腐蚀性化学品防护措施(6篇)
时间：2024-09-06
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【关键词】海涂；腐蚀；防腐；措施
1.前言
台州市位于浙江省沿海中部，全市陆地面积9411平方公里，浅海面积8万平方公里，大陆海岸线745公里，占浙江省的三分之一。半个多世纪里，全市已围垦1000亩以上项目100多项，约占沿海6个县（市、区）土地面积的7.7%。至目前，全市开工在建万亩以上滩涂围垦工程9项、计25万亩，建设规模为历史之最。
海涂土壤、地下水、空气氯离子等会对输电线路中的铁塔、基础、接地体、导地线、绝缘子等造成极为严重的腐蚀，腐蚀破坏使得输电导线的寿命大大缩短，尤其对处于腐蚀环境下的输电线路，往往不能达到其预期设计寿命，需采取切实有效的防腐蚀措施，减低或阻止腐蚀的产生，保证输电线路长期安全、稳定地运行。目前台州电力基建工程约7成位于海涂围垦开发区，在输电线路工程中做好防腐工作已迫在眉睫。
2.腐蚀机理
2.1金属腐蚀
大多数金属在海水及含盐土壤中的腐蚀均属于氧去极化的电化学腐蚀，即溶解在其中的氧气得到电子成为OH负离子，金属失去电子成为金属离子，金属离子与OH结合氧化成为金属氧化物。当金属被放置在潮湿的大气中，金属表面会形成一种微电池，也称腐蚀电池。阳极上发生氧化反应，使阳极发生溶解，阴极上发生还原反应，一般只起传递电子的作用。腐蚀电池的形成原因主要是由于金属表面吸附了空气中的水分，形成一层水膜，因而使空气中CO2，SO2，NO2等溶解在这层水膜中，形成电解质溶液，而浸泡在这层溶液中的金属又总是不纯的[1]，如电力线路铁塔所用的钢铁，实际上是合金，即除铁之外，还含有石墨、渗碳体以及其它金属和杂质，它们大多数没有铁活泼。这样形成的腐蚀电池的阳极为铁，而阴极为杂质，又由于铁与杂质紧密接触，使得腐蚀不断进行。
2.2大气腐蚀
空气中的氧气是电化学腐蚀阴极过程中的去极化剂，水膜的厚度及干湿交变频率、氧的扩散速度，直接影响大气腐蚀的过程。金属腐蚀破坏程度随所处环境的不同有很大的差别，在海洋大气环境中，随距海岸的远近、高度，海盐粒子浓度变化，金属构件腐蚀程度也不同。
海洋大气主要是以大气中含有海盐粒子为特征，在这种大气环境中，海盐粒子被风携带并沉降在暴露的金属表面上，它具有很强的吸湿性，并溶于水膜中形成很强腐蚀性介质，加速腐蚀过程。
2.3盐风化
盐风化是由于混凝土表面盐溶液结晶膨胀导致混凝土破坏的一种现象。由下列两种方式形成盐结晶：第一种，处于海涂地下水中的混凝土，当其中有一表面暴露于空气中时，渗入到混凝土内部的含盐水会通过毛细作用向暴露面移动，在暴露面蒸发，使盐集聚在这一区域；第二种，处于海水中的混凝土，混凝土承受盐水交替的浸润和干燥作用，盐水被吸收并干燥，使混凝土内的含盐量增大。在这些情况下，孔隙中的盐结晶，产生膨胀应力，一定程度时导致混凝土成块剥落。海涂地线路混凝土基础由于盐风化使混凝土膨胀破坏是比较严重而且是重要的问题。
2.4硫酸盐腐蚀
硫酸盐对水泥石有显著的侵蚀作用，它能与水泥石中的氢氧化钙及水化铝酸钙发生化学反应，生成石膏和硫铝酸钙，产生体积膨胀，使混凝土成为一种易碎的，甚至松散的状态。硫酸盐侵蚀的速度随其浓度的增加而加快，当水溶液中SO4-的含量达到1g/L，土壤中SO4-的含量达到2g/L时，对混凝土侵蚀作用就非常严重[2]。全国土壤腐蚀试验网站资料表明，在土壤中埋设28年后，硅酸盐混凝土的强度下降了40%，个别试件胶结料变成粉状。海水中含有2.7g/L硫酸盐，海涂围垦中，水溶液中硫酸盐含量将不断增加，土壤中的SO4-的含量也由于不断渗透而变高，且混凝土基础还存在干湿循环，当硫酸盐腐蚀配合以干缩湿胀时，则会导致混凝土迅速崩解。
3.防腐措施
3.1铁塔
国内相关研究结果表明，海洋大气中钢结构的平均腐蚀速度是内陆乡间大气钢结构的腐蚀速度的4-5倍。为保证其具有足够的耐久性，铁塔需采用热浸镀铝或铝锌合金（并加少量稀土元素）、刷防腐涂料等措施以提高塔材的耐腐性能。并适当提高基础顶面，防止海潮对铁塔下部材料的直接影响。目前输电线路用铁塔一般采用热镀锌加工，配合镀锌层外定期喷防护漆，可以满足海涂地区立塔要求。
3.2基础
防止埋设于含盐土壤中的混凝土或钢筋混凝土基础产生化学和物理化学的破坏，是确保输电线路长期安全运行的重点。基础防腐可采用以下各项措施：
（1）基础混凝土四周（包括底版）设置隔离层，以防止土壤中的水、氧化物、硫酸盐、二氧化碳等有害侵蚀介质渗入混凝土。隔离层可采用块石和丙烯酸共聚乳液水泥砂浆砌筑，或用具有阴极保护的钢板焊接成钢板护套。
（2）根据海涂土壤及地下水化学分析结果，应选用合适的水泥品种，以提高混凝土的抗防腐性能。
（3）在混凝土搅拌时，掺加具有高效减水、保塑、调凝和引气等复合功能的高性能外加剂，降低混凝土的水灰比（0.4以下），提高混凝土的密实度和抗渗性能。
