盐酸防腐蚀技术
赛化云防腐蚀技术总监 51防腐蚀论坛资深版主 张作华
盐酸是一种强的还原性酸，具有很强的腐蚀性，只有一些贵金属如钽、铂、金、银和少数合金如镍钼铁合金和含钼高硅铁对盐酸有良好的耐腐蚀性能。普通碳钢及不锈钢在盐酸介质环境中腐蚀十分严重；而大部分非金属材料对盐酸具有良好的耐腐蚀性能，如玻璃、陶瓷、碳、石墨、橡胶、塑料等，一些树脂及树脂配制成的涂料对盐酸生产设备、使用设备及储罐储槽等设施也有优良的耐蚀耐腐蚀性能。
许多工业工程项目中的生产设备、仓储槽罐、管道设施、承载基础及其附件大部分是水泥混凝土、水泥砂浆及碳钢结构。这些结构与盐酸接触后就会发生腐蚀现象，而且非常严重，是危害安全生产、增加成本、降低效率的关键性因素。因此，对于盐酸腐蚀的控制历来被防腐技术工程人员关注和重视，在长期的实践和大量案列中，防腐蚀技术人员从施工工艺及材料选择等方面总结了大量的经验，成为有效的控制盐酸腐蚀的经典传统型工艺方案。例如塑料衬里、橡胶衬里、玻璃钢衬里、鳞片衬里、耐酸砖板衬里及一些高耐蚀树脂涂料的涂装等诸多耐盐酸腐蚀的成功案例，极大的提高了盐酸生产，应用及储存设施设备的使用寿命。随着防腐蚀技术的发展，复合防腐蚀工艺也在盐酸防腐蚀工程中被大量应用，如鳞片胶泥与玻璃钢的复合防腐，耐蚀砖板与玻璃钢的复合防腐，涂层与玻璃钢或者鳞片胶泥的复合防腐，橡胶板与耐蚀砖板的复合防腐等等，复合型防腐工艺突破了传统的单一防腐蚀工艺中出现的某些缺陷，延长了被保护物的使用寿命，降低了盐酸生产和应用及储存中的维护成本，提高了经济效益和安全系数。 控制盐酸强腐蚀，除了实施先进的施工工艺外关键的就是对于耐盐酸材料的选择。耐盐酸材料无外乎金属材料和非金属材料两种，金属材料上文提到的如高硅铁，含钼高硅铁比不含钼高硅铁对盐酸的耐蚀性能优良，适合中等温度以下的一切浓度的盐酸腐蚀；但是不耐沸腾的浓盐酸，对于温度介于60℃-80℃的浓盐酸适合。普通的不含钼高硅铁能够耐常温下盐酸和<60℃，浓度<10%稀盐酸高镍铸铁，耐常温下稀盐酸不耐浓度>10%或者高温环境下的盐酸。不锈钢，在盐酸中腐蚀严重（氯离子的晶间腐蚀），也不能耐含卤素离子的各种酸液（如含盐酸或者氯化物的硝酸）介质，含有氯离子的物质都不能使用不锈钢设备。铝和铝合金在一切浓度和温度的盐酸中迅速溶解，没有适用价值，根本不能耐盐酸腐蚀。铅和铅合金，耐常温20%-30%以下的酸或者温度较高的稀酸。铜及铜合金，耐<30℃不充气而浓度<20%盐酸，含锌>17%的黄铜不适用于盐酸，含磷和锡的青铜耐100℃的盐酸。镍及镍铜合金，镍耐不充气浓度<20%盐酸，镍铜合金耐浓度<10%酸；镍及镍铜合金耐充气浓度<5%温度<50℃的盐酸。镍铬铁合金，常温耐浓度<10%稀盐酸，耐高温氯化氢气体达到540℃。镍钼铁和镍钼铬合金（哈氏合金）耐各种浓度的盐酸，尤以哈氏B为最好，能耐各种浓度的沸酸。钛及钛合金，耐充气或者含氧化剂的稀盐酸，耐浓度<10%不充气盐酸。锆及锆合金，耐一切沸点以下的一切浓度和温度的盐酸。银，不耐充气盐酸，耐不充气70℃-100℃浓度<20%的盐酸，耐常温条件下浓度>20%的盐酸。钽，耐一切浓度和温度至沸点的盐酸，包括王水在内的大多数强腐蚀介质（除氢氟酸及游离三氧化硫以外），导热性优良，在盐酸生产设备及其他强腐蚀介质中广为应用（缺点就是价格高）。 选择耐盐酸腐蚀的金属及合金材料其中最大的原因就是具有很好的机械强度及热导率高，缺点就是造价太高。非金属材料虽然大部分耐盐酸性能较好；但是在热导率、机械强度方面不如金属及合金材料。非金属材料如，陶瓷和玻璃，耐一切浓度和温度的盐酸，耐酸瓷砖广泛用于盐酸储槽、罐、泵、阀及管道管件，酸烟吸收塔，反应塔。石英玻璃，耐一切浓度和温度的盐酸，耐热耐振动。搪瓷，耐酸搪瓷对一切浓度和温度的盐酸都无作用，广泛应用于含盐酸的操作。木材，可以适用于浓度<20%温度<100℃，温度较高时，可以在木材表面涂刷沥青或者酚醛清漆等涂料，当然木材使用树脂浸渍后，耐蚀性能和强度都会提高。