醋酸环境中的金属材料腐蚀行为探讨

贺利锋

西安核设备有限公司 陕西 西安 710021

引言

醋酸是一种常见的有机酸，在我国化工、医药、食品等领域得到了广泛应用。醋酸由于其本身的性质，在一定程度上会腐蚀金属。如果不能对其进行有效的控制，就会给企业的安全生产带来不利的影响。为了更好地了解醋酸对金属材料的腐蚀性能，需要对其进行深入的研究，以便及时开发出能有效地抑制醋酸的缓蚀剂。

1 金属腐蚀的相关类别分析

化学腐蚀和电化学腐蚀是影响金属材料腐蚀的主要因素。化学侵蚀是一种直接的侵蚀状态，它是一种金属与环境中的介质的化学反应。比如，腐蚀的是有机金属。电化学腐蚀是指在金属表面发生化学反应，在碳钢、空气、氧气、水等发生脱氢反应后，发生化学腐蚀。

2 醋酸对金属材料腐蚀性为实验的技术标准分析

①对铁及碳钢材料的腐蚀影响。乙酸对铁质和碳质钢材有显著的侵蚀作用，特别是在高温下。可以说，乙酸的浓度越高，对铸铁和碳钢的侵蚀就越大。所以，在工业生产中，通常不选择铁或碳钢作为乙酸的生产或储存原料。②对不锈物质的侵蚀作用。在低温乙酸溶液中，一般情况下，不锈钢都具有很好的抗腐蚀性。特别是在乙酸溶液中含有较少的氧化成分时，这种抗腐蚀性就更加显著了。但是，从电化学测试可以看出，在乙酸溶液的温度变化时，比如提高溶液的温度，乙酸溶液中的还原物质经常会与不锈钢产生化学反应，从而加重不锈钢的腐蚀速率。③对铜及铜合金材料的腐蚀影响。铜和铜合金在稀乙酸和冰乙酸溶液中，特别是在中性和还原性环境下，具有很好的抗腐蚀性。应当指出，当向乙酸溶液中加入适量的氧化性物质或通入空气时，铜及铜合金材料表面的腐蚀速率会进一步增加，腐蚀速率可达4倍及以上。④对铝和铝合金材料的腐蚀影响。

从电化学试验的理论分析得出，在室温下，乙酸溶液对纯铝的侵蚀作用不大。但当乙酸溶液的温度继续上升时，其对金属的侵蚀作用就会慢慢改变。例如，1%的稀乙酸在沸点时对铝材的侵蚀效果，基本是常温时的100倍。

同时，当乙酸溶液的浓度增加时，腐蚀速率出现了显著的降低。此外，越纯净的铝材，越容易在其表面形成越稳定的氧化铝保护层，以抵御乙酸的侵蚀。当乙酸溶液的温度发生变化时，铝表面的氧化膜就会因为温度的作用而产生腐蚀。

2.1 氧的影响

醋酸的氧化能力较强，而无氧的醋酸则表现出较强的还原能力。氧包含氧（包含空气）和诸如H2O的氧化剂。本文对329J1双相不锈钢在50%、90%的醋酸液中进行了阳极极化实验，结果表明，在含有一定水分的醋酸中，存在较大的钝化区。当浓度≥350mg/L时，钝化区完全消失，仅有活性的溶解。认为明水是一种氧化剂，对不锈钢进行钝化是有益的。在沸点温度下，50%醋酸溶液中，329J1的钝化膜为 Cr(OH)3+Cr2O3+CrOOH+CrOOH，表面有少量MoO3、MoO2和Cu2O。在含水量小于350毫克/升的浓醋酸中，氧化膜中的铬、钼氧化物数量较少，对薄膜的保护作用较弱。水能起到氧化作用，形成完全的钝化膜。铬是一种合金，很容易被钝化。在氧化介质中，铬可以在不锈钢表面形成一层Cr2O3保护膜，增加Cr2O3的含量，有利于不锈钢的钝化和耐腐蚀。

2.2 浓度的影响

在不同的煮沸温度下，316L的耐蚀性均较好。即使是100%浓的醋酸，只要含有少量的水分，也足以使316L的不锈钢具有很好的抗腐蚀性。当醋酸浓度超过50%时，304L不锈钢的腐蚀速率会急剧增加。在醋酐浓度小于30%时，水对醋酸酐的催化作用较大。在醋酸酐含量大于30%时，316L的耐蚀性较好。因此，对于低于沸点的醋酸，可以选择316L的不锈钢。

