賀利鋒

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引言

醋酸是一種常見的有機(jī)酸，在我國化工、醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。醋酸由于其本身的性質(zhì)，在一定程度上會腐蝕金屬。如果不能對其進(jìn)行有效的控制，就會給企業(yè)的安全生產(chǎn)帶來不利的影響。為了更好地了解醋酸對金屬材料的腐蝕性能，需要對其進(jìn)行深入的研究，以便及時(shí)開發(fā)出能有效地抑制醋酸的緩蝕劑。

1 金屬腐蝕的相關(guān)類別分析

化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕是影響金屬材料腐蝕的主要因素?；瘜W(xué)侵蝕是一種直接的侵蝕狀態(tài)，它是一種金屬與環(huán)境中的介質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)。比如，腐蝕的是有機(jī)金屬。電化學(xué)腐蝕是指在金屬表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在碳鋼、空氣、氧氣、水等發(fā)生脫氫反應(yīng)后，發(fā)生化學(xué)腐蝕。

2 醋酸對金屬材料腐蝕性為實(shí)驗(yàn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分析

①對鐵及碳鋼材料的腐蝕影響。乙酸對鐵質(zhì)和碳質(zhì)鋼材有顯著的侵蝕作用，特別是在高溫下?？梢哉f，乙酸的濃度越高，對鑄鐵和碳鋼的侵蝕就越大。所以，在工業(yè)生產(chǎn)中，通常不選擇鐵或碳鋼作為乙酸的生產(chǎn)或儲存原料。②對不銹物質(zhì)的侵蝕作用。在低溫乙酸溶液中，一般情況下，不銹鋼都具有很好的抗腐蝕性。特別是在乙酸溶液中含有較少的氧化成分時(shí)，這種抗腐蝕性就更加顯著了。但是，從電化學(xué)測試可以看出，在乙酸溶液的溫度變化時(shí)，比如提高溶液的溫度，乙酸溶液中的還原物質(zhì)經(jīng)常會與不銹鋼產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而加重不銹鋼的腐蝕速率。③對銅及銅合金材料的腐蝕影響。銅和銅合金在稀乙酸和冰乙酸溶液中，特別是在中性和還原性環(huán)境下，具有很好的抗腐蝕性。應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)向乙酸溶液中加入適量的氧化性物質(zhì)或通入空氣時(shí)，銅及銅合金材料表面的腐蝕速率會進(jìn)一步增加，腐蝕速率可達(dá)4倍及以上。④對鋁和鋁合金材料的腐蝕影響。

從電化學(xué)試驗(yàn)的理論分析得出，在室溫下，乙酸溶液對純鋁的侵蝕作用不大。但當(dāng)乙酸溶液的溫度繼續(xù)上升時(shí)，其對金屬的侵蝕作用就會慢慢改變。例如，1%的稀乙酸在沸點(diǎn)時(shí)對鋁材的侵蝕效果，基本是常溫時(shí)的100倍。

同時(shí)，當(dāng)乙酸溶液的濃度增加時(shí)，腐蝕速率出現(xiàn)了顯著的降低。此外，越純凈的鋁材，越容易在其表面形成越穩(wěn)定的氧化鋁保護(hù)層，以抵御乙酸的侵蝕。當(dāng)乙酸溶液的溫度發(fā)生變化時(shí)，鋁表面的氧化膜就會因?yàn)闇囟鹊淖饔枚a(chǎn)生腐蝕。

