工業(yè)生產(chǎn)中設(shè)備材料腐蝕的危害有哪些?這么做就對了
腐蝕,是工業(yè)生產(chǎn)中難以避免的安全隱患,不同的生產(chǎn)器件材料都有一定程度的腐蝕,其中以金屬材料的腐蝕最為普遍,金屬器件腐蝕造成的安全隱患也最大。下面就金屬材料的腐蝕機(jī)理、危害和防治措施進(jìn)行簡單的論述。
一、材料腐蝕的機(jī)理
1.金屬材料的腐蝕
金屬材料的腐蝕機(jī)理可以分為四類:物理腐蝕、化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕和生物腐蝕。
1)物理腐蝕
主要是液態(tài)金屬造成的腐蝕,如水銀、高溫液態(tài)金屬等對金屬管道的溶解侵蝕,這種腐蝕不太常見,但如果生產(chǎn)中涉及,則絕對不可忽略。
2)化學(xué)腐蝕
廣義上的化學(xué)腐蝕,應(yīng)該包括所有化學(xué)反應(yīng)造成的腐蝕作用,也就是幾乎所有的腐蝕都是化學(xué)腐蝕。但是為了具體區(qū)分腐蝕機(jī)理,這里將化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕、生物腐蝕分開介紹。相對于電化學(xué)腐蝕,單純的化學(xué)腐蝕不會(huì)產(chǎn)生電流。目前認(rèn)定的化學(xué)腐蝕包括氣體腐蝕(干燥氣體和高溫氣體)和非電解質(zhì)溶液腐蝕。常見的例子是干燥氣體對金屬的腐蝕問題,四氯化碳或甲烷中的率腐蝕問題。這種單純化學(xué)腐蝕,要求沒有水的參與,現(xiàn)實(shí)中即使是有機(jī)物介質(zhì)中也含有少量的水分,難以認(rèn)定為單純的化學(xué)腐蝕。
3)電化學(xué)腐蝕
電化學(xué)腐蝕包括大氣腐蝕、水環(huán)境腐蝕、土壤腐蝕、化工介質(zhì)腐蝕、和熔融鹽腐蝕。這類腐蝕占到了日常腐蝕的絕大多數(shù)。其基本的原理是,腐蝕劑和金屬分別形成兩個(gè)電極反應(yīng)(一個(gè)陰極,一個(gè)陽極),兩個(gè)電極反應(yīng)之間有腐蝕電流產(chǎn)生,從而促進(jìn)腐蝕的進(jìn)一步加劇。
4)生物腐蝕
生物腐蝕主要是微生物腐蝕(硫酸鹽還原細(xì)菌腐蝕等),很多微生物分泌有機(jī)酸,就像腐蝕牙齒一樣也能腐蝕金屬。
5)腐蝕劑
強(qiáng)腐蝕劑有強(qiáng)酸(如鹽酸、硫酸、硝酸、王水等)、強(qiáng)氧化劑(氯氣、氟氣、碘蒸汽、硫、三價(jià)鐵、高錳酸根、重鉻酸根等)等,遇到強(qiáng)氧化劑或強(qiáng)酸性環(huán)境,很多不銹鋼也會(huì)生起銹來(見下圖)。一些氣體也有很強(qiáng)的腐蝕性,如二氧化碳、二氧化硫、硫化氫、氧氣等。強(qiáng)堿溶液對金屬鋁有很強(qiáng)的腐蝕性,對其他金屬也有一定的腐蝕性。甚至一些有機(jī)物質(zhì)也是材料腐蝕的重要原因,比如很多有機(jī)溶劑會(huì)腐蝕塑料、橡膠等材料,尤其是密封件的腐蝕。另外,多數(shù)鹽水包括海水對于金屬都有一定的腐蝕性,常見的金屬管線腐蝕、輪船腐蝕都跟水中的氯離子有很大的關(guān)系。需要強(qiáng)調(diào)的是,空氣中的氧氣、水蒸氣和二氧化碳是空氣腐蝕器材的罪魁禍?zhǔn)住?/span>
2.其他材料的耐腐蝕性
很多石材,都不耐腐蝕,比如大理石怕酸,含石英的巖石(包括多數(shù)陶瓷)怕堿。塑料的耐腐蝕性相對較好,但也容易老化。耐腐蝕性比較好的材料有石墨烯和鐵氟龍。東莞恩格勒公司專業(yè)生產(chǎn)防腐蝕液位計(jì),其生產(chǎn)的PP、PVDF、PTFE材質(zhì)液位計(jì)具有耐強(qiáng)腐蝕功能,能廣泛應(yīng)用于強(qiáng)酸強(qiáng)堿環(huán)境中。
二、腐蝕的危害
機(jī)械設(shè)備是生產(chǎn)的基礎(chǔ)條件,機(jī)械故障會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)效率下降、生產(chǎn)停滯甚至發(fā)生安全事故。而機(jī)械事故中,很多事故都是由于金屬腐蝕造成的器件老化。由于腐蝕的存在,以及保護(hù)不力,使得很多設(shè)備尤其是化工設(shè)備壽命實(shí)際低于設(shè)計(jì)壽命,有的能低到40%。
