高分子化工材料在化工防腐中的应用研究

　　摘要：为了解决化工机械设备腐蚀问题，保证化工企业生产的安全性和可靠性，现以“高分子化工材料”应用为例，提出一套行之有效的化工防腐方案。首先，针对化工机械设备腐蚀原因，介绍了高分子化工材料耐腐蚀特性。其次，根据腐蚀试验方法，研究了耐腐蚀级别及其评价办法。最后，结合化工防腐蚀过程中高分子化工材料的应用方式，从气相防腐、液相防腐两个方面入手，完成对有效防腐层厚度设计。结果表明：本文所提出的化工防腐方案具有较高的可靠性和可行性，为促进化工企业生产的创新发展带来了良好的机遇。希望通过这次研究，为相关人员提供有效的借鉴和参考。

　　关键词：高分子化工材料;化工防腐;应用;

　　目前，部分化工企业在实际生产期间，通常会用到大量的辅助性设备，这些设备经过长时间使用后，难免会遇到各种腐蚀现象，严重影响了设备的使用性能和使用寿命，甚至还引发化工爆炸安全事故。出现以上不良现象的根本原因是部分化工企业忽视了对防腐性、耐碱性高分子化工材料的应用，通过应用该材料，可以降低化工生产相关设备腐蚀风险，有效延长和提高化工机械设备的使用寿命和运行性能，所以，如何将高分子材料科学地应用到化工防腐中是技术人员必须思考和解决的问题。

　　1 化工机械设备腐蚀原因探析

　　1.1 内部原因

　　对于化工机械设备而言，其腐蚀内部原因主要包含以下两点：（1）当金属晶体浓度不断增加时，该设备将会表现出较高的耐腐蚀性。部分化工企业在实际生产期间，为了避免化工机械设备出现严重腐蚀现象，已经将酸碱等易腐蚀溶液使用量降到最低，但是，仍然无法禁用酸碱溶液。另外，部分化工机械设备存在结构设计不规范等问题，这是由于化工机械设备在实际焊接期间，没有严格按照焊接标准和要求进行焊接，导致其在实际使用期间，出现严重裂纹现象，这无疑增加了工人清洗难度，同时，还增加腐蚀老化风险。（2）部分化工机械设备表面过于粗糙，导致酸碱液体对设备产生不同程度的腐蚀。

　　1.2 外部原因

　　通常情况下，化工机械设备主要用到了金属材质，使用不同材质的化工机械设备会表现出不同腐蚀程度。

　　目前，部分化工企业为了实现经济效益和社会效益的最大化，在对化工机械设备进行选购期间，优先考虑设备购买成本，其次，考虑设备材料，造成所选用的材料出现晶粒直径过大问题，严重影响了抗化工腐蚀性，缩短了设备使用寿命，降低了化工企业生产效率和效果。这一外部原因是导致化工机械设备出现严重腐蚀的关键因素，一旦出现腐蚀性气体或者腐蚀性液体，会造成化工机械设备出现严重腐蚀现象。

　　2 高分子化工材料耐腐蚀特性

　　高聚物材料具有结构稳定、耐腐蚀性强等特点，相关人员要充分发挥和利用该材料这些特点，将其应用到化工机械设备设计中。通过使用如图1所示的高分子聚合材料，对化工机械设备进行科学制作，可以降低所制造的计量罐、阀门等化工机械设备出现渗漏风险，因此，高分子聚合材料被称为“最佳化工防腐蚀材料”。对于高分子聚合材料而言，由于该材料表现出较高的化学惰性，可以起到保护聚氯乙烯主链的作用，避免该主链出现不同程度的化学损伤。

