化工管道防腐蚀的设计与研究

化工管道防腐蚀的设计与研究

赵一婵

辽宁省石油化工规划设计院有限公司辽宁沈阳

摘要：化工管道是化工生产装置中不可缺少的组成部分，本文介绍了化工管道防腐蚀的重要意义及化工管道的腐蚀机理，提出了化工管道防腐蚀的设计措施，并对化工管道防腐蚀技术进行了一定的研究，以提高化工管道防腐蚀水平，因此，必须做好化工管道的腐蚀防护工作，保证相关的事故不再发生，保证生产生活顺利有效运行。

关键词：化工管道；防腐蚀；设计；研究

1概述

石油化工产业作为我国社会经济发展的重要支柱产业之一，化工管道是化工生产装置中不可缺少的组成部分，管道担负着输送高温高压、易燃易爆、有毒有害等介质的任务，一旦泄露或破坏将导致直接的经济损失，并有可能导致中毒及爆炸等灾难性事故。腐蚀作为管道的主要失效模式，从管道各个阶段就应引起我们的高度重视，从而有效避免不必要的腐蚀问题，减少事故的发生。

2化工管道的腐蚀机理

化工管道的腐蚀机理一般有三种情况物理腐蚀，化学腐蚀和电化学腐蚀。具体的腐蚀机理主要由金属表面所接触介质的种类决定，例如液态金属、非电解质溶液或电解质溶液等。化学腐蚀是纯化学反应的氧化还原，在反应过程当中不产生电流。如金属的氧化过程：化工管道与空气中的SO2、H2S等介质接触时，生成的氧化物、硫化物、氯化物等腐蚀产物在金属表面生成膜，表面膜的性质决定了化学腐蚀的速度。单纯发生化学腐蚀的机率是非常小的，最常见的腐蚀形式是电化学腐蚀。当金属与电解质溶液发生电化学反应而产生的腐蚀即为电化学腐蚀，在反应过程中必然产生电流。阳极发生氧化反应，金属原子离开金属进入与其发生反应的介质中同时放出电子；阴极上介质中的氧化剂与电子结合发生还原反应。由纯物理溶解作用导致的金属破坏称为物理腐蚀。无论是液态金属深入晶界或是物理溶解的作用下产生合金都会造成熔融金属的腐蚀，这种腐蚀是当固体金属接触到熔融金属时产生的金属溶解或开裂。

3化工管道防腐蚀的设计措施

3.1提高设计人员的设计水平

目前，多数设计人员在设计化工管道防腐蚀的时候，经常会受到传统思维模式的限定，缺乏创新与主动思考的精神，极大程度上局限了化工管道防腐蚀的发展水平。为了进一步地提升化工管道的防腐蚀设计水平，设计人员应该具备强烈的责任意识，做好相应的设计工作。与此同时，企业管理人员应该定期地组织管道设计人员学习先进的工艺方法，提高自身的知识储备量，强化化工管道防腐蚀设计的合理性与科学性。

3.2依据不同腐蚀情况进行合理设计与选材

管道设计人员依据工艺专业提交的管道表编制管道材料等级表，在编制等级表的过程中，需依据输送的不同介质对管道进行合理选材，同时根据输送物料的腐蚀性选择耐腐蚀材料，如对硫化氢的腐蚀，不同温度下使用可采用铬钢，不锈钢或渗铝钢；对高温条件下的氢脆要用Cr-Mo合金钢；对不同程度的硫腐蚀，分别采用5Cr、7Cr、9Cr钢管；为了防止高温氧化腐蚀，要用奥氏体不锈钢管、5Cr或9Cr钢管。确定管道材质之后，依据腐蚀特性确定相应等级下的腐蚀余量，并依据操作条件及介质特性确定管道是否有消除应力要求。通过管材选取、确定腐蚀余量以及是否进行应力消除等一系列举措，实现选材的防腐蚀设计。

4化工管道防腐蚀技术的研究

4.1使用电镀防腐电镀层

电镀防腐电镀层有阴极性镀层与阳极性镀层之分，电镀防腐的运行理论是结合化学原理进行。在化学知识当中，能够通过氧化电势高的一方对电势低的一方予以保护，进而实现目标。在化学系统当中，借助阴阳两极组成而成一个电回路，进而能够保护阴极金属，在石油化工管道受到腐蚀的情况下，让镀层受到腐蚀，并非腐蚀到管道。如此一来，能够使腐蚀管道的情况大大地减少。然而，由于其具备较为复杂的工艺，进而导致价格的提升，因此未曾被普遍地应用。

4.2使用内防腐层

内防腐层重点指的是在管内壁与管流间进行物理隔离，其作用可以有效地避免钢管跟腐蚀性物质相接触，进而达到防腐蚀的效果。当今，在石油化工管道中重点应用水性带锈复合防锈涂料内涂技术、玻璃钢管道内衬技术、水泥砂浆内衬里技术、环氧粉末涂料内防腐技术、涂塑钢管技术、H87内防腐涂层技术、玻璃鳞片漆内防腐技术等一系列的涂层防腐蚀技术，人们也日益注重应用这一系列的技术。

4.3加注缓蚀剂

在腐蚀环境中加入抑制金属腐蚀的添加剂就能阻止或减缓金属的腐蚀，这类物质称为缓蚀剂。管道内部加注缓蚀剂可使金属表面形成一层非金属膜，隔离溶液和金属，使管道免遭腐蚀。同时，缓蚀剂基本上不改变腐蚀环境具有良好的减缓金属腐蚀的效果和突出的经济效应。化工管道在投入使用以后加缓蚀剂，由于使用量很少，介质环境的性质基本上不会改变，不必改变原有材料结构，也不需要太多的辅助设备。因此，使用缓蚀剂是一种适应性强、经济而有效的化工管线内防腐措施，在化工管道防腐技术中得到广泛应用。

4.4阴极保护

要想在管道上得到完美无瑕的涂层几乎是不可能的。一般总会有一些缺陷或保护不到的点，这些点上的腐蚀还会导致涂层失效。因此，阴极保护与涂层联合使用是目前管道建设的通常做法。阴极保护费用通常是涂层费用的10%。阴极保护通常有两种类型，即外加电流保护和牺牲阳极阴极保护。

5结语

金属腐蚀具有普遍性，自发性和隐蔽性，其分类方法多种多样，而且伴随着腐蚀介质的不断更新、金属材料种类的增多，腐蚀类型也在相应的增加。但无论哪一种腐蚀分类方法，都是为了从不同角度描述腐蚀现象的外观形状、特点、规律和机制等，以便说明、分析和研究腐蚀现象及其规律，进而找出防止腐蚀发生的方法和途径。相关的工作人员必须全面地掌握好影响化工管道腐蚀的影响因素，事先做好相应的防范工作，避免出现严重的腐蚀破坏问题。希望通过分析，可以为相关人员提供一定的借鉴价值。

6参考文献

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作者简介：

赵一婵，性别：女，辽宁沈阳人，助理工程师，单位：辽宁省石油化工规划设计院有限公司，研究方向：石油化工与化工管道防腐蚀。