化工生產(chǎn)中的腐蝕性與材料的選擇

1、無機化工生產(chǎn)中的腐蝕性與材料的選擇呼格吉樂圖1，宏 偉2（1中鹽吉蘭泰集團總公司純堿事業(yè)部，內(nèi)蒙古 阿拉善左旗 750333）（2阿拉善職業(yè)技術(shù)學(xué)院化工工程系，內(nèi)蒙古 阿拉善左旗 750333）摘要：詳細(xì)介紹了無機化工產(chǎn)生中所使用的材料以及各種材料在不同介質(zhì)中的腐蝕情況，通過對材料腐蝕情況的研究，總結(jié)了根據(jù)無機化工生產(chǎn)中不同場合的腐蝕情況，應(yīng)選擇最為合適的使用材料。關(guān)鍵詞：無機化工 腐蝕 材料選擇1、無機化工生產(chǎn)的腐蝕性淺析無機化工企業(yè)各種溶液大部分是多元混合溶液，其腐蝕性極強，在生產(chǎn)實際中，由于介質(zhì)、流速、濃度、溫度、壓力等條件不同，以及耐腐蝕材料種類繁多，因此金屬的腐蝕破壞類型也是多種多樣

2、的。均勻腐蝕是化工設(shè)備最常見的腐蝕形態(tài)之一，是電化學(xué)腐蝕的基本形態(tài)，在全部暴露于介質(zhì)中的表面上均勻進(jìn)行，金屬均勻減薄，重量逐步減輕，最后破壞；石墨化腐蝕是普通鑄鐵中的石墨以網(wǎng)絡(luò)形態(tài)狀分布在鐵素體內(nèi)，在介質(zhì)為鹽水、礦水、土壤或極稀的酸性溶液中，發(fā)生了鐵素體選擇性腐蝕。磨損腐蝕是由于腐蝕流體和金屬表面的相對運動，引起金屬的加速破壞現(xiàn)象，它是腐蝕和磨損、化學(xué)作用和機械作用共同或交替進(jìn)行的結(jié)果，其腐蝕激烈程度遠(yuǎn)超過單一的腐蝕過程。小孔和縫隙腐蝕是在金屬表面上產(chǎn)生小孔或縫隙的一種局部的電化學(xué)腐蝕形態(tài)。在無機化工生產(chǎn)中，以上幾種腐蝕極為常見并且時常存在，伴隨生產(chǎn)全過程進(jìn)行，而且腐蝕問題也越來越對生產(chǎn)有著極

3、大的影響，設(shè)備的損壞，物料的損失，生產(chǎn)穩(wěn)定性均與腐蝕問題有著極其重大的意義。鈦材料、不銹鋼材料、非金屬材料以及各種防腐技術(shù)的引用和開發(fā)，將無機化工生產(chǎn)中防腐技術(shù)發(fā)展又推向了一個新的高度。因此，我們在搞好生產(chǎn)的同時，也要搞好防腐的新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料的推廣使用工作。2、鑄鐵在無機化工工業(yè)中的使用無機化工工業(yè)絕大部分設(shè)備都是采用鑄鐵材料。而灰鑄鐵設(shè)備使用壽命比碳鋼設(shè)備壽命長，因此，不論是龐大的塔器還是各種各樣的熱交換器、管道、泵、閥門等，均采用鑄鐵材料。在當(dāng)今的無機化工企業(yè)中鑄鐵用量雖然大，但并非是最佳的材料，在使用上也暴露出一系列的問題，如鑄鐵笨重，耐腐蝕能力低，鑄造缺陷比較多而且很難