　　另外，部分化工机械设备一旦受到不同程度的腐蚀，其根本原因是该设备内繁殖和侵蚀了大量的微生物，而高分子聚合材料的出现和应用，破坏了微生物的繁殖环境，降低化工机械设备被腐蚀风险。通过高分子聚合材料进行一系列化工处理后，该材料表面所形成的涂层表现出较高的防腐蚀性能，该涂层属于不饱和聚酯树脂，表现出S-148芳香族特点。将该涂层放置于常温环境下，并使用70%的硫酸溶液，对其进行浸泡，当浸泡时间达到2 h后，涂层表面会逐渐变黑，出现一层薄薄的黑化层，但是，该涂层内部并没有出现较大的变化，这表明使用70%硫酸溶液，仅仅导致表层出现不同程度的化学反应。在红外光谱的应用背景下，借助X射线光电子能谱，对主链苯环进行全面地分析，发现该苯环上出现不同程度的磺化反应。通过将磺酸基团与主链苯环进行充分结合，可以确保高分子聚合材料表面结构的稳定性和致密性得以大幅度提高。同时，新磺酸基团表现出较高的耐腐蚀性，对硫酸表现出较高的攻击性，并利用空间位阻效应，对化工机械设备内部主要结构进行有效保护，避免大量硫酸渗入到该设备中。

　　3 腐蚀试验方法

　　本次材料耐腐蚀试验在实际开展中，主要严格按照ASTNC581和GB3857两大标准，对高分子化工材料的优越性进行多角度、多方位地评价。如该材料和介质外观变化、质量变化率、强度保持率等参数。此外，在不同的温度条件下，开展不同的试验，如当温度达到0～50℃时，开展常温试验；当温度超过50℃时，开展高温试验。然后，分别记录不同试验所对应的试验材料被腐蚀情况，这些记录结果可以准确无误地反映出试验材料在特定温度下所对应的耐腐蚀性。经过试验发现，在常温试验和高温试验下，试验材料均出现比较严重的腐蚀现象。此时，通过引入和应用高分子化工材料，可以有效地改善试验材料的腐蚀情况，在这样情况下，当试验温度达到50℃以上，应用高分子化工材料后的试验材料腐蚀面积始终保持在2 cm2以下。

图1 高分子化工材料微观结构

　　4 耐腐蚀级别及其评价办法

　　4.1 极抗腐蚀

　　放试验温度超过50℃时，对于聚合材料而言，其浸泡在腐蚀介质中的时间达到了144 h，同时，该材料表面颜色、光泽和粗糙度并没有出现变化，其强度远远超过90%，质量变化率相对较低，低于0.5%。

　　4.2 耐蚀性

　　高分子化工材料在所设置好的标准温度条件下，出现比较明显表层颜色变化现象，但是，其表面粗糙度始终保持不变，测试材料表现出较高的耐磨性，其耐磨性始终保持在85%以上。

　　4.3 机械设备耐蚀性

　　当温度超过50℃以上，试样表面颜色、光泽度和粗糙度均出现明显的变化，但是，其表面没有出现蚀点现象，其强度保持率相对较高，超过了60%，其质量变化率相对较小，低于2%。

　　4.4 玻璃耐蚀性

　　当试验温度设置为50℃，使用腐蚀介质长时间浸泡聚合材料，当浸泡时间超过100 h时，材料表面出现比较严重的腐蚀现象，耐磨强度相对较低，始终保持在60%以下，其质量变化率有所升高，超过了2%。

　　5 化工防腐蚀过程中高分子化工材料的应用方式

　　5.1 涂层

　　涂层属于一种重要的高分子防腐材料，可以对各个防腐零件进行科学化涂装处理，确保腐蚀介质与材料两者之间始终保持相互隔离状态，防止两者之间发生化学反应。与涂层材料不同的是，大气防腐所使用的介质仅仅适用于液体制剂防腐领域中，确保涂层厚度不断增加，从而充分发挥和利用高分子化工材料的应用优势。

　　5.2 整体防腐

　　所有种类耐腐蚀设备均用到了高分子化工材料，这是由于该材料具有重量轻、运输方便等特点，满足人们便捷化使用需求。这些耐腐蚀设备主要包含防腐蚀容器、玻璃钢储罐、玻璃钢阀门等，降低了化工企业生产相关设备腐蚀风险。

