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無機化工生產中的腐蝕性對材料選擇影響研究

來源:核心期刊咨詢網位置:理工論文時間:2019-09-26 10:1912

  摘 要:無機化工生產過程中,由于各種設備材料的性質不同以及生產時溫度、壓力等條件的變化,都會引起設備發生腐蝕問題。因此必須根據不同的生產工藝,選擇不同的防腐材料。基于此,本文闡述了無機化工生產中的防腐必要性以及無機化工生產中的腐蝕現象,研究分析了無機化工生產中的腐蝕性對材料選擇的影響。

  關鍵詞:無機化工生產;防腐;腐蝕現象;腐蝕性;材料選擇;影響

無機化工論文

  《北京化工大學學報(自然科學版)》(曾用名《北京化工學院學報》,《北京化工大學學報》)(雙月刊),創刊于1974年,由北京化工大學主辦、教育部主管。

  1 無機化工生產中的防腐必要性分析

  無機化工生產中的生產設備極易發生腐蝕問題,對化工正常生產具有嚴重影響,因此化工行業有必要針對現存的腐蝕問題,加快鈦材料、不銹鋼材料、非金屬材料以及各種防腐技術的引用、研發和使用,從而提高化工生產設備的防腐蝕性能,保障化工安全生產。

  2 無機化工生產中的腐蝕現象分析

  2.1 磨損腐蝕

  磨損腐蝕的發生主要是因為金屬表面和腐蝕流體之間的相對運動,加速金屬的破壞,其是腐蝕、磨損、化學作用以及機械作用共同或交替進行的結果。磨損腐蝕會使整個結構表面產生細小的裂縫和孔洞,相較于單一的腐蝕過程此種腐蝕程度更為激烈。

  2.2 均勻腐蝕

  均勻腐蝕是電化學腐蝕的基本形態,也是無機化工生產設備最為常見的一種腐蝕形態。均勻腐蝕主要是完全暴露在介質的表面并進行均勻腐蝕,導致金屬均勻變薄,重量逐漸變輕,直至最后出現破壞性結構。

  2.3 石墨化腐蝕

  石墨化腐蝕主要發生在鑄鐵生產過程中,石墨以網狀形態存在于鐵素體內,在鹽水、礦物質水、稀釋酸性水以及酸性溶液等介質中,鐵素體發生選擇性腐蝕。石墨化腐蝕會增加整個設備的重量,受到外界自然環境的作用下外部鐵銹發生脫落現象,對設備產生結構性破壞。

  3 無機化工生產中腐蝕性對材料選擇的影響分析

  3.1 對不銹鋼材料選擇影響的分析

  ①奧氏體不銹鋼。不銹鋼材料在無機化工生產中的使用主要以奧氏體不銹鋼和奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼為主,其中奧氏體不銹鋼又以含有鉬的00MO5不銹鋼、高鎳鉬904L不銹鋼以及316L不銹鋼為主,00MO5不銹鋼具有優良的抗孔蝕和縫隙腐蝕能力,主要用于塔設備冷卻管的制作,也可以用于接觸海水介質的冷卻小管,但由于其標準不一致,限制了此種不銹鋼材料的使用和推廣;904L不銹鋼的鉻鎳及MO含量很高,具有比00MO5還高的耐全面腐蝕性,同時還具有抗點蝕能力及冷熱加工性能;316L不銹鋼主要在設備、管道以及儀表等上面使用;②雙相不銹鋼。雙相不銹鋼主要以3RE60和CD4MCU鑄造不銹鋼為主。我國將此種材料應用在蒸發、吸收等設備的重要部位,雙相不銹鋼具有較好的抗晶間腐蝕的能力,其耐氯化物應力腐蝕性能只有在低應力下才會凸顯優越性。

  3.2 對鈦材料選擇的影響分析

  鈦具有較強的自鈍能力并且穩定性較高,在受到機械損傷后具有快速的自修復能力,尤其是在含有強烈破壞鈍化膜的CI-溶液中也表現出較好的抗點蝕能力。因此鈦材料具有的優良性能使之在無機化工生產設備中得到了廣泛的使用,與以往使用碳鋼制作的冷凝器設備相比,鈦材設備使用的壽命可長達10年以上。此外閥門是無機化工生產的重要的裝置,主要有截止閥、閘閥、漿液閥、球閥以及旋塞等,使用的材質有不銹鋼、鈦以及鑄鐵。根據實際的使用情況分析數據顯示,膠膜閥和鑄鐵閥的使用壽命通常只有3個月,鑄鐵閥門中的鑄鐵材質耐腐蝕性較低并且鑄鐵的重量較大,使化工生產設備經常發生泄漏問題,不利于無機化工的穩定、有序生產。而鈦材質的閥門表現出了較強的內腐蝕性和防沖刷性能,使用壽命可達20年,提供了化工生產的穩定性。近年來,鈦材料已應用在無機化工生產的技術改造及新裝置的制造中,例如無機化工生產使用的塔內冷卻管、熱換器管或板、泵葉以及儀表等設備的重要部件。從目前鈦材料在化工生產設備中的應用情況來看,已相對成熟,由鈦材料制成的靜止設備或是傳動設備在腐蝕介質或是腐蝕、沖刷兼有的介質中都表現出了較長的使用壽命,為化工生產企業帶來了較高的經濟效益和社會效益。

  3.3 對非金屬材料選擇影響的分析

  主要體現在:

  ①工程塑料。耐蝕塑料主要分為熱塑性與熱固性兩類,其中熱塑性塑料包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、氯化聚醚、聚苯硫醚等,這些熱塑性塑料具有優良的耐腐蝕性能;熱固性的樹脂包括樹脂有環氧、酚醛、聚酯、呋喃四大類,由于這些材料的剛度與強度較差,在用于化工設備的制造時需通過纖維來增強其剛度和強度。耐蝕塑料主要用于管道、通用設備、槽罐、熱換器、泵、閥等化工設備的制造中;②玻璃鋼。玻璃鋼是一種纖維增強高分子材料,經合成樹脂為粘合劑并以玻璃纖維為增強材料的新型復合結構材料,具有高強、輕質、耐蝕以及優良的耐熱性能。耐蝕玻璃鋼制品主要有儲罐、槽車、耐蝕風機以及管道等,另外玻璃鋼還可以替代鋼結構制作設備平臺、梯子、電纜橋架等,雖然一次性的投入成本較大,但能夠有效節約采用鋼結構帶來的周期性防腐費用。需要注意的是選用玻璃鋼時要對粘合劑品種及其配制進行分析,以保障玻璃鋼的耐腐蝕性能。

  綜上所述,無機化工生產在不同條件的共同作用下,生產設備極易發生腐蝕問題,嚴重影響了無機化工產業的正常生產,甚至造成安全事故,不利于無機化工行業的可持續發展,因此必須對無機化工生產中的腐蝕性對材料選擇影響進行分析具有重要意義。

  參考文獻:

  [1]曲云飛.無機化工生產中的腐蝕性[J].大陸橋視野,2017 (04).

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