氢氟酸腐蚀控制材料
赛化云防腐蚀技术总监 51防腐论坛资深版主 张作华
氢氟酸是强腐蚀介质之一，防腐蚀施工中控制其腐蚀危害确实是头疼的技术难题。在耐酸材料中含硅的材料都不能用于氢氟酸，原因就是硅和氢氟酸容易反应生成SiF4。因此，诸如玻璃、陶瓷、水泥混凝土等所有硅酸盐材料都不适用于氢氟酸。一般的耐氢氟酸的树脂涂料如酚醛、呋喃可以用来保护碳钢设备外部或者地面，控制氢氟酸喷溅引起的短暂性接触腐蚀；但是不适用于长期浸泡环境下的防腐。
氢氟酸腐蚀控制难点基于其小分子渗透，极易穿透一些耐腐蚀材料，造成被保护基层材料的腐蚀危害。长期以来，腐蚀控制科技人员通过大量实践和应用案列总结了许多耐氢氟酸腐蚀的材料，总体来说，耐氢氟酸材料主要有金属及合金材料、非金属材料两大类。金属材料如金、铂、银、镁、铜及镍铜合金、碳钢和铸铁等，非金属材料如天然软胶、硬胶和合成胶、碳和石墨、塑料等。非金属材料中，奇特的是一些木材也能够耐稀氢氟酸（10%以下的酸保护，木贮槽如果用沥青或者其他优良的涂料，可以贮存30%以下的稀酸。
金、铂、银对氢氟酸水溶液和无水氟化氢都有优良的耐蚀性能，铂是所有金属材料中最耐氟化氢的材料；银在一切浓度的氢氟酸中都具有良好的耐蚀性，温度可达沸点；镁能够耐一切浓度的氢氟酸温度达到85℃；镍室温下可以耐60%以下的氢氟酸，不适用于高温浓酸；铜及铜合金可耐各种浓度的氢氟酸，较浓的酸可用于85℃，稀酸可达沸点；镍铜合金可耐任何浓度的氢氟酸温度可达120℃，是最好的耐氢氟酸工业材料；碳钢可耐60%-70%以上的氢氟酸温度不超过65℃；铸铁常温下可耐60%以上的氢氟酸。所有类型的不锈钢都不适用于任何浓度的氢氟酸，即使常温条件下，原因就是氢氟酸会破坏不锈钢表面的保护膜。 橡胶类中的丁基橡胶和氯丁橡胶可耐50%-60%，65℃以下的酸，天然硬质或者半硬质橡胶及丁苯橡胶可耐40%-50%，65℃以下的酸，天然橡胶只能耐10%以下的氢氟酸，氟橡胶可耐浓度为30%的氢氟酸，氯丁橡胶适用于具有摩擦和低温环境下，接近90℃时使用丁基橡胶，氢氟酸和其他的混酸每种酸浓度小于35%时，常温条件下也可以使用氯丁橡胶和丁基橡胶，根据实际使用经验，橡胶衬里可以贮存62%以下的氢氟酸，而槽车只能贮存40%以下的氢氟酸；碳和石墨对于常用的氢氟酸浓度和温度范围内都具有良好的耐蚀性能，不透性石墨可耐48%浓度的沸腾酸，耐85℃温度下60%浓度的氢氟酸，使用不透性石墨浸入式换热器比其他材料制造的寿命长，不透性石墨砖是耐氢氟酸的唯一的砌筑材料，有浸渍石墨砖，压制石墨砖，浇注石墨砖三种，都是人工石墨和合成树脂制造，耐氢氟酸不透性石墨砖一般用酚醛树脂、呋喃树脂、氟树脂浸渍，也可以用石墨粉与树脂混合再模模压制砖块；酚醛树脂浸渍石墨砖耐40%氢氟酸，呋喃树脂浸渍石墨砖耐20%以下的氢氟酸，氟树脂浸渍石墨砖耐各种浓度的氢氟酸和硝酸氢氟酸的混合酸；选用酚醛浸渍的石墨砖和石墨粉与树脂混合再注模压制的砖耐酸率>96%，是氢氟酸工业防腐蚀衬里的重要材料。
