Проблема коррозии химического оборудования и меры по её предотвращению

Thread Content

Если химическое оборудование подвергается коррозии, это не только приводит к изменениям в его цвете, внешнем виде и основных характеристиках, сокращая тем самым срок его службы, но также негативно сказывается на производстве продукции на химических предприятиях, а также на экономии ресурсов и контроле затрат. Кроме того, это может привести к серьезным авариям в области безопасности и окружающей среды. Каковы распространенные виды коррозии в химическом оборудовании и причины ее возникновения? Какие существуют меры по предотвращению коррозии? Приходите и узнайте больше. Классификация коррозии химического оборудования. Коррозия делится в зависимости от типа материала на коррозию металлов и коррозию неметаллов. Коррозия по внешнему виду поверхности делится на полную коррозию и локальную коррозию ； Локальная коррозия включает в себя коррозию в виде мелких отверстий, разрушение под действием напряжений, коррозию в зазорах, электрохимическую коррозию, коррозию из-за износа и так далее. По механизму коррозия металлов делится на физическую коррозию, химическую коррозию, электрохимическую коррозию и т. д. Физическая коррозия: разрушение материала под действием чисто физических факторов; обычно она вызывается процессами растворения и проникновения, такими как растворение контейнеров из расплавленного металла, а также растворение и проникновение высокотемпературных растворов солей или щелочей в стенки контейнеров. Химическая коррозия: разрушение, возникающее в результате прямого химического взаимодействия металла с неэлектролитом; при процессе коррозии не возникает тока. Процесс коррозии представляет собой чисто окислительно-восстановительную реакцию: молекулы коррозионного вещества вступают в прямое столкновение с атомами на поверхности металла, в результате чего образуются продукты коррозии. В ходе этой реакции не возникает электрического тока; она соответствует законам химической кинетики. Электрохимическая коррозия: разрушение металла, возникающее в результате электрохимической реакции с раствором электролита. В процессе реакции анод теряет электроны, катод получает их, а также происходит поток электронов (ток); этот процесс соответствует законам электрохимической кинетики. Причины и закономерности коррозии химического оборудования. В процессе химического производства существует множество коррозионно активных веществ, таких как кислоты, щелочи, соли, вода, кислород и т. д. Это является основной причиной коррозии. Вид среды, её химический состав, концентрация, значение pH, примеси, содержание влаги и кислорода – всё это является внешними факторами, способствующими коррозии. Чем выше скорость потока среды, тем выше вероятность её коррозии, поскольку в процессе движения среда смывает защитную пленку, образуя вихри, турбулентности и пузыри, что приводит к серьезному ударному износу и коррозии под действием пузырей. Неправильный выбор материалов: если поверхность оборудования соприкасается с коррозионными веществами, а само оборудование не устойчиво к коррозии, это приводит к ее возникновению на поверхности. Чем более шероховатой является поверхность, тем легче она подвергается коррозии. Симптомами этого являются утечки, преждевременное износ, повреждения, появление звуков и т. д. Равномерная коррозия на поверхности бывает двух типов: с образованием пленки и без нее. Коррозия без образования пленки представляет серьезную опасность; процесс коррозии протекает с определенной скоростью, и это в основном связано с неправильным выбором материала. Коррозия, приводящая к образованию пленки, при этом пассивирующая пленка обычно выполняет защитную функцию. Однако у материалов, используемых в некоторых устройствах, таких как нержавеющая сталь, кобальт, хромовые сплавы и т. д., пассивирующая пленка на поверхности легко разрушается под действием трения на краях. В условиях недостатка кислорода новая пленка трудно формируется, что усугубляет процесс электрохимической коррозии. Отсутствие антикоррозионных мер или низкое качество строительства создают условия для коррозионного разрушения. В зависимости от условий среды выбирается разный материал. В процессе производства оборудования часто невозможно соблюсти баланс между выбором материалов и