硫酸裝置關(guān)鍵設(shè)備腐蝕機(jī)制與防護(hù)措施

楊曉芬

摘 要：在工業(yè)生產(chǎn)過程中，硫酸裝置是保障企業(yè)完成生產(chǎn)目標(biāo)的關(guān)鍵，所以，設(shè)備的安全、穩(wěn)定運行至關(guān)重要，它關(guān)系著企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益最大化的實現(xiàn)。但是，在硫酸裝置關(guān)鍵設(shè)備長時間運行后，難免會出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。對此，主要分析了導(dǎo)致硫酸裝置關(guān)鍵設(shè)備腐蝕的原因，并提出了相應(yīng)的防護(hù)措施，以期為相關(guān)工作提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：硫酸裝置；關(guān)鍵設(shè)備；腐蝕機(jī)制；防護(hù)措施

中圖分類號：TM46 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.07.100

硫酸裝置關(guān)鍵設(shè)備被腐蝕是導(dǎo)致裝置發(fā)生泄漏的主要原因，而系統(tǒng)也常常因為關(guān)鍵設(shè)備被腐蝕而進(jìn)行搶修，嚴(yán)重影響了設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。這樣，不僅會導(dǎo)致酸泄漏，增加了不安全因素，同時，還需要將大量的人力、物力投入生產(chǎn)中。本文主要根據(jù)硫酸裝置關(guān)鍵設(shè)備的運行特點，簡要分析了硫酸的腐蝕特性，并探討了降低硫酸腐蝕的防護(hù)措施，旨在優(yōu)化裝置，延長設(shè)備的使用壽命。

1 發(fā)生腐蝕的原因分析

1.1 硫酸的腐蝕特殊性

硫酸的腐蝕特殊性是導(dǎo)致硫酸裝置關(guān)鍵設(shè)備被腐蝕的主要原因，而氫去極化腐蝕為酸中金屬的腐蝕。其中，影響腐蝕程度的重要因素是介質(zhì)中的氫離子濃度。由于水中的硫酸離解主要分為2級，因此，當(dāng)硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于85%時，會隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高而增強(qiáng)其腐蝕性，當(dāng)硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過85%時，也會隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高而增強(qiáng)其腐蝕性。因為所生產(chǎn)的硫酸在硫酸裝置和設(shè)備運行過程中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.5%，但是，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)在酸吸收過程中會逐漸增大。在運行過程中，將溫度控制在66～82 ℃，而與室溫相比，酸吸收罐溫度明顯較高，從而增大了腐蝕的可能性。

硫酸腐蝕性會隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù)和溫度的變化逐漸呈現(xiàn)還原性或氧化性。當(dāng)硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高時，在任何溫度下，其均呈氧化性；當(dāng)硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)適中時，在高溫下呈氧化性，在低溫下呈還原性；當(dāng)硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低時，在任何溫度下都均呈現(xiàn)還原性。此外，硫酸裝置關(guān)鍵設(shè)備的腐蝕程度還會受酸中雜質(zhì)的影響。對于還原性的稀硫酸，還原性離子（亞硫酸根、氯離子、氟離子等）會加劇其腐蝕程度，而氧化性鹽和氧化性酸可抑制腐蝕情況。

1.2 腐蝕泄漏

硫酸管線彎頭處、管線閥門后部等因流速的變化而形成介質(zhì)湍流，很容易使硫酸中碳鋼管線表面形成的氧化鐵鈍化膜被破壞或發(fā)生溶解，從而使其被腐蝕，造成泄漏。此外，外管線有加熱介質(zhì)所產(chǎn)生的酸等物質(zhì)也會造成腐蝕泄漏。

2 防護(hù)措施

2.1 正確、合理地選擇材質(zhì)

