摘要：现如今，我国的经济在快速的发展，社会在不断的进步，我国的化工产业得到了快速的发展，近年来由于涉氨企业事故多发、影响巨大，致使其安全问题备受社会关注，除了氨本身的毒性、火灾爆炸危险性外，腐蚀危害也是威胁涉氨化工机械设备安全生产的重要因素之一。关于涉氨化工设备防腐蚀问题，国内外专家学者均作过较多研究，如张莹光等对液氨储罐局部腐蚀应力场，采用有限元分析方法对其安全性能作出评定；王琼兴等对氨汽提塔内部塔盘腐蚀原因进行分析，并提出防治措施等。这些学者研究成果均对涉氨某一设备元件或点位进行了防腐蚀探究，但是没有从涉氨化工设备、设施总体进行系统全面腐蚀危害分析，为此本研究综合各学者对化工机械设备防腐蚀研究的基础上，重点对涉氨设备腐蚀危害成因进行分析，并提出相应的对策措施和方法。
关键词：氨；化工机械；腐蚀；危害
引言
安全作为化工生产重点关注的第一要素，时刻吸引着社会的目光。众所周知，在生产过程中部分事故是由化工机械设备故障引起的。化工机械设备作为化工生产的重要参与部分，其故障常常主要由腐蚀问题引起。而化工机械设备腐蚀作为一种设备常见的问题，每年都会令化工企业损失一大笔费用，而且机械设备腐蚀现象的出现如果影响到化工生产尤其是生产安全，其造成的损失将更加重大。化工机械设备运行工况环境多样且复杂，特别是接触到强腐蚀性化学原料，则更易出现腐蚀损坏现象。化工机械设备的腐蚀不仅可能影响机械外观，也可能对设备的整体性能以及使用寿命等产生极大影响。这其中涉氨介质对机械设备的腐蚀影响比较常见也尤为特殊。
1氨腐蚀机理分析
理想状态下，纯净液态氨仅有微弱的电离作用，因仅有少量电解质产生，发生电化学反应弱，对金属及其合金造成腐蚀损坏很小。
2NH3（液氨）=NH4＋＋NH2－，
液氨能溶解活泼金属，通常认为在溶液中生成电子氨合物和金属离子，如与金属Na反应，NH3的氧化性较弱。Na＋xNH3（液氨）=Na＋＋1/2H2＋NH2－那么，液氨或氨水中只有混入微量的CO2或O2时，才对金属（Cu等）表现出明显的腐蚀现象。 2NH3＋CO2=NH4CO2NH2 NH4CO2NH2=NH4＋＋CO2NH2-
O2＋2NH4＋＋2Cu=2Cu2＋＋2OH-＋2NH3
2Cu2＋＋8NH3•H2O＋O2=2[Cu（NH3）4]（OH）2＋6H2O，由此可以看出，液氨腐蚀金属的过程中，氨分子是没有变化的，那么对金属产生腐蚀作用的是氧分子，氨分子仅仅是作为媒介使得腐蚀作用产生，致使产生NH4CO2NH2对金属表面腐蚀性较强。同时也看出，金属设备表面外露受到氨腐蚀的作用将会大幅度提高。此外，氨与其他化学物质如硫化氢、氯气、二氧化硫和盐类等共同作用下发生化学反应，将会加速对金属设备的腐蚀速度。
2涉氨化工机械设备腐蚀危害分析
2.1机械设备材料
大部分的化工机械设备都是用金属做成的，而常见金属一般都比较容易被空气氧化或者被其他介质腐蚀。我们经过对化工设备的腐蚀现象进行分析，发现金属防腐蚀性能的强弱与组成金属的晶粒度的大小是成反比例的关系，也就是组成金属的颗粒越小、密度越高，金属的防腐蚀性能就越好，反之则越差。因此，制作化工机械设备的原材料的组成金属的晶粒如果比较粗大，相对而言，就会比较容易发生腐蚀，而且晶粒越粗大，腐蚀发生的速率越快。
2.2引发腐蚀的内部因素