（4）提高混凝土级别，加大钢筋保护层厚度。
3.3接地体
接地体可采用加大截面的镀锌圆钢，必要时可采用牺牲阳极的阴极保护，或采用防盐碱性能较好的材料。台州滩涂线路接地一般做法是在镀锌圆钢上涂导电防腐涂料。此法有诸多优点：防腐性能好、导电性能好、不污染土壤和周围环境、经久耐用、经济合理。如果铁塔基础采用钢板隔离方式，可不敷设接地体。另外还可以采用防腐降阻剂，如原土壤PH≈6，为弱酸性，这种降阻剂PH≈10，为弱碱性，即碱离子OH比原土壤浓度高。同时，它与标准电极电位差减小，抑制铁失去电子，使得氢反应和氧化反应减缓或停止，达到保护接地体的目的。
3.4导地线
海涂上空的大气环境即海洋大气，其对导地线、金具、绝缘子等的腐蚀可沿用沿海地区的常规防腐蚀措施。导线可采用防腐性能良好的涂防腐油的中防腐导线，地线可采用防腐性能较好的铝包钢线。
3.5绝缘子
海涂地区盐密值大，空气污秽严重，泄漏比距大于3.8cm/kV，且空气潮湿，在工作电压长时间作用下绝缘子可能因表明污秽不均匀发热、局部烘干后烘干带被击穿、泄漏电流加大导致热游离而发生污闪。绝缘子应选用防污能力强、憎水性能好、爬电距离大的品种，如合成绝缘子或者增加绝缘子片数等。
4.结论
通过对铁塔采用热镀锌并刷防腐涂料、基础选用适宜防腐施工处理、导线采用防腐型、地线采用铝包钢型、接地体采用镀锌钢材料、绝缘子采用防污、防腐性能好的合成绝缘子、金具加厚镀层厚度等多种复合措施，是能够保证输电线路设备在海涂环境长期安全运行的。
参考文献
【关键词】：钢结构设计防腐蚀防火措施
中图分类号：TU391文献标识码：A文章编号：
一、钢结构的腐蚀因素与预防措施
1.钢结构的大气腐蚀
钢结构建筑的腐蚀在大多情况下是化学腐蚀过程，其中以电化学腐蚀最为普遍。电化学腐蚀是钢铁和含有电解质的介质发生电化学反应而引起的腐蚀，在金属表面发生原电池反应是形成电化学腐蚀最主要的条件。大气环境是造成钢结构腐蚀的最普遍、最主要因素，材料或构件在大气环境下发生的腐蚀称为大气腐蚀。大气腐蚀是金属处于表面电解质水膜层下的电化学腐蚀过程。当金属置于大气环境中，其表面通常会形成一层极薄水膜，这种水膜实质上是电解质水膜，它是由于空气中相对湿度大于一定数值时，水分直接沉淀（雨、雪等）或者吸附凝聚（雾、露等）于金属表面而形成。如果金属只是处于纯净的水膜中，一般不足以造成强烈的电化学腐蚀，但是空气中水气往往含有污染物，使水膜常含有水溶性的盐类或溶入的腐蚀性气体，形式发生电化学反应的电解质溶液。
影响大气腐蚀的主要因素有空气中的污染源、相对湿度以及温度三方面。
(1)空气中的污染源：大气中常含有的硫化物、氮化物、碳化物，以及尘埃等污染物；
(2)相对湿度：相对湿度达到某一临界点时，水分在金属表面形成水膜，从而促进了电化学过程的发展，腐蚀速度迅速增加。
(3)温度：环境温度的变化影响金属表面水汽的凝聚，也影响水膜中各种腐蚀气体和盐类的浓度等。
2、不同类型钢材的耐腐蚀性
碳素钢的耐腐蚀性较差，在大气、土壤、海水和甚至中性的淡水都不耐蚀。在腐蚀环境中使用在结构钢材，应尽量选用含碳和含硫量低的钢材；低合金钢的耐腐蚀性能要比碳素钢高，一般在1～1.5倍，高的达2～6倍；耐候钢，即耐大气腐蚀钢，耐候钢由普碳钢添加少量铜、镍等耐腐蚀元素而成。钢中加入微量元素后，使钢材表面形成致密且附着性很强的氧化物膜，阻碍锈蚀往内部扩散和发展，保护锈层下面的基体，以减缓其腐蚀速度；镀锌钢材在钢结构中的使用很广泛，镀锌钢材主要通过电化学原理来进行防腐。
3、钢结构防腐蚀的具体方法
（1）钢结构防腐蚀设计的构造要求
腐蚀性等级为强、中时，桁架、柱、主梁等重要受力构件不应采用格构式和冷弯薄壁型钢。
钢结构杆件截面的选择应符合：1）杆件应采用实腹式或闭口截面，闭口截面端部应进行封闭；对封闭截面进行热镀浸锌时，应采取开孔防爆措施。2）腐蚀性等级为强、中时，不应采用由双角钢组成的T行截面或由双槽钢组成的工字型截面；腐蚀性等级为弱时，不宜采用上述T形或工形截面。3）当采用型钢组合的杆件时，型钢间的空隙宽度应满足防护层施工和维修的要求。
钢结构杆件截面厚度应符合：钢板组合的杆件，不小于6mm；闭口截面杆件，不小于4mm；角钢截面的厚度，不小于5mm。
桁架、主梁、柱等重要的钢构件和闭口截面杆件的焊缝，应采用连续焊缝。角焊缝的焊脚尺寸不应小于8mm；当杆件的厚度小于8mm时，焊脚尺寸不应小于杆件的厚度。加劲肋应切角；切角的尺寸应满足排水、适用维修的要求。
钢结构所在室内环境的湿度不宜过高，湿度在75%以下；钢结构节点及连接构造应避免易于积灰和积湿的角、槽等，连接零件之间应有可供检查与维修的空间。不同金属材料接触的部位，应采用隔离措施。
（2）采用铝合金、不锈钢等建筑材料
相比来说，合金材料有：抵御大气腐蚀、减轻结构自重以及提高建筑美学效果三方面的优点。
