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簡要描述:ZS-1032 硫酸儲(chǔ)罐耐酸堿防腐涂料,采用聚四氟乙烯、鱗片狀石墨烯、重晶石等材料,惰性高,涂層致密。耐溶脹性好。適用耐濃硫酸儲(chǔ)罐內(nèi)壁防腐,可以直接接觸酸性介質(zhì),溶脹率低,耐溫250℃,適用底材廣泛,可在不銹鋼、碳鋼等金屬材質(zhì),還可在非金屬材質(zhì)陶瓷、玻璃鋼等表面施工,附著力好,防腐效果佳。
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硫酸儲(chǔ)罐耐酸堿防腐涂料
硫酸是活潑的無機(jī)強(qiáng)酸之一,它是化肥、醫(yī)藥、冶金、染料、化纖、精細(xì)化工、礦物加工、制藥、石油煉制和各類有機(jī)無機(jī)化工行業(yè)的催化劑、溶劑和生產(chǎn)原料,因此在化工行業(yè)的廣泛應(yīng)用而號(hào)稱“化工之母"。硫酸因與肥料三要素(氨、磷、鉀)及硫基肥所制造的母體作用有密不可分的聯(lián)系,更是被稱為“化肥之母"。
由于硫酸具有很強(qiáng)的腐蝕性,所以在生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用過程中,硫酸的安全儲(chǔ)存是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。為了保證儲(chǔ)存設(shè)施能安全運(yùn)行,應(yīng)正確選材、合理設(shè)計(jì)、妥善管理,系統(tǒng)地運(yùn)用電化學(xué)保護(hù)、鈍化、覆蓋層保護(hù)等多種手段加以保護(hù)。
硫酸腐蝕原理及特點(diǎn)
表1 市面上的硫酸常見的濃度、狀態(tài)及腐蝕特點(diǎn)
濃度 | 狀態(tài) | 腐蝕性 | 特點(diǎn)備注 |
<5% | 特稀硫酸溶液 | 電化學(xué)腐蝕為主,腐蝕性一般 | 1)65%濃度以下的稀硫酸在所有溫度都為還原性; 2)稀硫酸對碳鋼的腐蝕速率隨濃度的提高而增強(qiáng);達(dá)到一定濃度后(47%~50%是電化學(xué)腐蝕速度的峰值點(diǎn)),腐蝕速率隨濃度的提高而急劇下降; 3)同一濃度的稀硫酸隨著溫度的增加,腐蝕性會(huì)加大; 4)雜質(zhì)對腐蝕也有很大的影響,如含氟、氯等其他離子; 5)介質(zhì)流速越大、固相顆粒多也會(huì)加劇稀硫酸溶液的腐蝕性。 |
5~65% | 稀硫酸溶液 | 電化學(xué)腐蝕為主,腐蝕性非常強(qiáng) | |
65~85% | 濃硫酸溶液 | 電化學(xué)腐蝕為主 | 1)65%~85%硫酸低溫下為還原性,高溫或沸點(diǎn)下為氧化性; 2)85%~100%硫酸及發(fā)煙硫酸在所有溫度下都呈氧化性; 3)濃硫酸具有吸水性,空氣中水份也會(huì)使敞空的濃硫酸變稀,對碳鋼的腐蝕性增大; 4)65%~85%期間,隨溫度上升,其對碳鋼的腐蝕速率下降; 5)碳鋼在80%~100%的硫酸中可形成鈍化保護(hù)膜,在無流速、無沖刷、無充氣、密封時(shí)可耐受60℃~80℃; 6)102%以上的發(fā)煙硫酸,會(huì)破壞鈍化膜,腐蝕速度上升,碳鋼和鑄鐵耐不了。120%的發(fā)煙硫酸是氧化性腐蝕的峰值點(diǎn)。 |
85~100% | 高濃度硫酸 | 氧化性腐蝕為主 | |
>100% | 發(fā)煙硫酸 | 氧化性腐蝕為主 |
