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(nèi);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(yè)鹽酸由于含有三價鐵的氯化物,呈深黃色,且腐蝕明顯強(qiáng)于化學(xué)純的發(fā)煙鹽酸(濃度37~38%);在鹽酸中,鑄鐵的腐蝕比碳鋼嚴(yán)重;普通不銹鋼即使在1%的鹽酸中,也會發(fā)生孔蝕;在鹽酸介質(zhì)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(chǎn)中,采用了大量的非金屬材料,硬PVC的耐鹽酸性能優(yōu)于PP,可以在任何濃度范圍內(nèi)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(yōu)良的耐酸性。乙烯基酯樹脂的耐酸性能優(yōu)于雙酚A聚酯和環(huán)氧樹脂,但比酚醛樹脂的耐溫性地20~30℃。PTFE具有優(yōu)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(yōu)良的耐酸性能。不透性浸漬石墨具有優(yōu)良的耐腐蝕性能,在鹽酸生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)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(chǎn)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(yīng)的結(jié)果是金屬不斷地溶解、減薄。濃硫酸具有很強(qiáng)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(xù)發(fā)生。在硫酸生產(chǎn)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(yīng)在鉛的表面生成一層穩(wěn)定的難溶解的PbSO4保護(hù)膜,但若碰到濃硫酸這層膜又會溶解。所以當(dāng)硫酸濃度低于60%,溫度在100℃以下時,可以使用鉛。當(dāng)硫酸濃度高于75%時,不推薦使用。由于鉛的機(jī)械強(qiáng)度低,一般做襯里材料使用;碳鋼在60%以下的硫酸中強(qiáng)烈腐蝕,但當(dāng)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(hù)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(fā)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(zhì)中應(yīng)用,如:硝酸(濃度低于50%)、鹽酸、磷酸、醋酸和各種有機(jī)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(xué)穩(wěn)定性的純金屬,除氫氟酸外在許多介質(zhì)中具有極強(qiáng)的耐腐蝕性,如:無機(jī)酸、王水和有機(jī)酸等,但鉭不耐發(fā)煙硫酸;在硫酸生產(chǎn)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(yīng)用。
三、磷酸
磷酸屬于三元中強(qiáng)酸,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,無強(qiáng)氧化性和還原性。磷酸生產(chǎn)中,反應(yīng)料漿中含有、、等雜質(zhì)離子和35~45%的固體顆粒,其中雜質(zhì)酸的腐蝕性具有決定性的影響,固體顆粒會產(chǎn)生磨蝕,、、等會破壞不銹鋼的鈍化膜,甚至發(fā)生孔蝕。在生產(chǎn)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(qiáng)氧化性酸,硝酸對金屬的腐蝕隨濃度的增加而逐漸嚴(yán)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(dāng)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(dāng)硝酸濃度30%時,腐蝕速率達(dá)到最大值,為22.5g/m2﹒h。當(dāng)硝酸濃度超過50%時,碳鋼鈍化。當(dāng)硝酸濃度70~80%時,腐蝕速率為0.5~0.1mm/a(腐蝕深度)。當(dāng)濃度達(dá)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(wěn)定的;硝酸是強(qiáng)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(qiáng);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(qiáng)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(xué)腐蝕,突出表現(xiàn)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(wěn)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(fā)煙液體,為中等強(qiáng)度的酸,腐蝕性極強(qiáng),極易揮發(fā),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(qiáng)的腐蝕性和毒性。根據(jù)氫氟酸的腐蝕特性,可將其分成無水(即液態(tài)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(zhì)溶液,所以氫氟酸腐蝕是典型的電化學(xué)腐蝕。在有氫氟酸腐蝕的場合,碳鋼和低合金鋼當(dāng)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(tài))。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(qiáng)氧化性。氯水的腐蝕與濕氯相似,但隨含水增多而減輕。當(dāng)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(dāng)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(chǎn)生孔蝕或應(yīng)力腐蝕破裂。鈦具有優(yōu)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(shù)高分子材料起反應(yīng),表面會生成一層黃色的油糊狀產(chǎn)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(yōu)良的耐腐蝕性能和較高的耐溫性,在氯的介質(zhì)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(wěn)定的,其腐蝕性非常強(qiáng),在高溫時更甚。次氯酸鈉溶液在微堿性條件下有較好的穩(wěn)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(qiáng)烈的氧化作用。因此,在次氯酸鈉中,腐蝕性介質(zhì)有,HCL、CL2、O、NaOH和NaCL等,其中O和NaCL都是強(qiáng)滲透性介質(zhì),因此除了考慮材料的耐酸、耐堿和強(qiáng)氧化性腐蝕外,還要考慮材料的抗?jié)B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(yōu)良的耐腐蝕性,用鈦制作的設(shè)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(dǎo)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(nèi)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(yīng)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(jī)化合物分子中的氫被酰基所取代的過程。工業(yè)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(jī)酸中是耐蝕的。
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