化工机械设备自身的内部因素，会引发其腐蚀问题，也就是其自身材料出现了化学反应、物理变化等，具体主要是以下几方面：第一，化工机械设备自身金属材料的防腐蚀性能因素。在化工机械设备组成中，包含了多项机械零部件，其材料大多是金属。不同的金属零部件，由于其结构、工作原理、发挥作用等方面存在差异，因此其热处理状态将不会完全相同，必将出现因其内部晶粒度不同造成的腐蚀速率差别。第二，与溶液等介质接触形成化学微电池。在化工生产中，一些化工机械设备在使用中需要在溶液中进行，除了溶液本身具有的一定腐蚀性，还会在与溶液接触的金属表面形成大量微型化学原电池——这些化学电池甚至可以在同一晶粒的边缘与中心之间产生——这些华学微电池多数情况下会对金属材料本身产生腐蚀。第三，机械零件表面的粗糙度因素。这一因素会对腐蚀现象产生影响，零件表面粗糙度越高发生腐蚀的可能性以及发生腐蚀时候的速率也将越大。作为化工机械设备的组成部分，零件出现腐蚀，就可能会引发机械设备故障；第四，结构设计因素，化工机械设备的结构设计不合理或者工艺不可避免，可能会在一些特殊结构中堆积一些液体和尘土等，导致这些部位容易被腐蚀。
2.3腐蚀引发安全生产事故
氨的毒性非常强，具有闪电死之称，如果设备因腐蚀造成氨泄漏，会给人的生命安全带来极大的威胁。此外，因为氨气泄漏造成的火灾爆炸事故也时有发生。有人对石化行业发生的事故进行统计发现，其爆炸事故的70%都与设备腐蚀有一定的关系。
2.4外部原因
化工机械设备外部腐蚀原因相对于内部原因来说更加常见，其使用环境对于化工机械设备腐蚀有着很大影响。通过对化工机械设备实际使用情况研究发现，化工机械设备腐蚀的主要外界因素为空气中无机盐离子、雨雪降水的pH值以及氧气含量等。正常情况下，设备表面材料常温下一般没有机会与外界发生反应，但是如果一旦出现特殊情况，比如高温、裸露等，那么这部分金属将会出现被腐蚀的现象，温度越高机械设备腐蚀速度越快。如果化工机械设备使用环境腐蚀性较高，那么化工机械设备直接暴露在空气中更会加快设备的腐蚀速度。在化工生产中，酸碱盐作为常用的生产原料，也是导致设备腐蚀的主要原因。在生产中，介质往往处于流动状态，如果其中再携带颗粒物将会对设备表面保护膜产生冲蚀。生产过程中，化工机械设备长时间接触有腐蚀性的介质将会导致设备腐蚀。例如化工机械设备中的换热器，通常将水作为热交换介质，随着水的pH值下降以及管道中过多存在的空气，都会让换热器出现腐蚀现象；管线中输送的具有腐蚀性成分的介质，也易产生化学反应，腐蚀管壁。介质流速的不同对化工机械设备腐蚀速度也有影响，介质流速过大将会直接腐蚀设备表面，另外如果介质出现振动现象，也将造成设备腐蚀加速。化工机械设备在实际生产应用中，腐蚀速度会随着周围温度的升高而加快，而腐蚀面积也会不断扩大。如果化工机械设备在实际生产中未及时发现腐蚀现象，将会导致设备整体功能退化，影响生产的顺利进行。此外，设备管理水平的优劣也将会在不同环节上造成化工机械设备腐蚀的加速。
3涉氨化工机械设备防腐蚀对策措施
3.1涉氨化工机械设备防腐蚀技术措施
