典型化工酸的腐蚀与选材

一、氯化氢和盐酸

干燥氯化氢在200℃以下对碳钢实际上并不腐蚀，它的腐蚀速率不大于0.1mm/a，在250℃时上升为0.5 mm/a。含水氯化氢气体的腐蚀，实际上就是盐酸的腐蚀，只要温度高于氯化氢的最高露点（80~200℃，随HCL含量及压力条件而不同）以上，最好在250~300℃，碳钢的腐蚀速率仍保持可容忍的范围内；盐酸是典型的非氧化性酸，铁在稀盐酸中生成氯化亚铁，在浓酸中生成三氯化铁，三氯化铁溶于水。31%的工业盐酸由于含有三价铁的氯化物，呈深黄色，且腐蚀明显强于化学纯的发烟盐酸（浓度37~38%）；在盐酸中，铸铁的腐蚀比碳钢严重；普通不锈钢即使在1%的盐酸中，也会发生孔蚀；在盐酸介质中，只有含钼不锈钢、钛（含量300ppM，温度90℃以下）、银、哈氏合金、锆和钽可供选择，特别是钽，这种金属即使在三氯化铁和氯的存在下，在任何浓度和温度（直至沸腾）的盐酸中，也不会腐蚀；在盐酸生产中，采用了大量的非金属材料，硬PVC的耐盐酸性能优于PP，可以在任何浓度范围内使用，只要不超过它的允许使用温度。在稀酸场合，PP可在110℃以下长期使用。PE在80℃以下具有优良的耐酸性。乙烯基酯树脂的耐酸性能优于双酚A聚酯和环氧树脂，但比酚醛树脂的耐温性地20~30℃。PTFE具有优良的耐酸性，使用温度在250℃以下。天然橡胶在80℃以下的盐酸中具有优良的耐酸性能。不透性浸渍石墨具有优良的耐腐蚀性能，在盐酸生产中得到广泛的应用。
二、硫酸

硫酸是一种含氧酸，稀硫酸的氧化性很弱，属于非氧化性酸类，主要产生氢去极化腐蚀。氢去极化腐蚀是指以作为去极化剂的腐蚀过程，反应的结果是金属不断地溶解、减薄。浓硫酸具有很强的氧化性，属于氧化类酸，可使部分金属有自钝化的能力，在金属表面生成致密的钝化膜，这种膜不溶于浓硫酸，从而阻碍腐蚀继续发生。在硫酸生产中，常用的金属材料有：铅、碳钢、铸铁、不锈钢、哈氏合金、锆和钽等。铅与稀硫酸反应在铅的表面生成一层稳定的难溶解的PbSO4保护膜，但若碰到浓硫酸这层膜又会溶解。所以当硫酸浓度低于60%，温度在100℃以下时，可以使用铅。当硫酸浓度高于75%时，不推荐使用。由于铅的机械强度低，一般做衬里材料使用；碳钢在60%以下的硫酸中强烈腐蚀，但当硫酸浓度增大到75%以上时，在金属的表面将生成氧化铁的保护膜，从而**提高耐腐蚀性能；铸铁在浓硫酸中比碳钢更容易钝化，尤其是高硅铸铁（硅含量在14%~17%之间）。但铸铁中的Si会与渗入铸铁中的游离的SO3作用生成SiO2，其体积增大会造成铸件开裂，因此不能用于发烟硫酸中；不锈钢不耐稀硫酸的腐蚀；哈氏合金具有比一般奥氏体不锈钢高得多的耐蚀能力，除硫酸外，可在多种腐蚀性介质中应用，如：硝酸（浓度低于50%）、盐酸、磷酸、醋酸和各种有机酸；锆有良好的延展性和焊接性。锆在10%～40%的硫酸中，在沸腾的温度下腐蚀速率为0.0036～0.0063 mm/a，在75%硫酸中温度100℃时腐蚀速率为0.55 mm/a。钽是具有高度化学稳定性的纯金属，除氢氟酸外在许多介质中具有极强的耐腐蚀性，如：无机酸、王水和有机酸等，但钽不耐发烟硫酸；在硫酸生产中，采用了大量的非金属材料，硬PVC 一般使用温度低于60℃，PP、PE、PTFE、天然橡胶、不透性浸渍石墨等也得到广泛的应用。
三、磷酸

