一、化工厂腐蚀的主要原因

化工生产过程中存在并产生许多腐蚀性的介质，介质的种类、化学成分、浓度、PH值、杂质、水分和含氧量都是造成腐蚀的外在原因。介质流动速度愈快，愈易腐蚀，因为介质在流动过程中会冲刷保护膜，产生旋涡、湍流、空泡，引起严重的冲击磨损和空泡腐蚀。另外选材不当，如果设备表面接触腐蚀介质，而设备本身又不耐腐蚀，就会产生表面腐蚀，表面越粗糙，越易腐蚀，其现象是泄漏、早期磨损、破坏、发声等。

表面均匀腐蚀有成膜和无膜两种形态，无膜的腐蚀很危险，腐蚀过程以一定的速度进行，这主要是选材错误造成的。缺乏防腐措施或施工质量低劣等，都为腐蚀破坏提供了环境。环境不同，选材不同。在设备的生产过程中往往不能做到兼顾选材和环境腐蚀的一致性，温度、浓度、压力不同，选材不同、腐蚀情况各异，而且施工过程中把关不严、施工质量低劣，腐蚀问题不可避免。操作中的超温、超压，设备管理不完善，思想不重视，也是产生腐蚀破坏的原因之一。通常情况下，介质的温度越高，压力越高，腐蚀越快，因为腐蚀是一种化学反应，每升温10℃，腐蚀速度增加1~3 倍。

一、化工行业类型和组成

化工行业就是从事化学工业生产和开发的企业和单位的总称。包含化工、炼油、冶金、能源、轻工、石化、环境、医药、环保和军工等部门从事工程设计、精细与日用化工、能源及动力、技术开发、生产技术管理和科学研究等方面的行业。

种类繁多,规模相差悬殊。按产品品种可分为化工联合企业和单一产品的化工企业（如合成材料厂、纯碱厂、硫酸厂、化肥厂等）。化工厂一般由主要生产车间(从原料处理到成品加工的各个车间)、辅助生产车间（发电站或配电站、动力车间、水处理车间等）、生产管理设施（办公楼、材料和成品仓库、车库等）三部分组成;

一、引用标准

现行国家有关标准规范、强制性标准条文等；

《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》 （GB50212-2002）

《涂装前钢材表面腐蚀等级和除锈等级标准》 （GB8923-1988）

《涂装作业安全规程、安全管理规则》 （GB6514-1995）

《防腐蚀涂料的质量要求》 （GB6514-1991）

《涂料作业安全规程、油漆工艺安全及其通风净化》 （DJ/T6931-1999）

《工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范》 （HGJ229-91）

《涂装作业安全规程涂装前处理工艺安全》 （GB7692-87）

《建筑施工场界噪声限值》 （GB12523-90）

ISO9001质量管理体系文件

ISO14001环境管理体系文件

GB/T28001职业健康和安全管理体系文件

一、设计依据

环境条件:大气环境对建筑钢结构长期作用下的腐蚀性等级可按表 1 确定。

管道是目前化工厂常见的运输的主要方式，具有运输效率高、安全性强、经济效益高等特点。化工厂原材料具有易燃、易爆、易扩散等特点，一旦发生管道泄漏，会对沿途环境造成不利影响，威胁周围人员安全，造成严重的经济损失和环境污染。因此，加强对管道腐蚀的防护十分重要。化工厂腐蚀的原因较为复杂，涉及许多影响因素，做好管道腐蚀的防护成为化工行业关注的一个重要问题。

一、常温管道防腐方案

管道腐蚀是指金属材料表面和环境介质发生化学和电化学作用，引起材料的退化与破坏。化工厂管道常见的腐蚀主要是原油中溶解的CO2、H2S、C1﹣、少量溶解氧和细菌等腐蚀性物质引起的，这些物质直接和金属作用，引起化学腐蚀。