铝合金的自重约为28kN/m3，钢材自重约为78.5kN/m3，铝合金自重要比同等跨度的钢材自重减少50%以上。加一定元素形成的铝合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度，这样使得其“比强度”（强度与比重的比值）胜过很多合金钢。
（3）涂料防护措施
涂料防护是一种价格适中、施工方便、效果显著及适用性强的防腐蚀方法，在钢结构的防腐蚀应用中最为广泛。由于建筑钢结构多为室内结构，除了处在特殊的海滨或工业环境中之外，腐蚀环境一般不太恶劣时，用涂料进行防腐蚀，可以保持20～30年的防护效果。
重防腐涂料是相对一般防腐蚀涂料而言的。它是指在严酷的腐蚀条件下，防腐蚀效果比一般腐蚀涂料高数倍以上的防腐蚀涂料。其特点是耐强腐蚀介质性能优异，耐久性突出，使用寿命达数年以上。厚膜化是重防腐涂料的重要标志。一般防腐涂料的涂层干膜厚度为100μm或150μm左右，而重防腐涂料干膜厚度则在200μm或300μm以上，还有500μm～1000μm，甚至高达2000μm。
一般涂料产品的配套以相同品种为最好，如：醇酸底漆配醇酸面漆、氯化橡胶涂料配氯化橡胶涂料等。
（4）长效防腐蚀方法
热浸锌是将除锈后的钢结构件浸入600℃高温融化的锌液中，使钢构件表面附着锌层，锌层厚度对5mm以下薄板不得小于65μm，从而起到防腐蚀的目的。热喷铝(锌)复合涂层：先对构件表面作喷砂除锈，使其表面露出金属光泽并打毛；再用乙炔氧焰将不断送出的铝(锌)丝融化，并用压缩空气附到钢构件表面，以形成蜂窝状的铝(锌)喷涂层(厚度约80～100μm)；最后用环氧树脂或氯丁橡胶等涂料填充毛细孔，以形成复合涂层。
二、钢结构的防火特点与措施
1、钢结构在燃烧中的特点
钢结构构件遇火一般有以下四个特点：
1）钢材在高温下强度下降明显，在建筑结构中广泛使用的普通低碳钢温度超过350℃，强度开始大幅度下降，在500℃时约为常温时的1/2，600℃时为常温时的1/3。
2）钢材热导率大，易于传递热量，使构件内部升温很快。
3）高温下钢材塑性增大，易于产生变形。
4）一般钢构件截面面积较小，热容量小，升温快。
因此，钢结构发生火灾时，会很快到达临界点温度，钢结构构件强度显著降低进而失去承载力，并且热量会在钢材内部迅速传递，由火焰直烧处很快地影响到临近的低温部分，加之钢结构在高温下塑性增大，很快就会变形坍塌无法修复，火灾对钢结构建筑影响很大，会造成大量的人员伤亡和财产损失，社会影响极大。
因此，对于钢结构建筑的防火应给与重视。
2、钢结构的火灾防治
由于钢结构在高温下，强度显著降低、塑性增大，易造成结构变形坍塌，若能采取措施，对钢结构进行保护，使其在遇到火灾时温度升高不超过临界温度，钢结构在火灾中就能保持稳定性。对钢结构采取的保护措施：截流法和疏导法。
(1)截流法：阻滞火灾产生的热流量的向构件的传输，从而使构件在规定的时间内温升不超过其临界温度，这些方法的共同特点是设法减少传到构件热流量，因而称之为截流法。
(2)疏导法：与截流法不同，疏导法允许热量传到构件上，然后设法把热量导走或消耗掉，同样可使构件温度不至升高到临界温度，从而起到保护作用。
3、钢结构防火涂装工艺
钢结构的防火主要通过是在钢结构构件表层喷涂防火涂料的方式解决。钢结构的防腐蚀仍需要由防锈底漆完成，用于钢结构防火涂料的防锈底漆，必须与防火涂料相兼容，两者间具有良好的附着力。建筑钢结构工程防火涂料的品种和技术性能应符合现行标准规定和工程设计要求。所选用的防火涂料必须有防火监督部门核发的生产许可证和厂方的产品合格证。露天钢结构，应选用适合室外用的钢结构防火涂料。
①涂料配备：单组分湿涂料，现场采用便携式搅拌器搅拌均匀；单组分干粉涂料，现场加水或其他稀释剂调配，应按照产品说明书的配比混合搅拌。搅拌和调配涂料，使之均匀一致，且稠度适当，既能在输送管道中流动畅通，而且喷涂后又不会产生流淌和下坠现象。防火涂料配置搅拌，应边配边用，当天配置的涂料必须在说明书规定时间内使用完。
②涂装施工工艺及要求：喷涂应分薄涂型和厚涂型两种。
薄涂型钢结构防火涂料宜采用重力式喷枪喷涂，其压力约为0.4MPa.底层一般喷2～3遍，每遍喷涂厚度不应超过2.5mm，必须在前一遍干燥后，再喷涂后一遍。面层一般涂饰1～2次，并应全部覆盖底层，涂料用量为0.5～1kg/m2。
厚涂型钢结构防火涂料宜采用压送式喷涂机喷涂，空气压力0.4～0.6MPa,喷枪口直径宜为6～10mm。喷涂施工应分遍完成，每遍喷涂5～10mm，必须在前一遍基本干燥或固话后，再喷涂后一遍。
三、总结
防腐蚀和防火是钢结构设计中耐久性和安全性的最重要的保障措施。本文重点对钢结构设计中常见的防腐蚀和防火的问题进行了综合分析。将防腐蚀与防火措施结合起来进行分析，以便防腐蚀和防火问题能够形成较为完整的预防措施体系；同时通过对将工程实践与理论相结合，为更多同业者提供一些参考。
参考文献：
[1]王春浩,陕吉禄.耗能减震钢结构住宅设计体系初探[J].中国住宅设施,2011,(7):51-53.