2.3 温度的影响

增加温度，增加醋酸的耐蚀性。在90%的醋酸溶液中，不锈钢的腐蚀速率与温度有关。4种不锈钢在100℃以上的高温下，耐蚀性良好。在高温下，随着温度的升高，In800、304L的腐蚀速率明显加快，而316L的腐蚀速率则有所提高。仅317L的高温可达到130℃，但腐蚀速率不变。在四种不锈钢中，317L的耐腐蚀能力最强。因此，在低于沸点的醋酸中，可以选择316L，而在100~130℃时可以使用317L。在130℃以上时，应选择高合金不锈钢如Alloy20，904L，904hMo，AL-6XN，254 SMO，Ni合金，C-4，C-22，C-276等。

2.4 溴离子和氯离子的影响

氯化物对醋酸的腐蚀能力显著提高。在醋酸及其制品的生产中，常使用氯化钠、氯化锰、氯化钠等作为催化剂。仪征化纤厂以醋酸为溶剂，醋酸钴、醋酸锰为催化剂，以氢溴酸（HBr）作促进剂，对苯二甲酸的生产造成了很大的影响。不锈钢、镍基合金在40℃时，不锈钢、镍基合金、304、316L、Monel-400、Ni-200等均无法使用；904L高合金不锈钢的腐蚀速率已达0.25mm/a；AL6XN、4565、254 SMO等高钼高锰高合金奥氏体不锈钢具有较好的耐腐蚀性能；仅有C-276的镍基合金仍具有抗腐蚀能力。在80℃下，904L，AL-6XN，254 SMO为有效等级，4565出现了点蚀，C-276的腐蚀速率已达0.16mm/a。溴化物（Br-）能加速醋酸的侵蚀，腐蚀大量的不锈钢和合金。

2.5 甲酸的影响

甲酸是最具腐蚀性的有机酸。含甲酸的醋酸会使醋酸的耐蚀性发生变化。在醋酸和甲酸的混合体系中，在低浓度的甲酸下表现出较强的氧化能力；混酸的氧化能力随甲酸含量的增加而逐渐降低；在一定浓度的情况下，混合酸具有较强的还原能力。从根本上讲，氧化酸和还原性酸腐蚀金属材料和合金化的方式不同。醋酸对醋酸的腐蚀作用显著提高。甲酸对不锈钢在沸水条件下的腐蚀速率的影响。用50%醋酸煮沸后904 L不锈钢的腐蚀速率进行了研究。结果表明：①甲酸对醋酸和甲酸的腐蚀有明显的促进作用。如果316L在煮沸（10%~50%）醋酸+10%甲酸溶液中，则不能达到耐腐蚀等级，904L仍然能保持耐腐蚀等级，是可以选择的。②在50%的醋酸浓度下，随着甲酸的加入，904L的腐蚀速率增加。在醋酸浓度为20%时，其腐蚀速率基本不变，904L为有效等级[1]。

3 醋酸溶液对不同材料的腐蚀影响效果分析

3.1 对铁及碳钢材料的腐蚀影响

醋酸对铁基和碳钢的腐蚀作用显著，特别是在高温环境中。可以说，在不同的浓度下，醋酸对铸铁和碳钢都有很好的腐蚀作用[2]。因此，在工业生产工作当中，一般不会选用铁或者碳钢作为醋酸生产或者储备原材料。

3.2 对不锈钢材料的腐蚀影响

将不锈钢放入到低温醋酸溶液里面，基本上都可以起到很好的防腐蚀作用。特别是在含有少量的氧化剂的情况下，对不锈钢的防腐蚀作用更加显著。但是，通过电化学实验，发现在改变醋酸溶液的温度时，如果温度提高，则会使醋酸中的还原剂与不锈钢发生化学反应，使不锈钢的腐蚀速度加快[3]。