化学腐蚀的危害性不大，而造成钢管表面出现凸穴，以至穿孔的主要原因来自电化学腐蚀。金属发生电化学反应时，电极电位较低的部位容易失去电子，成为阳极；电极电位较高的部位得到电子，成为阴极。在O2和H20存在的情况下，Fe（OH）2生成水合氧化铁，即产生腐蚀。

为了达到提升涂层的防腐性能，使涂层的防腐效果最大化，结合管道防腐的实际情况，对防腐蚀涂层性能的要求如下： 1）对腐蚀介质的良好稳定性；2）良好的抗渗性能，保证低吸水率；3）具有良好的机械强度。4）具有优良的电绝缘性。

表1、镀锌管道外壁油漆防腐技术设计

二、保温/保冷管道防腐方案

保温层下腐蚀（Corrosion Under Insulation,简称CUI）是指发生在包裹了保温材料的化工厂的管道表面上的一种腐蚀现象。有关数据表明，仅仅在化工行业每年因为保温层下的腐蚀造成的财产损失可达几十亿美元，不仅造成设备故障与停工，产品泄漏，维修成本大量增加，更严重的是造成很大的安全生产隐患。近年来，随着化工厂安全生产意识的增强及对CUI腐蚀行为的重视。

一般是由于冷凝水分或雨水进入到保温系统而导致化工厂的管道或设备外表面的局部腐蚀。当保温系统下面存在湿气时，由碳锰，低合金和奥氏体不锈钢等材料制成的管道极易发生电化，点蚀，应力开裂和缝隙腐蚀。由于腐蚀表面被保温层覆盖，所以保温层下腐蚀一般很难被检测到。根据设备材质的不同，CUI又分成两种类型：发生在碳钢材料上的腐蚀（主要表现为坑蚀或材料的腐蚀减薄）和发生在不锈钢材料上的腐蚀（主要表现为坑蚀或应力腐蚀开裂）。

梦能水性纳米隔热保温涂料 DreamHeat 300将其涂覆在输送高温管道，和存储热介质容器的外表面，使用厚度2.0~5mm，表面温度由300℃降低至78℃，降低热损失，节能效率约15%，提高生产效率，同时还可以防止工作人员烫伤。梦能水性纳米隔热保温涂料由中空陶瓷悬浮微粒和水性纳米材料制作而成，能提供隔热保温、防腐一体化的保护。 微纳米多孔填料和涂料配方设计具有：极低的热导率；用薄的涂层大大的降低热传导和热辐射——取得极好的隔热效果。

表2：高温管道油漆防腐技术设计

三、埋地管道防腐方案

有一些化工管道被铺设在地下，周围土壤环境会对管道造成巨大影响。土壤的成分十分复杂，含有大量水分、二氧化碳、酸碱性盐类物质，还有各种金属离子，易与管道发生离子导电或电化学分解现象，还有各类化学反应，导致管道腐蚀。而土壤中的水分含量、酸碱度、电阻率、温度高低等因素也影响着管道腐蚀速度与程度。一般情况下，土壤环境温度高、湿度高、酸性强或土壤水分交替变换快，都会加快管道材质的各种电化学反应和化学反应，导致腐蚀速度加快。而通常管道铺设得越深，周围土壤温度就越高。管道腐蚀还会受到土壤中各类微生物和周围植物根系的影响，其他杂散电流也 会造成干扰，导致电极反应的形成，加重管道的电阻率腐蚀。若管道暴露在空气中，那么管道材料中的某些金属物质接触到空气中的水、二氧化硫等物质，也会出现化学腐蚀和电化学腐蚀。

