浙江至德鋼業(yè)有限公司酸洗車間管道的物料主要為含水的氣液混合狀態(tài)氫氟酸,溫度在350℃左右高溫含氟化氫,管道和管件選用分析如下。
1. 普通碳鋼
碳鋼廣泛應(yīng)用于60%~70%以上的氫氟酸和無水氫氟酸溫度不宜超過65℃。在濃度邊界60%~65%時(shí)使用要特別小心,稀酸的腐蝕性很強(qiáng),根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果:碳鋼在93%酸內(nèi)(20℃),腐蝕率為0.9mm/a,在48%酸內(nèi),腐蝕率為13mm/a。低碳鋼的耐蝕性最好。
由于氫氟酸與碳鋼作用能在其表面形成氟化鐵薄膜,阻止進(jìn)一步腐蝕,因此碳鋼普遍適用于100℃以下的液相或氣相氫氟酸。溫度超過100℃時(shí),腐蝕速率隨溫度升高而迅速增加。為防止表面氟化鐵保護(hù)層遭到破壞,通常要求流體流速在室溫下不得超過1m/s,在較高溫度下,線速度要求更低。這種限制也適用于與氫氟酸接觸的其他金屬。對于HF(氫氟酸)水溶液,其腐蝕速率隨濃度增加而降低。HF濃度為85%時(shí)就產(chǎn)生某種程度的腐蝕;濃度75%時(shí),年腐蝕率為0.5mm;濃度65%時(shí),年腐蝕率為1.5mm。因此在HF濃度低于70%時(shí),不推薦使用碳鋼。低于60%的氫氟酸即使在低溫下也能迅速地腐蝕鋼材。即使是濃度大于85%的氫氟酸,如果鋼材沒有進(jìn)行消除晶格缺陷和應(yīng)力,也可能發(fā)生原子氫向鋼板內(nèi)層遷移,引起“起泡”現(xiàn)象。
2. 鑄鐵
普通鑄鐵對氫氟酸的耐腐蝕能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及碳鋼和鑄鋼,因此與氫氟酸接觸的部件不宜采用。
3. 不銹鋼
氫氟酸能破壞不銹鋼表面的保護(hù)膜。但是,室溫下無水氟化氫可以用不銹鋼。一般不銹鋼不用來處理氟化物溶液。稀氫氟酸中如果含有硝酸或其他強(qiáng)氧化劑,可以減輕對不銹鋼的腐蝕。
高合金不銹鋼對充氣的氫氟酸有較好的耐蝕性,也適用于無水氟化氫,但使用60%以下的酸時(shí)要小心。有些工廠用此材料制作泵、閥、噴嘴等。
奧氏體鎳鉻鋼對氫氟酸的耐腐蝕能力并不優(yōu)于碳鋼,而且不能用于較高溫度。在室溫下,濃度低于10%的氫氟酸對奧氏體鋼(316型)有中等的腐蝕性。高合金奧氏體鋼(如Car-penter20和Durimet20)耐腐蝕性較好,而蒙耐爾、哈氏C則具有更好的耐腐蝕性。在選用20號(hào)合金管材時(shí),建議首選無縫管而不用焊管。
奧氏體鋼在稀氫氟酸中100℃以上能產(chǎn)生應(yīng)力裂紋。在氟離子的存在下,即使在較低溫度也可能促進(jìn)應(yīng)力腐蝕裂紋的形成,特別是304不銹鋼,如果不進(jìn)行充分的應(yīng)力釋放,這種現(xiàn)象尤為嚴(yán)重。
4. 鎳、蒙耐爾(Monel)、因康(Inconel)合金
蒙耐爾在室溫下對濃度高于50%的氫氟酸有很好的耐腐蝕性,為了防止鈍化層破壞,同樣也要求限制物料的流速和攪動(dòng)。對于無水至50%的氫氟酸,在溫度達(dá)到80℃以上時(shí)出現(xiàn)一定程度的腐蝕。
冷成形或焊接的蒙耐爾制品,如果沒有進(jìn)行有效的應(yīng)力釋放,將發(fā)生應(yīng)力腐蝕裂紋。在焊接時(shí),不要使用蒙耐爾60焊條,否則焊縫將被HF腐蝕。氧化劑和還原硫化合物的存在會(huì)增大所有這些材料的腐蝕速率。
5. 銅、青銅(Bronze)
銅在室溫下可用于濃度60%~90%的氫氟酸,到達(dá)沸點(diǎn)溫度時(shí)出現(xiàn)中等程度的腐蝕。青銅在室溫下也具有可接受的抗腐蝕性,有時(shí)用它來制造氫氟酸泵體部件,但不適用于較高溫度。
6. 塑料
聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯可用于氟化氫氣體的設(shè)備和管道。