尾氣污水處理裝置酸堿腐蝕的分析

宋雙利(大慶煉化公司聚合物一廠，黑龍江 大慶 163000)

尾氣污水處理裝置酸堿腐蝕的分析

宋雙利(大慶煉化公司聚合物一廠，黑龍江 大慶 163000)

酸堿腐蝕問題遍及車間尾氣污水裝置。酸堿腐蝕與防護(hù)是裝置生產(chǎn)是否安全，能否連續(xù)平穩(wěn)生產(chǎn)的一個(gè)關(guān)鍵問題。本文淺析酸堿腐蝕及控制方法。

酸堿腐蝕；腐蝕速度；控制方法

尾氣回收、污水處理裝置涉及到酸堿等腐蝕介質(zhì)的日常使用。從10年開工至今，管線、設(shè)備由于酸堿腐蝕，經(jīng)常造成管線滲漏、設(shè)備損壞。

1 酸堿腐蝕

許多化學(xué)反應(yīng)必須在酸性或堿性介質(zhì)下才能發(fā)生，而酸性和堿性介質(zhì)均對材料有一定的腐蝕。

1.1 液堿

堿溶液對金屬的腐蝕性一般比酸要小，金屬在液堿中表面會(huì)生成難溶的氫氧化物或氧化物。

如下圖pH值變化鐵的腐蝕速度曲線。pH在4-9時(shí)，腐蝕速度與pH無關(guān)，腐蝕過程受氧的擴(kuò)散過程控制，氧的溶解度和擴(kuò)散速度基本上與pH無關(guān)，pH在9-14時(shí)，致鈍電流隨pH增大而減小鐵處于鈍態(tài)，表面形成Fe(OH)3膜，腐蝕速度隨之下降，氧還原擴(kuò)散電流大于致鈍電流。pH大于14，氫氧化鐵膜轉(zhuǎn)變?yōu)镹a2FeO2腐蝕速度增加。在常溫下，堿溶液中常用的材料是碳鋼和鑄鐵。

在熱堿溶液中，如果存在較大應(yīng)力，還會(huì)發(fā)生一種危險(xiǎn)的應(yīng)力腐蝕破裂現(xiàn)象，稱為堿脆。碳鋼、低合金鋼、不銹鋼可能發(fā)生堿脆。

1.2 硫酸

純凈的硫酸是無色、無味；粘滯狀的液體。高濃度的硫酸是強(qiáng)氧化劑，它能鈍化部分金屬，這些金屬在濃硫酸中腐蝕速度會(huì)很低。低濃度的硫酸僅有強(qiáng)酸性的作用，沒有氧化能力，其腐蝕性很大。鐵在硫酸中的腐蝕速度與濃度的關(guān)系見下圖。當(dāng)硫酸達(dá)到50%時(shí)，鈍化起作用，腐蝕速度迅速下降，最后達(dá)到最低值。但濃度超過100%以后，過剩SO3含量的增加，腐蝕速度又開始增大，在一定濃度時(shí)出現(xiàn)第二個(gè)最大值，SO3含量繼續(xù)增加，腐蝕速度又下降。

2 腐蝕速度

2.1 腐蝕速度的表示方法

腐蝕后的金屬，厚度、重量、性能等都會(huì)變化。金屬腐蝕的程度可以用物理和力學(xué)性能的變化率來表示。

2.1.1 重量變化體現(xiàn)腐蝕速度

由于腐蝕引起的重量變化，失重的腐蝕速度可用下式計(jì)算：

式中：V-——失重時(shí)的腐蝕速度，克/米2×小時(shí)-1

W0——金屬的初始重量

W1——清除了腐蝕產(chǎn)物后金屬的重量

S——金屬的表面積

T——腐蝕進(jìn)行的時(shí)間

2.1.2 厚度變化體現(xiàn)腐蝕速度

由于腐蝕引起的厚度變化，將腐蝕的失重指標(biāo)換算為腐蝕的深度指標(biāo)可用下式計(jì)算：

式中：VL——腐蝕的深度指標(biāo)