2.1 氧的影響

醋酸的氧化能力較強(qiáng)，而無氧的醋酸則表現(xiàn)出較強(qiáng)的還原能力。氧包含氧（包含空氣）和諸如H2O的氧化劑。本文對329J1雙相不銹鋼在50%、90%的醋酸液中進(jìn)行了陽極極化實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，在含有一定水分的醋酸中，存在較大的鈍化區(qū)。當(dāng)濃度≥350mg/L時(shí)，鈍化區(qū)完全消失，僅有活性的溶解。認(rèn)為明水是一種氧化劑，對不銹鋼進(jìn)行鈍化是有益的。在沸點(diǎn)溫度下，50%醋酸溶液中，329J1的鈍化膜為 Cr(OH)3+Cr2O3+CrOOH+CrOOH，表面有少量MoO3、MoO2和Cu2O。在含水量小于350毫克/升的濃醋酸中，氧化膜中的鉻、鉬氧化物數(shù)量較少，對薄膜的保護(hù)作用較弱。水能起到氧化作用，形成完全的鈍化膜。鉻是一種合金，很容易被鈍化。在氧化介質(zhì)中，鉻可以在不銹鋼表面形成一層Cr2O3保護(hù)膜，增加Cr2O3的含量，有利于不銹鋼的鈍化和耐腐蝕。

2.2 濃度的影響

在不同的煮沸溫度下，316L的耐蝕性均較好。即使是100%濃的醋酸，只要含有少量的水分，也足以使316L的不銹鋼具有很好的抗腐蝕性。當(dāng)醋酸濃度超過50%時(shí)，304L不銹鋼的腐蝕速率會急劇增加。在醋酐濃度小于30%時(shí)，水對醋酸酐的催化作用較大。在醋酸酐含量大于30%時(shí)，316L的耐蝕性較好。因此，對于低于沸點(diǎn)的醋酸，可以選擇316L的不銹鋼。

2.3 溫度的影響

增加溫度，增加醋酸的耐蝕性。在90%的醋酸溶液中，不銹鋼的腐蝕速率與溫度有關(guān)。4種不銹鋼在100℃以上的高溫下，耐蝕性良好。在高溫下，隨著溫度的升高，In800、304L的腐蝕速率明顯加快，而316L的腐蝕速率則有所提高。僅317L的高溫可達(dá)到130℃，但腐蝕速率不變。在四種不銹鋼中，317L的耐腐蝕能力最強(qiáng)。因此，在低于沸點(diǎn)的醋酸中，可以選擇316L，而在100~130℃時(shí)可以使用317L。在130℃以上時(shí)，應(yīng)選擇高合金不銹鋼如Alloy20，904L，904hMo，AL-6XN，254 SMO，Ni合金，C-4，C-22，C-276等。

2.4 溴離子和氯離子的影響

氯化物對醋酸的腐蝕能力顯著提高。在醋酸及其制品的生產(chǎn)中，常使用氯化鈉、氯化錳、氯化鈉等作為催化劑。儀征化纖廠以醋酸為溶劑，醋酸鈷、醋酸錳為催化劑，以氫溴酸（HBr）作促進(jìn)劑，對苯二甲酸的生產(chǎn)造成了很大的影響。不銹鋼、鎳基合金在40℃時(shí)，不銹鋼、鎳基合金、304、316L、Monel-400、Ni-200等均無法使用；904L高合金不銹鋼的腐蝕速率已達(dá)0.25mm/a；AL6XN、4565、254 SMO等高鉬高錳高合金奧氏體不銹鋼具有較好的耐腐蝕性能；僅有C-276的鎳基合金仍具有抗腐蝕能力。在80℃下，904L，AL-6XN，254 SMO為有效等級，4565出現(xiàn)了點(diǎn)蝕，C-276的腐蝕速率已達(dá)0.16mm/a。溴化物（Br-）能加速醋酸的侵蝕，腐蝕大量的不銹鋼和合金。

