化工材料的腐蝕與防護(hù)

陳果

摘 要：通過(guò)了解腐蝕與防護(hù)的相關(guān)內(nèi)容，總結(jié)了一些有關(guān)腐蝕與防護(hù)的基本要點(diǎn)，并擬將其應(yīng)用于以后化工生產(chǎn)當(dāng)中，以進(jìn)行正確的設(shè)備選材，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并根據(jù)實(shí)際使用情況對(duì)腐蝕選取最佳的預(yù)防措施，用以減少因腐蝕而引起的經(jīng)濟(jì)損失，人員傷亡，環(huán)境危害，資源浪費(fèi)等情況。同時(shí)，還能促進(jìn)新技術(shù)的發(fā)展，減少自然損耗。

關(guān)鍵詞：腐蝕；防護(hù)措施；化工設(shè)備

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.028

1 材料腐蝕與防護(hù)內(nèi)容基本介紹

材料腐蝕是材料受環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)、電化學(xué)和物理作用產(chǎn)生的損壞或變質(zhì)現(xiàn)象，因此腐蝕也包括化學(xué)、電化學(xué)與機(jī)械因素或生物因素的共同作用。其具有自發(fā)性、普遍性和隱蔽性的特點(diǎn)。

1.1 腐蝕的分類(lèi)

由于材料腐蝕是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程，材料構(gòu)件、化學(xué)成分、表面狀態(tài)等差異，所處環(huán)境的不同，以及不同的受力狀態(tài)，所以存在著各種不同的腐蝕分類(lèi)方法。

（1）根據(jù)材料的類(lèi)型：可分為金屬材料和非金屬材料的腐蝕；

（2）根據(jù)腐蝕的反應(yīng)機(jī)理可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕；

（3）根據(jù)腐蝕過(guò)程進(jìn)行的條件，可以把腐蝕分成高溫腐蝕和常溫腐蝕。

對(duì)于金屬材料，根據(jù)材料所處的環(huán)境狀態(tài)可將腐蝕分為：

（1）在自然環(huán)境中的腐蝕：大氣腐蝕、土壤腐蝕、淡水和海水腐蝕、微生物腐蝕；（2）在工業(yè)環(huán)境介質(zhì)中的腐蝕：在酸性溶液中的腐蝕、在堿性溶液中的腐蝕、在鹽類(lèi)溶液中的腐蝕、在工業(yè)水中的腐蝕、在熔鹽中的腐蝕、在液態(tài)金屬中的腐蝕。

根據(jù)腐蝕形態(tài)可將腐蝕分為：

（1）全面腐蝕：均勻全面腐蝕、不均勻全面腐蝕；（2）局部腐蝕：電偶腐蝕、點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕及其特例絲狀腐蝕、晶間腐蝕、選擇性腐蝕；（3）在力學(xué)和環(huán)境因素共同作用下的腐蝕：氫致開(kāi)裂、應(yīng)力腐蝕斷裂、腐蝕疲勞、磨損腐蝕。

對(duì)于非金屬材料分為高分子材料的腐蝕和無(wú)機(jī)材料的腐蝕。

1.2 材料防護(hù)的基本途徑

提高材料本身的耐蝕性、改變環(huán)境、采用涂鍍層和表面改性、將材料與介質(zhì)隔開(kāi)、采用電化學(xué)保護(hù)、正確的選材和合理的設(shè)計(jì)。

1.3 金屬的電化學(xué)腐蝕

金屬的電化學(xué)腐蝕的實(shí)質(zhì)就是在浸入電解質(zhì)溶液中的金屬表面上形成了腐蝕原電池。

根據(jù)構(gòu)成腐蝕電池的電極尺寸大小可將腐蝕電池分為兩大類(lèi)：

（1）宏觀腐蝕電池：異種金屬浸于不同的電解質(zhì)溶液中、異種金屬在同一腐蝕介質(zhì)中相接觸、濃差電池、溫差電池；

（2）微觀電池：金屬表面化學(xué)成分不均勻引起的微觀電池、金屬組織不均勻性構(gòu)成的圍觀電池、金屬表面物理狀態(tài)的不均勻性構(gòu)成的微觀電池、金屬表面膜不完整構(gòu)成的微觀電池。

根據(jù)發(fā)生腐蝕的機(jī)理可分為：

（1）析氫腐蝕。以氫離子還原反應(yīng)為陰極過(guò)程的金屬腐蝕稱(chēng)為析氫腐蝕。

（2）吸氧腐蝕。以氧的還原反應(yīng)為陰極過(guò)程的腐蝕稱(chēng)為氧還原腐蝕或者吸氧腐蝕。

1.4 金屬的鈍化

金屬表面形成了一層極薄的鈍化膜，使金屬由活化態(tài)變成鈍態(tài)，這一現(xiàn)象稱(chēng)為鈍化現(xiàn)象。

2 化學(xué)工業(yè)中的腐蝕與防護(hù)

化學(xué)工業(yè)是基礎(chǔ)性工業(yè)，主要包括各種酸、堿、鹽的生產(chǎn)，其產(chǎn)品又是其他工業(yè)的原料，在化學(xué)工業(yè)中，以硫酸、硝酸、鹽酸、氫氟酸、甲酸、醋酸及磷肥、食鹽制成堿和尿素合成等生產(chǎn)介質(zhì)的腐蝕性最強(qiáng)，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，常常造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。

