國內(nèi)外化工防腐蝕技術(shù)進(jìn)展

化學(xué)工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一， 化工生產(chǎn)中的腐蝕危害居所有行業(yè)之首， 其腐蝕損失是巨大的， 但若充分應(yīng)用現(xiàn)有的防腐蝕技術(shù)和腐蝕科學(xué)知識， 腐蝕損失至少可以減少25%。本文從耐腐蝕材料的開發(fā)和應(yīng)用、表面防腐蝕技術(shù)、緩蝕劑、電化學(xué)保護(hù)等方面介紹國內(nèi)外化工防腐蝕技術(shù)的進(jìn)展情況。

腐蝕雖然是不可避免的， 但腐蝕是可以控制和盡可能減緩的。據(jù)統(tǒng)計， 如果充分利用現(xiàn)有的防腐蝕技術(shù)，腐蝕損失可以減少20%乃至25%。為了控制腐蝕的產(chǎn)生， 防腐蝕科技工作者經(jīng)過不懈的努力，在實踐中逐漸開發(fā)了許多新的耐蝕材料和防腐蝕技術(shù)。

一 耐蝕材料的開發(fā)應(yīng)用

耐蝕材料的開發(fā)研究是防腐蝕技術(shù)進(jìn)步的突破口， 人類各個時期的技術(shù)進(jìn)步無不與其息息相關(guān)。耐蝕材料主要分為金屬材料、高分子材料、無機(jī)非金屬材料。其中金屬材料仍是結(jié)構(gòu)材料的主體。

1 高性能耐蝕金屬材料

金屬及合金材料是結(jié)構(gòu)材料中的主體， 其中鋼鐵占據(jù)主要地位，但是，鋼鐵的耐蝕性能具有局限性。具有高性能的合金及有色金屬材料的開發(fā)和應(yīng)用發(fā)展迅速，在一定程度上解決了局部腐蝕及特殊環(huán)境下的腐蝕問題。

01 含鉬高的耐蝕合金

20cb一3 合金耐蝕性能好，鎳含量高達(dá)33%,能抗應(yīng)力腐蝕。但這種鋼含鉬量低，在高濃度的氯化物介質(zhì)中容易產(chǎn)生孔蝕和縫隙腐蝕。因此， 在20cb一3中加人更多的鉬，發(fā)展成了含鉬高的20號合金，已近似于鎳基合金，用它制造氯化物條件下使用的換熱器時， 可與鈦相媲美。

02 雙相不銹

可以通過控制鐵素體一奧氏體雙相不銹鋼化學(xué)成分與熱處理工藝，使之既具有奧氏體不銹鋼的優(yōu)良韌性和可焊接性， 又具有鐵素體不銹鋼的高強(qiáng)度、抗氯離子應(yīng)力腐蝕的性能

03 高純鐵素體不銹鋼

高純鐵素體不銹鋼含鉻量為13%一30%,含碳量低于0.25%,有些牌號還含鈦、鋁和鈮等元素， 這類鋼一般不含鎳， 較鉻一鎳不銹鋼價格低廉。它耐有機(jī)酸、還原性酸及氧化與還原性混酸， 具有抗氯化物孔蝕和縫隙腐蝕性能。

04 鎳基合金

為進(jìn)一步提高鎳材料的耐蝕性能，在鎳基合金中主要加人鉬、鉻、銅和鐵等合金元素。在化學(xué)工業(yè)許多苛刻的腐蝕環(huán)境中，鎳基合金常作為重要的結(jié)構(gòu)材料廣泛應(yīng)用。常用的耐蝕鎳基合金為哈氏合金、因科尼爾合金及蒙及爾合金，這類合金具有優(yōu)異的耐濃硫酸、鹽酸和濃堿的性育掛。

05 低合金鋼

低合金鋼是指合金元素小于3% 的碳鋼， 因其成本低、綜合性能好， 從而引起廣泛的重視， 如16Mn 、16MnCu 具有良好的抗大氣、抗海水腐蝕性能。

06 鈦及鈦合金

鈦及鈦合金欽材自30 多年前開始工業(yè)化應(yīng)用以來， 由于它具有優(yōu)異的耐蝕性能和良好的機(jī)械加工性能。在化學(xué)工業(yè)中應(yīng)用日益廣泛。