1）设备结构和工艺的防腐设计。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆依据涉氨化工装置工作条件和运行环境需要，充分考虑环境介质的性质、温度及运行压力，对机械设备设施进行防腐设计，可以从根本上起到防腐蚀的作用。在结构上尽量做到简单、平滑，减少腐蚀性物质堆积；在工艺上尽可能避免设计形状复杂，尽量使用同一种材料。2）采用合理的结构和焊接工艺。在设计涉氨化工机械设备时，应选择焊缝少且分散、焊缝对称、焊缝顺序合理的结构，避免因制造焊接时出现缺陷等不足，确保介质接触表面的平滑。同时做好结构件的后续处理工作，如焊后热处理、制造完成后退火热处理等。3）采用电化学法进行防腐保护。为解决涉氨化工机械设备防腐，可以采用电化学原理，用外加电源产生电流，使金属及合金腐蚀的电位发生改变，通过阳极发生氧化反应阴极发生还原反应的方式，从而进一步降低腐蚀速率。如阳极保护可用在氨水及铵盐溶液中的碳化塔、氨水储槽等结构物。4）随物料在设备中注入缓蚀剂。近年来缓蚀剂在防腐蚀方面的应用较为迅速，可以较好地抑制低浓度金属腐蚀。这种做法是将适当浓度和形式的缓蚀剂随物料注入设备中，在金属表面形成保护膜从而显著减缓金属腐蚀速度，其具有使用经济、方便、高效的优点。
3.2机械材料选用
我们可以通过合理的选用金属材料，来达到防腐的目的，即根据每种金属具有的防腐性来搭配制造化工机械设备，根据化工设备的工作环境差异，选择不同的金属材料制造化工机械设备，例如：在浓硫酸环境中我们可以选择用钢制成的机械设备，在氧化性较强的环境中选择用钛金属做成的化工机械设备，在氢氟酸环境中选择用蒙乃尔材料做成的机械设备等，通过还原性和非氧化物质来降低腐蚀的速度。此外，利用合成金属也能提高设备的防腐蚀性能。通常情况下，单一金属在抗氧化方面的性能相对较差，因此会适当加入少量的金、银等金属成分，对于这些成本相对较高的零部件要采取重点保护的办法，把化工设备的零部件按照原材料的使用年限进行分类，避免由于部分受到腐蚀而影响设备整体，从而使化工设备整体性能得到提高。
3.3优化机械设备结构设计
如机械设备的结构设计不合理，会导致应力集中引发局部腐蚀现象。因此在焊接不同板厚时，要尽量避免焊缝处于断面变化的部位。焊接不同金属，要根据容器壁厚选择是否使用合金钢垫板。通常会使用螺栓来连接工程构件，在设备处于腐蚀环境时，会有缝隙腐蚀产生，因此设备中的重要构件，要将其螺母的四周做好密封处理工作。接管设计中，可适当向容器内伸入较大长度，避免在器壁流动过程中，介质出现结垢现象产生孔蚀问题。
3.4增加防腐涂料层
针对部分化工机械设备材料防腐性较差的情况，可通过增加防腐涂料层的办法强化防腐蚀性。为了有效防止腐蚀介质接触到化工机械设备金属表面，可在金属表层涂抹保护层，比较常用的防腐材料有防溶剂涂料及高温涂料，用于化工机械设备的二次防腐蚀处理。此外，还应当做好重防腐以及防油处理，常用的防腐漆料如邻苯二甲酸树脂，在具体选择涂漆和应用过程中，也应当充分重视化工机械设备的使用条件以及使用环境，全面提升化工机械设备的防腐质量，降低设备被腐蚀的可能性。
3.5运用化学方法控制机械设备的防腐
采用科学的化学方法有效控制机械设备发生腐蚀的现象，具体包含了牺牲阳极法以及外加电流法。其中，牺牲阳极法指的是比设备金属电极电势更低的合金或者是金属当作电池阳极，并且将其固定到机械设备表面，进而形成一个腐蚀电池的作用，此时机械设备则成了电池阴极，能够对机械设备进行有效的保护。比如，在铁制设备表面联结锌，由于阳极锌的溶解能够取代原有机械设备当中铁的腐蚀溶解，可以达到保护设备的目的。比较常见的牺牲阳极法的应用材料主要有锌、铝以及铝合金等，并且已经在我国化工企业中获得了十分广泛的应用，比如，应用到对地下管道、化工装置、锅炉以及油罐等进行防护，都获得了良好的效果。