2.1 化學(xué)工業(yè)中常見(jiàn)腐蝕現(xiàn)象

（1）在化學(xué)工業(yè)中，表面易鈍化的金屬材料以及有陰極性鍍層的金屬（不銹鋼、鋁合金），由于特殊離子（如Cl-、Br-、I-）在其表面不均勻吸附導(dǎo)致鈍化膜不均勻破壞而誘發(fā)點(diǎn)蝕，從而造成不銹鋼受到大規(guī)模腐蝕，使設(shè)備的使用壽命縮減，甚至出現(xiàn)溶液滴、漏，污染環(huán)境等危害。

（2）在設(shè)備的不同構(gòu)件之間的連接，如金屬和金屬之間的鉚接、搭焊、螺紋聯(lián)接，以及各種法蘭盤(pán)之間的墊襯等金屬之間的接觸，或者在金屬表面有沉積物、附著物、涂膜等時(shí)出現(xiàn)的縫隙腐蝕使金屬聯(lián)接處出現(xiàn)縫隙，造成液體的泄露等。

（3）二氧化碳?xì)馓岱蛩睾铣裳b置的高壓甲銨冷凝器換熱管上端高溫區(qū)殼程氣體壓力比管程水壓大，使殼體與管束同時(shí)受到一個(gè)拉應(yīng)力并且處于高濃度介質(zhì)環(huán)境，又由于材質(zhì)含C量略高，造成碳化鉻更容易析出，使晶界附近貧鉻，發(fā)生晶間腐蝕，使應(yīng)力腐蝕孕育期縮短，使得最后設(shè)備發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂。

（4）熱電廠渦輪葉片正常工作時(shí)受到離心力和彎曲應(yīng)力。起停時(shí)，載荷發(fā)生波動(dòng)，葉片表面干濕交替，冷凝蒸汽溶解大量的氯化物鹽，沉積在葉片上，發(fā)生腐蝕，停機(jī)時(shí)，氧氣和二氧化碳溶解于酸性鹽中，加強(qiáng)腐蝕。二氧化硅粒子沖蝕造成葉片出現(xiàn)縫隙，導(dǎo)致縫隙腐蝕，Cl-進(jìn)一步促進(jìn)縫隙腐蝕導(dǎo)致裂紋，裂紋尖端應(yīng)力集中，最終在腐蝕性環(huán)境的聯(lián)合作用下，發(fā)生腐蝕疲勞失效。

（5）鈦和18-8不銹鋼在稀硫酸中活性腐蝕，并析出氫氣；在磷復(fù)肥生產(chǎn)中由于介質(zhì)腐蝕和磨蝕聯(lián)合作用導(dǎo)致料漿泵損壞嚴(yán)重，不能維持正常生產(chǎn)；醋酸生產(chǎn)中，丁烷氧化處理后的第二冷凝器由于腐蝕嚴(yán)重報(bào)廢；尿素合成由于介質(zhì)腐蝕嚴(yán)重，設(shè)備損壞相當(dāng)嚴(yán)重等等。

2.2 腐蝕的防護(hù)

（1）設(shè)備進(jìn)行合適的選材以及合理的設(shè)計(jì)，以提高材料本身的耐蝕性。（2）改變環(huán)境，降低環(huán)境的腐蝕性，例如除去大氣中的SO2，在水溶液中除氧氣，在環(huán)境中加入緩蝕劑等。（3）采用鍍層和表面改性，采用金屬鍍層、非金屬鍍層和改變材料的表面結(jié)構(gòu)，使材料表面具有耐蝕性。（4）將材料與腐蝕介質(zhì)隔開(kāi)，采用襯里，防銹油，防銹紙等。（5）采用電化學(xué)保護(hù)，通過(guò)陰極極化降低氧化反應(yīng)速度，或通過(guò)實(shí)現(xiàn)陽(yáng)極鈍化來(lái)達(dá)到防腐目的。

3 化學(xué)工業(yè)中腐蝕科學(xué)技術(shù)的發(fā)展

（1）利用所學(xué)知識(shí)，加上創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)和應(yīng)用新的耐蝕合金、非金屬材料及防護(hù)技術(shù)。（2）普及腐蝕科學(xué)知識(shí)。（3）應(yīng)用腐蝕檢測(cè)和監(jiān)控技術(shù)。（4）對(duì)化工失效設(shè)備進(jìn)行原因分析，來(lái)降低腐蝕率。（5）深入研究腐蝕機(jī)理。

4 總結(jié)

通過(guò)學(xué)習(xí)腐蝕與防護(hù)課程，對(duì)腐蝕的類(lèi)型以及原理的掌握能夠?qū)瘜W(xué)工業(yè)設(shè)備的腐蝕進(jìn)行有效分析，可減少化工行業(yè)、石油化工、造紙行業(yè)中，金屬腐蝕造成設(shè)備的跑、冒、滴漏造成大量有毒物質(zhì)的泄露，所以，研究與與解決材料的腐蝕問(wèn)題與環(huán)境污染和保護(hù)人民健康息息相關(guān)。endprint