2 耐蝕非金屬材料

目前國內(nèi)外耐蝕非金屬材料在化工生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛。非金屬材料具有優(yōu)良的耐蝕性能， 而機(jī)械性能可以通過增強(qiáng)等途徑來彌補(bǔ)， 在某些領(lǐng)域已有發(fā)展為取代鋼材的趨勢。

01 耐蝕塑料

耐蝕塑料分為熱塑性和熱固性兩大類。熱塑性塑料中，聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯的應(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， 尤其以氟樹脂應(yīng)用面最廣， 增長速度也最快。

02 玻璃鋼

玻璃鋼即纖維增強(qiáng)高分子材料。國外化工用玻璃鋼樹脂大多采用間苯二酸聚醋， 部分采用環(huán)氧和雙酚A, 乙烯基樹脂的應(yīng)用也在逐年增加。國內(nèi)主要為聚醋、環(huán)氧、酚醛等樹脂， 其中聚醋玻璃鋼占總產(chǎn)量的80 %耐蝕玻璃鋼制品主要有貯罐、槽車、風(fēng)機(jī)、管道等。

03 石墨

石墨材料是以其優(yōu)異的導(dǎo)熱性能和耐蝕性能而發(fā)展起來的， 石墨制化工設(shè)備促進(jìn)了氯堿工業(yè)的發(fā)展， 主要用于制強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的換熱設(shè)備。

04 搪玻璃

化學(xué)工業(yè)是搪玻璃設(shè)備的使用大戶之一。主要的搪玻璃產(chǎn)品有反應(yīng)釜、貯槽、換熱器、攪拌器、套管等。

05 工程陶瓷

近年來， 世界工程陶瓷發(fā)展較快， 在化工裝備中常用的精細(xì)陶瓷材料就是采用高純度的人造原料， 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。陶瓷材料具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性， 除了對氫氟酸及高濃度的堿以外， 幾乎對所有的化學(xué)品都具有優(yōu)異的耐蝕性能。

二 表面防蝕技術(shù)

在現(xiàn)有的防腐蝕手段中， 表面耐蝕涂層和金屬表面技術(shù)的費用占所有防腐蝕費用的87 % 左右。采取正確的表面防蝕技術(shù)是提高設(shè)備使用壽命、減少維修費用以及提高設(shè)備管理水平必不可少的途徑。

1 耐蝕涂料

耐蝕涂料的開發(fā)一直是人們關(guān)注的研究領(lǐng)域，其發(fā)展方向為： 開發(fā)新型耐油及耐溶劑涂料； 開發(fā)耐高溫涂料，總之， 耐蝕涂料沿著長效、厚膜、適應(yīng)苛刻腐蝕環(huán)境、低溶劑、高固分、施工簡便的方向發(fā)展。

01 富鋅涂料

富鋅涂料有無機(jī)基和有機(jī)基兩類， 多數(shù)情況下配合其他涂料作為底漆使用。有機(jī)富鋅底漆中， 環(huán)氧富鋅漆的附著力強(qiáng)、防蝕效果好。

02 重防腐涂料

重防腐涂料通常指脂涂膜厚為300一1000μm, 在苛刻環(huán)境下壽命達(dá)5一10 年的涂料。

03 耐高溫涂料

石化工業(yè)中設(shè)備使用溫度為100一200 ℃ , 而且遭受強(qiáng)腐蝕氣體的侵蝕， 因此，開發(fā)耐300℃以下的耐熱耐蝕涂料非常必要。

04 陶瓷類涂料

由于陶瓷耐蝕性能優(yōu)異， 可用陶瓷粉末做顏料。

05 帶銹涂裝涂料

開發(fā)帶銹涂裝涂料的目的旨在減少涂裝前表面處理的費用。值得注意的是，雖然這類涂料預(yù)處理簡單， 施工方便， 但僅適用于不重要且腐蝕不嚴(yán)重的部位。