2.5 甲酸的影響

甲酸是最具腐蝕性的有機(jī)酸。含甲酸的醋酸會使醋酸的耐蝕性發(fā)生變化。在醋酸和甲酸的混合體系中，在低濃度的甲酸下表現(xiàn)出較強(qiáng)的氧化能力；混酸的氧化能力隨甲酸含量的增加而逐漸降低；在一定濃度的情況下，混合酸具有較強(qiáng)的還原能力。從根本上講，氧化酸和還原性酸腐蝕金屬材料和合金化的方式不同。醋酸對醋酸的腐蝕作用顯著提高。甲酸對不銹鋼在沸水條件下的腐蝕速率的影響。用50%醋酸煮沸后904 L不銹鋼的腐蝕速率進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：①甲酸對醋酸和甲酸的腐蝕有明顯的促進(jìn)作用。如果316L在煮沸（10%~50%）醋酸+10%甲酸溶液中，則不能達(dá)到耐腐蝕等級，904L仍然能保持耐腐蝕等級，是可以選擇的。②在50%的醋酸濃度下，隨著甲酸的加入，904L的腐蝕速率增加。在醋酸濃度為20%時(shí)，其腐蝕速率基本不變，904L為有效等級[1]。

3 醋酸溶液對不同材料的腐蝕影響效果分析

3.1 對鐵及碳鋼材料的腐蝕影響

醋酸對鐵基和碳鋼的腐蝕作用顯著，特別是在高溫環(huán)境中?？梢哉f，在不同的濃度下，醋酸對鑄鐵和碳鋼都有很好的腐蝕作用[2]。因此，在工業(yè)生產(chǎn)工作當(dāng)中，一般不會選用鐵或者碳鋼作為醋酸生產(chǎn)或者儲備原材料。

3.2 對不銹鋼材料的腐蝕影響

將不銹鋼放入到低溫醋酸溶液里面，基本上都可以起到很好的防腐蝕作用。特別是在含有少量的氧化劑的情況下，對不銹鋼的防腐蝕作用更加顯著。但是，通過電化學(xué)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在改變醋酸溶液的溫度時(shí)，如果溫度提高，則會使醋酸中的還原劑與不銹鋼發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使不銹鋼的腐蝕速度加快[3]。

3.3 對鋁和鋁合金材料的腐蝕影響

從電化學(xué)實(shí)驗(yàn)的原理來看，在常溫下，醋酸溶液對純鋁的腐蝕作用不大。但在醋酸溶液中，隨著溫度的升高，其腐蝕作用也隨之改變。例如，在沸騰溫度下，1%的稀醋酸對鋁的侵蝕能力是常溫下的百倍。同時(shí)，隨著醋酸濃度的增加，其腐蝕速率也出現(xiàn)了明顯的降低。而且，越是高純度的鋁材，其表面就會有一層比較穩(wěn)定的氧化鋁薄膜，可以抵御醋酸的侵蝕。但如果改變了醋酸溶液的溫度，鋁材上的氧化膜就會因溫度的作用而發(fā)生腐蝕。

4 醋酸對金屬材料的腐蝕率分析

4.1 醋酸溶液濃度

醋酸溶液是一種較弱的電解質(zhì)，其濃度的改變常常會直接影響到電阻率的數(shù)值。從電化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本理論出發(fā)，發(fā)現(xiàn)在醋酸溶液中放置的金屬材料，其陽極極化曲線和交流阻抗都會隨著醋酸溶液的溫度而發(fā)生相應(yīng)的變化[4]。另外，在不同濃度的醋酸溶液中，金屬鈦和錳的侵蝕作用較小。

4.2 醋酸溶液溫度

在引起金屬材料腐蝕速度改變的過程中，溫度的改變常常是最主要的原因。從某種意義上來說，醋酸溶液可以被看作是一種離子導(dǎo)體。溶液的電阻隨溶液溫度的升高而降低，從而使其對金屬的侵蝕能力得到顯著增強(qiáng)。

4.3 溶解氧含量

通過電化學(xué)性質(zhì)測定，發(fā)現(xiàn)在醋酸中溶解氧的濃度對金屬材料的腐蝕速度有一定的影響。在完全沒有氧氣的情況下，金屬的表面幾乎沒有什么變化。但隨著氧氣濃度的升高，金屬表面的腐蝕速度也會顯著提高。

