鹽湖化工企業(yè)中設(shè)備及建構(gòu)筑物的腐蝕和防護(hù)研究

李玉梅 代國(guó)忠 魏曉漪 周君(格爾木藏格鉀肥有限公司，青海 格爾木 816099)

0 引言

鹽湖是我國(guó)非常重要的資源種類，是青海地區(qū)的重要資源。鹽湖資源主要是指有色金屬，具體包括了鉀、鎂、鋰、硼等。這些有色金屬分別在新能源領(lǐng)域、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域以及信息應(yīng)用領(lǐng)域都得到了應(yīng)用。

文章察爾汗鹽湖地區(qū)屬于盆地中的干涸類鹽湖，是世界上面積最大的一種內(nèi)陸鹽湖。即便其處于盆地地區(qū)，但其仍然有著較高的海拔，且全年降水量非常少，光照強(qiáng)度較大，在鹽湖的表面有著一層鹽殼，其中包含著沙子、泥土和鹽等，其中包含著濃度很高的礦化鹵水，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行分析可知該鹽湖屬于氯鹽湖，因?yàn)槠渌幍沫h(huán)境氣候條件，使得該鹽湖成為了非常寶貴的資源，在對(duì)該鹽湖進(jìn)行開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，因?yàn)殡x子交換和侵蝕等因素的影響，使得該地區(qū)的化工企業(yè)設(shè)備以及建構(gòu)筑物非常容易受到腐蝕，從而對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行和建構(gòu)筑物的安全造成了不利影響。

1 鹽湖化工企業(yè)設(shè)備的腐蝕及防護(hù)措施分析

從金屬的角度上來(lái)看，所謂腐蝕就是指金屬因?yàn)轲B(yǎng)護(hù)劑的影響而產(chǎn)生氧化物的整個(gè)過(guò)程，這與冶金的過(guò)程是相反的，如果從熱力學(xué)的角度上來(lái)看，這實(shí)際上是一個(gè)穩(wěn)定的和反應(yīng)發(fā)生的過(guò)程，有著一定的不可抗拒性和自發(fā)性特征。鹽湖化工企業(yè)所應(yīng)用的設(shè)備是由碳鋼制作而成，碳鋼腐蝕的過(guò)程中一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的耦合過(guò)程，由此可知對(duì)碳鋼從開(kāi)始到使用結(jié)束時(shí)腐蝕的過(guò)程進(jìn)行有效控制，從而獲得防護(hù)腐蝕的效果。在化工企業(yè)中有著大量的碳鋼型設(shè)備，同時(shí)也包含著處于腐蝕情況下的不銹鋼設(shè)備，設(shè)備材質(zhì)的不同，那么其所產(chǎn)生的腐蝕機(jī)理也各不相同，以此所采用的腐蝕防護(hù)措施也各不相同。在潮濕的環(huán)境當(dāng)中，碳鋼腐蝕的方式主要是析氫腐蝕和吸氧腐蝕，這兩種腐蝕情況分別在材料表面吸附水膜酸性較強(qiáng)或者較弱時(shí)發(fā)生，通常情況下，在大氣環(huán)境中所形成的腐蝕主要是吸氧腐蝕，如果在含氯的環(huán)境中則材料會(huì)因?yàn)橛鏊l(fā)生潮解的情況，從而出現(xiàn)了反復(fù)循環(huán)的現(xiàn)象，進(jìn)而增加了腐蝕的程度。一般來(lái)說(shuō)最為常用的腐蝕防護(hù)措施是對(duì)設(shè)備應(yīng)用防腐蝕涂料，該涂料的主要作用在于對(duì)材料和腐蝕介質(zhì)進(jìn)行隔絕，通過(guò)應(yīng)用防腐蝕涂料所形成的膜物質(zhì)，在介質(zhì)中有著很強(qiáng)的穩(wěn)定性，不管是從防電化學(xué)腐蝕的角度上來(lái)看，還是從隔離的角度上來(lái)看，防腐蝕涂料的效果都是非常明顯的，主要被應(yīng)用在處于低溫環(huán)境中的碳鋼材料設(shè)備當(dāng)中，有著十分廣泛的應(yīng)用范圍。

