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氫氟酸腐蝕原理分析和防腐要點

 
    理化性質
氫氟酸是氟化氫氣體的水溶液,為無色透明至淡黃色冒煙液體。有刺激性氣味。分子式 HF-H2O。相對密度 1.15~1.18。沸點 112.2℃(按重量百分比計為38.2%)。市售通常濃度:約47% 。是弱酸氫氟酸腐蝕
氫氟酸是一種劇毒和強腐蝕性的物質。其本身易揮發并且能與水完全互溶而引起強烈腐蝕。



       一、氫氟酸腐蝕      
(一)均勻腐蝕    
氫氟酸對金屬材料的腐蝕是電化學腐蝕。其腐蝕是按電化學過程進行,即陽極產生金屬溶解(均勻腐蝕),陰極析出氫(導致氫鼓泡和氫脆) 
(二)氫鼓泡和氫脆       
氫氟酸介質與碳鋼接觸生成氟化鐵和氫原子: Fe十2HF→FeF2十2H  氟化鐵是一種致密的銹蝕物,附在金屬表面形成一種保護膜,使氟化氫的擴散速度降低。對設備起到保護作用。但當介質溫度超過65℃時,該層銹蝕物的保護膜就將剝落,使金屬繼續被腐蝕。          腐蝕反應產生的氫原子對鋼材有很強的滲透能力。這種滲透能力與溫度有關,溫度越高,滲透越強。
(三)應力腐蝕
應力腐蝕是材料在應力和特定介質共同作用下所引起的材料開裂。在氫氟酸中碳鋼和蒙乃爾合金均可能產生應力腐蝕開裂。這種應力腐蝕是隨溫度的增加而加劇。
(四)縫隙腐蝕
在設備焊接處存在有間隙;焊縫裂紋;墊片與密封面之間的間隙;螺母接觸面間隙。在這些間隙和縫隙之間聚存著一部分靜止的酸液,而且這里的酸液不斷積聚濃縮使已形成的保護膜被高濃度的氫陽離子破壞,從而使腐蝕加劇。
       二、常用材料的耐氫氟酸腐蝕特性      
1)碳鋼在一定范圍內能耐氫氟酸腐蝕。在無水氫氟酸中(酸濃度85~100%,酸中含水≯3%)碳鋼使用溫度不高于71℃。(P76)但也有資料報道“在60℃以下,濃度大于75%以上的氫氟酸可以選用碳鋼?!泵赡藸柡辖鹗悄壳翱箽浞岣g較好的金屬材料之一。          Ni+2HF→NiF2+H2    
2)高鉻鋼和鉻鎳不銹鋼在氫氟酸濃度高于50%的介質中有嚴重的點腐蝕。12Cr和1Crl8Ni9Ti等不銹鋼在氫氟酸中生成的保護膜致密性差,即使在常溫下也能為氫氟酸所破壞。一般不選用。    
3)鑄鐵本身性脆,機械性能差,碳、硫、磷、硅含量較高。不耐氫氟酸腐蝕。 
4)銅雖然在低溫、稀酸中耐氫氟酸腐蝕,但不耐沖蝕。對流速較大的流動介質不能選用銅。在濃的氫氟酸中銅可耐66℃氫氟酸腐蝕 。        
5)鋁不耐氫氟酸腐蝕。
6)金、銀、鉑等貴重金屬抗氫氟酸能力比蒙乃爾合金還要好,但由于價格昂貴,一般不選用。   
7)非金屬材料中聚四氟乙烯、橡膠對氫氟酸有較好的耐腐蝕性能,可用作密封材料
      三、影響氫氟酸腐蝕的主要因素    
(一)氫氟酸濃度的影響    濃的氫氟酸腐蝕性能極其微弱,而稀的氫氟酸則具有很強的腐蝕性,并且腐蝕性是隨氫氟酸濃度的降低而加劇。原因:濃度降低,導電度增加,離子的遷移和擴散容易進行,影響腐蝕電流也較大。當降低到某個濃度時,腐蝕性*強。再降低濃度,腐蝕率將隨之降低。
(二)溫度對腐蝕的影響。對化學反應來說.溫度是一個關鍵的條件,溫度升高,使反應加速,也能使腐蝕加劇。對于碳鋼材料,當使用溫度高于65℃時,因氟化鐵(FeF2)保護膜失去作用,腐蝕急速加劇,建議選用蒙乃爾合金。  
(三)介質流速對腐蝕的影響。介質的流速對生成的保護膜有一定的影響,介質流速過高.保護膜受到介質沖刷極易脫落,使金屬的腐蝕速度加劇。保護膜附著力大?。好赡藸柡辖穑∟iF2) > 銅 (CuF2) > 鋼(FeF2)


      四、氫氟酸防腐方法
氫氟酸防腐可選用北京耐默科技有限公司生產的KN22氫氟酸防腐涂料。KN22氫氟酸防腐涂料選用改性酚醛樹脂、重晶石、納米鉻粉、防介質固體填料等特種材料精加工而成,涂層致密穩定,耐強酸,特別是耐氫氟酸(HF)腐蝕效果好。