硫酸金屬儲(chǔ)罐外壁腐蝕主要為氣相腐蝕,只是弱腐蝕,一般采取涂裝防腐即可,
碳鋼在硫酸中發(fā)生的腐蝕過程是典型的電化學(xué)腐蝕。其化學(xué)反應(yīng)式表述如下:
Fe+H2S04→H2+FeS04
金屬材料的本質(zhì)、表面狀態(tài)及金屬陰極相雜質(zhì)、硫酸濃度(pH值)、溫度都會(huì)影響到金屬的氫去極化腐蝕。此外,一些物理因素如介質(zhì)流速、固相顆粒、結(jié)垢等也會(huì)影響硫酸的腐蝕性。
硫酸儲(chǔ)罐的選材及防腐措施
針對不同濃度,不同溫度狀態(tài)的硫酸,耐腐蝕選材也不盡相同。
3.1金屬
金屬材質(zhì)硫酸儲(chǔ)罐主要分為三類:整體金屬材質(zhì)硫酸儲(chǔ)罐、金屬外殼內(nèi)刷涂料的硫酸儲(chǔ)罐、金屬外殼內(nèi)襯玻璃鋼或鱗片膠泥硫酸儲(chǔ)罐。
3.1.1整體金屬材質(zhì)
各種不同金屬或合金的耐硫酸腐蝕性能及作為硫酸儲(chǔ)罐的選擇可行性如下:
1)普通碳鋼不耐80%以下稀硫酸,但可以耐65℃左右的80%~100%的濃硫酸。因碳鋼在這一濃度范圍內(nèi)可形成鈍化保護(hù)膜,因此碳鋼可直接用作為常溫、無流速、無沖刷、無充氣、密封的80%~100%濃硫酸儲(chǔ)存和運(yùn)輸設(shè)備的制造材料,內(nèi)壁無需額外做其他防腐處理,外壁只需做普通的弱腐蝕防銹耐候涂裝處理。
2)普通碳鋼和鑄鐵都不耐102%以上的發(fā)煙硫酸,因此不可作為發(fā)煙硫酸儲(chǔ)罐的制造材料
3)鉛、鉛銻合金、可耐96%以下室溫的硫酸,對80%以下的硫酸可耐至210℃(也因表面產(chǎn)生保護(hù)膜),但鉛銻不耐具有流速和摩擦沖刷的濃硫酸(因其破壞了保護(hù)膜)。因此襯鉛也是常用的耐硫酸腐蝕設(shè)備的制造材料和襯里材料。
4)普通不銹鋼(如304不銹鋼)只能耐5%以下的極稀的硫酸,和碳鋼一樣不直接作為稀硫酸儲(chǔ)罐的制造材料。316L不銹鋼是含鉬不銹鋼,可耐室溫下15%濃度以內(nèi)的無流速、無沖刷、無充氣的硫酸溶液和85%~100%濃度的常溫、無流速、無沖刷、無充氣、密封的硫酸。
5)高硅不銹鋼、高合金不銹鋼、鎳鉬鉻合金(及哈氏合金)可以同時(shí)耐稀、濃硫酸,可以耐高溫、高速下一切濃度硫酸。其中高硅不銹鋼,但高硅不銹鋼抗震差、加工困難、不耐含氟或亞硫酸雜質(zhì)的硫酸溶液(此時(shí)可選用20號(hào)高合金鋼)。高硅不銹鋼是硫酸行業(yè)采用最多的合金材料,用來制造硫酸工廠的干燥塔、吸收塔、管式分酸器、槽管式分酸器、塔內(nèi)填料支撐箅子板、循環(huán)酸槽、管殼式酸冷卻器、管線、泵、法蘭和閥門等硫酸生產(chǎn)設(shè)備。但是直接采用高硅不銹鋼來制造硫酸儲(chǔ)罐,還是不多。
6)銅、鎳只能耐60%以下的不充氣的稀硫酸,銀、鈦、鋯、鋁、鎂也都只是適于稀硫酸,一般不直接作為硫酸儲(chǔ)罐制造材料。
7)盡管鉑、金、鈀、鉬這幾類金屬材料對所有濃度的硫酸都具有非常好的耐蝕性能,但這些貴金屬的成本都非常昂貴,不可能用它們來制作硫酸儲(chǔ)罐。
3.1.2 碳鋼外殼附加內(nèi)壁防護(hù)措施
實(shí)際市面上的金屬硫酸罐,90%以上是采用普通碳鋼制造的,部分發(fā)煙硫酸儲(chǔ)罐是采用合金鋼制造的。