較為常用的防腐蝕涂料包括聚四氟乙烯，其有著非常好的穩(wěn)定性，能夠?qū)ρ趸瘎?、?qiáng)酸、強(qiáng)堿進(jìn)行有效的防護(hù)，且不會(huì)和有機(jī)溶劑發(fā)生作用。聚四氟乙烯的應(yīng)用范圍較為廣泛，能夠適合多種溫度環(huán)境，人們將其成為腐蝕抑制劑，且所需的用量非常小，但卻能夠獲得非常好的效果。該涂料主要被用在中型、酸性和氣體介質(zhì)當(dāng)中，有著非常好的緩蝕效率和防腐蝕效果，能夠有效的降低設(shè)備腐蝕速度。

2 鹽湖化工企業(yè)建構(gòu)筑物的腐蝕及防護(hù)措施分析

在鹽湖化工企業(yè)當(dāng)中，建構(gòu)筑物主要包括了廠房、辦公樓以及車間等，具體分為兩種類型，分別包括了鋼結(jié)構(gòu)式的建構(gòu)筑物和鋼筋混凝土式的建構(gòu)筑物，本文主要探討的是關(guān)于鋼筋混凝土式建構(gòu)筑物的腐蝕性質(zhì)和防護(hù)措施，鋼筋混凝土式的建構(gòu)筑物受到腐蝕的途徑主要包括了土壤中的鹵水和空氣中的硫酸根離子和氯離子，另外也包括了管道排放和泄露等因素。在鹽湖地區(qū)通常會(huì)有著非常高含鹽量的鹵水，甚至達(dá)到了海水中含鹽量的10倍左右，鹵水中的成分主要包括了光鹵石、水氯鎂石、晶間鹵石等等。通過(guò)調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，在鹵水當(dāng)中含有很高含量的氯化鎂，這是一種侵蝕性非常強(qiáng)的侵蝕性介質(zhì)，能夠?qū)︿摻罨炷潦降慕?gòu)筑物和鋼結(jié)構(gòu)式的建構(gòu)筑物造成非常嚴(yán)重的腐蝕效果，侵蝕的整個(gè)過(guò)程分別包括了點(diǎn)侵蝕、起皮、脫落，從而造成非常嚴(yán)重的破壞效果，進(jìn)而降低了整個(gè)建構(gòu)筑物的整體，導(dǎo)致鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)的建構(gòu)筑物中出現(xiàn)了巨大的安全隱患問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)一旦出現(xiàn)了這種問(wèn)題，就需要對(duì)該建構(gòu)筑物修理，過(guò)了數(shù)年后只能對(duì)其進(jìn)行報(bào)廢處理。

2.1 混凝土的腐蝕分析

鋼筋混凝土中的成分包含了消石灰、水化鋁酸鈣和水泥化合物以及其他的粘結(jié)劑等等，另外也要搭配相應(yīng)等級(jí)的碎石、骨料等等，與鋼筋共同組成為一種復(fù)合物質(zhì)，在鹽湖化工企業(yè)中的建構(gòu)筑物，主要受到的腐蝕影響主要包括了鎂鹽和氯鹽這兩種腐蝕效果。鎂鹽的存在形式主要包括了氯化鎂和硫酸鎂，當(dāng)這兩種物質(zhì)存在于混凝土中時(shí)，會(huì)和水泥中的氫氧化鈣進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后生成的物質(zhì)為氫氧化鎂，這種物質(zhì)呈現(xiàn)固體形態(tài)，主要存在于混凝土的縫隙當(dāng)中，能夠?qū)χ車h(huán)境中所存在的腐蝕介質(zhì)進(jìn)行阻擋，但在這個(gè)反應(yīng)的過(guò)程中去消耗了氫氧化鈣，導(dǎo)致混凝土中的酸堿值降低，那么水泥中硅酸鈣和氯酸鈣就與鎂鹽之間出現(xiàn)了反應(yīng)，同時(shí)氫氧化鎂也能夠與硅膠和鋁膠之間發(fā)生反應(yīng)，從而大幅度的降低水泥粘結(jié)性，進(jìn)而降低整個(gè)鋼筋混凝土的強(qiáng)度等級(jí)。

