典型化工(gōng)酸的腐蝕與選材

作者：

一(yī)、氯化氫和鹽酸幹燥氯化氫在200℃以下(xià)對碳鋼實際上(shàng)并不腐蝕，它的腐蝕速率不大于0.1mm/a，在250℃時上(shàng)升為(wèi)0.5 mm/a。含水(shuǐ)氯化氫氣體的腐蝕，實際上(shàng)就(jiù)是鹽酸的腐蝕，隻要溫度高(gāo)于氯化氫的最高(gāo)露點（80~200℃，随HCL含量及壓力條件(jiàn)而不同）以上(shàng)，最好在250~300℃，碳鋼的腐蝕速率仍保持可容忍的範圍内；鹽酸是典型的非氧化性酸，鐵在稀鹽酸中生(shēng)成氯化亞鐵，在濃酸中生(shēng)成三氯化鐵，三氯化鐵溶于水(shuǐ)。31%的工(gōng)業(yè)鹽酸由于含有三價鐵的氯化物(wù)，呈深黃色，且腐蝕明顯強于化學純的發煙(yān)鹽酸（濃度37~38%）；在鹽酸中，鑄鐵的腐蝕比碳鋼嚴重；普通(tōng)不鏽鋼即使在1%的鹽酸中，也會(huì)發生(shēng)孔蝕；在鹽酸介質中，隻有含钼不鏽鋼、钛（含量300ppM，溫度90℃以下(xià)）、銀(yín)、哈氏合金、锆和钽可供選擇，特别是钽，這種金屬即使在三氯化鐵和氯的存在下(xià)，在任何濃度和溫度（直至沸騰）的鹽酸中，也不會(huì)腐蝕；在鹽酸生(shēng)産中，采用了大量的非金屬材料，硬PVC的耐鹽酸性能(néng)優于PP，可以在任何濃度範圍内使用，隻要不超過它的允許使用溫度。在稀酸場合，PP可在110℃以下(xià)長(cháng)期使用。PE在80℃以下(xià)具有優良的耐酸性。乙烯基酯樹脂的耐酸性能(néng)優于雙酚A聚酯和環氧樹脂，但比酚醛樹脂的耐溫性地20~30℃。PTFE具有優良的耐酸性，使用溫度在250℃以下(xià)。天然橡膠在80℃以下(xià)的鹽酸中具有優良的耐酸性能(néng)。不透性浸漬石墨具有優良的耐腐蝕性能(néng)，在鹽酸生(shēng)産中得到(dào)廣泛的應用。

二、硫酸硫酸是一(yī)種含氧酸，稀硫酸的氧化性很弱，屬于非氧化性酸類，主要産生(shēng)氫去極化腐蝕。氫去極化腐蝕是指以作為(wèi)去極化劑的腐蝕過程，反應的結果是金屬不斷地溶解、減薄。濃硫酸具有很強的氧化性，屬于氧化類酸，可使部分金屬有自(zì)鈍化的能(néng)力，在金屬表面生(shēng)成緻密的鈍化膜，這種膜不溶于濃硫酸，從(cóng)而阻礙腐蝕繼續發生(shēng)。在硫酸生(shēng)産中，常用的金屬材料有：鉛、碳鋼、鑄鐵、不鏽鋼、哈氏合金、锆和钽等。鉛與稀硫酸反應在鉛的表面生(shēng)成一(yī)層穩定的難溶解的PbSO4保護膜，但若碰到(dào)濃硫酸這層膜又(yòu)會(huì)溶解。所以當硫酸濃度低(dī)于60%，溫度在100℃以下(xià)時，可以使用鉛。當硫酸濃度高(gāo)于75%時，不推薦使用。由于鉛的機(jī)械強度低(dī)，一(yī)般做襯裡(lǐ)材料使用；碳鋼在60%以下(xià)的硫酸中強烈腐蝕，但當硫酸濃度增大到(dào)75%以上(shàng)時，在金屬的表面将生(shēng)成氧化鐵的保護膜，從(cóng)而大大提高(gāo)耐腐蝕性能(néng)；鑄鐵在濃硫酸中比碳鋼更容易鈍化，尤其是高(gāo)矽鑄鐵（矽含量在14%~17%之間）。但鑄鐵中的Si會(huì)與滲入鑄鐵中的遊離的SO3作用生(shēng)成SiO2，其體積增大會(huì)造成鑄件(jiàn)開(kāi)裂，因此不能(néng)用于發煙(yān)硫酸中；不鏽鋼不耐稀硫酸的腐蝕；哈氏合金具有比一(yī)般奧氏體不鏽鋼高(gāo)得多(duō)的耐蝕能(néng)力，除硫酸外，可在多(duō)種腐蝕性介質中應用，如：硝酸（濃度低(dī)于50%）、鹽酸、磷酸、醋酸和各種有機(jī)酸；锆有良好的延展性和焊接性。锆在10%～40%的硫酸中，在沸騰的溫度下(xià)腐蝕速率為(wèi)0.0036～0.0063 mm/a，在75%硫酸中溫度100℃時腐蝕速率為(wèi)0.55 mm/a。钽是具有高(gāo)度化學穩定性的純金屬，除氫氟酸外在許多(duō)介質中具有極強的耐腐蝕性，如：無機(jī)酸、王水(shuǐ)和有機(jī)酸等，但钽不耐發煙(yān)硫酸；在硫酸生(shēng)産中，采用了大量的非金屬材料，硬PVC 一(yī)般使用溫度低(dī)于60℃，PP、PE、PTFE、天然橡膠、不透性浸漬石墨等也得到(dào)廣泛的應用。