4、完全避免，使用一段時間后容易泄漏，維修工作量很大。因此鑄鐵是否繼續(xù)作為化工企業(yè)的主體材料很值得人們?nèi)ニ伎己吞接?。不管人們承認(rèn)不承認(rèn)，一個要求取代鑄鐵材料或者通過其他防腐的技術(shù)來提高鋼鐵設(shè)備壽命的改革，已在國內(nèi)外無機化工行業(yè)的興起。通過幾十年的努力，已經(jīng)取得很多的成果，把過去那種只采用鑄鐵材料的舊傳統(tǒng)，轉(zhuǎn)移到用多種耐蝕材料、多種的防腐技術(shù)并用的軌道上來，過去那種靠消耗大量的資金、鋼鐵和勞動力的局面已大大改變。3、鈦材料在無機化工工業(yè)中的使用3.1鈦材料的特點鈦是輕金屬，易與氧、氫、氮和碳等元素形成穩(wěn)定的化合物。鈦的儲量非常豐富，我國的鈦儲量居世界首位。鈦具有質(zhì)輕、強度高、比強高等特點，在國外被廣

5、泛應(yīng)用。盡管鈦的化學(xué)性質(zhì)非?；顫姡胶怆娢籈=-1.63v(SCE)，但鈦的自鈍化能力很強，鈍化膜穩(wěn)定性很高，且在遭受機械損傷后，有迅速的自修復(fù)能力，特別是在含有強烈破壞鈍化膜的CI-的溶液中也有很好的抗點蝕能力，這是一般不銹鋼無法匹敵的，故廣泛應(yīng)用于耐蝕工況，特別是用于鹽水和含有CI-的溶液中。3.2鈦材在無機化工中的應(yīng)用由于鈦材具有優(yōu)良的性能，使得許多無機化工企業(yè)相繼在生產(chǎn)設(shè)備中大量地使用鈦材，例如純堿行業(yè)、PVC等，主要在含有氯離子濃度較高的溶液，這種溶液對碳鋼、鑄鐵的腐蝕相當(dāng)嚴(yán)重。在此以前，很多冷凝器設(shè)備都由碳鋼制作而成，雖然經(jīng)過打砂防腐，但因受到循環(huán)溶液中氯離子及其它含有顆粒物的沖刷

6、作用，腐蝕仍很嚴(yán)重，一般設(shè)備使用壽命不超過2.5年就被迫報廢。而使用鈦材設(shè)備使用年限可達(dá)10年以上，顯示出非常大的優(yōu)勢。在無機化工生產(chǎn)中應(yīng)用的閥門方面，通常有膠膜閥、截止閥、閘閥、碟閥、漿液閥、球閥和旋塞等。從材質(zhì)上分，主要有鑄鐵、不銹鋼和鈦。從實際應(yīng)用情況來統(tǒng)計，膠膜閥、鑄鐵閥座的使用壽命最長為3個月，平均2個多月，給生產(chǎn)造成不應(yīng)有的波動和損失。鈦閥推廣應(yīng)用后，從各個化工企業(yè)的使用情況來看無腐蝕無沖刷現(xiàn)象，且刀紋清晰可見，預(yù)計可使用20多年，清除了內(nèi)漏外泄現(xiàn)象，保證了化工生產(chǎn)平穩(wěn)。上個世紀(jì)80年代以后，每年無機化工生產(chǎn)的技術(shù)改造及新開工裝置的鈦材使用量占國內(nèi)鈦生產(chǎn)總量的25%以上。在很無機化

7、工生產(chǎn)中的塔內(nèi)冷卻管、換熱器管或板、泵葉及儀表等設(shè)備重要部件均采用鈦材。從鈦材在無機化工生產(chǎn)中應(yīng)用的實踐來看，已達(dá)到很成熟的階段，鈦因肯有優(yōu)良的防腐蝕性能，成為最理想的材料，無論是由鈦制成的靜止設(shè)備還是傳動設(shè)備，無論是純腐蝕介質(zhì)還是沖刷與腐蝕兼有，使用壽命都很高，取香了巨大的經(jīng)濟效益與社會和益。4、不銹鋼材料在無機化工生產(chǎn)中的使用4.1奧氏體不銹的使用在化工生產(chǎn)中使用的不銹鋼品種以奧氏體不銹鋼和奧氏體鐵素體雙相不銹鋼為主。其中奧氏體不銹鋼中含鉬的00MO5(00Cr18Ni18MO5)不銹鋼、高鎳鉬904L（00Cr20Ni25 MO4)不銹鋼及316L(00Cr17Ni12 MO2)不銹鋼使