[关键词]：机械设备腐蚀机理腐蚀防护措施
中图分类号：TQ016.5+5文献标识码：TQ文章编号：1009-914X（2012）32-0029-01
1.引言
机械设备是用于工程建设的施工机械的总称，广泛用于建筑、水利、电力、道路、矿山、港口和国防等与国民经济息息相关的工业领域。机械设备的生产材料组要来自于金属，而金属材料与腐蚀性环境介质接触就会发生腐蚀。例如钢铁制件在潮湿空气中很容易生锈，钢铁在加热炉中加热时会生成一层氧化皮，地下的金属管道遭受腐蚀而穿孔，化工机械在强腐蚀性介质（酸、碱、盐）中也较易腐蚀，铝制品在潮湿空气中使用后表面会出现一层白色粉末等。
大部分机械设备工作在腐蚀的工作坏境，这就造成了机械设备金属不可避免的遭到腐蚀，而腐蚀坏境下设备金属因缺乏相应的防护或防护不当容易造成工程机械过早的失效，这不仅造成资源大量浪费，而且因设备的失效甚至会影响的工程的质量、进度而造成更大的损失。机械设备的腐蚀破坏在短期内不易觉察，往往被人们所忽视，但它所引起的事故却极其惊人，往往会带来灾难性的后果。机械设备的金属遭到腐蚀后，会使整个的机械设备和仪器仪表不能使用而造成经济上的巨大损失；另一方面，由于机械的局部腐蚀损坏引起的机械设备损坏，导致停产，产品质量下降，效率低，引起物资的跑、冒、滴、渗损失，对环境污染以至爆炸、火灾等的间接经济损失更是无法估量。因此研究腐蚀坏境下的机械设备腐蚀规律、解决腐蚀破坏，就成为国民经济中迫切需要解决的重大问题。
2.机械设备金属腐蚀的分类和形式
根据金属腐蚀过程的不同特点，机械设备的金属腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类[1]。化学腐蚀是金属和环境介质直接发生化学作用而产生的损坏，在腐蚀过程中没有电流产生。温度对化学腐蚀的影响很大，例如，钢材在常温和干燥的空气里并不易腐蚀，但在高温下就容易被氧化，生成一层由FeO、Fe2O3和Fe3O4组成的氧化皮。机械设备在发化学腐蚀的同时还发生脱碳现象，图1为机械设备金属表面氧化脱碳示意图，反应生成的气体产物离开金属表面，而碳便从邻近的、尚未反应的金属内部逐渐扩散到这一反应区，于是金属层中的碳逐渐减少，形成了脱碳层。机械设备表面由于脱碳致使硬度减小、疲劳极限降低。此外，在原油中含有多种形式的有机硫化物，它们对金属输油管及容器也会产生化学腐蚀。
电化学腐蚀是金属在电解质溶液中发生电化学作用而引起的损坏，在腐蚀过程中有电流产生。机械设备的电化学腐蚀比较常见，如机械设备金属在酸、碱、盐、土壤、海水等腐蚀性介质中很容易发生电化学腐蚀。金属的电化学腐蚀可分为析氢腐蚀、吸氧腐蚀和差异充气腐蚀。其阳极过程均是金属阳极溶解。一般工业生产中钢铁在大气中的腐蚀主要是吸氧腐蚀。尽管钢铁表面处于一些酸性水膜中，但是只要空气中的氧气不断溶解于水膜，并扩散到阴极，则由于O2/OH-电对的电极电势大于H+/H2电对的电极电势，而且腐蚀速率很慢，空气中的氧气可不断溶入水膜中，致使吸氧腐蚀仍然是主要的。
机械设备差异充气腐蚀，其发生的原因是：氧气的分压对电极电势的影响为，氧气分压较大处，相应电极电势值较大（为阴极），而在氧气分压较小处，相应电极电势值较小（为阳极），这样就形成了一个腐蚀电池。靠近粘土部分钢管作为腐蚀电池的阳极而被腐蚀。机械设备的这类腐蚀在地下管道、石油井架、轮船水线上下等地方会有发生。
3.机械设备金属腐蚀的主要防护措施
机械设备金属腐蚀破坏的形式是很多的，在不同的条件下引起的金属腐蚀的原因是各不相同的，而且影响因素也非常复杂。为了保证设备的长期安全运转，有必要根据不同的金属腐蚀采取相关的防护措施，例如，可以根据不同的用途选用不同的金属或非金属使组成耐腐合金以防止金属的腐蚀；也可以采用油漆、电镀、喷镀或表面钝化等使形成金属覆盖层而与介质隔绝的方法以防止化学腐蚀和电化学腐蚀。下面是实践中机械设备常用几类防护技术。
3.1增加机械设备的金属保护层
在机械设备的金属表面喷、衬、镀、涂上一层耐蚀性较好的金属或非金属物质以及将金属进行磷化、氧化处理，使被保护金属表面与介质机械隔离而降低金属腐蚀；保护层法是使金属表面生成一层致密的不易腐蚀的物质，以此将金属与外部介质隔绝开来使金属免遭腐蚀的一种方法。对工作的腐蚀环境下的机械设备增加金属保护层，能有效降低机械设备表面金属层的化学腐蚀和电化学腐蚀。金属保护层法是在金属表面上加上一层致密的金属或合金，从而使被保护金属免遭腐蚀的一种方法。一般采用电镀，也有用熔融金属浸镀或喷镀，或者直接从溶液中置换金属进行化学镀等。金属喷镀是将金属在高温火焰中熔化，同时用压缩空气将熔融的金属吹成雾状微粒，并以较高的速度喷射到预先经过处理的的基体表面上，从而形成一层金属镀层，在镀层温度没有完全冷却时，应再涂刷环氧树脂面漆。用喷镀得到的喷涂层与基体结合牢固，大大提高了防腐效果。
3.2阴极保护法
阴极保护法就是将被保护的金属作为腐蚀电池的阴极（原电池的正极）或作为电解池的阴极而不受腐蚀。前一种是牺牲阳极（原电池的负极）保护法，后一种是外加电流法。
1）牺牲阳极保护法。这是将较活泼金属或其合金连接在被保护的金属上，使形成原电池的方法。较活泼金属作为腐蚀电池的阳极而被腐蚀，被保护的金属则得到电子作为阴极而达到保护的目的。一般常用的牺牲阳极材料有铝合金、镁合金、锌合金和锌铝镉合金等。牺牲阳极法常用于保护海轮外壳、锅炉和海底设备。牺牲阳极的表面积与被保护金属的表面积应有适当比例。通常前者为被保护金属表面积的1%～5%左右，分散布于被保护金属的表面。