普通碳鋼用于80%以下濃度稀硫酸時(shí),務(wù)必采取可靠的防護(hù)措施。目前市面上的使用較多的防護(hù)形式有:碳鋼外殼內(nèi)刷防腐涂料、碳鋼外殼內(nèi)襯橡膠、碳鋼外殼內(nèi)襯玻璃鋼或玻璃鱗片膠泥。采用碳鋼外殼附加防護(hù)措施的硫酸儲(chǔ)罐只是稀硫酸儲(chǔ)罐的方案之一,大多數(shù)時(shí)候,直接采用有機(jī)塑料、玻璃鋼儲(chǔ)罐的性價(jià)比和使用壽命會(huì)更高;還可以采用耐強(qiáng)氧化防腐涂料,簡便施工防腐效果好。
類:碳鋼外殼內(nèi)刷防腐涂料。這類方法一般針對常溫下低濃度(45%以下)稀硫酸碳鋼儲(chǔ)罐。根據(jù)具體濃度大小,選用不同的成膜物的防腐涂料涂刷碳鋼罐內(nèi)壁?;奶幚砗褪┕し椒ê徒饘黉摻Y(jié)構(gòu)涂裝防腐無異。常選用的防腐涂料有:環(huán)氧防腐涂料、乙烯基酯樹脂防腐涂料、聚氨酯防腐涂料、玻璃鱗片防腐涂料、丙烯酸樹脂工業(yè)防腐涂料、聚氯乙烯含氟螢丹防腐涂料、氯磺化聚乙烯防腐涂料等,選擇重防腐耐強(qiáng)氧化性好的產(chǎn)品可以達(dá)到理想效果。
第二類:金屬外殼內(nèi)襯橡膠。這類方法就是襯膠,襯膠防腐防腐多見于硫酸環(huán)境下的碳鋼槽、管件、法蘭等,碳鋼儲(chǔ)罐用襯膠的方法制作的占少數(shù)。
橡膠襯里碳鋼硫酸罐也針對的是中低溫度下的稀硫酸溶液,它兼具耐磨、防空蝕、抗應(yīng)力變化、耐溫度驟變等特殊性能,但同時(shí)存在耐熱性較差(硬質(zhì)橡膠也不超過85℃)、不耐具有氧化性的濃硫酸(耐不了常溫下80%以上濃度的硫酸,耐不了65℃以上65%~80%的中等濃度的硫酸)、導(dǎo)熱性能差等缺陷。
第三類:金屬外殼內(nèi)襯玻璃鋼或玻璃鱗片膠泥。
這類方法屬于樹脂重防腐[3]防腐方法之一。這類方案適用于一定溫度下的稀硫酸。玻璃鋼的耐腐蝕性能主要取決于粘結(jié)料樹脂種類及性能、增強(qiáng)材料種類及性能、玻璃鋼固化程度、施工質(zhì)量等。
3.2非金屬材料
硅酸鹽材料(陶瓷、玻璃、搪瓷、耐酸巖石)、浸漬石墨材料等無機(jī)盡管可耐大多數(shù)濃度和溫度下的硫酸,常作為槽、塔襯里磚板,并不用于硫酸儲(chǔ)罐的防腐。
非金屬材料中用于整體硫酸儲(chǔ)罐的材料常有兩類:整體塑料材質(zhì)硫酸罐、整體玻璃鋼材質(zhì)硫酸罐。這兩類樹脂重防腐的方法都只是適用于中低溫度,80%以下稀硫酸儲(chǔ)罐。
3.2.1 整體塑料材質(zhì)
熱塑性塑料一般適用于中低溫下70%以內(nèi)的稀硫酸,一些特殊的含氟塑料可耐高溫高濃度硫酸。熱塑性塑料儲(chǔ)罐主要優(yōu)點(diǎn)是:耐腐蝕性強(qiáng)、操作方便、使用壽命長、重量輕、對設(shè)備的運(yùn)輸、安裝、維修都比較有利。
高密度PE材質(zhì)儲(chǔ)罐,使用溫度范圍為-70℃~+70℃,可在上限溫度以內(nèi)盛放50%以內(nèi)濃度的硫酸,常溫下可盛放75%濃度以內(nèi)的硫酸,濃度再高,或高溫下具有氧化性的硫酸,PE材質(zhì)儲(chǔ)罐已經(jīng)不合適了。PP的強(qiáng)度較PE更好,韌性更佳,整體塑料儲(chǔ)罐材質(zhì)更多選用的是PP。PP材質(zhì)儲(chǔ)罐可在使用溫度范圍(-20℃~+120℃)內(nèi)盛放65%以內(nèi)濃度的硫酸,但同樣不能用于強(qiáng)氧化性的硫酸。PVC也可用于整體塑料儲(chǔ)罐,在使用溫度范圍(-40℃~+60℃)內(nèi)適用于65%以內(nèi)濃度的硫酸,也耐不了氧化性的硫酸。經(jīng)過氯化的氯化聚氯乙烯CPVC材質(zhì)的硫酸儲(chǔ)罐,適用于80%濃度以內(nèi)85℃以下的硫酸溶液。
