硫酸裝置關鍵設備腐蝕機制與防護措施

楊曉芬

摘 要：在工業生產過程中，硫酸裝置是保障企業完成生產目標的關鍵，所以，設備的安全、穩定運行至關重要，它關系著企業經濟效益最大化的實現。但是，在硫酸裝置關鍵設備長時間運行后，難免會出現腐蝕現象，嚴重影響了設備的正常運轉。對此，主要分析了導致硫酸裝置關鍵設備腐蝕的原因，并提出了相應的防護措施，以期為相關工作提供參考和借鑒。

關鍵詞：硫酸裝置；關鍵設備；腐蝕機制；防護措施

中圖分類號：TM46 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.07.100

硫酸裝置關鍵設備被腐蝕是導致裝置發生泄漏的主要原因，而系統也常常因為關鍵設備被腐蝕而進行搶修，嚴重影響了設備的正常運轉。這樣，不僅會導致酸泄漏，增加了不安全因素，同時，還需要將大量的人力、物力投入生產中。本文主要根據硫酸裝置關鍵設備的運行特點，簡要分析了硫酸的腐蝕特性，并探討了降低硫酸腐蝕的防護措施，旨在優化裝置，延長設備的使用壽命。

1 發生腐蝕的原因分析

1.1 硫酸的腐蝕特殊性

硫酸的腐蝕特殊性是導致硫酸裝置關鍵設備被腐蝕的主要原因，而氫去極化腐蝕為酸中金屬的腐蝕。其中，影響腐蝕程度的重要因素是介質中的氫離子濃度。由于水中的硫酸離解主要分為2級，因此，當硫酸的質量分數低于85%時，會隨著質量分數的升高而增強其腐蝕性，當硫酸的質量分數超過85%時，也會隨著質量分數的升高而增強其腐蝕性。因為所生產的硫酸在硫酸裝置和設備運行過程中的質量分數為98.5%，但是，其質量分數在酸吸收過程中會逐漸增大。在運行過程中，將溫度控制在66～82 ℃，而與室溫相比，酸吸收罐溫度明顯較高，從而增大了腐蝕的可能性。

硫酸腐蝕性會隨著質量分數和溫度的變化逐漸呈現還原性或氧化性。當硫酸的質量分數較高時，在任何溫度下，其均呈氧化性；當硫酸的質量分數適中時，在高溫下呈氧化性，在低溫下呈還原性；當硫酸的質量分數較低時，在任何溫度下都均呈現還原性。此外，硫酸裝置關鍵設備的腐蝕程度還會受酸中雜質的影響。對于還原性的稀硫酸，還原性離子（亞硫酸根、氯離子、氟離子等）會加劇其腐蝕程度，而氧化性鹽和氧化性酸可抑制腐蝕情況。

1.2 腐蝕泄漏

硫酸管線彎頭處、管線閥門后部等因流速的變化而形成介質湍流，很容易使硫酸中碳鋼管線表面形成的氧化鐵鈍化膜被破壞或發生溶解，從而使其被腐蝕，造成泄漏。此外，外管線有加熱介質所產生的酸等物質也會造成腐蝕泄漏。

2 防護措施

2.1 正確、合理地選擇材質

硫酸裝置關鍵設備的腐蝕機制較為復雜，需要綜合分析各種影響因素和設備的運行情況，并在此基礎上合理選材。

2.2 陽極保護的應用

2.2.1 工作原理

金屬腐蝕是因為金屬失去電子而被溶解，它主要是一個電化學過程。在金屬被腐蝕的過程中，有一個腐蝕電位，并且它具有一定的腐蝕電流。如果在金屬上加入外部電流，則會使金屬電流發生變化。通常情況下，腐蝕電位為負極，金屬電位在陽極時，電流會向正方向移動，并長時間處于鈍化區內。這樣，便會減少腐蝕電流，起到一定的防腐作用。將有鈍化性傾向的金屬作為陽極，被稱為陽極鈍化，即利用正電流改變其電位的方法。

陽極保護是對材料的保護，它主要是對設備和硫酸管道施加一定的恒定電流，從而使其內表面形成鈍化膜。該膜具有耐腐蝕性的特點，并且其能長期保持鈍化狀態，這樣便能對材料起到較好的保護作用。但是，在陽極保護的使用過程中，必須考慮到陽極保護的分散能力、陽極的數量和布置、陰極與陽極的面積比等因素，而這些都是要根據酸流量、酸溫和酸的質量分數來確定的。

2.2.2 使用條件

陽極保護僅適用于鐵、鎳等活性鈍化金屬，不銹鋼、碳鋼均屬于這類金屬，因此，該方法被廣泛應用于硫酸裝置中。此外，陽極保護還可用于強氧化、強酸性介質等可以形成保護膜的介質中，而各種濃度的煙酸和質量分數為98.5%的硫酸均屬于這種介質。由此可見，將陽極保護用于硫酸裝置關鍵設備中具有非常重要的作用。

在部分硫酸裝置的關鍵設備中，會將恒電位陽極保護用于儲罐、酸換熱器上，這樣可以延長其使用壽命。但是，在使用該方法前，需要先測一下腐蝕電位、腐蝕電流等腐蝕數據，同時，還應測得控制參比、監測參比，確定方案可行后才能使用陽極保護。

2.2.3 注意事項

在使用陽極保護時，需專門布置設備管道彎頭和泵出口，并將不同材料、不同長度的陰極安裝在硫酸設備的不同位置。同時，必須要保證其通過酸介質后會在陽極與陽極之間構成回路，使酸充滿上下酸管線；如果是管道，則應確保管道內酸流動比較平穩。此外，在安裝陽極保護的過程中，應在不同位置預留一定的監測參比電極和控制參比電極。

總的來說，將陽極保護用于強腐蝕性的硫酸裝置關鍵設備中，具有泄漏少、腐蝕率降低、操作簡單和壽命長等特點。使用該方法，不僅延長了硫酸裝置設備的使用壽命，還保障了工業生產的安全。

3 結束語

總之，筆者認真分析了硫酸裝置關鍵設備腐蝕的原因后認為，防護硫酸工藝設備腐蝕的最佳方法是合理選擇設備的材質，并采用陽極保護裝置等。采用陽極保護裝置能夠保證設備的正常運行，延長裝置和設備的使用壽命，從而進一步提高企業的經濟效益。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕

Abstract： In the industrial production process， sulfuric acid plant is crucial to protect the enterprise production goals， therefore， safe and stable operation of critical equipment， it relates to achieve maximum economic efficiency of enterprises. However， after a long-running critical equipment sulfuric acid plant， there will inevitably be corrosion， seriously affected the normal operation of the equipment. In this regard， mainly analyzes the causes of key equipment corrosion sulfuric acid plant， and the corresponding protective measures in order to provide reference for related work.

Key words： sulfuric acid plant； key equipment； corrosion mechanism； protective measures