2）外加电流法。这是在外加直流电的作用下，用废钢或石墨等作为阳极，将被保护金属作为电解池的阴极而进行保护的方法。
阴极保护可以单独使用，也可以与涂料防腐法联合使用。后者，当涂料受到损伤或存在微孔时仍能有阴极保护的作用，从而可以延长涂料的使用寿命，又能减小阴极保护电流，减小电能的消耗。
3.3阳极保护
将被保护设备与外加直流电源的正极相连，在一定的电解质溶液中将金属进行阳极极化至一定电位，如果在此电位下金属能建立起钝态并维持钝态则阳极过程受到抑制，而是金属的腐蚀速度显著降低，这时设备得到了保护，这种方法称为阳极保护法。对于钝化溶液和易钝化的金属组成的腐蚀体系，可采用外加阳极电流的方法，使被保护金属设备进行阳极钝化以降低金属的腐蚀。
3.4缓蚀剂防腐
在腐蚀环境中，通过添加少量能阻止或减缓金属腐蚀的物质以保护金属的方法，称为缓蚀剂防腐。采用缓蚀剂防止腐蚀，由于设备简单、使用方便、投资少、收效快，因而广泛用于石油、化工、钢铁、机械、动力和运输等部门，并已成为十分重要的防腐蚀方法之一。缓蚀剂的保护效果与腐蚀介质的性质、温度、流动状态、被保护材料的种类和性质，以及缓蚀剂本身的种类和剂量等有密切的关系，也就是说，缓蚀剂保护是有严格的选择性的。
4.结束语
[关键词]混凝土结构;腐蚀性介质;腐蚀机理;预防措施
随着社会的不断进步,随着对环境资源的重视,人们对建筑质量有更高的要求,也越来越重视建筑工程中的腐蚀现象。由于多种因素,在建筑工程中腐蚀无所不在。腐蚀给国民经济带来巨大的损失,腐蚀给我们生存的建筑空间带来不确定的安全隐患。因此,对影响混凝土结构的腐蚀性介质和腐蚀机理进行分析,并提出相应的预防措施,具有现实的工程应用价值。
1、影响混凝土结构的腐蚀性介质
为了确定建筑物不同部位的防护措施,将腐蚀性介质按其形态并结合不同的作用部位分为5种:气态介质、腐蚀性水、酸碱盐溶液、固态介质和污染土。各种介质对不同材料的腐蚀程度,可按介质类别、环境相对湿度和作用条件等因素分为强腐蚀性、中等腐蚀性、弱腐蚀性和无腐蚀性共四个等级。
气态介质包括腐蚀性气体和以液体为分散相的气溶胶(酸雾、碱雾等),其作用的部位主要是室内外上部建筑结构的构配件;腐蚀性水系指在工业生产过程中受到各种介质污染的工业水(生产水和废水)或地下水,介质在腐蚀性水中的含量较低。腐蚀性水作用的部位主要是地基、基础、污水池、地面和墙面等;酸碱盐溶液:含有不同浓度介质的酸碱盐液体(包括完全潮解或溶解的腐蚀性固体),其作用的部位主要是地面、水沟、墙面、设备基础的地上部位、储槽和污水池等;固态介质包括腐蚀性碱、盐的颗粒、粉尘和以固体为分散相的气溶胶,主要作用于地面、墙面和有上部建筑结构的构配件;污染土系指建筑场地由于生产或自然环境等综合因素造成地基土的污染,主要作用于地下水部位的地下混凝土构筑物。
2、混凝土结构的腐蚀机理
2.1素混凝土结构:素混凝土的基本组成材料是水泥、砂、石和水。影响素混凝土结构的耐久性的主要因素为碱一集料的反应(混凝土中碱含量超标暴露在水或潮湿环境使用时其中的碱与碱活性集料间发生反应引起膨胀)。
2.2钢筋混凝土结构:钢筋混凝土结构材料是混凝土与钢筋的复合体,它的腐蚀形态可分为两种:一是由混凝土的耐久性不足,其本身被破坏,同时也由于钢筋的、腐蚀而导致整个结构的破坏;二是混凝土本身并未腐蚀,但由于外部介质的作用,导致混凝土本身化学性质的改变或引入了能激发钢筋腐蚀的离子,从而使钢筋表面的钝化作用丧失,引起钢筋的锈蚀。从化学成分来看,钢筋的锈蚀物一般为Fe(OH)3、Fe(OH)2、Fe2O3等,其体积比原金属体积增大2～4倍。由于铁锈膨胀,对混凝土保护层产生巨大的辐射压力,其数值可达30MPa(大于混凝土的抗拉极限强度)使混凝土保护层沿着锈蚀的钢筋形成裂缝(俗称顺筋裂缝)。这些裂缝进一步成为腐蚀性介质渗入钢筋的通道,加速了钢筋的腐蚀。钢筋在顺缝中的腐蚀速度往往要比情况快,等到混凝土表面的裂缝开展到一定程度,混凝土保护层则开始剥落,最终使构件丧失承载能力。
在通常情况下,混凝土空隙中充满了由于水泥水解时产生的氢氧化钙饱和溶液,其碱度很高PH值在12以上。钢筋在高碱度的环境中,表面沉积一层致密的氢氧化铁薄膜,而转入钝化状态,即使有空气和水分进入也不可能导致钢筋的腐蚀。当混凝土受到外部因素作用而使混凝土的液相碱度降低时,钢筋由钝化状态转化为活性状态,此时若有空气和水分进入,钢筋便开始生锈。造成混凝土液相碱度降低的原因,一般说来是由于酸性气体与混凝土中氢氧化钙作用的结果。酸性气体沿着混凝土中的空隙或裂缝,从外部逐渐向内部渗透,与混凝土空隙中的氢氧化钙溶液产生中和反应,大大降低了混凝土空隙中氢氧化钙的浓度。空气中的二氧化碳属于酸性气体,它与混凝土中氢氧化钙作用(俗称碳化作用),其反应式如下:Ca(OH)2+CO2CaCO3+H2O
生成的碳酸钙为微溶的化合物,其饱和溶液PH值为9,远远小于钢筋保持钝化状态所要求大于11.5的数值。其它酸性气体如SO2、H2S、HCl、NOx也可以与混凝土中氢氧化钙作用(称为混凝土的中性作用),但他们对钢筋的腐蚀,除了使钢筋呈活化状态外,还与它们中性化后生成的盐类的性质、种类有关。