степенью их коррозии. При различных температурах, концентрациях и давлениях требуется использование разных материалов, что приводит к разной степени коррозии. Кроме того, из-за недостаточного контроля в процессе строительства и низкого качества выполнения работ проблема коррозии неизбежна. Перегрев и перенапряжение во время эксплуатации, недостаточно эффективное управление оборудованием, отсутствие должного внимания также являются причинами коррозионного разрушения. Как правило, чем выше температура среды, тем выше давление и тем быстрее происходит коррозия. Поскольку коррозия представляет собой химическую реакцию, при повышении температуры на 10°C скорость коррозии увеличивается в 1–3 раза. При повышении температуры увеличивается скорость диффузии, а также снижается сопротивление электролита, в результате чего ускоряется реакция в коррозионной батарее. Если на поверхности оборудования наблюдается сильное трение, чрезмерное давление, низкое качество поверхности, недостаточное охлаждение или плохая смазка, то тепло, возникающее в процессе работы оборудования из-за трения, будет способствовать ускоренному коррозионному разрушению. Меры по защите химического оборудования от коррозии. В настоящее время существуют следующие технологии защиты от коррозии: разработка материалов, устойчивых к коррозии, технологии защиты поверхности, электрохимическая защита и др. 1) Разработка коррозионностойких материалов. Исследования в области создания коррозионностойких материалов являются ключом к прогрессу в технологиях защиты от коррозии; технологический прогресс во все времена был тесно связан с этим. Коррозионностойкие материалы в основном делятся на металлические материалы, полимерные материалы и неорганические неметаллические материалы. Металлы и сплавы являются основой строительных материалов, среди которых сталь занимает ведущее положение. Однако устойчивость стали к коррозии имеет свои ограничения. Разработка и применение сплавов и цветных металлов с высокими характеристиками развиваются быстрыми темпами, что в определенной степени позволяет решить проблемы локальной коррозии и коррозии в особых условиях. Такие, как коррозионностойкие сплавы с высоким содержанием молибдена, двухфазная нержавеющая сталь, высокочистая ферритная нержавеющая сталь, никелевые сплавы, низколегированная сталь, титан и его сплавы. Коррозионностойкие неметаллические материалы в настоящее время широко применяются в химической промышленности как в странах мира, так и внутри страны. Неметаллические материалы обладают отличной стойкостью к коррозии, а их механические свойства можно улучшить путем усиления и т. д.; в некоторых областях уже наблюдается тенденция к замене стали такими материалами. В настоящее время разрабатываются такие материалы, как коррозионностойкие пластики, стеклопластик, графит, эмалированный стекло и инженерная керамика. 2) Технологии защиты поверхности от коррозии Среди существующих методов защиты от коррозии расходы на антикоррозийные покрытия и технологии обработки металлических поверхностей составляют около 87% от общих затрат на защиту от коррозии. Применение правильных технологий защиты поверхности от коррозии является необходимым способом для увеличения срока службы оборудования, снижения затрат на ремонт и повышения эффективности его эксплуатации. В то же время использование технологий защиты поверхности способствует **повышению коррозионной стойкости всего материала. Технологии защиты поверхностей от коррозии, широко используемые в химической и нефтехимической промышленности, включают покрытие, утепление, плакирование, импрегнирование, а также различные высокотехнологичные методы, разработанные в последние годы. Среди них наиболее широкое применение находят покрытия и утеплители. 