韦良文
（四川能投化学新材料有限公司，四川 南充637939）
［摘 要］化工生产过程中广泛使用各种机械设备，这些设备经常暴露于具有腐蚀性的化学介质中，面临着腐蚀风险，研究和施行有效的腐蚀控制策略，对于保障化工装置的安全、稳定运行和化工行业的可持续发展至关重要。简介化工机械设备腐蚀的基本原理、影响因素，结合化工生产实际，详细阐述化工机械设备常用的腐蚀控制策略，包括合理选择材料、优化结构设计、介质体系添加缓蚀剂、应用电化学保护法、表面防护处理等。这些策略的合理运用，不仅可有效延长化工机械设备的使用寿命、降低设备维护成本、提高生产的安全性与效率，而且有助于减少化工生产对环境的影响，促进化工行业的可持续发展。
［关键词］化工机械设备；电化学腐蚀；化学腐蚀；腐蚀类型；腐蚀影响因素；腐蚀控制策略
［中图分类号］TQ050.9 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2024）06-0054-04
0 引 言
化工生产过程中广泛使用的各种机械设备经常暴露于腐蚀性化学介质中，面临腐蚀风险，腐蚀不仅导致设备损坏、生产中断和运营成本增加，还可能引发安全事故和环境污染。研究和施行有效的腐蚀控制策略，对于保障化工装置的安全、稳定运行和化工行业的可持续发展至关重要。
1 化工机械设备腐蚀原理与类型
1.1 化工机械设备腐蚀原理
1.1.1 电化学腐蚀原理
电化学腐蚀是化工机械设备中常见的一种腐蚀形式，其基本原理涉及到金属表面与周围环境之间的电子转移——当金属与电解质（如水、酸等）接触时，金属表面的原子会失去或获得电子，形成阳极和阴极。在阳极区域，金属原子失去电子而被氧化，变成阳离子进入溶液中；而在阴极区域，溶液中的阳离子获得电子而被还原，形成沉积物或气体。电化学腐蚀过程通常伴随着电流流动，这种电流是由阳极与阴极之间的电子转移产生的，这种腐蚀过程可以在金属表面形成微小的电池，加速腐蚀速率。电化学腐蚀的影响因素主要包括金属的化学性质、环境中的化学物质、环境温度、溶液pH、氧气浓度等。
1.1.2 化学腐蚀原理
化学腐蚀是指金属与周围环境中的化学物质直接发生化学反应，导致金属降解和材料性能下降，这种腐蚀通常不涉及电流的流动，与电化学腐蚀不同，化学腐蚀是一种更为直接的化学反应过程。在化学腐蚀过程中，金属表面与环境中的化学物质，如酸、碱或某些盐类物发生化学反应，形成新的化合物。例如，金属铁遇到盐酸时，会与盐酸中的氢离子反应生成氯化铁和氢气，这种腐蚀过程可能迅速发生，尤其是在高温或高浓度环境中。化学腐蚀的影响因素主要包括化学物质的种类、浓度、温度、压力以及金属自身的化学性质。化学腐蚀对化工机械设备的影响是多方面的，不仅会降低设备材料的强度和耐用性，还可能导致设备结构损坏，甚至引发泄漏和其他安全事故；此外，化学腐蚀产物可能会对环境造成污染，还可能影响产品的质量与纯度。
1.2 化工机械设备腐蚀类型
化工机械设备腐蚀类型多种多样，每种类型都与特定的腐蚀机制和环境条件有关，主要腐蚀类型有均匀腐蚀、局部腐蚀、应力腐蚀（开裂）、腐蚀疲劳和微生物诱导腐蚀等。均匀腐蚀是最常见的腐蚀形式，通常发生在整个金属表面，导致设备材料均匀变薄，这种腐蚀通常与电化学过程有关，金属表面形成微小的电池，加速腐蚀速率；均匀腐蚀容易观察和测量，可以通过材料选择和采取适当的防腐措施予以控制。局部腐蚀则是一种更为隐蔽和危险的腐蚀形式，它在金属表面的特定区域发生，如点蚀、缝隙腐蚀和孔蚀，且局部腐蚀往往难以检测，可能迅速导致材料失效；局部腐蚀的发生通常与局部环境条件的变化有关，如氧气浓度的局部差异或化学成分的不均匀分布等。应力腐蚀是一种在应力作用下金属材料在特定腐蚀介质中发生的腐蚀，通常发生在高强度材料或焊接接头处，由于应力与腐蚀介质的联合作用导致设备材料突然开裂或断裂。
2 化工机械设备腐蚀的影响因素
2.1 内部因素
2.1.1 设备材料特性
化工机械设备的腐蚀受到多种内部因素的影响，其中设备材料特性是决定腐蚀行为的关键因素之一，材料的化学成分、微观结构、机械性能等内在属性对腐蚀速率和腐蚀类型有着直接的影响。首先，材料的化学成分决定了其与腐蚀介质的相互作用能力。例如，含有较高比例的铬、镍或钼等合金元素的不锈钢，通常具有更好的耐腐蚀性能，因为这些元素能够使材料表面形成致密的氧化膜，保护材料不受进一步的腐蚀，但如果材料中含有杂质，如硫或磷，可能会降低材料的整体耐腐蚀性。其次，材料的微观结构也会影响腐蚀行为，金属材料的晶粒大小、晶界、相结构等微观特征都会影响腐蚀介质的渗透与扩散。例如，细小的晶粒可以提供更多的晶界，从而减缓腐蚀介质的扩散速率，此外，材料（如马氏体或奥氏体）的某些特定微观结构可能对特定类型的腐蚀更敏感。再者，材料的机械性能，如硬度、韧性和强度，也会影响其耐腐蚀性。硬度较高的材料可能更易受到腐蚀疲劳的影响，因为硬度较高的材料通常具有较低的韧性，这可能导致在应力作用下材料更易产生裂纹，而具有较高韧性的材料则可能在受到腐蚀时表现出更好的抗裂性[1]。在化工行业，设备材料特性对腐蚀行为的影响尤为突出。以中国化工集团有限公司为例，其化工装置生产过程中使用了大量机械设备（或管道），其中一些设备（或管道）在处理一些腐蚀介质时发生了腐蚀现象，究其原因有三：
更多内容详见《中氮肥》2024年第6期