硫酸裝置關(guān)鍵設(shè)備的腐蝕機(jī)制較為復(fù)雜，需要綜合分析各種影響因素和設(shè)備的運行情況，并在此基礎(chǔ)上合理選材。

2.2 陽極保護(hù)的應(yīng)用

2.2.1 工作原理

金屬腐蝕是因為金屬失去電子而被溶解，它主要是一個電化學(xué)過程。在金屬被腐蝕的過程中，有一個腐蝕電位，并且它具有一定的腐蝕電流。如果在金屬上加入外部電流，則會使金屬電流發(fā)生變化。通常情況下，腐蝕電位為負(fù)極，金屬電位在陽極時，電流會向正方向移動，并長時間處于鈍化區(qū)內(nèi)。這樣，便會減少腐蝕電流，起到一定的防腐作用。將有鈍化性傾向的金屬作為陽極，被稱為陽極鈍化，即利用正電流改變其電位的方法。

陽極保護(hù)是對材料的保護(hù)，它主要是對設(shè)備和硫酸管道施加一定的恒定電流，從而使其內(nèi)表面形成鈍化膜。該膜具有耐腐蝕性的特點，并且其能長期保持鈍化狀態(tài)，這樣便能對材料起到較好的保護(hù)作用。但是，在陽極保護(hù)的使用過程中，必須考慮到陽極保護(hù)的分散能力、陽極的數(shù)量和布置、陰極與陽極的面積比等因素，而這些都是要根據(jù)酸流量、酸溫和酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)來確定的。

2.2.2 使用條件

陽極保護(hù)僅適用于鐵、鎳等活性鈍化金屬，不銹鋼、碳鋼均屬于這類金屬，因此，該方法被廣泛應(yīng)用于硫酸裝置中。此外，陽極保護(hù)還可用于強(qiáng)氧化、強(qiáng)酸性介質(zhì)等可以形成保護(hù)膜的介質(zhì)中，而各種濃度的煙酸和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.5%的硫酸均屬于這種介質(zhì)。由此可見，將陽極保護(hù)用于硫酸裝置關(guān)鍵設(shè)備中具有非常重要的作用。

在部分硫酸裝置的關(guān)鍵設(shè)備中，會將恒電位陽極保護(hù)用于儲罐、酸換熱器上，這樣可以延長其使用壽命。但是，在使用該方法前，需要先測一下腐蝕電位、腐蝕電流等腐蝕數(shù)據(jù)，同時，還應(yīng)測得控制參比、監(jiān)測參比，確定方案可行后才能使用陽極保護(hù)。

2.2.3 注意事項

在使用陽極保護(hù)時，需專門布置設(shè)備管道彎頭和泵出口，并將不同材料、不同長度的陰極安裝在硫酸設(shè)備的不同位置。同時，必須要保證其通過酸介質(zhì)后會在陽極與陽極之間構(gòu)成回路，使酸充滿上下酸管線；如果是管道，則應(yīng)確保管道內(nèi)酸流動比較平穩(wěn)。此外，在安裝陽極保護(hù)的過程中，應(yīng)在不同位置預(yù)留一定的監(jiān)測參比電極和控制參比電極。

總的來說，將陽極保護(hù)用于強(qiáng)腐蝕性的硫酸裝置關(guān)鍵設(shè)備中，具有泄漏少、腐蝕率降低、操作簡單和壽命長等特點。使用該方法，不僅延長了硫酸裝置設(shè)備的使用壽命，還保障了工業(yè)生產(chǎn)的安全。

3 結(jié)束語

總之，筆者認(rèn)真分析了硫酸裝置關(guān)鍵設(shè)備腐蝕的原因后認(rèn)為，防護(hù)硫酸工藝設(shè)備腐蝕的最佳方法是合理選擇設(shè)備的材質(zhì)，并采用陽極保護(hù)裝置等。采用陽極保護(hù)裝置能夠保證設(shè)備的正常運行，延長裝置和設(shè)備的使用壽命，從而進(jìn)一步提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

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〔編輯：白潔〕

Abstract： In the industrial production process， sulfuric acid plant is crucial to protect the enterprise production goals， therefore， safe and stable operation of critical equipment， it relates to achieve maximum economic efficiency of enterprises. However， after a long-running critical equipment sulfuric acid plant， there will inevitably be corrosion， seriously affected the normal operation of the equipment. In this regard， mainly analyzes the causes of key equipment corrosion sulfuric acid plant， and the corresponding protective measures in order to provide reference for related work.

Key words： sulfuric acid plant； key equipment； corrosion mechanism； protective measures