某些卤离子(如Cl-、I-、BR-)对钝化膜有特殊的破坏作用。它们在钢筋保护层不被碳化或中性化的情况下也可以破坏钢筋钝化膜,使腐蚀过程得以进行。氯离子是这一类离子中最常遇到的。氯离子半径很小,穿透力强,很容易吸附在钢筋阳极区的钝化膜上,取代钝化膜中氧离子,使钢筋起保护作用的氢氧化铁变为无保护作用的氯化铁。氯化铁的溶解度比氢氧化铁的溶解度大得多。由于氯离子到达钢筋表面的不均匀性,特别是氯离子作用在钢筋局部区域时,则局部区域为阳极形成了大阴极小阳极的腐蚀。这种坑蚀或局部腐蚀对结构的危害较大。
影响混凝土中性化(包括碳化)速度的因素很多,但主要的因素是混凝土的密实度,即抗渗性能。混凝土愈密实,即抗渗性能愈高,则外界的气体只能作用于混凝土表面,向内部渗透比较困难。影响混凝土密实度的主要因素是混凝土的水灰比和单位水泥用量。水泥品种对混凝土的中性化速度有一定的影响;不同品种的水泥,因其掺合料的品种及含量不同,水解时生成的碱性物质数量不同,使混凝土的中性化速度也就不同了。
普通硅酸盐水泥的熟料含量多,掺合料的含量一般不大于15%,其碱度比其它品种的水泥高,中性化速度相对的要慢。火山灰质硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥,由于掺合料中的活性氧化硅与水泥熟料中水解时产生的氢氧化钙结合,从而降低了混凝土空隙中的液相碱度,加快了碳化或中性化的速度。
3、预防混凝土结构腐蚀的措施及施工要点
3.1原材料的选择:水泥是水泥砂浆和混凝土的胶结材料。水泥类材料的强度和工程性能,是通过水泥砂浆的凝结、硬化而形成。水泥石一旦遭受腐蚀,水泥砂浆和混凝土的性能将不复存在。由于各种水泥的矿物质组份不同,因而它们对各种腐蚀性介质的耐蚀性就有差异。正确选用水泥品种,对保证工程的耐久性与节约投瓷有重要意义。
发生碱一集料反应的必要条件是碱、活性集料和水。粗、细集料的耐蚀性和表面性能对混凝土的耐蚀性
能具有很大影响。集料与水泥石接触的界面状态对混凝土的耐蚀性有一定影响。混凝土中所采用粗细集料,应保证致密,同时控制材料的吸水率以及其它杂质的含量,确保材质状况。我国幅员辽阔,集料种类千差万别,在不少地域均发现过活性集料。这些活性集料共分两类,一类为碱-硅酸反应(ASR),一类为碱-碳酸盐反应(ACR)。施工中要严格加强对活性集料的控制。
混凝土拌合及养护用水,应考虑其对混凝土强度的影响。水灰比的大小很大程度影响混凝土强度值的大小。拌合水应检查其杂质情况,防止影响砂浆及混凝土生成时杂质影响其耐久性。
混凝土外加剂是在拌制混凝土过程中掺入,用以改善混凝土性质的物质。其中包括减水剂、早强剂、加气剂、膨胀剂、速凝剂、缓凝剂、消泡剂、阻锈剂、密实剂、抗冻剂等。在建筑防腐工程中,外加剂的使用主要是为了提高混凝土密实性和对钢筋的阻锈能力,从而提高混凝土结构的耐久性。实践证明,采用加入外加剂的方法,可以在一定范围内达到提高混凝土结构的耐腐蚀能力,是一种经济而有效的技术措施。
3.2防腐混凝土的配合比设计:为提高混凝土的密实性和抗中性化能力,混凝土的强度等级宜大于或等于C25。受氯离子腐蚀或其他大气腐蚀时,钢筋混凝土构件中可掺入钢筋阻锈剂。
混凝土配合比的设计,应按以下两种情况进行:一是按设计要求的强度进行配合比设计;二是按密实度的要求进行配合比设计;腐蚀环境中的混凝土配合比设计,必须取用上述两种情况中强度等级的较高者。
另外,针对不同的腐蚀环境应设计不同的保护层厚度。加强混凝土养护,控制混凝土表面裂缝,确保施工质量。
3.3工程中防腐蚀混凝土结构的施工要点
(1)为保证钢筋位置的正确,混凝土保护层应满足设计要求。(2)在腐蚀环境下的混凝土施工时应进行养护方案设计,科学进行养护。(3)外加剂的添加必须根据外加剂的品种、性质在规定时间内完成。(4)混凝土结构进行防腐处理时,采用混凝土密封剂进行钢筋混凝土或砂浆表面的防水和防腐。(5)加强混凝土的施工质量管理。
[关键词]成品油管道、内腐蚀、主要危害、防护措施
引言
管道输送是效率最高的流体输送方式之一，目前，我国已建成兰成渝成品油管道、西南成品油管道、兰—郑—长成品油管道和西部成品油管道等成品油输送管线，腐蚀是影响长距离成品油管道安全运行的主要因素之一[1]。目前，国内外学者针对管道外腐蚀作了大量研究，而对成品油管道内腐蚀的关注相对较少。对此，调研分析成品油管道内腐蚀的主要危害及成因，探讨相应的对策具有实际意义。
1、内腐蚀的主要危害
成品油管道内腐蚀的危害主要体现在破坏管道、增大管道内壁粗糙度、腐蚀产物堵塞管道设备等方面。
（1）破坏管道
管道内腐蚀造成管壁减薄，或局部坑蚀，引发腐蚀穿孔，造成油品泄漏、管道停输，甚至更严重的事故。
（2）腐蚀产物造堵塞管道设备
腐蚀产物随油品向下游运移，可能堵塞过滤器、下载减压阀等，影响油泵运行和油品下载，严重时还可能造成紧急停输。
2004年7月，兰成渝管线陇西—成县站间清管工作时，发生大量杂质堵塞成县站过滤器、减压阀和进站管道事件，导致管道紧急停输。2005年5月，成线-广元站间清管过程中，大量的杂质堵塞广元站过滤器、减压阀和收球流程上的管道，导致管道紧急停输。王德增等人对从兰成渝管道取得的沉积物样进行分析表明，管道沉积物中铁氧化物占沉积物总量的69%左右，是造成过滤器堵塞的主要原因[2]。