3.3 对铝和铝合金材料的腐蚀影响

从电化学实验的原理来看，在常温下，醋酸溶液对纯铝的腐蚀作用不大。但在醋酸溶液中，随着温度的升高，其腐蚀作用也随之改变。例如，在沸腾温度下，1%的稀醋酸对铝的侵蚀能力是常温下的百倍。同时，随着醋酸浓度的增加，其腐蚀速率也出现了明显的降低。而且，越是高纯度的铝材，其表面就会有一层比较稳定的氧化铝薄膜，可以抵御醋酸的侵蚀。但如果改变了醋酸溶液的温度，铝材上的氧化膜就会因温度的作用而发生腐蚀。

4 醋酸对金属材料的腐蚀率分析

4.1 醋酸溶液浓度

醋酸溶液是一种较弱的电解质，其浓度的改变常常会直接影响到电阻率的数值。从电化学实验的基本理论出发，发现在醋酸溶液中放置的金属材料，其阳极极化曲线和交流阻抗都会随着醋酸溶液的温度而发生相应的变化[4]。另外，在不同浓度的醋酸溶液中，金属钛和锰的侵蚀作用较小。

4.2 醋酸溶液温度

在引起金属材料腐蚀速度改变的过程中，温度的改变常常是最主要的原因。从某种意义上来说，醋酸溶液可以被看作是一种离子导体。溶液的电阻随溶液温度的升高而降低，从而使其对金属的侵蚀能力得到显著增强。

4.3 溶解氧含量

通过电化学性质测定，发现在醋酸中溶解氧的浓度对金属材料的腐蚀速度有一定的影响。在完全没有氧气的情况下，金属的表面几乎没有什么变化。但随着氧气浓度的升高，金属表面的腐蚀速度也会显著提高。

5 金属在化工产业的腐蚀预防措施分析

①选择合适的金属材质；通过合理的配比，确定了化工产品的熔炼工艺。根据溶液的配比方式，调节可选择的玻璃溶液的降解作用。通过对冶炼行业的分析，保证其不会受到环境的污染。在冶金工业中，对金属材料进行分析，必须严格遵循金属原料的化学模型，重视对化学装置的熔炼和分析，并对金属原料的选择进行全面的研究。冶金设备要优先选用具有经济价值的物料，要重视可持续发展的总体发展方式，要充分考虑到物料的使用寿命，选用合适的金属[5]。②对金属化学熔炼装置的结构进行了分析。在化学冶金金属结构材料的设计和分析中，应明确其腐蚀指标，逐步提高其整体使用寿命，强化目标化分析，调整其腐蚀状况。利用导热管的作用，对有关的设计效应进行了分析，确定了其结构形式，并利用物理凝结的方式，确保了在导热管道内不存在腐蚀性的介质，并强化了金属材料的耐蚀性。在腐蚀工艺中，化学装置的设计规范必须适时进行调整。③喷涂涂料的保护结构。在运行时，要注意对溶液进行全神贯注的消毒。着重介绍了防错剂的渗入工艺，并根据实际情况进行了分析。合理配置开发方式，重视对材料的防误效应的运用。如利用光敏酶纳米技术，对其进行防腐处理，以确保其有效的杀菌效果，降低金属的腐蚀。

6 金属材料防腐的专业技术培训

根据金属材料的防腐蚀要求，必须配备专门的技术人员。强调技术训练模式的规范化建设。根据实际需要，对金属材质进行防腐蚀处理，强化防腐蚀使用的规范和合理使用，并结合工程实践，提高防腐蚀模型的应用。

7 结束语

综上所述，醋酸对金属的腐蚀性很强，受温度、湿度、环境等因素的影响，表现出不同的腐蚀作用。针对实际，应着重于醋酸浓度、温度、溶解程度的分析，采用分层推进的方式，注意各环节的调配，强化对不同工况下的腐蚀速度的实际分析。采用必要的控制方式，实行战略转换，逐步降低醋酸金属溶液的腐蚀效应，强化对有关因素的分析和管理，并明确参照标准的实际效用。通过对该研究结果的分析，发现醋酸对金属材料具有很强的腐蚀性，并且由于温度、环境等因素的影响，在一定程度上表现出了不同的腐蚀效应。在实际操作中，我们要从醋酸浓度、温度、溶解氧等方面着手，逐步深入，找出各种因素对金属材料的腐蚀速度的影响，并制定相应的控制措施，减轻醋酸对金属材料的侵蚀。希望本文能对有关部门的工作有一定的参考作用。