洗塔φ1600×11000；1个水洗塔φ1600×11000；4个脱硫塔φ1200×9000；3个分馏塔，规格分别为φ1200×32000，φ1000×30000，φ900×28000；罐区设置多个立式储罐，用于储存原料石脑油及溶剂油。

该公司前期未开展安全设施防护设计专篇或腐蚀工程防护等有关腐蚀与防护方面的设计，建成以后未对现有设备设施进行腐蚀防护方面的维护，经现场勘查后发现：该企业设备整体腐蚀情况严重，如：储罐底部及防雷接地设施、输油管道及阀门、输送泵及阀门、登高梯、电缆桥架、移动灭火器开关等设备设施相关部位（部件）均出现全面腐蚀的现象，严重降低了机械设备的性能和寿命。

图1溶剂油储罐底部和防雷接地扁钢锈蚀示意图	图2生产区管道阀门锈蚀示意图

3 产生腐蚀原因分析

该企业位于沿海地区，不同生产设备产生腐蚀的原因是不同的且是在多种原因的共同作用下造成的，设备腐蚀主要以发生电化学腐蚀为主，涉及全面腐蚀和局部腐蚀。除去溶剂油中含硫物质对钢材的腐蚀外，本文主要从化工企业易于操作整改的角度，对设备设施外表面进行腐蚀现状分析。

3.1储罐底部及其防雷接地设施腐蚀的原因

钢质储罐在运行过程中，经常遭受内外环境介质的腐蚀，储罐外腐蚀以外边缘板和罐底板外侧最为严重 ^[2]。该企业罐底外边缘板和接地扁钢已经被腐蚀断开，不符合储罐防雷接地不少于两处的要求，存在较大的安全隐患。企业除了对储罐的日常安全管理维护不当外，还受到沿海地区特殊的气候影响，综合分析罐底外壁腐蚀原因如下：

3.1.1 外边缘板密封效果对罐底外壁的影响

该企业储罐底板外侧通常用沥青砂对基座进行围挡，用以隔绝外部水的渗入，由于设备施工不规范或日常维护不到位等原因，造成储罐罐底外边缘板翘起形成一定的缝隙，使雨水或大气中的水蒸气沿缝隙进入罐底板与基座之间。经年累月导致雨水进入到罐底板的中心区域，雨水的进入会发生氧浓差腐蚀效应，如果不能及时维护处理，腐蚀程度愈演愈烈，腐蚀面积越来越大，表现出的腐蚀溃疡状态越来越严重。

3.1.2 罐底板焊接对防腐层的影响

该企业储罐底板或接地扁钢一般通过焊接方式连接，由于焊条或钢材材质不合理等原因，导致储罐罐板不同部位的金属组织中化学性质、晶体结构、物理性能和电化学势可能存在一定的差异。当罐板接触到水、油等腐蚀介质或处在缝隙内外氧的浓度差形成浓差电池作用等腐蚀环境时，可能存在腐蚀穿孔或应力腐蚀的风险。由于储罐底板或接地扁钢的腐蚀的发生多处于遮蔽状态下，更加不易检修和更换，给日常维护造成一定的困扰。

3.1.3 大气对罐底外壁及接地扁钢的影响

设备腐蚀状况可能受到沿海大气的影响，风将海浪雾化的盐分吹向大陆，因此沿海地区空气中的盐分含量相对较高，甚至会有一部分盐直接降落到机械设备上，久而久之机械设备上会覆盖一层盐泥。据统计，沿海地区机械设备表面油漆厚度一年损耗可达50-80μm^[3]。如果该企业组装的机械设备未达到特殊的油漆涂层厚度的设计要求，很容易就会出现三到五年的机械设备锈迹斑斑的现象。

3.2生产区输送泵和阀门产生外部腐蚀的原因

输送泵和阀门产生外部腐蚀的原因除了上面的几个原因以外，还存在一个重要的原因。笔者现场勘查时发现部分阀门或其他零部件使用的钢材质与连接管道使用的钢材质不同，当不同材质的两种金属相接触时，因金属物理特性不同，故存在金属电极电位差异，容易产生电偶腐蚀的现象。电位较高的金属受到电化学保护，其腐蚀速率较慢，而电位较低的金属将被加速腐蚀^[4]。

3.3其他辅助器材（登高梯、消防器材）产生腐蚀的原因

日常工作中由于人员经常踩踏造成登高梯的涂层磨损，使钢铁表面裸露，登高梯和消防器材的腐蚀原因主要还是以大气腐蚀为主，在沿海地区的大气条件的影响下，发生电化学腐蚀。沿海地区大气中酸性气体的含量相对较高，形成的雨水处于弱酸性，对登高梯和消防器材表面的涂层的损伤非常严重。

沿海地区空气相对湿度较大，当大气处于潮湿状态时，钢铁表面形成薄薄的一层水膜，氧的进入途径受到阻碍，铁锈主要由三氧化二铁水合物Fe₂O₃·nH₂O和氢氧化铁（FeO(OH), Fe(OH)₃）组成，三价铁具有一定氧化性，能有效促进阴极发生还原反应；当钢铁表面在暴晒下，空气中的氧通过缝隙进入金属锈层，促使二价铁氧化成三价铁，最终形成铁锈三氧化二铁。因此，在干湿交替的条件下，带有锈层的钢铁将加速其自身的腐蚀，这是造成机械设备钢结构外壁涂膜破坏的重要原因^[5]。