一、储罐的腐蚀

1、储罐外壁的腐蚀

化工厂都建有大型的储罐。储罐外壁受到的腐蚀主要是大气腐蚀。化工区空气中的酸性气体受到雨水或夏季用于降温的喷淋水而引起储罐钢铁表面液膜下的氧去极化反应，当气温周期性地下降时，溶有电解质的水分就会凝结于罐体外表面，形成连续的电解质溶液薄膜层，从而造成腐蚀。随着化工工业的发展，大气具有很强的腐蚀性，沿海地区空气中存在着大量的氯离子和其他盐类，它们沉降在罐体外壁时，就会形成含有溶解盐的电解液膜。氯离子的渗透性相当强，它会造成严重的局部腐蚀。位于风沙较大地区的储罐，风沙中的沙或灰尘对储罐表面覆盖层会造成机械磨蚀。

2、罐底板和边缘板的腐蚀

由于毛细作用导致地下水上升，罐底长期处于潮湿的环境。而且由于底板需要焊接，焊缝附近的防 腐蚀涂层遭到破坏，这里的腐蚀会格外严重。油罐周边底板对沙垫层的压实程度明显低于油罐中心部 位，这会导致砂垫层沙孔隙中氧含量不均匀，很容易造成氧浓差电池，即罐底板中心部位为阳极、周边 区域为阴极，导致中心部位腐蚀状况比周边部位厉害得多。

储罐在使用中存在加热清罐或者储存中间品的要求，当油罐的温度较高时，罐底板周围地下水蒸 发，使盐分浓度增加，增大了腐蚀程度。储罐在使用一段时间后，由于储油量的载荷变化而引起罐体变 形，另外就是由于环境温度的变化使底板发生膨胀和收缩，这些都会导致罐体底板与基础形成裂缝，该 裂缝会随着油罐的运行而膨胀与收缩，这样就会给外界腐蚀介质如雨水的进入提供了通道，积水就会造 成缝隙腐蚀。因此，可以看出，储罐底板外表面和底板边缘区域是腐蚀比较严重的区域，存在着各种不 同类型的腐蚀，需要重点关注。

罐区地下是电流较为复杂的区域，罐区管网有阴极保护而储罐未受保护时则可能形成杂散电流干扰 影响，当周围有电焊机施工、电气化铁路、直流用电设备时则也可能产生杂散电流。杂散电流的存在加 剧了储罐罐底板和边缘板的腐蚀，也给储罐底板和边缘板的防腐增加了难度。

3、保温层下的腐蚀

保温层下腐蚀是指对于高温保温或低温保冷的钢结构管道、储罐或设备，由于其外表面被保温层所 覆盖，在正常运行尤其是发生热循环的条件下，由于保温层下的水分发生冷凝，从而造成局部的电解质 溶液聚集，进而引起钢材的腐蚀现象，保温 层下的腐蚀非常严重。保温层下腐蚀的严重性在于无法及时发现，一般为了美观效果，在做完保温层后 往往在保温材料外面包覆一层不锈钢或铝箔。因此，石化炼化企业往往发现保温层下腐蚀时已经太迟 了，经常导致各种失效事故的发生。尤其是当运行温度低于 150 ℃ 时，保温层下往往会存在一定量的 冷凝水而处于潮湿状态，这会导致基材长期处于封闭高温且潮湿的环境下，基材会以数十倍于常规腐蚀 速率发生腐蚀。研究表明：发生保温层下腐蚀的概率在设备运行 5 年以上后将大幅上升，而运行 10 年 后的保温层中60%都含有腐蚀性冷凝水。对于石化行业而言，保温层下的腐蚀还有其特殊性，就是由于石 化行业涉及到很多不同工艺，因此在保温层下的钢结构往往还要经历热循环的过程。而对传统耐高温涂 料而言，由于热膨胀系数与钢铁的不同，经历热循环往往导致涂层内应力增加，最终造成涂层的早期失 效，这也进一步加剧了保温层下的腐蚀问题。保温层下的腐蚀是石化炼化领域需要重点关注的腐蚀问 题。现在一些管道储罐采用隔热保温防腐一体化的涂层体系没有保温层和防腐涂层的间隔，而不存在冷 凝水的空间，从而解决了保温层下的腐蚀问题。