8、用最為廣泛，雙相不銹鋼主要有奧氏體鐵素體雙相不銹鋼3RE60(00Cr18Ni8MO3Si2)和CD4MCU鑄造不銹鋼這兩種材料。00MO5不銹鋼在化工生產(chǎn)中主要是作塔設(shè)備冷卻管，它具有非常優(yōu)越的抗孔蝕和縫隙腐蝕能力，甚至可以用于接觸海水介質(zhì)的冷卻小管。但是該材料不是一個標(biāo)準(zhǔn)的不銹鋼系列產(chǎn)品，市場上采購較為困難，其使用受到一定程度的限制，沒有大量推廣使用。904L不僅具有高的鉻鎳含量，而且有很高的MO含量，具有比00MO5不銹鋼更好的耐蝕性，在化工生產(chǎn)中，904L表現(xiàn)出較好的耐全面腐蝕和抗點蝕能力。另外，904L有很好的冷熱加工性。除此以外316L、304等不銹鋼也廣泛的使用在化工生產(chǎn)中設(shè)備、

9、管道、儀表及閥門等上面。4.2雙向不銹的使用3RE60(00Cr18Ni8MO3Si2)是奧氏體鐵素體雙相不銹鋼，國外有的工廠將這種不銹鋼用于塔器的內(nèi)件，如格柵、塔盤等，國內(nèi)曾將該材料多用于蒸發(fā)、吸收等設(shè)備重要部位，從投入運行情況來看出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕破裂，經(jīng)分析多出現(xiàn)在溫度較高處。雖然雙相不銹鋼有著比碳含量相當(dāng)?shù)膴W氏體不銹鋼更好抗晶間腐蝕的能力，但雙相不銹鋼耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能與普通188奧氏體不銹鋼相比，只有在低應(yīng)力下才顯示出一定的優(yōu)越性，在高應(yīng)作用下則區(qū)別不大或基本相同。不銹鋼的耐腐蝕，主要是靠Fe-Cr合金的鈍化來實現(xiàn)的，不銹鋼的鈍化膜特別薄，大約110nm，膜并不十分均勻，局部總有缺陷，因

10、此，鈍化膜很容易遭受破壞，如化學(xué)破壞和機械破壞等，鈍化膜的化學(xué)破壞主要是由于氯化物等侵蝕性陰離子與鈍化膜交互作用，導(dǎo)致點蝕，縫隙腐蝕和晶間腐蝕等局部腐蝕破壞。至于氯離子等對于鈍化膜破壞的機理也是一個正在探討的問題。5、非金屬材料在化工生產(chǎn)中的使用5.1工程塑料的使用耐蝕塑料，它可分為熱塑性與熱固性兩大類，熱塑性塑料中聚乙烯、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）的應(yīng)用占主流，氟塑料、氯化聚醚、聚苯硫醚等工程塑料具有優(yōu)異的耐蝕性能，應(yīng)用日益廣泛，尤其是氟樹脂應(yīng)用最廣，增長速度也最快；熱固性的樹脂有環(huán)氧、酚醛、聚酯、呋喃為主四大樹脂，大多數(shù)制成復(fù)合材料使用，因其剛度與強度差，通常通過纖維增強來做化工設(shè)