（3）腐蚀产物直接破坏设备
腐蚀产物对设备的破坏主要体现在以下几个方面[3]：
（a）腐蚀产物随油品进入输油泵机械密封腔，损坏油泵密封；
（b）腐蚀产物进入各类阀门，造成球面损伤、密封座损坏，导致阀门泄漏；
（c）腐蚀产物淤积在密度计撬座的密度计泵腔内，损坏密度计泵，影响密度计的运行；
（d）铁锈的存在使得漏磁检测的使用受到限制，影响管道内检测的实施；
（e）影响OID等检测设备的正常运行；
（f）随油品高速流动时对设备内壁形成切削。
（4）腐蚀导致管壁粗糙度增大
有文献介绍，新钢管内壁绝对粗糙度约为13～19μm，在大气中暴露6个月后变成25～32μm，12个月后变成38μm，24个月后则高达45～51μm。
2、腐蚀的原因
（1）投产前管道腐蚀
钢管制成后，通常不会立即使用，而是在露天环境中存放数月。而且，长输管道的施工周期较长。在这段时期内，未作任何防腐处理管道表面与大气直接接触，导致管道内壁腐蚀。
宋飞等以水盆上方的条件作为兰成渝管线所处环境条件，采用兰成渝管线钢管切片进行的腐蚀实验结果表明，考虑钢管在出厂至投产之间的时间为1.6年，投产前钢管内壁的平均减薄厚度为0.01456mm，由此计算整条管线投产前管道内壁的铁锈量约为276t。
（2）氯化物水溶液腐蚀
若输送油品中含有一定量的H2S，Hcl对管道腐蚀具有一定程度的影响。在酸性环境中，氯离子形成一种含H2S和HCl溶液的多孔的FeS膜，在多孔膜和受腐蚀钢管间的覆盖物中形成Fecl2，由于Fecl2的介入，不能形成具有保护性的FeS膜。在这种情况下，多孔膜作为阴极，钢管作为阳极而受到腐蚀，氯离子浓度越大，起水溶液越易导电，从而降低了电解液的电阻，增大了腐蚀速度。
（3）含硫和聚硫化物腐蚀
温度和压力降低导致硫化物分界，生成硫原子，产生一种硫的过饱和溶液。过量的硫原子积存，在管壁上形成结晶体，会阻止钢材表面钝化膜的形成，并在腐蚀电池中起氧化剂作用，因而产生腐蚀。
（4）油品本身腐蚀
成品油管道所输送的汽油、柴油中含有一定量的四乙基铅、硫化物和抗静电添加剂等，他们对碳钢都具有一定的腐蚀作用。频繁的启、停输将加快成品油管道的腐蚀。
宋飞等[4]对某成品油管道输送的某个批次的0号柴油进行了跟踪取样分析，结果表明，输送过程中，油品发生一定程度的氧化，但各项指标仍符合要求，这说明油品本身的腐蚀性较小。
（5）水腐蚀
管道中的游离水在管壁上形成亲水膜，创造了形成原电池的条件，进而导致电化学腐蚀。电化学腐蚀往往比较强烈，造成管壁大面积减薄或一系列深坑，易导致腐蚀穿孔。
两个原因可能导致成品油管道中出现水：（1）所输油品中含有微量水，向前运移过程中不断聚结，因油水密度差而聚集在管道下部和低洼处。（2）对于大落差成品油管道，投产过程中采用油顶水的方式驱水，成品油与水之间的密度差异较大，而粘度差异较小，同等大小的压力能作用下，油的爬坡能力强于水，可能出现油品已越过高点，而水沿管道下壁逆流的现象，进而造成低洼处积水[5]。
3、内腐蚀防护对策
目前来说，内涂层是最好的长距离成品油管道内壁腐蚀防护措施，其对管道及相关设备的安全运行都具有重要作用：
（1）内涂层可有效防止管道在施工期间被腐蚀。有研究表明，具有内涂层的钢管可以长期储存，绝对粗糙度可保持在4～8μm。
（2）内涂层可有效保护管道，减少管道内因腐蚀产生的杂质，延长过滤器清洗周期，延长管道和设备的使用寿命。
（3）质量优良的内涂层可有效减小管道内壁粗糙度，不但可以减小流动阻力，提高输送效率，还可以减少沉积物附着，提高清管效果；此外，内涂层的光泽有利于可视检查，有利于事先发现缺陷，避免或减少运行使用中的事故。
限制内涂层被广泛应用地主要原因是其较高的造价。王剑波等人[6]针对鲁—皖管道某段内涂层投资作了经济性分析，结果表明，在不考虑降低管道综合投资降低的情况下，2年内即可回收内涂层的投资成本。因此，随着对管道安全运行要求的提高，建议合理增加新建管道投资，考虑采用内涂层技术，切实做好管内壁腐蚀防护。
结论
（1）成品油管道内腐蚀不但造成管壁整体或局部变薄，腐蚀产物还容易造成管道、设备堵塞，破坏阀门、过滤器和密度计等关键设备，严重影响管道安全运行；
（2）造成管道内腐蚀的原因主要有投产前的大气腐蚀、积水引起腐蚀、Cl-腐蚀等，油品本身的腐蚀性较小；
（3）质量优良的内涂层可有效保护管道内壁，减少腐蚀产生的杂质，延长管道和设备的使用寿命；此外，内涂层还可以提高管道表面光洁度，提高输送效率和清管效果，有利于管内壁的可视化检测，新建管道可考虑采用这一技术。
参考文献：
[1]曾多礼:成品油管道的安全问题及对策[J].油气储运,2004,23(9):45～47.
[2]王德增,刘井会,王彩霞,等.对成品油管道中沉积物的分析[J].油气储运,2005,24(2):59～60.
[3]李仕.固体杂质对成品油长输管道设备的损伤及防范措施[J].化工设备与管道,2008,45(2):48～51.
[4]宋飞,朱峰,潘红梅,等.兰成渝管道杂质来源分析[J].油气储运,2010,29(5):381-383
[5]徐广丽.成品油管道携水机理研究[D].中国石油大学（华东）博士学位论文,2010.
[6]王剑波,陈振友,窦志宽,等.成品油管道内腐蚀的危害分析及对策.石油规划设计，2008，19（2）:39～41.