二、 储罐外壁防腐蚀涂料

储罐外壁根据具体的实际环境可分为大气腐蚀环境下钢结构表面、保温罐外壁、洞穴储罐外壁、罐 底板下表面、罐底外边缘板与基础连接处等部位。由于这些不同的部位面临的腐蚀环境不同，因此应采 用不同的防腐配套方案。

1、常规储罐外壁

该区域是典型的大气区腐蚀环境，由于储罐所处位置不同、气候 条件不一样、腐蚀环境不同，可参考ISO 12944-5-2018《防护涂料体系》、GB/T 50393-2017《钢质石油 储罐防腐蚀工程技术标准》、SY/T 0320-2010《钢质储罐外防腐层技术标准》等标准，根据腐蚀环境和 耐久性要求设计涂层体系。针对该区域，随着涂料技术的发展，加上业主对昂贵的维修费用的关注，在 引入寿命周期费用分析（life cycle cost analyst）的概念后，为了减少维护涂装次数，目前最为常用 的重防腐涂料体系是以环氧富锌底漆或无机硅酸锌底漆/环氧云铁中间漆/丙烯酸聚氨酯面漆为主的配套 体系。表3-3-55为参考ISO 12944-5-2018 《防护涂料体系》针对C5腐蚀环境下的设计使用寿命在15 25 年的一个典型涂料配套体系。

2、保温罐外壁

该区域属于保温层下的防腐，由于储罐外壁的保温层下不像化工管线那样温度很 高，超过200℃以上的比较罕见。参考SY/T 0320-2010和HG/T 5178-2017以及NACE SP 0198-2010标 准，针对不同的温度范围配套设计。

3、储罐底板

储罐罐底通常铺有沥青砂垫层，罐底下表面不直接与土壤和岩层接触，但也 存在许多腐蚀因素。另外，罐底板下表面是先做防腐蚀涂层，然后再焊接安装，焊接时焊缝周围的涂层 会被烧掉，造成焊缝处的材质不均，又没有涂层保护，因此容易出现腐蚀问题。GB/T 50393-2017规定针 对储罐罐底下表面是要求涂料与外加电流阴极保护联合使用的；其中涂料部分根据储罐使用温度不同和 土壤腐蚀等级的差异，分别推荐采用不同膜厚的环氧涂料和酚醛环氧涂料。另外一种做法是在焊缝100mm 范围内设计可焊接性无机硅酸锌底漆，其他区域设计为环氧涂料或者酚醛环氧涂料，这样可避免在投入 使用进行阴极保护前焊缝处的腐蚀问题。

三、 储罐内壁防腐涂料

1、原油储罐内部防腐涂料

由于原油中杂质含量较多，在罐底容易滞留析出水和杂质，析出溶液 呈酸性，因此具有很强的腐蚀性；而且不同产地的原油，其物性和腐蚀性不一样，因此针对原油储罐内 壁的防腐配套设计，首先需要注意的是分析原油的腐蚀性，在此基础上再进行合理的防腐配套设计。这 里主要介绍一般情况下原油储罐的防腐涂料选择和使用，针对特殊情况需要根据相关的经验和规定特殊 考虑。

2、中间产品罐内部防腐涂料

中间产品的腐蚀性小于原油，但是中间品可能出现温度比较高的情况。一般对中间产品储罐，根据 温度范围选择环氧导静电涂料或者酚醛环氧导静电涂料；温度≤80℃选择环氧导静电涂料，温度在80 120℃之间的，选择酚醛环氧导静电涂料；同时，考虑到底部和顶部的腐蚀性更严重一些，设计配套时底 部和顶部比罐内壁其他部位的膜厚会更厚一些；有些厂家也采用“无机硅酸锌底漆+环氧或酚醛环氧导静 电涂料”配套方案，该配套体系利用无机硅酸锌优异的防腐性能、耐热性和导静电性能，在满足导静电 的基础上可提供更优异的防腐性能。