三、磷酸磷酸屬于三元中強酸，化學性質穩定，無強氧化性和還(hái)原性。磷酸生(shēng)産中，反應料漿中含雜(zá)質離子和35~45%的固體顆粒，其中雜(zá)質酸的腐蝕性具有決定性的影響，固體顆粒會(huì)産生(shēng)磨蝕，、、等會(huì)破壞不鏽鋼的鈍化膜，甚至發生(shēng)孔蝕。在生(shēng)産中常用的金屬材料有：鉛、K合金（）、哈氏合金、20号鋼、316L、UB6、雙相(xiàng)不鏽鋼22-5和（）等；非金屬材料有：石墨、橡膠、玻璃鋼、塑料等。

四、硝酸硝酸屬于強氧化性酸，硝酸對金屬的腐蝕随濃度的增加而逐漸嚴重。硝酸腐蝕中常采用的耐腐蝕金屬材料有：碳鋼、鋁、不鏽鋼等。硝酸對碳鋼的腐蝕特性是，當溫度在25℃左右且硝酸濃度在30%以下(xià)時，随著(zhe)濃度的增加，腐蝕速度加大，當硝酸濃度30%時，腐蝕速率達到(dào)最大值，為(wèi)22.5g/m2﹒h。當硝酸濃度超過50%時，碳鋼鈍化。當硝酸濃度70～80%時，腐蝕速率為(wèi)0.5～0.1mm/a（腐蝕深度）。當濃度達90%以上(shàng)時，腐蝕速率加大。溫度升高(gāo)時，碳鋼的鈍化膜易被破壞，同時還(hái)有晶間腐蝕；硝酸濃度在95%以上(shàng)時，鋁是很穩定的；硝酸是強氧化性酸，能(néng)使不鏽鋼中的鉻氧化成緻密的，不鏽鋼中的鉻含量越高(gāo)，耐腐蝕性越強；耐硝酸腐蝕的非金屬材料有：搪玻璃、聚四氟乙烯、陶瓷和玻璃等材料。

五、溴和溴化物(wù)溴具有強烈的氧化性，溴及溴化物(wù)有毒。幹燥的溴氣體腐蝕屬于溴的氣相(xiàng)腐蝕，為(wèi)單一(yī)的化學腐蝕，突出表現為(wèi)溴對材料的氧化。許多(duō)金屬材料都耐幹燥溴氣的腐蝕，如：鑄鐵、高(gāo)矽鑄鐵、鋁、銅、鎳、蒙乃爾合金、哈氏合金、钽等。非金屬材料有：玻璃、搪玻璃、陶瓷、碳化矽、聚四氟乙烯和聚三氟氯乙烯等；溴和水(shuǐ)作用後生(shēng)成次溴酸和氫溴酸，次溴酸和氫溴酸都是不穩定的化合物(wù)。在溴水(shuǐ)中，除了溴水(shuǐ)外還(hái)有次溴酸和氫溴酸的腐蝕，耐液溴腐蝕的金屬很少，有鎳、銀(yín)、哈氏合金B，C和钽。耐液溴的非金屬材料：玻璃、搪玻璃、陶瓷、碳化矽、聚四氟乙烯和聚三氟氯乙烯等。