06 氟樹脂涂料

氟樹脂涂料是以氟樹脂為成膜物質(zhì)， 再添加顏料和各種填充劑而制成一類涂料。氟涂料是一種很有發(fā)展前途的防腐蝕手段。

2 襯里技術(shù)及復(fù)合管道

襯里技術(shù)利用強(qiáng)度高的材料（ 如碳鋼、玻璃鋼、鑄鐵等）作結(jié)構(gòu)材料， 用耐蝕性能優(yōu)異的材料作襯里層。襯里技術(shù)分緊襯、松襯等， 國外重點發(fā)展緊襯技術(shù)。襯里技術(shù)常用于化工設(shè)備、管道等。

3 其他表面工程技術(shù)

表面保護(hù)防腐蝕技術(shù)近幾十年的發(fā)展十分顯著。腐蝕環(huán)境及服役環(huán)境對材料日趨嚴(yán)格的要求又推動了表面保護(hù)技術(shù)的不斷進(jìn)步。

01 電鍍、化學(xué)鍍

電在化工防腐蝕應(yīng)用中， 電鍍主要有鍍鉻、鍍鋅和鍍鎳。要求耐磨的場合如軸承， 可采用鍍鉻； 要求耐腐蝕的產(chǎn)品可采用鍍鎳。鍍鋅和鋅合金（ 如鋅鐵合金和鋅鎳合金） 的防腐蝕產(chǎn)品， 主要在海洋、濕熱環(huán)境使用。

02 噴涂

噴涂是利用火焰、等離子、電弧噴涂，在材料和產(chǎn)品上獲得金屬、合金、無機(jī)、有機(jī)耐蝕耐磨表面層的一種工藝技術(shù)。

03 化學(xué)熱處理

化學(xué)熱處理特別是滲鋁、滲鉻， 近十多年在化工機(jī)械防腐蝕上已有大量應(yīng)用。滲鋁鋼及配套的焊接材料與焊接技術(shù)在大化肥設(shè)備、硫酸生產(chǎn)設(shè)備、煉油設(shè)備上有相當(dāng)大的應(yīng)用面。粉末滲鋅因其在同樣厚度下具有更長的耐蝕壽命， 且在節(jié)材、不改變加工部件的強(qiáng)度與尺寸（ 變化甚?。?， 在提高抗大氣腐蝕與海水腐蝕環(huán)境下的材料壽命方面具有較廣闊的應(yīng)用前景。

04 磷化

磷化作為涂裝的一個重要前處理過程， 已有多年的應(yīng)用。近十多年來， 堿金屬三元系低溫或常溫磷化使磷化技術(shù)產(chǎn)生質(zhì)的進(jìn)步。就磷化膜本身而言， 它的耐蝕性是不高的， 但磷化膜與其他涂膜（ 如漆膜等） 組成的復(fù)合涂層對基體金屬卻具有十分良好的防護(hù)作用， 因此它在化工防腐中應(yīng)用也日益廣泛。

05 鋁合金陽極氧化

鋁合金陽極氧化是近幾十年產(chǎn)生的新技術(shù)，20 世紀(jì)80 年代始我國鋁合金型材的高速發(fā)展推動這一技術(shù)迅速成熟。鋁合金陽極氧化提高了耐腐蝕性能及耐磨性能，在化工中所用鋁合金制的冷卻管、塔盤等設(shè)備部件通常經(jīng)陽極氧化處理， 明顯提高其使用壽命。

三 緩蝕劑

緩蝕劑是一種在很低濃度下， 能使金屬在腐蝕J勝介質(zhì)中的腐蝕速度大大降低的物質(zhì)。這種物質(zhì)可以是一種化合物或幾種化合物組成的復(fù)合物質(zhì)。

1 工業(yè)冷卻水系統(tǒng)用的緩蝕劑

化工生產(chǎn)過程中， 工業(yè)冷卻水用量很大， 且由于曝氣而在冷卻水中溶人了大量的溶解氧， 導(dǎo)致設(shè)備腐蝕較為嚴(yán)重。由于腐蝕也使水質(zhì)變壞， 耗費大量寶貴的水資源， 可見采用緩蝕劑防腐蝕具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

01 敞開式循環(huán)冷卻系統(tǒng)

