尾气污水处理装置酸碱腐蚀的分析

宋双利(大庆炼化公司聚合物一厂，黑龙江 大庆 163000)

尾气污水处理装置酸碱腐蚀的分析

宋双利(大庆炼化公司聚合物一厂，黑龙江 大庆 163000)

酸碱腐蚀问题遍及车间尾气污水装置。酸碱腐蚀与防护是装置生产是否安全，能否连续平稳生产的一个关键问题。本文浅析酸碱腐蚀及控制方法。

酸碱腐蚀；腐蚀速度；控制方法

尾气回收、污水处理装置涉及到酸碱等腐蚀介质的日常使用。从10年开工至今，管线、设备由于酸碱腐蚀，经常造成管线渗漏、设备损坏。

1 酸碱腐蚀

许多化学反应必须在酸性或碱性介质下才能发生，而酸性和碱性介质均对材料有一定的腐蚀。

1.1 液碱

碱溶液对金属的腐蚀性一般比酸要小，金属在液碱中表面会生成难溶的氢氧化物或氧化物。

如下图pH值变化铁的腐蚀速度曲线。pH在4-9时，腐蚀速度与pH无关，腐蚀过程受氧的扩散过程控制，氧的溶解度和扩散速度基本上与pH无关，pH在9-14时，致钝电流随pH增大而减小铁处于钝态，表面形成Fe(OH)3膜，腐蚀速度随之下降，氧还原扩散电流大于致钝电流。pH大于14，氢氧化铁膜转变为Na2FeO2腐蚀速度增加。在常温下，碱溶液中常用的材料是碳钢和铸铁。

在热碱溶液中，如果存在较大应力，还会发生一种危险的应力腐蚀破裂现象，称为碱脆。碳钢、低合金钢、不锈钢可能发生碱脆。

1.2 硫酸

纯净的硫酸是无色、无味；粘滞状的液体。高浓度的硫酸是强氧化剂，它能钝化部分金属，这些金属在浓硫酸中腐蚀速度会很低。低浓度的硫酸仅有强酸性的作用，没有氧化能力，其腐蚀性很大。铁在硫酸中的腐蚀速度与浓度的关系见下图。当硫酸达到50%时，钝化起作用，腐蚀速度迅速下降，最后达到最低值。但浓度超过100%以后，过剩SO3含量的增加，腐蚀速度又开始增大，在一定浓度时出现第二个最大值，SO3含量继续增加，腐蚀速度又下降。

2 腐蚀速度

2.1 腐蚀速度的表示方法

腐蚀后的金属，厚度、重量、性能等都会变化。金属腐蚀的程度可以用物理和力学性能的变化率来表示。

2.1.1 重量变化体现腐蚀速度

由于腐蚀引起的重量变化，失重的腐蚀速度可用下式计算：

式中：V-——失重时的腐蚀速度，克/米2×小时-1

W0——金属的初始重量

W1——清除了腐蚀产物后金属的重量

S——金属的表面积

T——腐蚀进行的时间

2.1.2 厚度变化体现腐蚀速度

由于腐蚀引起的厚度变化，将腐蚀的失重指标换算为腐蚀的深度指标可用下式计算：

式中：VL——腐蚀的深度指标

Ρ——金属的密度

3 腐蚀的防护措施

3.1 内表面涂层法

涂层防腐不但有效、经济、而且应用最普遍。主要的防腐涂料有环氧树脂、酚醛树脂、呋喃树脂、乙烯树脂等

3.2 金属钝化法

钝化是一种电化学现象。在一定的环境中使金属电位显著提高，使金属产生强的抗腐蚀能力。

钝化工艺可分为形成氧化性膜和沉积性膜两类。

3.3 金属电镀法

电镀镀层分为阳极性镀层和阴极性镀层两种。被保护的金属比镀上去的金属有较高的电极电势则为阳极性镀层,反之为阴极性镀层。

3.4 添加缓蚀剂法

在腐蚀环境中加入少量缓蚀剂就能和金属表面发生物理化学作用,显著降低金属材料的腐蚀。缓蚀剂的作用是通过吸附腐蚀产物生成沉淀后覆盖在金属电极表面形成保护膜。

3.5 电化学保护法

利用外部电流使被腐蚀金属电位发生变化，从而减缓或抑制金属腐蚀。电化学保护可分为阳极保护和阴极保护两种方法。

4 腐蚀控制方法的选择原则

在考虑腐蚀控制措施时，主要应从以下几点考虑。

4.1 防护效果

防护效果是选择腐蚀控制方法时首先考虑的因素。

4.2 实施难易程度

对用相同的材料制成的不同设备和零件，其防护措施的实施难易程度也不同，而不同的材料对各种腐蚀控制方法也有不同的要求，在选择腐蚀控制方法时应加以注意。

4.3 经济效益

经济效益是我们选择腐蚀控制方法要考虑的一个十分重要的因素。

4.4 环境保护

当有多种腐蚀控制措施可供选择时，应尽量选用对环境污染小的防护措施。

5 结语

根据尾气回收和污水处理装置实际的生产需要，至2015年已逐步将污水外输管线更换为白钢材质，减少管线泄漏的风险；将硫酸泵换型，选取合理流速隔膜泵，减少因硫酸流速原因造成的管线腐蚀；将尾气、污水需加酸碱介质反应、储存池做玻璃钢防腐（环氧树脂）等。从2010年-2015年的每年平均需处理管线漏点、设备损坏、池体腐蚀10余次，费用16万元，至2016年全年处理管线漏点1次，设备维修2次，费用1万元，取得了合理的成效，有效降低了装置安全风险及维护费用。

[1]梁成浩，现代腐蚀科学与防护技术，华东理工大学出版社,2007.9.

[2]魏宝明，金属腐蚀理论及应用，化学工业出版社, 1984.12.

[3]杨文治、黄魁元等，缓蚀剂，化学工业出版社,1989.5.

宋双利，男，本科，助理工程师，现为聚合物一厂聚丙烯酰胺五车间设备技术员。