除了鎂鹽腐蝕之外，氯鹽也會(huì)對(duì)鋼筋混凝土造成嚴(yán)重的腐蝕效果，這里所說(shuō)的氯鹽具體是指氯離子，一般來(lái)說(shuō)已經(jīng)固化的氯化物并不會(huì)對(duì)混凝土造成破壞，因?yàn)殇摻罨炷两?gòu)筑物所出去的環(huán)境有著一定的差別，所以氯離子侵入混凝土的方式也各有不同，具體包括了擴(kuò)散和滲透等多種方式，能夠和混凝土中的氫氧化鈣等物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，從而得到比價(jià)容易溶解的氯化鈣以及結(jié)晶水，還包括大于反應(yīng)物總體體積的固化物。根據(jù)這個(gè)過(guò)程能夠得知，在這個(gè)過(guò)程中消耗了大量的氫氧化鈣，對(duì)于凝膠和氫氧化鈣之間的平衡造成了影響，從而使得凝膠被逐一的分解開(kāi)來(lái)，那么混凝土就會(huì)出現(xiàn)表面潰散的情況。另外，混凝土中所存在的干濕交替位置，氯化鈣還會(huì)產(chǎn)生結(jié)晶式的腐蝕效果。

2.2 鋼筋的腐蝕分析

在鋼筋混凝土式建構(gòu)筑物中，鋼筋之所以會(huì)出現(xiàn)腐蝕的情況，是因?yàn)槠渲写嬖谥娀瘜W(xué)腐蝕的情況，造成鋼筋電化學(xué)腐蝕的情況需要以下幾方面條件，首先需要有陰陽(yáng)極的電位差。其次要包含離子的通路。第三要有電子通路。大部分情況下，鋼筋混凝土都能夠基本上達(dá)到電化學(xué)腐蝕的這幾方面條件，一般來(lái)說(shuō)在鋼筋中的非鈍化區(qū)一直會(huì)處于活化的狀態(tài)當(dāng)中，從而組成了電池陽(yáng)極，從而形成電子并釋放出去，最終形成了電子的通路。在鈍化區(qū)域會(huì)形成電池陰極腐蝕，在鋼筋中有著水和氧氣，因?yàn)殇摻畋砻娉尸F(xiàn)著非均勻狀態(tài)，所以表面會(huì)形成一定的電位差，所以如果處于潮濕的環(huán)境中，尤其是在含有氯離子的情況下，就會(huì)出現(xiàn)電化學(xué)反應(yīng)，如果氧氣足夠，那么還會(huì)通過(guò)氧化的過(guò)程中產(chǎn)生紅鐵銹，導(dǎo)致鋼筋的體積出現(xiàn)了膨脹的情況，這會(huì)對(duì)混凝土形成一定的膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致鋼筋中出現(xiàn)裂縫情況。通常來(lái)看，鋼筋混凝土中的鋼筋受到的腐蝕情況達(dá)到了1%左右時(shí)，那么混凝土就會(huì)出現(xiàn)鋼筋裂縫的情況。另外，在受到腐蝕后，鋼筋中的有效面積會(huì)逐漸減小，在被腐蝕影響后，鋼筋的有效面積會(huì)逐漸的減小，其表面的腐蝕物會(huì)呈現(xiàn)蓬松的狀態(tài)，幾乎失去了鋼筋所具備的承載能力，同時(shí)使得鋼筋所具備的載荷面積減小，那么其承載能力也會(huì)相應(yīng)的降低。