3) Антикоррозионные краски. Разработка антикоррозионных красок является областью исследований, привлекающей внимание специалистов. В химической промышленности такие краски используются в основном для защиты внутренних и внешних поверхностей зданий, сооружений, оборудования и резервуаров, а также трубопроводов для транспортировки воды, нефти и газа. Согласно статистике, причиной повреждения антикоррозионных покрытий в 75% случаев является ненадлежащая обработка поверхности основания. Поэтому крайне важно уделять должное внимание качеству обработки поверхности. Несколько перспективных видов красок, таких как краски на основе цинка, высокостойкие антикоррозионные краски, краски, устойчивые к высоким температурам, керамические краски, краски для покрытия ржавчины, фторсодержащие краски и т. д., в настоящее время являются самыми активно изучаемыми красками в мире. 4) Технологии обработки поверхности оборудования. Пассивация цинкового покрытия является очень активно развивающейся областью. За последние десять лет были разработаны методы цветной пассивации с низким содержанием хрома или без хрома, черная пассивация, военно-зеленая пассивация, а также мощные пассивирующие слои на основе силиконовых или других смол. Эти методы способствуют повышению стойкости цинкового покрытия к коррозии в морской и промышленной атмосфере, а также в промышленных и речных водах. Химическое покрытие — это технология формирования металлического покрытия на поверхности твердого тела путем самокаталитической окислительно-восстановительной реакции металлических солей и восстановителя в одном растворе. Химическое покрытие никелем и фосфором, а также тройные никелевые сплавы обеспечивают продуктам более высокую стойкость к коррозии и больший выбор вариантов по сравнению с продуктами, полученными методом электропокрытия. Это один из самых быстро развивающихся методов обработки поверхностей как в странах мира, так и в нашей стране. Покрытие спреем. Покрытие с помощью распыления – это технология, при которой с использованием пламени, плазмы или дугового распыления на материалах и изделиях создается защитный коррозионно-износостойкий слой из металлов, сплавов, неорганических или органических веществ. Химическая термообработка. Химическая термообработка, в частности нанесение алюминия и хрома, на протяжении последних десяти лет находит широкое применение в защите химического оборудования от коррозии. Фосфатирование. Фосфатирование как важный предварительный этап покрытия применяется уже многие годы. За последние десять с лишним лет тройные системы щелочных металлов для фосфатирования при низких или комнатных температурах привели к качественному прогрессу в технологии фосфатирования. 5) Электрохимическая защита от коррозии. Электрохимическая защита – это метод противодействия коррозии, при котором с помощью внешнего тока изменяется потенциал коррозии металлов (включая сплавы), что позволяет снизить скорость их коррозии. Электрохимическая защита может делиться на катодную и анодную защиту. Технология электрохимической защиты привлекла значительное внимание и находит широкое применение в области защиты от коррозии в химической промышленности. Это эффективный, экономичный и практичный способ защиты от коррозии. Катодная защита применяется в основном к металлическим конструкциям, находящимся в воде и почве, но обычно требуется в условиях, когда конструкция оборудования простая, а коррозионная активность среды не слишком высока. Катодная защита позволяет не только предотвратить обычную равномерную коррозию, но и защитить некоторые материалы от точечной коррозии, межкристаллической коррозии, ударной коррозии, селективной коррозии и т. д. Анодная защита заключается в соединении металлической детали, подлежащей защите, с положительным полюсом внешнего источника постоянного тока. В растворе-электролите металлическая деталь анодно поляризуется до определенного потенциала, что позволяет ей достичь и сохранять стабильное состояние инертности. Благодаря этому процесс анодного разложения сдерживается, скорость коррозии значительно снижается, что обеспечивает защиту оборудования. Для металлов, не обладающих свойствами туннелирования, нельзя применять анодную защиту. В основном используется в конструкциях, применяемых при производстве серной кислоты, таких как резервуары из углеродистой стали, различные теплообменники, генераторы трехоксида серы и т. д. Структуры в растворах аммиака и аммонийсолей, карбонизационные колонны, резервуары для аммиака и т. д. В сильно окислительных средах в первую очередь следует рассмотреть возможность использования анодной защиты ； Когда возможно применение как анодной, так и катодной защиты, причем эффективность обоих методов схожа, следует отдать предпочтение катодной защите ； Если водородная коррозия нельзя игнорировать, необходимо применять анодную защиту.