磷酸属于三元中强酸，化学性质稳定，无强氧化性和还原性。磷酸生产中，反应料浆中含有、、等杂质离子和35~45%的固体颗粒，其中杂质酸的腐蚀性具有决定性的影响，固体颗粒会产生磨蚀，、、等会破坏不锈钢的钝化膜，甚至发生孔蚀。在生产中常用的金属材料有：铅、K合金（）、哈氏合金、20号钢、316L、UB6、双相不锈钢22-5和（）等；非金属材料有：石墨、橡胶、玻璃钢、塑料等。
四、硝酸

硝酸属于强氧化性酸，硝酸对金属的腐蚀随浓度的增加而逐渐严重。硝酸腐蚀中常采用的耐腐蚀金属材料有：碳钢、铝、不锈钢等。硝酸对碳钢的腐蚀特性是，当温度在25℃左右且硝酸浓度在30%以下时，随着浓度的增加，腐蚀速度加大，当硝酸浓度30%时，腐蚀速率达到最大值，为22.5g/m2﹒h。当硝酸浓度超过50%时，碳钢钝化。当硝酸浓度70～80%时，腐蚀速率为0.5～0.1mm/a（腐蚀深度）。当浓度达90%以上时，腐蚀速率加大。温度升高时，碳钢的钝化膜易被破坏，同时还有晶间腐蚀；硝酸浓度在95%以上时，铝是很稳定的；硝酸是强氧化性酸，能使不锈钢中的铬氧化成致密的，不锈钢中的铬含量越高，耐腐蚀性越强；耐硝酸腐蚀的非金属材料有：搪玻璃、聚四氟乙烯、陶瓷和玻璃等材料。

五、溴和溴化物

溴具有强烈的氧化性，溴及溴化物有毒。干燥的溴气体腐蚀属于溴的气相腐蚀，为单一的化学腐蚀，突出表现为溴对材料的氧化。许多金属材料都耐干燥溴气的腐蚀，如：铸铁、高硅铸铁、铝、铜、镍、蒙乃尔合金、哈氏合金、钽等。非金属材料有：玻璃、搪玻璃、陶瓷、碳化硅、聚四氟乙烯和聚三氟氯乙烯等；溴和水作用后生成次溴酸和氢溴酸，次溴酸和氢溴酸都是不稳定的化合物。在溴水中，除了溴水外还有次溴酸和氢溴酸的腐蚀，耐液溴腐蚀的金属很少，有镍、银、哈氏合金B，C和钽。耐液溴的非金属材料：玻璃、搪玻璃、陶瓷、碳化硅、聚四氟乙烯和聚三氟氯乙烯等。
六、氢氟酸

氢氟酸是无色澄清的发烟液体，为中等强度的酸，腐蚀性极强，极易挥发，置于空气中即冒白烟。与金属盐、氧化物、氢氧化物作用生成氟化物。遇金属能放出氢气，遇火星易引起爆炸或燃烧。氢氟酸具有很强的腐蚀性和毒性。根据氢氟酸的腐蚀特性，可将其分成无水（即液态氟化氢）、高浓度和低浓度的氢氟酸三类。由于氢氟酸是电解质溶液，所以氢氟酸腐蚀是典型的电化学腐蚀。在有氢氟酸腐蚀的场合，碳钢和低合金钢当在浓度高于75％～80％、温度低于65℃的条件下耐腐蚀性能良好。镁对氢氟酸是理想的耐蚀材料，一般只做容器。钛适用于浓度为 60~100% （室温状态）。银可用于沸腾的氢氟酸。蒙乃尔合金是重要的耐氢氟酸腐蚀的材料；耐氢氟酸腐蚀的非金属材料主要有：PTFE塑料和不透性浸渍石墨材料。

