氨水储罐内壁防腐措施|工业腐蚀与防护

张作华

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[复制链接] 只看楼主倒序阅读楼主发表于: 2023-07-03

氨水储罐内壁防腐措施

上海朗晖赛化云技术总监 51防腐蚀论坛资深版主张作华

氨水在工业领域主要运用在毛纺、丝绸以及印染当中，作用就是溶解和调整酸碱度，它也是一种优良的助染剂。农业上，氨水按照正确的比例进行稀释可以做为化肥，能够用来给农作物增加营养。氨水对金属和非金属有一定的腐蚀作用。对铜的腐蚀比较强，钢铁比较差，对木材也有一定腐蚀作用，对水泥腐蚀不大。

氨在常温下是气体，加压液化可以得到液氨。氨气通入水中，可以得到氨水，就是氢氧化铵，农业用的氨水化肥就是15%-18%浓度的氢氧化铵。干态氨，湿态氨，液氨及氨水对金属的腐蚀不一样，而氨水对许多金属如铝铁铜都有腐蚀作用，所以通常情况下氨水盛装在塑料桶，玻璃瓶，橡皮袋和内涂沥青的铁桶内。
日常生产和使用及储存氨时，必须要充分考虑到不同形态的氨对材料的腐蚀作用，金属及合金材料中碳钢和铸铁（钢铁）耐干氨气和液氨，不怎么耐湿氨气和氨水；高硅铁耐干氨气，液氨和氨水；高镍铸铁耐干氨气，湿氨气，液氨，氨水；不锈钢耐干氨气，湿氨气，液氨及氨水；高合金不锈钢耐干氨气，湿氨气，液氨及氨水优良，就是价格贵；铝及铝合金耐干氨气和液氨，高纯度铝不耐氨水，但是纯度较低的铝及其铝合金遇到氨后会形成一层保护膜使得腐蚀终止；铅及铅合金耐干氨气，湿氨气，液氨和氨水良好，使用温度达到沸点；铜及铜合金不耐各种形态的氨及铵盐溶液；镍、镍铜、镍铬铁合金都耐干氨气，而镍铬铁耐湿氨气和氨水优良，镍铜合金耐<3%常温的溶液，镍耐<1%常温溶液；镍钼铁和镍钼铬铁合金耐干氨气，湿氨气，氨水良好，价格高；钛及钛合金耐干氨气、湿氨气、液氨和氨水优良，但是价格高；锆及锆合金耐各种形态的氨和水溶液，价格高；银耐干氨气不耐氨水；钽耐湿氨、液氨、氨水，不耐高温干氨气，因为价格高用途不大；金和铂耐各种形态的氨，价格高很少使用。
非金属材料对各种形态的氨耐蚀性能也是不一样的，例如陶瓷耐各种形态的浓度和温度范围内的氨；玻璃耐各种形态的氨（玻璃适用的温度及压力下）；搪瓷耐室温下各种浓度的氨水，不适用于干氨气、湿氨气及液氨，不耐高温高压有水环境下的氨气；针叶木材耐<10%氨水，阔叶木材不耐氨水；碳和石墨耐干氨气、湿氨气及各种浓度的氨水，在还原性氨气中耐热至3600℃；塑料耐氨水及铵盐溶液，其中石墨酚醛、呋喃塑料耐沸点以下各种浓度的氨溶液，聚乙烯、聚氯乙烯耐<60℃的氨溶液，聚丙烯耐100℃的氨溶液，石棉塑料耐常温氨溶液，而聚异丁烯、氯乙烯偏二氯乙烯共聚塑料、纤维素塑料都不耐氨溶液；硬橡胶耐湿氨气和氨水而软橡胶不耐，其他合成橡胶耐氨水，各种橡胶都不耐干氨气及液氨。橡胶品种不同对氨溶液耐腐蚀也不同，例如天然橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶可以耐各种浓度的氨溶液，温度可达65℃及85℃，丁晴橡胶可耐温度<65℃浓度<40%的氨溶液，氯丁胶可耐浓度<25%氨溶液，聚氨酯耐<10%氨溶液。涂料中的环氧漆，糠醇漆，氯丁橡胶漆，沥青漆等耐氨水，而酚醛漆不耐氨水，生漆不耐氨水溶液及浓氨气。

