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2024
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典型化工酸的腐蝕與選材
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一、氯化氫和鹽酸干燥氯化氫在200℃以下對碳鋼實際上并不腐蝕，它的腐蝕速率不大于0.1mm/a，在250℃時上升為0.5 mm/a。含水氯化氫氣體的腐蝕，實際上就是鹽酸的腐蝕，只要溫度高于氯化氫的最高露點（80~200℃，隨HCL含量及壓力條件而不同）以上，最好在250~300℃，碳鋼的腐蝕速率仍保持可容忍的范圍內；鹽酸是典型的非氧化性酸，鐵在稀鹽酸中生成氯化亞鐵，在濃酸中生成三氯化鐵，三氯化鐵溶于水。31%的工業鹽酸由于含有三價鐵的氯化物，呈深黃色，且腐蝕明顯強于化學純的發煙鹽酸（濃度37~38%）；在鹽酸中，鑄鐵的腐蝕比碳鋼嚴重；普通不銹鋼即使在1%的鹽酸中，也會發生孔蝕；在鹽酸介質中，只有含鉬不銹鋼、鈦（含量300ppM，溫度90℃以下）、銀、哈氏合金、鋯和鉭可供選擇，特別是鉭，這種金屬即使在三氯化鐵和氯的存在下，在任何濃度和溫度（直至沸騰）的鹽酸中，也不會腐蝕；在鹽酸生產中，采用了大量的非金屬材料，硬PVC的耐鹽酸性能優于PP，可以在任何濃度范圍內使用，只要不超過它的允許使用溫度。在稀酸場合，PP可在110℃以下長期使用。PE在80℃以下具有優良的耐酸性。乙烯基酯樹脂的耐酸性能優于雙酚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。天然橡膠在80℃以下的鹽酸中具有優良的耐酸性能。不透性浸漬石墨具有優良的耐腐蝕性能，在鹽酸生產中得到廣泛的應用。
二、硫酸硫酸是一種含氧酸，稀硫酸的氧化性很弱，屬于非氧化性酸類，主要產生氫去極化腐蝕。氫去極化腐蝕是指以作為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，可使部分金屬有自鈍化的能力，在金屬表面生成致密的鈍化膜，這種膜不溶于濃硫酸，從而阻礙腐蝕繼續發生。在硫酸生產中，常用的金屬材料有：鉛、碳鋼、鑄鐵、不銹鋼、哈氏合金、鋯和鉭等。鉛與稀硫酸反應在鉛的表面生成一層穩定的難溶解的PbSO4保護膜，但若碰到濃硫酸這層膜又會溶解。所以當硫酸濃度低于60%，溫度在100℃以下時，可以使用鉛。當硫酸濃度高于75%時，不推薦使用。由于鉛的機械強度低，一般做襯里材料使用；碳鋼在60%以下的硫酸中強烈腐蝕，但當硫酸濃度增大到75%以上時，在金屬的表面將生成氧化鐵的保護膜，從而大大提高耐腐蝕性能；鑄鐵在濃硫酸中比碳鋼更容易鈍化，尤其是高硅鑄鐵（硅含量在14%~17%之間）。但鑄鐵中的Si會與滲入鑄鐵中的游離的SO3作用生成SiO2，其體積增大會造成鑄件開裂，因此不能用于發煙硫酸中；不銹鋼不耐稀硫酸的腐蝕；哈氏合金具有比一般奧氏體不銹鋼高得多的耐蝕能力，除硫酸外，可在多種腐蝕性介質中應用，如：硝酸（濃度低于50%）、鹽酸、磷酸、醋酸和各種有機酸；鋯有良好的延展性和焊接性。鋯在10%～40%的硫酸中，在沸騰的溫度下腐蝕速率為0.0036～0.0063 mm/a，在75%硫酸中溫度100℃時腐蝕速率為0.55 mm/a。鉭是具有高度化學穩定性的純金屬，除氫氟酸外在許多介質中具有極強的耐腐蝕性，如：無機酸、王水和有機酸等，但鉭不耐發煙硫酸；在硫酸生產中，采用了大量的非金屬材料，硬PVC 一般使用溫度低于60℃，PP、PE、PTFE、天然橡膠、不透性浸漬石墨等也得到廣泛的應用。