六、氫氟酸氫氟酸是無色澄清的發煙(yān)液體，為(wèi)中等強度的酸，腐蝕性極強，極易揮發，置于空氣中即冒白(bái)煙(yān)。與金屬鹽、氧化物(wù)、氫氧化物(wù)作用生(shēng)成氟化物(wù)。遇金屬能(néng)放(fàng)出氫氣，遇火星易引起爆炸或燃燒。氫氟酸具有很強的腐蝕性和毒性。根據氫氟酸的腐蝕特性，可将其分成無水(shuǐ)（即液态氟化氫）、高(gāo)濃度和低(dī)濃度的氫氟酸三類。由于氫氟酸是電(diàn)解質溶液，所以氫氟酸腐蝕是典型的電(diàn)化學腐蝕。在有氫氟酸腐蝕的場合，碳鋼和低(dī)合金鋼當在濃度高(gāo)于75％～80％、溫度低(dī)于65℃的條件(jiàn)下(xià)耐腐蝕性能(néng)良好。鎂對氫氟酸是理想的耐蝕材料，一(yī)般隻做容器(qì)。钛适用于濃度為(wèi) 60~100% （室溫狀态）。銀(yín)可用于沸騰的氫氟酸。蒙乃爾合金是重要的耐氫氟酸腐蝕的材料；耐氫氟酸腐蝕的非金屬材料主要有：PTFE塑料和不透性浸漬石墨材料。

七、氯氣的腐蝕氯氣微溶于水(shuǐ)，生(shēng)成鹽酸和次氯酸，次氯酸具有強氧化性。氯水(shuǐ)的腐蝕與濕氯相(xiàng)似，但随含水(shuǐ)增多(duō)而減輕。當氯氣中含水(shuǐ)小(xiǎo)于150ppM時，碳鋼的腐蝕速率小(xiǎo)于0.04 mm/a，即幹燥氯氣對碳鋼基本不腐蝕。當氯中含水(shuǐ)量高(gāo)時，金屬在濕氯中很快被腐蝕。不鏽鋼在含量高(gāo)于150ppM時，會(huì)破壞不鏽鋼表面的鈍化膜而産生(shēng)孔蝕或應力腐蝕破裂。钛具有優良的耐濕氯性能(néng)（含水(shuǐ)1.5%以上(shàng)）。同時耐幹濕氯氣的金屬材料隻有钽、銀(yín)、鉑和部分合金；氯氣會(huì)滲透且與絕大多(duō)數高(gāo)分子材料起反應，表面會(huì)生(shēng)成一(yī)層黃色的油糊狀産物(wù)——氯奶油。在氯氣氣氛中PP腐蝕速率大于PE，而PE又(yòu)遜于硬PVC。聚四氟乙烯的抗氯滲透性能(néng)不及聚偏二氟乙烯，盡管氟塑料具備優良的耐腐蝕性能(néng)和較高(gāo)的耐溫性，在氯的介質中并不推薦使用。

八、次氯酸鹽腐蝕次氯酸鹽，如次氯酸鈉和次氯酸鈣在中性或弱酸性時是不穩定的，其腐蝕性非常強，在高(gāo)溫時更甚。次氯酸鈉溶液在微堿性條件(jiàn)下(xià)有較好的穩定性，接近中性時，即易分解，在酸性條件(jiàn)下(xià)則更加速分解并釋放(fàng)出氯氣。次氯酸鈉在儲藏時，會(huì)逐漸分解，釋放(fàng)出氧，原子氧具有強烈的氧化作用。因此，在次氯酸鈉中，腐蝕性介質有，HCL、CL2、O、NaOH和NaCL等，其中O和NaCL都是強滲透性介質，因此除了考慮材料的耐酸、耐堿和強氧化性腐蝕外，還(hái)要考慮材料的抗滲透性。次氯酸鈣的腐蝕與次氯酸鈉類似，隻是腐蝕程度稍低(dī)。金屬钛在次氯酸鈉溶液中有優良的耐腐蝕性，用钛制作的設備不會(huì)存在氧的滲透或縫隙腐蝕等問題；天然橡膠由于氧的滲透，很快會(huì)導緻橡膠溶漲起泡，一(yī)般使用壽命隻有2年(nián)。軟PVC塑料雖然有良好的抗氧化性能(néng)，但軟闆内的增塑劑會(huì)被氫氧化鈉逐漸萃取而老化破裂，它的使用壽命也隻有2～3年(nián)。丁基膠闆襯裡(lǐ)、PE和氟塑料等應用效果比較理想。

九、酰化工(gōng)藝的防腐蝕酰化廣義上(shàng)是指有機(jī)化合物(wù)分子中的氫被酰基所取代的過程。工(gōng)業(yè)上(shàng)常用的酰化劑有甲酸（HCOOH）、乙酸、草(cǎo)酸、苯甲酸、光(guāng)氣（COCL2）、醋酸酐等。這些酰化劑的酸和酸酐都是氧化性的，不鏽鋼在氧化性的有機(jī)酸中是耐蝕的。

相(xiàng)關新聞