2.5酸碱溶液对铁钢的腐蚀与开裂
碳钢在强还原性酸(HCl、H2SO4)中会发生严重腐蚀:
Fe十2H+→Fe2++H2
在充气酸中Fe2+进一步氧化为Fe3+,同日惭氢,部分氢渗入钢中,严重时产生氢致开裂或氢鼓泡。而氧化性酸(HNO3)能使钢表面钝化(虽然有腐蚀),酸洗时吸氢量可大大下降。为了减缓腐蚀与吸氢,酸洗时往往加入极性分子的有机化合物作缓蚀剂,这些分子强烈地吸附在钢表面上,阻碍水化氢离子的放电过程,因而阻碍了阳极金属的溶解过程,同时也阻碍了阴极析氢过程。
普通铸铁基本上与碳钢腐蚀行为相似,但在发烟硝酸中铸铁不耐蚀,基至开裂。铸铁为增大流动性,含硅量比钢材稍高,所以用含HF的酸洗液会增大腐蚀。
碳钢在98%浓硫酸中耐蚀,已被用于清洗焦油垢的换热器,但在酸洗时浓流酸接触水生成稀疏酸,将对钢造成严重腐蚀。
众所周知,碳钢在高温苛性钠溶液中会发生碱脆。但碳钢设备仍普遍地采用碱洗或碱煮,以除油垢或转化硫酸钙垢与硅垢。一般认为NaOH浓度<4%时不会发生碱脆。据报道,产生裂纹最低的NaOH浓度为5%,其下限温度为90℃。在中等浓度35%时对SCC最敏感。
碱腐蚀与碱脆反应式:
Fe+2NaOH→Na2Fe02+2H
3Na2Fe02+4H20→6NaOH+Fe304+2H
3Ha2FeO2+3H20+1/202→6NaOH+Fe304无论有无氧均会发生碱腐蚀。虽然形成Fe3O4保护膜,但受应力作用而破坏,继而再钝化使膜修补,当这两方面处于竞争或平衡时发生阳极溶解型SCC.—般碱洗时加入一定量的硝酸钠,使腐蚀电位向正方向移动而超出SCC的电位范围,以防止碱脆,但其浓度必须保证NaNO3/NaOH≥0.35~0.45,过少反而促进SCC;过大,也可能产生硝脆。
3.结束语
1)工业设备化学清洗应选用合适的缓蚀剂,但缓蚀剂一般只能防止或减缓均匀腐蚀、点蚀与吸氢,往往不能很有效地防止SCC.SCC在清洗过程中很难发生,大多在开车后投运期间滞后出现。因此不能对SCC掉以轻心,尤其是不锈钢的氯脆与碱脆,铜的氨脆与钢的碱脆与硝脆。
2)化工设备与系统很多是多种材料的混合结构,在单台设备或多台设备系统化学清洗时,要综合考虑每种材料承受清洗剂的腐蚀与开裂能力,不能只注意主体材质,而忽略次要材质。此外还应考虑氢脆问题和异种金属接触的电偶腐蚀及焊区腐蚀或经敏化造成的晶间腐蚀问题。如对奥氏体不锈钢重要设备清洗,宁愿不用HNQ+HF溶液,而用EDTA溶液清洗。
3)应正确选用合格的清洗用酸、碱与助剂,尤其对奥氏体不锈钢,清洗用碱、缓蚀剂,甚至用水的含CI-量应符合要求。
4)对采用的清洗剂配方,应严格控制腐蚀性酸与缓蚀剂的比例,以及酸碱的浓度与清洗的温度。
5)化工设备采用的不同金属、合金与各种工业清洗剂都有一个正确选用与合理匹配问题,除靠文献与经验外,最好通过实验室试验