三、磷酸磷酸屬于三元中強酸，化學性質穩定，無強氧化性和還原性。磷酸生產中，反應料漿中含雜質離子和35~45%的固體顆粒，其中雜質酸的腐蝕性具有決定性的影響，固體顆粒會產生磨蝕，、、等會破壞不銹鋼的鈍化膜，甚至發生孔蝕。在生產中常用的金屬材料有：鉛、K合金（）、哈氏合金、20號鋼、316L、UB6、雙相不銹鋼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，硝酸對金屬的腐蝕隨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、不銹鋼等。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%以下時，隨著濃度的增加，腐蝕速度加大，當硝酸濃度30%時，腐蝕速率達到最大值，為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0.5～0.1mm/a（腐蝕深度）。當濃度達90%以上時，腐蝕速率加大。溫度升高時，碳鋼的鈍化膜易被破壞，同時還有晶間腐蝕；硝酸濃度在95%以上時，鋁是很穩定的；硝酸是強氧化性酸，能使不銹鋼中的鉻氧化成致密的，不銹鋼中的鉻含量越高，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、溴和溴化物溴具有強烈的氧化性，溴及溴化物有毒。干燥的溴氣體腐蝕屬于溴的氣相腐蝕，為單一的化學腐蝕，突出表現為溴對材料的氧化。許多金屬材料都耐干燥溴氣的腐蝕，如：鑄鐵、高硅鑄鐵、鋁、銅、鎳、蒙乃爾合金、哈氏合金、鉭等。非金屬材料有：玻璃、搪玻璃、陶瓷、碳化硅、聚四氟乙烯和聚三氟氯乙烯等；溴和水作用后生成次溴酸和氫溴酸，次溴酸和氫溴酸都是不穩定的化合物。在溴水中，除了溴水外還有次溴酸和氫溴酸的腐蝕，耐液溴腐蝕的金屬很少，有鎳、銀、哈氏合金B，C和鉭。耐液溴的非金屬材料：玻璃、搪玻璃、陶瓷、碳化硅、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液體，為中等強度的酸，腐蝕性極強，極易揮發，置于空氣中即冒白煙。與金屬鹽、氧化物、氫氧化物作用生成氟化物。遇金屬能放出氫氣，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，可將其分成無水（即液態氟化氫）、高濃度和低濃度的氫氟酸三類。由于氫氟酸是電解質溶液，所以氫氟酸腐蝕是典型的電化學腐蝕。在有氫氟酸腐蝕的場合，碳鋼和低合金鋼當在濃度高于75％～80％、溫度低于65℃的條件下耐腐蝕性能良好。鎂對氫氟酸是理想的耐蝕材料，一般只做容器。鈦適用于濃度為 60~100% （室溫狀態）。銀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，生成鹽酸和次氯酸，次氯酸具有強氧化性。氯水的腐蝕與濕氯相似，但隨含水增多而減輕。當氯氣中含水小于150ppM時，碳鋼的腐蝕速率小于0.04 mm/a，即干燥氯氣對碳鋼基本不腐蝕。當氯中含水量高時，金屬在濕氯中很快被腐蝕。不銹鋼在含量高于150ppM時，會破壞不銹鋼表面的鈍化膜而產生孔蝕或應力腐蝕破裂。鈦具有優良的耐濕氯性能（含水1.5%以上）。同時耐干濕氯氣的金屬材料只有鉭、銀、鉑和部分合金；氯氣會滲透且與絕大多數高分子材料起反應，表面會生成一層黃色的油糊狀產物——氯奶油。在氯氣氣氛中PP腐蝕速率大于PE，而PE又遜于硬PVC。聚四氟乙烯的抗氯滲透性能不及聚偏二氟乙烯，盡管氟塑料具備優良的耐腐蝕性能和較高的耐溫性，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，在高溫時更甚。次氯酸鈉溶液在微堿性條件下有較好的穩定性，接近中性時，即易分解，在酸性條件下則更加速分解并釋放出氯氣。次氯酸鈉在儲藏時，會逐漸分解，釋放出氧，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，還要考慮材料的抗滲透性。次氯酸鈣的腐蝕與次氯酸鈉類似，只是腐蝕程度稍低。金屬鈦在次氯酸鈉溶液中有優良的耐腐蝕性，用鈦制作的設備不會存在氧的滲透或縫隙腐蝕等問題；天然橡膠由于氧的滲透，很快會導致橡膠溶漲起泡，一般使用壽命只有2年。軟PVC塑料雖然有良好的抗氧化性能，但軟板內的增塑劑會被氫氧化鈉逐漸萃取而老化破裂，它的使用壽命也只有2～3年。丁基膠板襯里、PE和氟塑料等應用效果比較理想。
九、酰化工藝的防腐蝕酰化廣義上是指有機化合物分子中的氫被酰基所取代的過程。工業上常用的酰化劑有甲酸（HCOOH）、乙酸、草酸、苯甲酸、光氣（COCL2）、醋酸酐等。這些酰化劑的酸和酸酐都是氧化性的，不銹鋼在氧化性的有機酸中是耐蝕的。
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