硫酸儲罐耐酸堿防腐涂料

硫酸是活潑的無機(jī)強酸之一，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"。

  由于硫酸具有很強的腐蝕性，所以在生產(chǎn)、運輸和使用過程中，硫酸的安全儲存是一個非常重要的環(huán)節(jié)。為了保證儲存設(shè)施能安全運行，應(yīng)正確選材、合理設(shè)計、妥善管理，系統(tǒng)地運用電化學(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

表1 市面上的硫酸常見的濃度、狀態(tài)及腐蝕特點

硫酸金屬儲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)垢等也會影響硫酸的腐蝕性。

硫酸儲罐的選材及防腐措施

針對不同濃度，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)硫酸儲罐主要分為三類：整體金屬材質(zhì)硫酸儲罐、金屬外殼內(nèi)刷涂料的硫酸儲罐、金屬外殼內(nèi)襯玻璃鋼或鱗片膠泥硫酸儲罐。

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%濃硫酸儲存和運輸設(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)煙硫酸儲罐的制造材料

3）鉛、鉛銻合金、可耐96%以下室溫的硫酸，對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（此時可選用20號高合金鋼）。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罐制造材料。

7）盡管鉑、金、鈀、鉬這幾類金屬材料對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罐。

3.1.2 碳鋼外殼附加內(nèi)壁防護(hù)措施

實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，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)措施的硫酸儲罐只是稀硫酸儲罐的方案之一，大多數(shù)時候，直接采用有機(jī)塑料、玻璃鋼儲罐的性價比和使用壽命會更高；還可以采用耐強氧化防腐涂料，簡便施工防腐效果好。

類：碳鋼外殼內(nèi)刷防腐涂料。這類方法一般針對常溫下低濃度（45%以下）稀硫酸碳鋼儲罐。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，并不用于硫酸儲罐的防腐。

非金屬材料中用于整體硫酸儲罐的材料常有兩類：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。熱塑性塑料儲罐主要優(yōu)點是：耐腐蝕性強、操作方便、使用壽命長、重量輕、對設(shè)備的運輸、安裝、維修都比較有利。

高密度PE材質(zhì)儲罐，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)儲罐已經(jīng)不合適了。PP的強度較PE更好，韌性更佳，整體塑料儲罐材質(zhì)更多選用的是PP。PP材質(zhì)儲罐可在使用溫度范圍(-20℃～+120℃)內(nèi)盛放65%以內(nèi)濃度的硫酸，但同樣不能用于強氧化性的硫酸。PVC也可用于整體塑料儲罐，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罐的熱塑性塑料選擇，但成本非常高，實際使用極少。

實際場合下，PP、PVC材料的塑料儲罐，由于加工成型的限制，多以標(biāo)準(zhǔn)型號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，耐溫級別不同，對硫酸蒸汽，耐溫會更高。FRP材料的耐硫酸的濃度和溫度隨熱固性樹脂、纖維增強材料的不同而不同。

4  罐體防腐涂料

濃硫酸具有強氧化性，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氧化介質(zhì)的腐蝕。

ZS-1032  硫酸儲罐耐酸堿防腐涂料，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

?  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）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，對混合酸亦有很好的防腐效果，對于更為復(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

針對硫酸介質(zhì)的儲存和運輸，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)計前提下，對硫酸儲罐進(jìn)行正確的維護(hù)和管理也是十分重要的。

ZS1032耐強氧化防腐涂料針對濃硫酸等強氧化介質(zhì)的腐蝕，何以起到保護(hù)金屬耐腐蝕，延長使用壽命。