11、備。耐蝕塑料制的化工設(shè)備主要有管道、通用設(shè)備、槽罐、換熱器、泵、閥等。聚氯乙烯除強氧化劑（如濃度大于50%的硝酸、發(fā)煙硫酸等）及活性大的物質(zhì)外，它可耐各種濃度的酸、堿、鹽類溶液的腐蝕，非常適合于無機化工生產(chǎn)中任何濃度的各種介質(zhì)，由于硬聚氯乙烯的抗拉強度隨溫度升高而下降（溫度每升高度1，強度下降6.25MPa），沖擊韌性隨溫度降低而下降，僅適合溫度小于60場合下使用。MC尼龍是單體澆鑄尼龍的俗名，是己內(nèi)酰胺單體在模具內(nèi)聚合成型直接得制品。MC尼龍除具有普通尼龍材料的通性（如較高的強度、剛性、韌性、低蠕變、耐磨耗，以及化學(xué)穩(wěn)定性）外，由于其高分子量和高結(jié)晶度，故比普通尼龍吸水率底，尺寸穩(wěn)定性好，機

12、械強度比普通尼龍高1.5倍。目前國內(nèi)已有廠家生產(chǎn)出增強MC尼龍管線，使用溫度高至160?？扇〈どa(chǎn)中的鑄鐵管，尤其適合溫度較高、腐蝕性較強的場合。5.2玻璃鋼、搪瓷的應(yīng)用玻璃鋼即纖維增強高分子材料，玻璃鋼是一種經(jīng)合成樹脂（包括熱固性與熱塑性樹脂）為粘合劑，以玻璃纖維為增強材料的新型復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，它具有高強、輕質(zhì)、耐蝕、優(yōu)良的耐熱性能的電絕性能等許多優(yōu)點。國內(nèi)主要為聚酯、環(huán)氧、酚醛等樹脂，其中聚酯玻璃鋼占總產(chǎn)量的80%，耐蝕玻璃鋼制品主要有儲罐、槽車、耐蝕風(fēng)機、管道等。另外，玻璃鋼還可以制作設(shè)備平臺、梯子、電纜橋架等取代腐蝕較嚴(yán)重的鋼結(jié)構(gòu)，盡管一次性投資較大，但可省去鋼結(jié)構(gòu)周期性防腐費用。需

13、要指出的是，玻璃鋼耐腐蝕性能、耐熱性能及其機械強度與粘合劑的品種及其配制有極大的關(guān)系，在選擇玻璃鋼時要注意。搪瓷也是重要的非金屬耐蝕材料，它的主要產(chǎn)品有反應(yīng)釜、儲罐、換熱器、攪拌器等，國外的搪瓷產(chǎn)品及規(guī)格很多，國內(nèi)的產(chǎn)品比較單一，無機化工生產(chǎn)中應(yīng)用尚未得到推廣。5.3工業(yè)陶瓷的應(yīng)用近年來世界工業(yè)陶瓷發(fā)展很快，在無機化工裝備中常用的精細(xì)陶瓷材料就是高度的人造原料，通過控制原料的組成和材料的細(xì)微組織而制成的一種燒結(jié)體，無機化學(xué)工業(yè)中常用的結(jié)構(gòu)陶瓷有：氧化系，如氧化鋁、氧化鋯；碳化物系，如碳化硅、碳化硼等；氮化系，如氮化硅、氮化硼等。其中氧化鋁陶瓷使用最多最廣，占60%左右，陶瓷材料具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，除了對高濃度的堿與氫氟酸以外，幾乎對所有的化學(xué)品具有優(yōu)異的耐蝕性。非金屬材料雖然具有無可比擬的耐腐蝕性，耐沖刷性能及絕熱的成點，但由于它們存在的強度與剛度，低的導(dǎo)熱系數(shù)，成型制造困難、溫度的適合性較差等問題，一直使得非金屬材料在無機化工生產(chǎn)中只能作為一個配角，現(xiàn)今也只是在管道、閥門、小型儲罐、小型反應(yīng)釜方面得到應(yīng)用，或只是復(fù)合在金屬材料的表面使用，它推廣還要有很長的路要走。6、結(jié)語 綜上所述，在無機化工生