清華大學(xué)的白新德專著《材料腐蝕與控制》中列舉了由于設(shè)備腐蝕造成的767件化工事故,其中全面腐蝕事故17.8%,其余為局部腐蝕問題。在局部腐蝕類型中,應(yīng)力腐蝕帶來了38%的安全事故,孔蝕25%,縫隙腐蝕3.2%,晶間腐蝕11.5%,選擇性腐蝕2.4%,其他2.1%。
這些腐蝕帶來了安全隱患甚至事故,要求生產(chǎn)中定期檢修,及時(shí)排查。但停產(chǎn)檢修的代價(jià)是很大的,最好的辦法是做好防護(hù)減少檢修的次數(shù),從而提高生產(chǎn)效率。下邊說說常見的防護(hù)方法,以及一些新的進(jìn)展。
三、防腐蝕措施
1.選擇耐蝕性材料
常見的耐腐蝕金屬有各種不銹鋼(不同用途需要選擇不同型號)、耐蝕合金、有色金屬及其合金等。比如不銹鋼在輸送管材防腐領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。
耐腐蝕的非金屬材料有:玻璃鋼、塑料、橡膠和陶瓷等。
2.表面防腐
1)噴涂防腐
最簡單的表面防腐措施就是噴涂防腐油漆(要求苛刻的環(huán)境可以選擇符合要求的涂料),這個(gè)是成本最低應(yīng)用最廣的方法,但這個(gè)方法多適用于器材外表面的防腐,并不適用于所有的防腐環(huán)境。
2)鍍層防腐
通過電鍍或者涂鍍技術(shù),在金屬外表面或內(nèi)表面形成一層防腐蝕保護(hù)層。
3)襯里防腐
對一些管線來說,可以選擇各種不同的襯里技術(shù),如水泥砂漿襯里、復(fù)合纖維襯里、玻璃鋼襯里、塑料襯里、耐腐蝕金屬襯里等。
4)新型表層防腐材料
如石墨烯等新型防腐材料,已經(jīng)開始在生產(chǎn)中投入使用,并取得了不錯(cuò)的效果。
3.電化學(xué)防腐
1)逆轉(zhuǎn)電極
電化學(xué)腐蝕是主要的金屬器材腐蝕類型,其中金屬充當(dāng)了陰極材料,如果給器材施加反向電流,可以抑制金屬材料的腐蝕,甚至可以把金屬材料直接變成陽極,從而達(dá)到防腐的目的。
2)犧牲陽極保護(hù)
用一些相對活潑的金屬來保護(hù)容易腐蝕的金屬器材,比如用鎂金屬來保護(hù)鋼鐵。
4.注重細(xì)節(jié)短板
細(xì)節(jié)決定命運(yùn)、短板決定高度。一些不太注意的細(xì)節(jié)往往給整個(gè)設(shè)備帶來重大安全隱患。比如,給高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的生產(chǎn)設(shè)備更換了一個(gè)普通的配件,雖然省了錢,但這個(gè)配件的耐腐蝕性能遠(yuǎn)沒有達(dá)到生產(chǎn)要求,最終成為重大安全隱患,就好比一個(gè)小配件毀了美國的航天飛機(jī)。再比如,器材的焊接與縫隙處理,不僅要考慮技術(shù)細(xì)節(jié),更要考慮焊接材料與焊接方法,否則就可能成為重大安全隱患。
5.做好電子元器件的防腐
對于一些特殊化工行業(yè),電子元器件的腐蝕也是不容忽視的問題。尤其是多數(shù)電子元器件并沒有使用防腐蝕的材料。簡單的辦法就是做好密閉隔離,做好防水。東莞恩格勒公司專業(yè)生產(chǎn)防腐蝕液位計(jì),其生產(chǎn)的PP、PVDF、PTFE材質(zhì)液位計(jì)具有耐強(qiáng)腐蝕功能,能廣泛應(yīng)用于強(qiáng)酸強(qiáng)堿環(huán)境中。
6.加強(qiáng)管理
安全生產(chǎn)沒有小事,既要高度重視,又要講究方法,形成標(biāo)準(zhǔn)化操作。設(shè)備買回來,維護(hù)很重要,要對每一個(gè)細(xì)節(jié),對每一種隱患都了如指掌,按照操作標(biāo)準(zhǔn),定期保質(zhì)保量地完成維護(hù)工作。任何一個(gè)小的配件,任何的焊接口,任何異常的安全指標(biāo),都要了如指掌,隨時(shí)正確處理。未來,隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來,全自動(dòng)化的監(jiān)管維護(hù)系統(tǒng)將成為趨勢,安全的標(biāo)準(zhǔn)會(huì)越來越高。
東莞恩格勒公司專業(yè)生產(chǎn)防腐蝕液位計(jì),其生產(chǎn)的PP、PVDF、PTFE材質(zhì)液位計(jì)具有耐強(qiáng)腐蝕功能,能廣泛應(yīng)用于強(qiáng)酸強(qiáng)堿環(huán)境中,尤其在大量使用氫氟酸的光伏、半導(dǎo)體、電路板行業(yè)大量使用。