5 金屬在化工產(chǎn)業(yè)的腐蝕預(yù)防措施分析

①選擇合適的金屬材質(zhì)；通過合理的配比，確定了化工產(chǎn)品的熔煉工藝。根據(jù)溶液的配比方式，調(diào)節(jié)可選擇的玻璃溶液的降解作用。通過對冶煉行業(yè)的分析，保證其不會受到環(huán)境的污染。在冶金工業(yè)中，對金屬材料進(jìn)行分析，必須嚴(yán)格遵循金屬原料的化學(xué)模型，重視對化學(xué)裝置的熔煉和分析，并對金屬原料的選擇進(jìn)行全面的研究。冶金設(shè)備要優(yōu)先選用具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的物料，要重視可持續(xù)發(fā)展的總體發(fā)展方式，要充分考慮到物料的使用壽命，選用合適的金屬[5]。②對金屬化學(xué)熔煉裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。在化學(xué)冶金金屬結(jié)構(gòu)材料的設(shè)計(jì)和分析中，應(yīng)明確其腐蝕指標(biāo)，逐步提高其整體使用壽命，強(qiáng)化目標(biāo)化分析，調(diào)整其腐蝕狀況。利用導(dǎo)熱管的作用，對有關(guān)的設(shè)計(jì)效應(yīng)進(jìn)行了分析，確定了其結(jié)構(gòu)形式，并利用物理凝結(jié)的方式，確保了在導(dǎo)熱管道內(nèi)不存在腐蝕性的介質(zhì)，并強(qiáng)化了金屬材料的耐蝕性。在腐蝕工藝中，化學(xué)裝置的設(shè)計(jì)規(guī)范必須適時(shí)進(jìn)行調(diào)整。③噴涂涂料的保護(hù)結(jié)構(gòu)。在運(yùn)行時(shí)，要注意對溶液進(jìn)行全神貫注的消毒。著重介紹了防錯(cuò)劑的滲入工藝，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行了分析。合理配置開發(fā)方式，重視對材料的防誤效應(yīng)的運(yùn)用。如利用光敏酶納米技術(shù)，對其進(jìn)行防腐處理，以確保其有效的殺菌效果，降低金屬的腐蝕。

6 金屬材料防腐的專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)

根據(jù)金屬材料的防腐蝕要求，必須配備專門的技術(shù)人員。強(qiáng)調(diào)技術(shù)訓(xùn)練模式的規(guī)范化建設(shè)。根據(jù)實(shí)際需要，對金屬材質(zhì)進(jìn)行防腐蝕處理，強(qiáng)化防腐蝕使用的規(guī)范和合理使用，并結(jié)合工程實(shí)踐，提高防腐蝕模型的應(yīng)用。

7 結(jié)束語

綜上所述，醋酸對金屬的腐蝕性很強(qiáng)，受溫度、濕度、環(huán)境等因素的影響，表現(xiàn)出不同的腐蝕作用。針對實(shí)際，應(yīng)著重于醋酸濃度、溫度、溶解程度的分析，采用分層推進(jìn)的方式，注意各環(huán)節(jié)的調(diào)配，強(qiáng)化對不同工況下的腐蝕速度的實(shí)際分析。采用必要的控制方式，實(shí)行戰(zhàn)略轉(zhuǎn)換，逐步降低醋酸金屬溶液的腐蝕效應(yīng)，強(qiáng)化對有關(guān)因素的分析和管理，并明確參照標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)際效用。通過對該研究結(jié)果的分析，發(fā)現(xiàn)醋酸對金屬材料具有很強(qiáng)的腐蝕性，并且由于溫度、環(huán)境等因素的影響，在一定程度上表現(xiàn)出了不同的腐蝕效應(yīng)。在實(shí)際操作中，我們要從醋酸濃度、溫度、溶解氧等方面著手，逐步深入，找出各種因素對金屬材料的腐蝕速度的影響，并制定相應(yīng)的控制措施，減輕醋酸對金屬材料的侵蝕。希望本文能對有關(guān)部門的工作有一定的參考作用。