3.6提高操作人员水平及安全意识
大部分化工机械设备在投入使用前都进行了防腐处理，但是在实际的操作过程中，由于部分操作人员错误的操作导致设备振动增加、间歇性停工等，使得焊接角落位置产生裂痕，从而使得设备的局部位置发生腐蚀。因此，要加强对相关人员的专业知识培训，提高操作人员的专业知识和技术水平，进一步减少对机械设备的损害。机械设备操作人员要时刻树立安全责任意识，严格遵守相关规范定期检查各种设备，若发现腐蚀和损坏现象须及时上报并采用防护措施，提高生产中的安全性。同时，化工企业要处理好排放物，防止排放物污染水体和大气，造成更严重的环境污染后果。
3.7设置相应防腐环境
为保证化工机械设备使用的安全性，化工机械设备在使用时通常会在表面覆盖一层抗腐蚀性较强的物质，这一铺设物根据实际需求可选择金属物质或非金属物质，同样也可选择磷化金属或氧化金属将设备表面与介质进行隔离。保护层的覆盖能够在一定程度上有效降低设备腐蚀出现的可能性。目前化工机械设备主要采用金属保护层对设备进行保护，使用电镀或喷镀的方式在设备表面涂抹金属或合金。同时针对不同环境对设备的影响，对工艺进行调整，从而最大程度上降低设备腐蚀情况的出现。在工艺调整过程中，主要以不影响应用环境为前提，尽量降低设备腐蚀程度，确保设备在使用过程中的安全性。
3.8物理法防腐蚀
与化学防腐蚀方法相比，采用物理法防腐蚀，其成本更低，只需采用一定物理措施即可。常用的方法是进行金属表面涂层隔绝腐蚀性气体及液体，即在设备的表面涂抹一层惰性金属或油漆，达到防腐蚀目的。但物理方法的成效不如化学法，无法解决根本问题。
结语
涉氨化工机械设备的防腐蚀工作是一项长期工程，在各级人员高度重视的基础上，要充分认识涉氨化工机械设备发生腐蚀的成因和机理，结合生产装置工艺特点，采取综合应对策略措施，提高防腐蚀能力减少设备损害。
参考文献：
[1]张莹光，李蕊，林玉娟，刘长海，等.液氨储罐局部腐蚀应力场有限元分析与安全评定[J].化工机械，2016（4）：500-507.
[2]王琼兴，郑奎生，张健超.氨汽提腐蚀的原因分析及措施[J].设备管理与维修，2015（2）：42-43.
[3]张扬，侯国栋.化工机械设备腐蚀原因分析及防腐措施[J].中国设备工程，2017（2）：125-126.
[4]魏连山.化工机械的腐蚀防护措施[J].价值工程，2018，37（34）：221-223.
[5]岳宗坤，胡东川.化工机械设备腐蚀原因及防腐策略分析[J].当代化工研究，2018（10）：67-68.
[6]石军朝.浅析化工机械设备腐蚀的原因及防腐措施[J].化工管理，2018（22）：129.
[7]韩雨蒙.提高化工机械设备防腐蚀能力[J].石化技术，2018，25（07）：320.
[8]付苏利，邵永涛.化工机械设备腐蚀原因及防腐措施[J].当代化工研究，2018（06）：151-152.
论文作者:于忠勇
论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期
论文发表时间:2020/1/16
标签：机械设备论文; 化工论文; 设备论文; 金属论文; 防腐蚀论文; 介质论文; 腐蚀性论文; 《基层建设》2019年第27期论文;