塑料中聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、酚醛树脂、乙烯基树脂和不饱和树脂、环氧树脂等对常温下稀酸都有适当的耐蚀性，氯化聚醚和聚四氟乙烯（氟塑料4，F4，PTFE）则能耐更高的温度。塑料主要用作氢氟酸储罐、管道、阀门耐蚀材料，也是氢氟酸酸洗槽循环系统的防腐蚀材料。聚乙烯（PE）最高使用温度70℃，可耐浓度<40%的氢氟酸，浓度<30%的硝酸；聚丙烯（PP）最高使用温度107℃，可耐浓度<40%的氢氟酸，浓度<25%的硝酸，其与聚乙烯，聚四氟乙烯，聚三氟氯乙烯并列为耐氢氟酸的四大工程塑料；聚氯乙烯（PVC）耐60℃以下的0-4%浓度，22℃以下浓度为5-50%的氢氟酸；聚苯乙烯（PS）当温度低于90℃，可耐<40%的氢氟酸（不建议使用）；酚醛树脂温度<110℃，可耐浓度<40%的氢氟酸；环氧树脂常温环境下可耐稀的氢氟酸，当温度40-60℃时使用时根据配方不同耐蚀性能不一样，应谨慎使用；乙烯基树脂和不饱和树脂具有优良的耐氢氟酸性能，100℃可耐40%的氢氟酸；氯化聚醚在25-120℃温度下可耐0-48%浓度的氢氟酸，25-100℃温度下，可耐<60%浓度的氢氟酸；聚四氟乙烯使用温度<250℃，可耐70%浓度的氢氟酸和浓度为40%的硝酸；聚三氟乙烯（氟塑料3，F3）常温下可耐浓度60%的氢氟酸，25-50℃时可耐无水氢氟酸。以上塑料材料中，乙烯基树脂和不饱和树脂在防腐蚀施工中应用最为广泛，对于氢氟酸腐蚀控制除了配制涂料，还可以制作玻璃钢，胶泥和砂浆使用，常见配合比例如下表：乙烯基树脂和不饱和树脂配料比例表
特别需要注意的是，针对一切含硅材料不能用于氢氟酸的原理，防腐施工中选择砂浆和粉料可以选择硫酸钡、重晶石材料，配制乙烯基和不饱和树脂砂浆时，应采用一级品重晶石砂，耐酸率应>95%，沉淀硫酸钡粉应选择纯度>95%的一级品。玻璃钢增强纤维可以选择涤纶纤维布（平纹布，斜纹布，缎纹布），其中平纹布具有均匀定向除起泡性良好，强度没有斜纹布和缎纹布好，斜纹布比平纹布强度高，柔软性好，具有良好的铺覆性，手糊玻璃钢比较好，缎纹布强度高，铺覆性好，适用于手糊玻璃钢。涤纶纤维布是玻璃钢增强层，而表面毡能够提高玻璃钢抗渗性能，主要用于玻璃钢的表面和内壁，能够吸附90%以上的树脂，形成一道涤纶纤维与树脂比例为10:90的“富树脂层”。因此，乙烯基和不饱和树脂材料被大量使用于耐氢氟酸介质环境中。
虽然氢氟酸在防腐施工中很难控制；但是只要科学的选择耐蚀材料就可以解决腐蚀难题。无论是表面短暂式接触，还是长期浸泡环境都可以实现长效的耐蚀效果，甚至达到15年以上的使用年限。氢氟酸属于重防腐中强腐蚀介质之一，腐蚀控制材料技术人员在前人经验总结和成功应用案列基础上不断探索，研发出许多新的耐氢氟酸材料，范围已经不限于传统的金属或者金属合金材料。随着耐蚀材料技术的突飞猛进，氢氟酸防腐工艺也向着安全，环保，绿色，健康发展，材料和工艺的双管齐下，大大的推动了重防腐事业特别是强腐蚀介质控制技术的进步。
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