　　5.3 垫圈

　　通过使用高分子化工材料，可以实现对各种防腐蚀垫圈的制作，为确保化工生产工作能够正常、稳定、有效地开展打下坚实的基础。

　　5.4 调节化学介质质量分数

　　化学介质添加可以对化工机械设备的耐腐蚀程度产生直接性的影响，一旦化学介质添加不合理，将会增加化工机械设备腐蚀程度。

　　化工机械设备在最初设计中，需要严格按照相关标准和要求，对其进行科学设计，一旦化工机械设备在实际使用中，所接触的腐蚀溶液质量分数高于所设定的标准值，会造成化工机械设备出现明显腐蚀现象。例如：部分化工企业在实际生产期间，通过加入化学介质，可以降低化工机械设备的抗腐蚀性，从而缩短化工机械设备的使用寿命。而高分子化工材料的出现和应用可以很好地解决以上问题，在使用该材料期间，相关人员要科学控制硫化氢与氢氧化钠两种物质的配比，以最佳配比加入到化学介质中，使得化学设备的实用性能和使用寿命不断增加。

　　6 有效防腐层厚度设计

　　6.1 气相防腐

　　气相腐蚀通常包含以下两种类型，分别是动态腐蚀和静态腐蚀，不同气相防腐对防腐涂层厚度提出了不同的要求。为了解决气相腐蚀现象，相关人员通过借助防腐涂层，可以确保化工机械设备完全符合防腐相关标准和要求。分别处于流态状态和高温状态的腐蚀介质和聚合材料通常会对材料耐腐蚀性提出了更高的要求，另外，为了提高化工生产效率和效果，还要加强对气相防腐的应用，同时，还要加大对玻璃鳞片树脂涂层、防腐涂层等抗腐蚀性涂层的使用，并将加涂涂层厚度控制在1 mm以上。

　　6.2 液相防腐

　　在进行化工生产期间，常用的存储液体设备主要包含发酵罐、运输罐车等设备，这些设备内部所盛装的液体主要包含硫酸、硝酸、盐酸等溶液。根据相关化工生产经验，不难发现，在运送强腐蚀性液体期间，所使用的储罐必须是玻璃钢材质储罐，同时，储罐内部涂层要具有较高的抗腐蚀性，涂层厚度必须控制在4 mm以下，避免出现液体渗漏现象。动液相腐蚀主要是指用于储存动态介质的管道、反应器、阀门等设备，该设备在实际使用中，经常出现静态液相腐蚀渗透问题。此时，通过将高分子化工材料科学地应用到化工机械设备中，可以有效地解决高温下工作液腐蚀问题。

　　7 结语

　　在综合考虑化工不同腐蚀条件的基础上，选用不同种类的高分子化工材料，并对这些材料在特定高温条件下的应用环境进行全面化研究，在提高高分子化工材料的社会适应性方面发挥出重要作用。所以，为了更好地推广和普及高分子化工材料，保证化工企业生产安全性和可靠性，相关人员要加大对高分子化工材料抗腐蚀性相关特点的全面化研究，为促进化工企业健康、可持续发展，提高当地经济发展水平做出贡献。

　　参考文献

　　[1]任小逆，张洪鑫.高分子化工材料在化工防腐中的应用研究[J].天津化工，2022 ,36(2):67-70.

　　[2]沈祺.高分子材料在化工防腐中的运用[J].中国化工贸易, 2020,12(7):137,139.

　　[3]聂之药.分子材料在化工防腐中的运用实践研究[J].云南化工, 2018,45(11):12-13.

　　[4]杨卿远.分子材料在化工防腐中的运用实践研究[J].科学与信息化, 2019(31):116,120.

　　[5]靳培亮.高分子材料在化工防腐中的运用实践研究[J].建筑工程技术与设计, 2020(6):4062.