化工机械设备的腐蚀原因与含氟材料防护应用研究

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　　摘 要：化工机械设备由于其材质、环境、气候等因素，导致设备出现腐蚀现象，不但降低化工机械设备的性能，甚至会导致安全生产事故的出现。本次研究针对化工机械设备的腐蚀原因进行分析，并针含氟材料中的氟碳聚合物涂层、氟碳弹性体涂层在化工机械设备防腐中的应用进行研究。
　　关键词：含氟材料;化工机械设备;腐蚀;防护
　　化工产业在我国经济发展过程中起到重要的助推作用，因而加速化工产业发展具有重要意义。化工机械设备由于其材质、环境、气候等因素，导致化工设备出现腐蚀现象，这不但导致化工机械设备性能的降低，同时难以保障生产的安全与稳定，导致材料的浪费，甚至还会导致安全事故的出现，使企业员工生命及财产面临巨大的威胁。
　　1 化工机械设备腐蚀原因
　　1.1 机械设备材料具有腐蚀性
　　化工机械设备的材质多数为金属材质，然而金属由于其特性，容易与空气发生氧化作用，还极易被其他物质侵蚀。经过对化工机械设备的腐蚀现象研究，得出金属防腐蚀的水平与金属构成颗粒的密度具有相关性，其中由密度较高的小颗粒构成的金属机械设备，其防腐蚀性能较强，而反之由大颗粒构成的金属化工设备，防腐蚀性能差，极易出现腐蚀现象。因而在化工机械设备制造过程中，尽量选择颗粒小、密度较高的金属作为原材料，尤其是化工机械外壳与腐蚀性较高的零部件。
　　1.2 机械设备与腐蚀性液体接触
　　化工机械设备在生产运行中，时常会使用大量的酸、碱性液体，这些液体由于自身强腐蚀性，也会对机械设备造成较为严重的腐蚀作用，尤其是浓度较高的酸碱液体。机械设备预防腐蚀性液体的主要措施是及时清洗残留物与填埋等，避免机械设备长期与腐蚀性液体接触，对设备与后期生产造成影响。同时，有腐蚀性的液体挥发不仅会导致机械设备的腐蚀，甚至会影响到空气与水源，因而降低化工生产运行中的安全水平，因而对其采取科学、合理的处理措施显得尤为重要。
　　1.3 化工机械设备配置零件的干扰
　　化工机械设备腐蚀性较高的主要是外表与关键零部件。然而化工机械设备外表的腐蚀水平，可以通过观察对其进行评估，然而设备关键零部件却无法通过观察，了解其受腐蚀程度，这也导致关键零部件腐蚀问题被忽略。在化工生产过程中关键性零部件对其安全性与工作效率起到重要作用。关键零部件的腐蚀，一方面是由于机械设备零部件表面氧化，由于氧化层被腐蚀，导致金属层的直接裸露，化工生产环境本身就腐蚀性高，长期暴露导致其腐蚀，另一方面，由于关键零部件生产中，长期处于运行状态，这也导致腐蚀速度增快。
　　1.4 结构设计不合理
　　化工机械设备的结构设计也成为易腐蚀的重要因素。首先，在机械设备设计中由于零部件在焊接过程中的预留间隙与边角过多，这些缝隙极易造成液体与原材料残渣的侵蚀，同时清理难度较大，继而导致机械设备易腐蚀;其次，设备表面粗糙程度较差，按照化工生产经验发现，多数的化工机械设备的腐蚀是由零部件开始，当零部件表面设计越粗糙，其被腐蚀率越小。
　　2 含氟材料在化工机械设备防腐中的应用研究
　　含氟聚合物常备用作金属表面的防腐材料，由于C-F键达到485.6kJ /mol，其分子呈现出稳定结构，因而材料具备耐高温、耐紫外线与防腐蚀的特点。含氟聚合物涂层与传统涂层相比，其表面防水性提升，且可以降低吸湿水，继而阻隔化工机械设备氧化腐蚀诱因。同时含氟聚合物在金属表面涂层还能提升耐用性与降低摩擦，因而适于化工机械设备表面的防腐。含氟聚合物现阶段主要包括四种，分别为：氟碳聚合物、氟碳弹性体、氟化单体改性聚合物、含氟高性能聚合物。现阶段主要的化工机械设备防腐采用氟碳聚合物涂层与氟碳弹性体涂层。
　　2.1 氟碳聚合物涂層在化工机械设备防腐中的应用研究
　　氟碳聚合物涂层是由PTFE（四氟乙烯）、PVDF（偏氟乙烯）、FEVE（加氟聚合物）聚合而成，其中PTFE、PVDF组合具有较高的耐高温、防水性，然而由于其应用过程中附着力差，且难以成膜的问题，而优化采用PTFE、PVDF、FEVE聚合，使其可以通过结构调整而是其性能得到优化，在常温或者低热下可以成膜。在沈丽霞（2003）、王兆华（2011）都针对氟碳聚合物涂层的防腐效果进行验证，均得出氟碳聚合物涂层可以应用于金属表面的防腐有较好效果。现阶段PTFE、PVDF、FEVE这三种防腐材料在化工产业防腐已得到广泛使用，而增强PTFE、PVDF材料的附着力与成膜成为研究重点，而FEVE材料的结构设计也成为防腐研究的重点方向。
　　2.2 氟碳弹性体涂层在化工机械设备防腐中的应用研究
　　氟碳聚合物长期应用于工业设备防腐，然而对于高新产业、建材等领域，传统的氟碳聚合材料的防腐作用就收效甚微，在特殊化工机械设备的防腐过程中，品种限制制约PTFE、PVDF、FEVE聚合应用效果。继而通过FPU（氟化聚氨酯）、FMA（氟化聚丙烯酸酯）、FS（氟化有机硅）组成的聚合物，不但成膜性较好，同时具有较高的性价比，适于化工生产/建材中使用。易春龙（2006）通过纳米二氧化钛改性含氟聚氨醑涂料，应用聚氨酯涂料具有较强稳定性与分散性的优点。钟萍（2014）通过使用含氟丙烯酸酯单体，制作含氟聚丙烯酸酯涂料，该涂料在低碳薄钢类化工设备中防腐水平较为突出，不但具有较强的耐候性，还有耐化学物质侵蚀的效果，且防腐耐候具有长效性特点，因而广泛应用在化工设备防腐领域。
　　3 小结
　　化工机械设备内的腐蚀问题，是一个长期的干扰问题，腐蚀并不是在短时间内形成的，所以增加了防腐蚀的压力，诱发较为严重的腐蚀干扰。结合化工机械设备的腐蚀原因，对含氟材料在机械设备防腐中的应用进行研发优化，以此提升化工产业的安全水平，构建安全、可靠的化工生产环境。
　　参考文献：
　　[1]熊杰.化工机械设备腐蚀原因及防腐措施分析[J].内燃机与配件，2018.3：152-153.
　　[2]岳宗坤.化工机械设备腐蚀原因及防腐策略分析[J].2018.10：67-69.
　　作者简介：邰在进（1988-），男，汉族，江苏南京人，本科，助理工程师，目前从事化工防腐机械制造方面的工作。
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