3、成品油罐内部防腐涂料

由于成品油纯度比较高、杂质含量少，因此它的腐蚀性是最轻的。成品油储罐的配套设计可直接参 考中间产品储罐，一般都是采用环氧或者酚醛环氧导静电漆，底部和顶部比罐内壁其他部位的膜厚会更 厚一些。与中间产品储罐不同的是，由于成品油温度较低而且杂质含量少、体系pH值基本为中性范围， 因此成品油储罐可以单独使用无机硅酸锌底漆满足防腐和导静电的要求；同时，也可采用“环氧富锌底 漆+导静电涂料”配套体系满足防腐性能和导静电的要求。

4、污水罐内部防腐涂料

污水罐的化学成分比较复杂，包含各类无机杂质、有机杂质及腐蚀性介质。根据污水中化学品的腐 蚀性可以选择环氧涂料、酚醛环氧涂料或者是乙烯基酯涂料。乙烯基酯涂料可以提供比环氧涂料或酚醛 环氧涂料更优异的耐化学品性。常见的用于内衬里的乙烯基酯涂料包括标准双酚A型及酚醛环氧型，酚 醛环氧型可以提供更好的耐温性和耐化学品性。乙烯基酯涂料一般都是采用玻璃鳞片作为功能性填料， 利用玻璃鳞片在漆膜中形成的迷宫效应加强屏蔽作用；同时玻璃鳞片在漆膜中可以降低乙烯基酯固化过 程中体积收缩性形成的内应力，提高漆膜的抗开裂性。

5、消防水罐内部防腐涂料

消防水罐内部的介质主要是淡水，针对该区域，一般采用高固含环氧涂料、无溶剂环氧涂料或者酚 醛环氧涂料。

一、室外化工厂钢结构防腐方案

钢结构种类及所处的环境多种多样，即使是同一个钢结构设施，由于其各部位环境的不同，所采取的防腐措施也有所差异。 可分为及室内钢结构件， 这些设施长期处于化工气体、 工业大气、海洋大气、 酸性水及土壤的腐蚀环境下， 要长期使用而不进行大面积维修就要对其进行合理的防腐蚀涂装。 具体的方案须根据腐蚀环境及介质条件而定， 在此我们以大型钢结构的使用环境、各部位所处的介质环境、表面处理的要求、工作状态等进行防腐蚀涂装方案的推荐。

户外钢结构件：大气环境下的钢结构受阳光、风沙、雨雪、霜露及一年四季的温度和温度变化作用，其中大气中的氧和水分是造成户外钢结构腐蚀的重要因素，引起电化学腐蚀，化工园区空气中含有SO2、CO2、NO2、CI2、H2S及NH3等，这些成分对钢体的腐蚀危害最大，它们可使金属表面钝化膜遭到破坏，且呈酸性，形成酸雨从而加快金属的腐蚀。

表1：室外厂房钢结构采用石墨烯油漆技术

二、室内化工厂钢结构防腐方案

室内钢结构件：常温下钢铁的腐蚀主要是电化学腐蚀。钢结构在常温大气环境中使用，室内钢材受大气中水分、氧和其他污染物（未清理干净的焊渣、锈层、表面污物）的作用而被腐蚀。大气的相对湿度在60％以下时，钢材的腐蚀是很轻微的；但当相对湿度增加到某一数值时，钢材的腐蚀速度突然升高，这一数值称为临界湿度。常温下，一般钢材的临界湿度为60％～70％。当化工厂车间空气被污染有酸雾时或在沿海地区空气中含盐时，临界湿度都很低，钢材表面容易形成水膜。此时焊渣和未处理干净的锈层（氧化铁皮）作为阴极，钢结构构件（母材）作为阳极在水膜中发生电化学腐蚀。大气中的水分吸附在钢材表面形成的水膜是造成钢材腐蚀的决定因素；大气的相对湿度和污染物的含量是影响大气腐蚀程度的重要因素。

表2：室内厂房钢结构采用石墨烯涂料技术