碳及石墨，能够耐一切温度浓度的盐酸，因此碳和石墨被广泛用于生产和使用盐酸的设施设备。塑料，大部分塑料对盐酸具有优良的耐蚀性能，如酚醛，呋喃，聚三氟氯乙烯，聚四氟乙烯，聚全氟乙、丙烯、聚偏二氟乙烯、氯化聚醚等能耐一切浓度和沸点以下的盐酸；环氧、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、过氯乙烯、氯乙烯-偏二氯乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚碳酸酯、有机玻璃、ABS、聚苯醚、聚苯硫醚等可耐30%-38%及以下的盐酸，温度可到材料的耐温极限，一些如尼龙，共聚甲醛及几种纤维素塑料则完全不耐盐酸。酚醛石棉或者石墨塑料常温耐浓度>30%的盐酸，可以储存浓度10%以上的沸盐酸。聚氯乙烯塑料，耐温度<60℃各种浓度的盐酸。氯乙烯-偏二氯乙烯共聚物，耐常温下浓度<35%盐酸，耐80℃，20%盐酸，耐沸腾盐酸及110℃酸烟，耐80℃，浓度34%盐酸或者常温下浓度为36%的酸。橡胶，天然和合成橡胶在其耐温极限内耐一切浓度的盐酸，应用温度为60-80℃。天然硬橡胶耐100℃，20%的盐酸，还可以耐80℃的浓盐酸。涂料中，酚醛，呋喃，环氧耐盐酸腐蚀，氯化橡胶常温下耐浓度<36的盐酸和50℃10%以下的酸，沥青可耐常温下浓度<50%酸和50℃浓度<37%的酸。生漆，是一种优良的耐盐酸材料，能够耐沸点以下一切浓度的盐酸，坚固耐久，适合盐酸喷溅短暂接触部位，对于长期浸没接触时，必须慎重使用。
当今对盐酸腐蚀控制除了选择金属本征型耐蚀材料外（生产及应用设施）大部分都是选择塑料（整体设备制作）和其他非金属材料的防护。例如涂料防护，衬里防护等方法。涂料防腐简单方便，一些耐盐酸树脂或者改性树脂涂料可以直接涂覆于碳钢或者水泥基面，无论是附着力及耐蚀效果都能满足一定的使用寿命年限要求。衬里防护在厚度要求、耐磨性能及耐蚀性能方面更胜涂料防护一筹，如乙烯基玻璃钢或者鳞片胶泥衬里、呋喃树脂玻璃钢或者鳞片胶泥衬里、酚醛树脂玻璃钢或者鳞片胶泥衬里、改性环氧树脂玻璃钢或者鳞片胶泥衬里、橡胶衬里、耐蚀砖板衬里、石墨板衬里、花岗岩衬里等等。防腐工艺技术上面采取复合防腐的方法，如玻璃钢衬里复合耐酸砖板或者花岗岩，鳞片胶泥复合玻璃钢，玻璃钢或者鳞片胶泥复合涂料等，目的就是最大程度的延长处于盐酸介质环境下的各种生产及使用设备，储存容器的使用寿命。经过长期的施工实践和大量的成功应用案列证明复合防腐比单一防腐效果更加明显，耐盐酸腐蚀时间大大延长。随着工业化发展，耐盐酸金属或者合金生产，应用及储存设施的大量应用，导致生产及使用工程中的维护成本的增加，加之金属及合金资源的有限性，因此对于非金属耐盐酸腐蚀材料需求在逐渐增加；目前面临的就是非金属材料机械强度还不如金属及合金。因此不能大范围推广使用，只能使用一些价格比较低廉的碳钢进行防腐处理，如非金属材料复合防腐后，既能满足耐蚀要求也能达到机械强度条件，性价比也比较高。现代工业生产，应用及储存盐酸的设备设施（特别是碳钢和水泥基础设备设施）的防腐依然以非金属复合型重防腐工艺为主流工艺之一，一些设备设施运行十年以上几乎没有什么变化，成为盐酸腐蚀控制最为有效的典型案列。 笔者据智研咨询发布的《2022-2028年中国盐酸行业市场专项调研及投资前景研究报告》发现，随着我国经济增速放缓，盐酸行业下游市场需求表现低迷，导致盐酸产能过剩，市场供大于求的现象日益严重。2021年我国盐酸（氯化氢含量31%）产量为802.24万吨，整体产能呈过剩态势，但盐酸行业产能主要集中在中低端领域，高端需求市场的盐酸产品主要依赖进口。当前我国正处于经济结构转型升级的关键时期，新技术、新产业、新模式的出现推动制造业不断发展，为盐酸产业提供了新的机遇，与之相关联的盐酸防腐蚀行业将迎来一个高速发展时期，也给盐酸生产、应用、储存防腐蚀技术提出了更高的要求。
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