2.3 腐蝕防護(hù)措施研究

通過(guò)調(diào)查分析可知，當(dāng)鋼筋混凝土中的酸堿值小于9.88時(shí)，鈍化膜將很難順利生成，即便已經(jīng)生成了的鈍化膜也會(huì)逐漸的分解。如果酸堿值高于9.88且低于11.5時(shí)，那么其表面的鈍化膜就不再完整，無(wú)法對(duì)鋼筋進(jìn)行有效的保護(hù)，從而使得鋼筋受到腐蝕的影響。當(dāng)酸堿值大于11.5時(shí)，才能夠確保鋼筋處于鈍化狀態(tài)當(dāng)中，隨著堿含量的提升，那么會(huì)有更高的幾率發(fā)生堿骨料反應(yīng)，這對(duì)于混凝土本身的耐久能力會(huì)產(chǎn)生不利的影響。在混凝土中，水泥使其中的重要組成部分，可以說(shuō)水泥的性質(zhì)會(huì)直接影響混凝土的結(jié)構(gòu)耐久性。因此，要結(jié)合所處的環(huán)境情況來(lái)合理的選擇水泥品種，確保水泥中的堿性物質(zhì)能夠幫助鋼筋鈍化的實(shí)現(xiàn)，避免鋼筋受到腐蝕。除此之外，礦物摻和料也會(huì)對(duì)混凝土的耐久性造成重要影響，通過(guò)使用礦物摻和料能夠有效改善混凝土的結(jié)構(gòu)，并提升其抗凍和密實(shí)的性能，特別是在凍融和硫酸鹽的環(huán)境當(dāng)中，能夠避免混凝土受到腐蝕的影響。

相比于普通鋼筋而言，特種鋼筋有著更強(qiáng)的耐腐蝕性能，尤其是在鹽湖地區(qū)對(duì)于建構(gòu)筑物抗腐蝕性有著更高的要求，應(yīng)采用特種鋼筋來(lái)替代普通鋼筋，例如環(huán)氧涂層鋼筋能夠提升鋼筋的抗腐蝕性能，雖然其成本較高，但卻能夠保持長(zhǎng)期的抗腐蝕作用，從而彌補(bǔ)初期的高成本投入。

除了上述的幾種腐蝕防護(hù)措施之外，基礎(chǔ)隔離墻也是防范腐蝕的重要手段，能夠有效的提升建構(gòu)筑物的抗腐蝕能力，隔離墻的建造可選擇水泥土，雖然其在腐蝕介質(zhì)的影響下會(huì)降低強(qiáng)度，但并不會(huì)對(duì)其防護(hù)作用造成影響，且這種防護(hù)的方法成本較低，十分適合應(yīng)用在鹽湖地區(qū)作為基礎(chǔ)防護(hù)使用，尤其是在我國(guó)的西部地區(qū)，有著較為嚴(yán)重的鹽污染，這種防護(hù)措施能夠起到很好的效果。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，近些年來(lái)對(duì)于青海地區(qū)的鹽湖資源進(jìn)行了進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)，建設(shè)了有色金屬、氯堿、煤氣、鹽湖等化工產(chǎn)業(yè)，但與此同時(shí)所產(chǎn)生的腐蝕也在不斷的增加，因此對(duì)于腐蝕的相關(guān)防護(hù)技術(shù)進(jìn)行研究就顯得十分重要。對(duì)于設(shè)備和建構(gòu)筑物的腐蝕防護(hù)不僅僅是化工企業(yè)對(duì)建構(gòu)筑物和設(shè)備進(jìn)行日常維護(hù)工作中的重要內(nèi)容，同時(shí)也與企業(yè)的節(jié)能減排和生態(tài)環(huán)保等工作有著重要的關(guān)聯(lián)，所以需要不斷的研究和探索，以建立一個(gè)更加適合鹽湖化工企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的腐蝕防護(hù)措施。