七、氯气的腐蚀

氯气微溶于水，生成盐酸和次氯酸，次氯酸具有强氧化性。氯水的腐蚀与湿氯相似，但随含水增多而减轻。当氯气中含水小于150ppM时，碳钢的腐蚀速率小于0.04 mm/a，即干燥氯气对碳钢基本不腐蚀。当氯中含水量高时，金属在湿氯中很快被腐蚀。不锈钢在含量高于150ppM时，会破坏不锈钢表面的钝化膜而产生孔蚀或应力腐蚀破裂。钛具有优良的耐湿氯性能（含水1.5%以上）。同时耐干湿氯气的金属材料只有钽、银、铂和部分合金；氯气会渗透且与绝大多数高分子材料起反应，表面会生成一层黄色的油糊状产物——氯奶油。在氯气气氛中PP腐蚀速率大于PE，而PE又逊于硬PVC。聚四氟乙烯的抗氯渗透性能不及聚偏二氟乙烯，尽管氟塑料具备优良的耐腐蚀性能和较高的耐温性，在氯的介质中并不推荐使用。


八、次氯酸盐腐蚀

次氯酸盐，如次氯酸钠和次氯酸钙在中性或弱酸性时是不稳定的，其腐蚀性非常强，在高温时更甚。次氯酸钠溶液在微碱性条件下有较好的稳定性，接近中性时，即易分解，在酸性条件下则更加速分解并释放出氯气。次氯酸钠在储藏时，会逐渐分解，释放出氧，原子氧具有强烈的氧化作用。因此，在次氯酸钠中，腐蚀性介质有，HCL、CL2、O、NaOH和NaCL等，其中O和NaCL都是强渗透性介质，因此除了考虑材料的耐酸、耐碱和强氧化性腐蚀外，还要考虑材料的抗渗透性。次氯酸钙的腐蚀与次氯酸钠类似，只是腐蚀程度稍低。金属钛在次氯酸钠溶液中有优良的耐腐蚀性，用钛制作的设备不会存在氧的渗透或缝隙腐蚀等问题；天然橡胶由于氧的渗透，很快会导致橡胶溶涨起泡，一般使用寿命只有2年。软PVC塑料虽然有良好的抗氧化性能，但软板内的增塑剂会被氢氧化钠逐渐萃取而老化破裂，它的使用寿命也只有2～3年。丁基胶板衬里、PE和氟塑料等应用效果比较理想。

九、酰化工艺的防腐蚀

酰化广义上是指有机化合物分子中的氢被酰基所取代的过程。工业上常用的酰化剂有甲酸（HCOOH）、乙酸、草酸、苯甲酸、光气（COCL2）、醋酸酐等。这些酰化剂的酸和酸酐都是氧化性的，不锈钢在氧化性的有机酸中是耐蚀的。

氯化氢和盐酸的腐蚀性取决于水分、温度和浓度，干燥氯化氢对碳钢的腐蚀性很小，但含水的情况下腐蚀性增强。材料选择上，钽和部分高耐蚀合金、以及耐酸的非金属材料如PVC、PP、PE、PTFE等可作为考虑。

硫酸对金属的腐蚀取决于浓度和温度，铅、高硅铸铁等材料在特定条件下能够形成保护膜，提高耐蚀性。非金属材料如PVC和PTFE也在硫酸环境中有广泛应用。

磷酸对金属材料的腐蚀性因杂质和温度而异，需要选择耐酸和耐磨的材料，如哈氏合金、双相不锈钢等，非金属如橡胶和塑料也常用。

硝酸因强氧化性而对金属腐蚀性大，不锈钢中铬元素有助于耐腐蚀。非金属材料如聚四氟乙烯因耐酸性佳而广泛应用。

溴和溴化物对金属的氧化腐蚀显著，但干燥溴对许多金属腐蚀性小。耐液溴的材料有镍和哈氏合金等，非金属材料如聚四氟乙烯等也可应用。

氢氟酸对金属和非金属材料腐蚀性极强，选择金属材料时要注意温度和浓度的限制，非金属则以PTFE和石墨为佳。

氯气的腐蚀性与水分含量密切相关，湿氯对金属腐蚀快，干燥氯则影响小。选择耐氯气材料需考虑氯含量，如钽、银、铂等。

次氯酸盐腐蚀性强，对金属和非金属材料都有强烈的腐蚀与渗透性，材料选择上需考虑耐酸、耐碱和抗氧化性能。

酰化过程中要注意选用在氧化性有机酸中具有耐蚀性的不锈钢和其他耐蚀材料。
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