鹽湖化工企業中設備及建構筑物的腐蝕和防護研究

李玉梅 代國忠 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

鹽湖是我國非常重要的資源種類，是青海地區的重要資源。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域、農業領域、環境保護領域以及信息應用領域都得到了應用。

文章察爾汗鹽湖地區屬于盆地中的干涸類鹽湖，是世界上面積最大的一種內陸鹽湖。即便其處于盆地地區，但其仍然有著較高的海拔，且全年降水量非常少，光照強度較大，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，通過對其進行分析可知該鹽湖屬于氯鹽湖，因為其所處的環境氣候條件，使得該鹽湖成為了非常寶貴的資源，在對該鹽湖進行開發的過程中，因為離子交換和侵蝕等因素的影響，使得該地區的化工企業設備以及建構筑物非常容易受到腐蝕，從而對設備的穩定運行和建構筑物的安全造成了不利影響。

1 鹽湖化工企業設備的腐蝕及防護措施分析

從金屬的角度上來看，所謂腐蝕就是指金屬因為養護劑的影響而產生氧化物的整個過程，這與冶金的過程是相反的，如果從熱力學的角度上來看，這實際上是一個穩定的和反應發生的過程，有著一定的不可抗拒性和自發性特征。鹽湖化工企業所應用的設備是由碳鋼制作而成，碳鋼腐蝕的過程中一個化學反應的耦合過程，由此可知對碳鋼從開始到使用結束時腐蝕的過程進行有效控制，從而獲得防護腐蝕的效果。在化工企業中有著大量的碳鋼型設備，同時也包含著處于腐蝕情況下的不銹鋼設備，設備材質的不同，那么其所產生的腐蝕機理也各不相同，以此所采用的腐蝕防護措施也各不相同。在潮濕的環境當中，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或者較弱時發生，通常情況下，在大氣環境中所形成的腐蝕主要是吸氧腐蝕，如果在含氯的環境中則材料會因為遇水發生潮解的情況，從而出現了反復循環的現象，進而增加了腐蝕的程度。一般來說最為常用的腐蝕防護措施是對設備應用防腐蝕涂料，該涂料的主要作用在于對材料和腐蝕介質進行隔絕，通過應用防腐蝕涂料所形成的膜物質，在介質中有著很強的穩定性，不管是從防電化學腐蝕的角度上來看，還是從隔離的角度上來看，防腐蝕涂料的效果都是非常明顯的，主要被應用在處于低溫環境中的碳鋼材料設備當中，有著十分廣泛的應用范圍。

較為常用的防腐蝕涂料包括聚四氟乙烯，其有著非常好的穩定性，能夠對氧化劑、強酸、強堿進行有效的防護，且不會和有機溶劑發生作用。聚四氟乙烯的應用范圍較為廣泛，能夠適合多種溫度環境，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、酸性和氣體介質當中，有著非常好的緩蝕效率和防腐蝕效果，能夠有效的降低設備腐蝕速度。

2 鹽湖化工企業建構筑物的腐蝕及防護措施分析

在鹽湖化工企業當中，建構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，分別包括了鋼結構式的建構筑物和鋼筋混凝土式的建構筑物，本文主要探討的是關于鋼筋混凝土式建構筑物的腐蝕性質和防護措施，鋼筋混凝土式的建構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。在鹽湖地區通常會有著非常高含鹽量的鹵水，甚至達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。通過調查可以發現，在鹵水當中含有很高含量的氯化鎂，這是一種侵蝕性非常強的侵蝕性介質，能夠對鋼筋混凝土式的建構筑物和鋼結構式的建構筑物造成非常嚴重的腐蝕效果，侵蝕的整個過程分別包括了點侵蝕、起皮、脫落，從而造成非常嚴重的破壞效果，進而降低了整個建構筑物的整體，導致鋼筋混凝土和鋼結構的建構筑物中出現了巨大的安全隱患問題。一般來說一旦出現了這種問題，就需要對該建構筑物修理，過了數年后只能對其進行報廢處理。

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劑等等，另外也要搭配相應等級的碎石、骨料等等，與鋼筋共同組成為一種復合物質，在鹽湖化工企業中的建構筑物，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，當這兩種物質存在于混凝土中時，會和水泥中的氫氧化鈣進行反應，反應后生成的物質為氫氧化鎂，這種物質呈現固體形態，主要存在于混凝土的縫隙當中，能夠對周圍環境中所存在的腐蝕介質進行阻擋，但在這個反應的過程中去消耗了氫氧化鈣，導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了反應，同時氫氧化鎂也能夠與硅膠和鋁膠之間發生反應，從而大幅度的降低水泥粘結性，進而降低整個鋼筋混凝土的強度等級。