Ρ——金屬的密度

3 腐蝕的防護(hù)措施

3.1 內(nèi)表面涂層法

涂層防腐不但有效、經(jīng)濟(jì)、而且應(yīng)用最普遍。主要的防腐涂料有環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、呋喃樹脂、乙烯樹脂等

3.2 金屬鈍化法

鈍化是一種電化學(xué)現(xiàn)象。在一定的環(huán)境中使金屬電位顯著提高，使金屬產(chǎn)生強(qiáng)的抗腐蝕能力。

鈍化工藝可分為形成氧化性膜和沉積性膜兩類。

3.3 金屬電鍍法

電鍍鍍層分為陽極性鍍層和陰極性鍍層兩種。被保護(hù)的金屬比鍍上去的金屬有較高的電極電勢則為陽極性鍍層,反之為陰極性鍍層。

3.4 添加緩蝕劑法

在腐蝕環(huán)境中加入少量緩蝕劑就能和金屬表面發(fā)生物理化學(xué)作用,顯著降低金屬材料的腐蝕。緩蝕劑的作用是通過吸附腐蝕產(chǎn)物生成沉淀后覆蓋在金屬電極表面形成保護(hù)膜。

3.5 電化學(xué)保護(hù)法

利用外部電流使被腐蝕金屬電位發(fā)生變化，從而減緩或抑制金屬腐蝕。電化學(xué)保護(hù)可分為陽極保護(hù)和陰極保護(hù)兩種方法。

4 腐蝕控制方法的選擇原則

在考慮腐蝕控制措施時(shí)，主要應(yīng)從以下幾點(diǎn)考慮。

4.1 防護(hù)效果

防護(hù)效果是選擇腐蝕控制方法時(shí)首先考慮的因素。

4.2 實(shí)施難易程度

對用相同的材料制成的不同設(shè)備和零件，其防護(hù)措施的實(shí)施難易程度也不同，而不同的材料對各種腐蝕控制方法也有不同的要求，在選擇腐蝕控制方法時(shí)應(yīng)加以注意。

4.3 經(jīng)濟(jì)效益

經(jīng)濟(jì)效益是我們選擇腐蝕控制方法要考慮的一個(gè)十分重要的因素。

4.4 環(huán)境保護(hù)

當(dāng)有多種腐蝕控制措施可供選擇時(shí)，應(yīng)盡量選用對環(huán)境污染小的防護(hù)措施。

5 結(jié)語

根據(jù)尾氣回收和污水處理裝置實(shí)際的生產(chǎn)需要，至2015年已逐步將污水外輸管線更換為白鋼材質(zhì)，減少管線泄漏的風(fēng)險(xiǎn)；將硫酸泵換型，選取合理流速隔膜泵，減少因硫酸流速原因造成的管線腐蝕；將尾氣、污水需加酸堿介質(zhì)反應(yīng)、儲存池做玻璃鋼防腐（環(huán)氧樹脂）等。從2010年-2015年的每年平均需處理管線漏點(diǎn)、設(shè)備損壞、池體腐蝕10余次，費(fèi)用16萬元，至2016年全年處理管線漏點(diǎn)1次，設(shè)備維修2次，費(fèi)用1萬元，取得了合理的成效，有效降低了裝置安全風(fēng)險(xiǎn)及維護(hù)費(fèi)用。

[1]梁成浩，現(xiàn)代腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)，華東理工大學(xué)出版社,2007.9.

[2]魏寶明，金屬腐蝕理論及應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社, 1984.12.

[3]楊文治、黃魁元等，緩蝕劑，化學(xué)工業(yè)出版社,1989.5.

宋雙利，男，本科，助理工程師，現(xiàn)為聚合物一廠聚丙烯酰胺五車間設(shè)備技術(shù)員。