敞開式循環(huán)冷卻系統(tǒng)用的緩蝕劑敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是指將進(jìn)行過熱交換的水用冷水塔等設(shè)備， 通過敞開式蒸發(fā)而得到冷卻后再循環(huán)使用的系統(tǒng)。

該系統(tǒng)的水經(jīng)常處于氧飽和狀態(tài)， 水中Cl-、SO42-隨著循環(huán)而增大濃度、加上溫度為30-50℃ ,又有一定的流速， 對腐蝕速度影響較大。在系統(tǒng)中加人緩蝕劑既方便也經(jīng)濟(jì)常用的無機(jī)緩蝕劑有鉻酸鈉、硫酸鋅、聚磷酸鈉、硅酸鈉、鑰酸鈉等。常用的有機(jī)緩蝕劑有琉基苯并唾哩（MBT ）、苯并三氮哇（ BTA ）、氨基三甲叉磷酸（ ATMP ）、輕基乙叉二磷酸（ HEDP ）、乙二胺四甲叉磷酸（EDMTP） 等。

02 密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)用緩蝕劑

密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是冷卻水不與大氣直接接觸， 而在一個密閉系統(tǒng)內(nèi)反復(fù)循環(huán)利用， 循環(huán)水量損失很小的一種循環(huán)水冷卻系統(tǒng)。該系統(tǒng)可使用純度較高的水， 如冷凝水、除鹽水或高純水。在這些水中要加人緩蝕劑防止水對設(shè)備的腐蝕破壞。常用的緩蝕劑有亞硝酸鹽一硼砂、亞硝酸鹽一硅酸鹽一苯并三氮哇、鋁酸鹽一亞硝酸鹽一苯并三氮哩等復(fù)配型藥劑。

2 化學(xué)清洗用的緩蝕劑

化工設(shè)備、管線、鍋爐等由于受到化學(xué)、物理或生物的作用， 其表面會出現(xiàn)污垢（ 如水垢、銹垢、油垢和生物垢等）， 用化學(xué)的方法去除這些污垢而使之恢復(fù)到原來的表面狀況的過程稱為化學(xué)清洗。

由于酸洗緩蝕劑品種很多， 到20世紀(jì)80年代中期就已超過5000種， 因此， 酸洗化工生產(chǎn)設(shè)備時， 要根據(jù)不同的污垢類型來選擇酸洗劑及最適宜的緩蝕劑， 具體的選擇方法可參看有關(guān)的手冊和資料。

四 電化學(xué)保護(hù)

電化學(xué)保護(hù)是指利用外部電流使金屬（包括合金）腐蝕電位發(fā)生改變以降低其腐蝕速率的防腐蝕技術(shù)。電化學(xué)保護(hù)可分為陰極保護(hù)和陽極保護(hù)。

01 陰極保護(hù)

陰極保護(hù)是在被保護(hù)金屬表面上通人足夠的陰極電流， 使之電位變負(fù)， 并且使陽極溶解速度減小。這種保護(hù)方法又分為犧牲陽極法陰極保護(hù)和外加電流法陰極保護(hù)兩種。前者是靠電位較負(fù)的金屬（ 例如鋅合金、鋁合金等） 的溶解來提供保護(hù)所需的電流。而后者則靠外部的電源來提供所需的保護(hù)電流。陰極保護(hù)通常與涂料保護(hù)聯(lián)合使用。表1 列舉了陰極保護(hù)在部分化工設(shè)備中的應(yīng)用實例。

表1 陰極保護(hù)在化工設(shè)備中的應(yīng)用實例

02 陽極保護(hù)方法

陽極保護(hù)是將被保護(hù)金屬設(shè)備與外加直流電源的正極相連， 在給定的電解質(zhì)溶質(zhì)溶液中使金屬陽極極化至鈍態(tài)而得到保護(hù)的一種防腐蝕方法。陽極保護(hù)的主要技術(shù)參數(shù)是致鈍電流密度、維鈍電流密度和穩(wěn)定鈍化區(qū)電位范圍度和穩(wěn)定鈍化區(qū)電位范圍陽極保護(hù)和涂料或緩蝕劑聯(lián)合防腐的方法稱為聯(lián)合保護(hù)法。

表2 列出一些國內(nèi)外陽極保護(hù)應(yīng)用實例