除了鎂鹽腐蝕之外，氯鹽也會對鋼筋混凝土造成嚴重的腐蝕效果，這里所說的氯鹽具體是指氯離子，一般來說已經固化的氯化物并不會對混凝土造成破壞，因為鋼筋混凝土建構筑物所出去的環境有著一定的差別，所以氯離子侵入混凝土的方式也各有不同，具體包括了擴散和滲透等多種方式，能夠和混凝土中的氫氧化鈣等物質進行反應，從而得到比價容易溶解的氯化鈣以及結晶水，還包括大于反應物總體體積的固化物。根據這個過程能夠得知，在這個過程中消耗了大量的氫氧化鈣，對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來，那么混凝土就會出現表面潰散的情況。另外，混凝土中所存在的干濕交替位置，氯化鈣還會產生結晶式的腐蝕效果。

2.2 鋼筋的腐蝕分析

在鋼筋混凝土式建構筑物中，鋼筋之所以會出現腐蝕的情況，是因為其中存在著電化學腐蝕的情況，造成鋼筋電化學腐蝕的情況需要以下幾方面條件，首先需要有陰陽極的電位差。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到電化學腐蝕的這幾方面條件，一般來說在鋼筋中的非鈍化區一直會處于活化的狀態當中，從而組成了電池陽極，從而形成電子并釋放出去，最終形成了電子的通路。在鈍化區域會形成電池陰極腐蝕，在鋼筋中有著水和氧氣，因為鋼筋表面呈現著非均勻狀態，所以表面會形成一定的電位差，所以如果處于潮濕的環境中，尤其是在含有氯離子的情況下，就會出現電化學反應，如果氧氣足夠，那么還會通過氧化的過程中產生紅鐵銹，導致鋼筋的體積出現了膨脹的情況，這會對混凝土形成一定的膨脹應力，導致鋼筋中出現裂縫情況。通常來看，鋼筋混凝土中的鋼筋受到的腐蝕情況達到了1%左右時，那么混凝土就會出現鋼筋裂縫的情況。另外，在受到腐蝕后，鋼筋中的有效面積會逐漸減小，在被腐蝕影響后，鋼筋的有效面積會逐漸的減小，其表面的腐蝕物會呈現蓬松的狀態，幾乎失去了鋼筋所具備的承載能力，同時使得鋼筋所具備的載荷面積減小，那么其承載能力也會相應的降低。

2.3 腐蝕防護措施研究

通過調查分析可知，當鋼筋混凝土中的酸堿值小于9.88時，鈍化膜將很難順利生成，即便已經生成了的鈍化膜也會逐漸的分解。如果酸堿值高于9.88且低于11.5時，那么其表面的鈍化膜就不再完整，無法對鋼筋進行有效的保護，從而使得鋼筋受到腐蝕的影響。當酸堿值大于11.5時，才能夠確保鋼筋處于鈍化狀態當中，隨著堿含量的提升，那么會有更高的幾率發生堿骨料反應，這對于混凝土本身的耐久能力會產生不利的影響。在混凝土中，水泥使其中的重要組成部分，可以說水泥的性質會直接影響混凝土的結構耐久性。因此，要結合所處的環境情況來合理的選擇水泥品種，確保水泥中的堿性物質能夠幫助鋼筋鈍化的實現，避免鋼筋受到腐蝕。除此之外，礦物摻和料也會對混凝土的耐久性造成重要影響，通過使用礦物摻和料能夠有效改善混凝土的結構，并提升其抗凍和密實的性能，特別是在凍融和硫酸鹽的環境當中，能夠避免混凝土受到腐蝕的影響。

相比于普通鋼筋而言，特種鋼筋有著更強的耐腐蝕性能，尤其是在鹽湖地區對于建構筑物抗腐蝕性有著更高的要求，應采用特種鋼筋來替代普通鋼筋，例如環氧涂層鋼筋能夠提升鋼筋的抗腐蝕性能，雖然其成本較高，但卻能夠保持長期的抗腐蝕作用，從而彌補初期的高成本投入。

除了上述的幾種腐蝕防護措施之外，基礎隔離墻也是防范腐蝕的重要手段，能夠有效的提升建構筑物的抗腐蝕能力，隔離墻的建造可選擇水泥土，雖然其在腐蝕介質的影響下會降低強度，但并不會對其防護作用造成影響，且這種防護的方法成本較低，十分適合應用在鹽湖地區作為基礎防護使用，尤其是在我國的西部地區，有著較為嚴重的鹽污染，這種防護措施能夠起到很好的效果。

3 結語

隨著我國社會經濟的發展和科學技術的進步，近些年來對于青海地區的鹽湖資源進行了進一步的開發，建設了有色金屬、氯堿、煤氣、鹽湖等化工產業，但與此同時所產生的腐蝕也在不斷的增加，因此對于腐蝕的相關防護技術進行研究就顯得十分重要。對于設備和建構筑物的腐蝕防護不僅僅是化工企業對建構筑物和設備進行日常維護工作中的重要內容，同時也與企業的節能減排和生態環保等工作有著重要的關聯，所以需要不斷的研究和探索，以建立一個更加適合鹽湖化工企業生產運營的腐蝕防護措施。