聚四氟乙烯,PTFE可在240℃以內(nèi)盛放任意濃度的硫酸或發(fā)煙硫酸,聚全氟乙丙稀F46的加工性能較PTFE更好,其材質(zhì)的儲(chǔ)罐也可在200℃以內(nèi)盛放任意濃度的硫酸或發(fā)煙硫酸。含氟類塑料是硫酸塑料儲(chǔ)罐的熱塑性塑料選擇,但成本非常高,實(shí)際使用極少。
實(shí)際場合下,PP、PVC材料的塑料儲(chǔ)罐,由于加工成型的限制,多以標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)的中小型立式和臥式的整體貯槽、貯罐為主。
3.2.2 整體玻璃鋼材質(zhì)
熱固性塑料玻璃鋼只適用于長期浸泡在85%濃度以下的硫酸,并且濃度不同,耐溫級(jí)別不同,對硫酸蒸汽,耐溫會(huì)更高。FRP材料的耐硫酸的濃度和溫度隨熱固性樹脂、纖維增強(qiáng)材料的不同而不同。
4 罐體防腐涂料
濃硫酸具有強(qiáng)氧化性,能與絕大多數(shù)金屬進(jìn)行反應(yīng),腐蝕機(jī)理有脫水腐蝕、析氫腐蝕、應(yīng)力腐蝕和晶間腐蝕等,選擇高惰性材料可以防住強(qiáng)氧化介質(zhì)的腐蝕。
ZS-1032 硫酸儲(chǔ)罐耐酸堿防腐涂料,采用聚四氟乙烯、鱗片狀石墨烯、重晶石等材料,惰性高,涂層致密。耐溶脹性好。適用耐濃硫酸儲(chǔ)罐內(nèi)壁防腐,可以直接接觸酸性介質(zhì),溶脹率低,耐溫250℃,
適用底材廣泛,可在不銹鋼、碳鋼等金屬材質(zhì),還可在非金屬材質(zhì)陶瓷、玻璃鋼等表面施工,附著力好,防腐效果佳。
產(chǎn)品優(yōu)勢
? 本產(chǎn)品采用聚四氟樹脂作為成膜物,以鱗片石墨作為主要功能顏填料;
? 聚四氟是目前較好的化工防腐內(nèi)襯材料;
? 產(chǎn)品成膜后鱗片狀石墨形成多層致密的魚鱗結(jié)構(gòu)的隔離層,進(jìn)一步防止腐蝕介質(zhì)滲透;
? 石墨具有化學(xué)惰性,同時(shí)具有導(dǎo)熱、導(dǎo)靜電作用,可防止電化學(xué)腐蝕;
? 涂層耐溫250℃,作為地坪用,可避免濃硫酸遇水(擦洗時(shí))放熱而燒損涂層;
? 涂層可涂刷在金屬及混凝土材質(zhì)上,可長期浸泡;
? 涂層可耐各種常見酸液(各種濃度)浸泡,對混合酸亦有很好的防腐效果,對于更為復(fù)雜的工況或特殊的不同的混合物的腐蝕,需按實(shí)際情況判斷其防護(hù)周期;
? 可采用刷涂、輥涂、噴涂的方式進(jìn)行施工,建議膜厚250μm,基于此膜厚理論涂布率為1.5㎡/kg;
? 此涂料為溶劑型涂料,在未經(jīng)認(rèn)可的情況下,只允許采用二甲苯作為稀釋劑;
? 涂層施工完畢后,建議常溫養(yǎng)護(hù)72h后再投入使用。
結(jié)束語
針對硫酸介質(zhì)的儲(chǔ)存和運(yùn)輸,務(wù)必根據(jù)硫酸的濃度、溫度、流速、相態(tài)、雜質(zhì)成分等多角度考慮,在碳鋼、合金、玻璃鋼襯里、橡膠襯里、塑料、玻璃鋼等材料中,進(jìn)行安全、合理的選材,保證恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)前提下,對硫酸儲(chǔ)罐進(jìn)行正確的維護(hù)和管理也是十分重要的。
ZS1032耐強(qiáng)氧化防腐涂料針對濃硫酸等強(qiáng)氧化介質(zhì)的腐蝕,何以起到保護(hù)金屬耐腐蝕,延長使用壽命。
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