4 防护治理建议

化工设备的防腐主要考虑两个方面，首先选材要合理，因为耐蚀材料都具有一定的局限性，一定要根据使用的工况选择合适、经济的材料；其次结构设计和创作工艺方面一定要科学合理，避免由于结构原因造成自然的电化学腐蚀。笔者从以下角度提出可行的建议以供企业参考。

4.1 机械设备应采用合理的耐腐蚀材料，首先在进行检维修时，如果需要跟换损坏的零部件时，应优先选择与其相邻部件相同材质的零部件作为替换件，避免发生因存在金属电极电位差异，产生电偶腐蚀的现象。采购机械设备时，应根据原辅料和生产工艺要求，优先选择耐腐蚀材料。

4.2 油罐边缘板的防护，切断雨水等腐蚀位介质入侵边缘板的通道。可参考如下方案：（1）对于已发生腐蚀的边缘板，先进行除锈达到要求后刷防锈底漆。（2）边缘板及罐基础上表面抹弹性聚氨脂，成自罐壁而下的斜坡，厚度及坡度均不需要很大，足以盖住边缘板，保证被水覆盖表面有较好弹位即可。（3）铺一层玻璃布。（4）继续刷弹性聚氨脂，使玻璃布无缝隙与罐壁、罐基础各个基面附着良好，表面平整，丰满且有弹性^[6]。

4.3 采用涂层法防腐蚀，不同类型的企业因根据自己的生产环境采用合适的涂层作为设备防腐的重要技术措施，特别应加强沿海地区或其他严酷条件下的机械设备的涂层材质和厚度的要求。

4.4 电化学保护，用直流电改变被保护的金属电位，从而使腐蚀减缓或停止，按照金属电位变动的趋向，电化学保护分为阴极保护和阳极保护两类。适用于罐体保护的牺牲阳极一般选择电流效率高，电流分布均匀，性能稳定的高效铝合金阳极。电化学保护还可与其他类型的防护技术相互配合使用可起到更加优良的防护效果，如：储罐底板内侧用涂料加铝镁合金牺牲阳极阴极保护,储罐底板外侧用厚浆型环氧煤沥青涂料加网状阳极阴极保护^[7]。

4.5 设备表面的前处理

所有的防腐涂层都得要在涂装前对要保护的设备进行表面处理，并要达到《涂装前钢材表面粗糙度等级的评定》和《钢结构工程施工质量验收规范》的规定。传统的防腐涂料，其涂层防腐寿命完全取决于理想化的表面处理级别，钢铁表面处理成为关键控制措施。美国标准认为，大多数涂膜过早失效是与不适当的表面处理或涂膜无附着力有关。这就要求对不同材质、不同要求的涂膜质量选用适用于这些要求的前处理方法^[8]。

设备在生产制造和运输安装过程中，由于外部压力对钢材表面造成一定变形，如果未及时对钢铁表面进行精修，导致钢铁表面存在裂缝、边刺、孔洞、焊渣凸物等表面不规则现象，会严重影响表面涂膜的均匀形成。

5 结语言

腐蚀问题是客观存在的，但由于腐蚀防护是跨行业、跨部门、共性的，且不直接创造经济效益，它的被关注程度较低^[9]。通过对事故调查研究后会发现，很多事故是由于机械设备腐蚀引起的，所以企业应在工程设计、选材、建设、运行、维护等各阶段，采取有针对性腐蚀防护措施，避免机械设备“带病运行”。其次企业要加强防腐蚀意识理念，加强对机械设备的腐蚀防护的管理工作，采取可靠的防腐工程技术措施，并严格执行防腐评估和检测工作，全面提升企业的腐蚀防护水平保障安全生产的顺利进行。

参考文献

[1]李晓刚，许适群，柯伟．石油化工设备基本腐蚀系统分析与防护进展．第二届石油石化工业用材研讨会论文集，2003．

[2]曹波．近海岸地上钢质原油储罐的腐蚀防护．材料开发与应用，2004, 19（4）：21-23．

[3]蔡明明，李伟．浅谈沿海地区机械设备的防腐问题．中国科技纵横，2018，10（12）：69-70．

[4]方乙君，柳松，王雄文等．沿海地区变电站腐蚀现状及防腐措施研究．电气技术，2018，12：97-99．

[5]张洪奎，张宁，曹旦夫．沿海地区钢结构的腐蚀及防腐涂层．油气储运，2012，31（2）：135-138．

[6-7]谈平庆，谢水海，梅冬勇．大型原油储罐综合防腐蚀技术．石油化工腐蚀与防护，2005, 22（2）：19-22．

[8]方震，鸟巢外衣破损原因剖析．电镀与涂饰，2011，30（1）：63-66．

[9]侯保荣．我国腐蚀成本及其防控策略．中国科学院院刊，2018，15（8）：601-609．

Research and Analysis on the Current Situation and Prevention of Equipment Corrosion in a Chemical Enterprise

Li Changshou

(Shandong Xinpeng Security Technology Consulting Co., Ltd., Shandong,Jinan, 251400)

Abstract: Objective To understand the current situation of equipment corrosion in this coastal chemical enterprise, and provide technical and realistic basis for corrosion protection and treatment of small and medium-sized enterprises. Methods Investigate and study the corrosion of equipment in this enterprise. As a result, the overall corrosion situation of the equipment in the enterprise was serious, and the corrosion was spontaneous, universal, and concealed, which severely reduced the performance and lifespan of the storage equipment. Conclusion Enterprises should strengthen the management of equipment corrosion protection, adopt reliable anti-corrosion engineering technical measures, and strictly implement anti-corrosion evaluation and testing to ensure the smooth progress of safe production.

Keywords: general corrosion, corrosion status, engineering anti-corrosion technology, anti-corrosion countermeasures

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