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)

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(duì)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(duì)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(duì)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(jiǎn)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(duì)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。基材處理和施工方法和金屬鋼結(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(duì)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(duì)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(chǎng)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(duì)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(shì)

?  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(duì)混合酸亦有很好的防腐效果，對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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。