上述金属、合金和非金属材料在合成氨产生、氨化工应用中经常有选择的使用，有效控制氨（干湿氨气，液氨及氨水）或者铵盐对设施的腐蚀。然而，工业生产或者农业种植中储存氨水的容器大部分使用钢铁储罐，主要原因就是从强度和价格方面及维护等综合性能方面考虑，也就是说相对于其他材料性价比高。氨水对钢铁虽然腐蚀不严重；但是有其他腐蚀介质存在时或者是非浸泡部位的储罐壁板，顶板和钢铁附件在高湿含氧环境下腐蚀还是比较重。氨水储罐内壁防腐另外一个原因就是保持氨水的高纯度，使得氨水不受腐蚀物质的污染，对于生产高品质化工产品时，钢铁储罐内壁必须进行有效的防腐蚀措施。

钢铁制氨水储罐内壁防腐除了使用环氧漆，糠醇漆，氯丁橡胶漆，沥青漆等传统的防腐涂料外，还可以使用诸如钛纳米聚合物涂料、石墨烯聚合物涂料、氟橡胶重防腐涂料、无机有机杂化等新型高耐蚀重防腐涂料。当然，传统的橡胶衬里、塑料衬里以及树脂玻璃钢衬里（环氧玻璃钢、乙烯基玻璃钢、）也是钢铁制氨水储罐内壁防腐的重要工艺。所有防腐层材料选择时还要充分考虑氨水浓度及温度条件状况，不能一种材料“走天下”造成防腐层耐受度下降，导致防腐失败，建议在选择任何防腐蚀材料前必须先进行样品试验，避免损失的发生。钢制氨水储罐内壁防腐蚀施工工艺方法基本与普通的碳钢储罐内壁防腐蚀工艺方法一样，基层处理符合GB8923规定的要求，涂装时底涂施工不得低于2道，严禁“露白”，面涂饱满光亮，无针眼、气泡、鼓起及流挂等涂层缺陷，平均厚度不得低于设计要求。衬里施工时，保证衬里层服帖平整，上下层缝隙错开，接缝宽度符合规范要求，不得有空鼓凸起，拉拔测试附着力>5Mpa，电火花检测致密性不得有火花产生。钢铁氨水储罐内壁防腐施工完毕后，建议常温条件下自然养护10天以上，才能投入使用，严禁“今天做，明天用”野蛮的违反防腐蚀操作规程的做法。钢铁氨水储罐内壁防腐，还有技术工程师提出了金属热喷涂的防腐方法，就是使用耐全形态氨（干氨气、湿氨气、液氨、氨水溶液）的金属丝热喷在钢铁表面，达到长效耐氨腐蚀（物理隔离而非阴极保护）的目的，效果如何还必须经过大量的实践案例来验证。
合成氨一直是化工产品的重要组成，世界上每年合成氨的产量已经达到了一亿吨以上。而其中大多数的氨用来制造化肥，而1/3作为其他化工产品的原料。因此，氨就是最基础的化工产品。氨是推动我国化工产业发展的重要因素，在我国经济发展过程中是非常重要的。据统计，2018年我国氨市场规模为2107.63亿元，2022年市场规模为3104.72亿元，同比2021年增长4.52%。

中国氨水产业链上下游分为农业用氨和工业用氨两大领域，而农业用氨占比达到86.6%，是我国氨水行业的主要消费市场。体量庞大的氨水市场和众多的合成氨生产设施必将推动氨耐蚀材料、氨防腐技术的发展，更加会推动钢铁制氨水储罐的内壁防腐的技术的快速进步。如今对于钢铁制氨水储罐的内壁防腐措施已经不仅仅是简单的耐蚀材料选择和施工工艺的优化；而是从储罐内部的湿度，温度，含氧量，介质纯度等综合因素进行智能化控制，提高氨水储罐自身防腐能力，大大延长钢铁制氨水储罐使用寿命。