【关键词】炼油设备腐蚀机理分析防控措施
石油加工行业是国家经济的能源命脉之一，但是石油加工行业的设备腐蚀问题严重威胁着石油加工的作业活动，也在某种程度上影响着国家能源供应运转。施工加工企业要注意加强石油加工设备的防腐蚀控制，以防设备遭到腐蚀后引发事故，影响石油加工生产运营，进而造成企业的经济损失。笔者在文中着重分析了石油加工设备的腐蚀机理，并对腐蚀防控作了措施探讨。
1炼油设备的腐蚀机理分析
石油过度开采会直接导致石油质量的降低，便是低质量的石油中的杂志、硫等成分破坏了炼油设备的表层，进而对设备形成深层次腐蚀，具体的腐蚀机理分析如下。
首先是石油中的杂质腐蚀。石油的主要成分包括烷烃、芳香烃与环烷烃等，这些成分自身不具备腐蚀金属设备的性质，炼油设备的腐蚀主要是由石油中的无机盐、氮化物、硫化物、有机酸、二氧化碳、水等杂质造成的，这些成分在石油中虽然量少但是对金属的腐蚀作用却不容小觑，尤其是低质量的石油中杂质成分会相应增加，腐蚀危害会更大。石油中的杂质有的自身对金属便有腐蚀性，还有的在石油加工中才产生腐蚀性，像石油中的水、氢元素等受炼油高温的影响产生高腐蚀性，在炼油设备的高压环境下直接腐蚀设备金属。因此石油炼好以后一定要及时进行石油转移以免造成炼油设备的严重腐蚀。
石油中的硫成分具有高腐蚀性。原油中硫的含量极高，包括硫、硫化氢、二氧化硫、硫醚等活性与非活性的化合物。其中的活性硫能直接腐蚀炼油设备，但是受到一定的高温等环境因素的影响。而非活性硫自身并不具有金属腐蚀性，而是在原油冶炼过程中转化为活性硫具有腐蚀性，在石油的二次加工冶炼中腐蚀性会增强，因此石油中的硫腐蚀贯穿石油冶炼的全过程，对炼油设备的腐蚀影响尤其严重。石油中硫成分的腐蚀具体分为高温部位的腐蚀与低温部位的腐蚀两种。其中高温腐蚀是指延迟焦化、催化裂化、热裂化等及相应管线等部位以及装置炼油过程中发生在常减压装置中温度在250℃以上的高温重油部位的腐蚀。而低温部位的腐蚀则是指炼油装置中温度在120℃以下的有液相水存在的部位的腐蚀。石油中的硫成分腐蚀是石油冶炼过程中的重要腐蚀机理所在，加强炼油装置腐蚀防控要着重加强石油的硫成分腐蚀防控。
炼油装置的腐蚀机理还具有一定的环境因素。一般而言，石油加工的腐蚀环境因素比较复杂，与所要的加工的原油性质有关，还包括高温冶炼过程的高温环境产物，另外炼油过程中的高压、高温、冶炼技艺等因素都可以算是炼油装置腐蚀的环境因素。炼油装置的腐蚀环境因素可以参照腐蚀介质与环境温度要点分为低温型腐蚀环境与高温型腐蚀环境两大类。低温型腐蚀环境因素是指炼油设备中温度低于230℃而且具有液化石油存在的环境腐蚀；高温环境腐蚀因素则是温度在240℃-500℃之间的设备腐蚀环境。炼油装置的环境腐蚀具有多因素化，于是对于环境因素的腐蚀防护应该进行措施的细化，分条件、分因素的着重进行石油冶炼设备腐蚀防控。
2炼油设备的腐蚀防控措施
基于繁复的石油冶炼工序，笔者认为炼油设备的腐蚀防控措施应该从腐蚀、机理、原油选材、炼油工艺等分别进行加强，具体分析如下。
上文中已经了解到炼油设备的腐蚀机理中包括杂质成分、硫成分等，因此基于设备腐蚀机理的腐蚀防控要着重进行石油的脱硫、水与无机盐等成分的脱洗。需要注意的是原油脱硫环节要注意在提升石油质量的前提下避免环境污染，同时在再生塔顶的酸性气系统中改用防锈、防腐蚀材质的不锈钢材质，以降低脱硫过程中的设备腐蚀。石油中无机盐与水分的脱洗一般采用电脱盐装置，该装置能极大程度的降低石油的无机盐含量，在无机盐与水等杂质的脱洗过程中还应该进行二级脱盐，以保证后续加工装置的长期安全生产运营，有效避免后续加工装置腐蚀、催化剂中毒、冲塔、加热炉结垢、加氢催化剂撇头、塔顶空冷器穿孔等事故。在腐蚀机理防控制应该注意石油中许多腐蚀成分具有水溶性，所以水洗脱杂质的方式功用性能高，在石油杂质水洗作业中最常用的措施是在原油中预先注入水以进行酸性物质与氰化物的脱洗，从而有效减少原油在冶炼中度炼油设备产生的腐蚀。
加强炼油设备腐蚀防控需要加强原油选材的筛选，以保证优质的原油生产出高质量的石油产品，还要注意炼油设备的材质选择。石油行业相关设备的加工制造中工业纯态金属的使用非常有限，因此多用两种或多种金属形成的合金作为冶炼设备的结构材料。而且一般而言具备防腐蚀性的炼油设备在直接接触石油的部分都有一层保护膜，能是设备的金属壁具有一定的抗腐蚀性，加强设备的维修中注意保护膜的检修，以防保护膜的破坏造成设备性能的损害，增加事故危险。
加强炼油设备的防腐蚀还需要制定一定的炼油工艺对策。石油加工工艺中的防腐措施总的来说便是加强早期的原油腐蚀介质脱洗，运用缓蚀剂降低原油的活性成分，进而起到一定的预防腐蚀的作用。加强工艺的防腐蚀作用，主要的方法包括“一脱四注”，包括原油无机盐的脱洗与碱、氨、水及注缓蚀剂的加注。“一脱四注”防腐工艺是现阶段国内石油加工行业进行低温环境下防腐方面的有效措施。
最后笔者还有关于炼油设备防腐的几点具体的措施建议。首先，碳钢渗铝具有抗高温氧化与腐蚀效果，要加强用碳钢渗铝的环矩鞍填料替代传统的不锈钢填料，可以有效的提高防腐工作水平。其次是采用电化学保护方法保护金属的电极电位，进而降低金属腐蚀速度，对金属实施保护。
3结语
本文着重分析了炼油设备的腐蚀机理，并进行了防腐措施探讨。笔者认为炼油设备的防腐控制应该在日常生产中便注意加强，不断增加设备防腐的资金投入，采用先进的防腐技术，并制定规范的防腐机制，以降低炼油设备的腐蚀破坏，增加企业的经济效益，保证石油生产的正常运转。
参考文献
[1]张晓平.炼油设备腐蚀的机理及预防对策[J].石油与化工设备，2010（13）
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