hf环境选材与防腐 ()

合金 % 镍 铬 铁 碳 锰 硅 铜 钼 铝 钛 磷 硫
最小 38 19.5
1.5 2.5
0.6
825
余 最大 46 23.5 量 0.05 1
0.5 3 3.5 0.2 1.2 0.03 0.03
• 哈氏合金(Hastelloy alloy)
• 是美国哈氏合金国际公司所生产的镍基耐蚀合金的商 业牌号的统称。目前主要分为B、C、G三个系列。 为改善哈氏合金的耐腐蚀性能和冷、热加工性能，哈 氏合金先后进行了三次重大改进： B系列：B→B-2(00Ni70Mo28)→B-3 C系列：C→C-276(00Cr16Mo16W4)→C-
4(00Cr16Mo16)→C-22(00Cr22Mo13W3)→C-
2000(00Cr20Mo16) G系列：G→G-3（00Cr22Ni48Mo7Cu）→G-
30(00Cr30Ni48Mo7Cu)
3、HF环境的选材
3.1 AHF生产环境的选材 • AHF的生产路线 • AHF生产流程 • AHF生产流程中部分区域的选材
• 依据文献、科研资料指明方向，现实中 不会完全重合
• 范围及管理
6、管道防腐
• 管道防腐总体要求
• 影响耐腐蚀涂料的性能，除了涂料的选 择外，管道、设备的基底处理，保温、 保冷层的施工质量都明显影响涂料的寿 命（如地下管网的处理）。
* 化工管道防腐前的一般除锈方法
• 清洗：利用溶剂、乳剂清洗钢材表面， 以达到去除油、油脂、灰尘、润滑剂和 类似的有机物，但它不能去除钢材表面 的锈、氧化皮、焊药等，因此在防腐生 产中只作为辅助手段。
• 黑酚醛烟囱漆：由松香改性酚醛树脂等组成。 漆膜耐高温、防锈性能好。
• 环氧煤沥青漆：在传统环氧煤沥青涂料的基础 上，加入公认的长寿型氯磺化聚乙烯橡胶、云 母氧化铁、添加剂等，制成的双组分防腐涂料 ，具有吸水率低，耐水性好等特点。
• 氟碳涂料又称氟碳漆，以氟树脂为主要成膜物 质。具有特别优越的各项性能，如耐候性、耐 热性、耐低温性、耐化学药品性，而且具有独 特的不粘性和低摩擦性。目前，应用比较广泛 的氟树脂涂料主要有PTFE、PVDF、PEVE等 三大类型。
• 喷砂：采用压缩空气为动力，以形成高 速喷射流将喷料（铜矿砂、石英砂、金 刚砂、铁砂、海南砂）高速喷射到需要 处理的工件表面，但会有死角。
• 注意：不管是那种除锈方法，也不管是 保冷还是保温，都必须要除锈到见本色 。而且除锈完毕后抓紧下一道工序，以 免重新生成铁锈。
防腐涂料
• 耐氢氟酸防腐面漆涂料可以选用酚醛树 脂、氟碳涂料等。底漆可以使用环氧富 锌、环氧云铁等。
• 酚醛树脂漆：以酚醛树脂或改性酚醛树脂为主 要原料，大致可分为3类：醇溶性酚醛树脂漆 ，改性酚醛树脂漆，油溶性纯酚醛树脂漆。
7、对设备、材料加工中的要求
• 纯金属 镍/复合板 • 焊接
(1) 焊缝选择性腐蚀 对策：正确选择焊条和焊接工艺 (2) 热影响区间晶间腐蚀 对策：选用晶间腐蚀敏感性小的材料，采用耐晶
• 在氢氟酸中充入氧，会使蒙乃尔的腐蚀率大大增强。 在30%的沸腾氢氟酸中，发现蒙乃尔的腐蚀率很高。 在混有空气的氢氟酸蒸汽中，蒙乃尔会开裂
部分合金在79℃，20%氢氟酸溶液以及氢 氟酸蒸汽中的耐腐蚀性对比
部分镍基合金在氢氟酸中的等腐蚀图
蒙乃尔400合金在是否含空气的HF中耐腐蚀 温度
蒙乃尔400在HF中的腐蚀数据（不含空 气）
间腐蚀性能好的焊条，改进焊接工艺，焊缝 接触腐蚀介质的一面应最后施焊，焊接过程 加强冷却，焊后进行适当热处理。
(3) 焊缝缺陷造成缝隙
Ni Cr Fe C Mn Si Cu Al Ti B P S
最小 值
14 6.0
最大 值
72
17
10.0 0.15 1.0 0.5 0.5 0.3 0.3 0.0060.0150.015
• Incoloy825（NS142）
• 在氧化和还原环境下都具有抗酸和碱金属腐蚀性能。高镍成份使 合金具有有效的抗应力腐蚀开裂性。
5
15.0 18.0 3.0
• 镍基合金
• 主要合金元素是铜、铬、钼，具有良好的综合性能， 可耐各种酸腐蚀和应力腐蚀。最早应用（1905年美国 生产）的是镍铜（Ni-Cu）合金，又称蒙乃尔合金 (Monel合金Ni 70 Cu30)；此外还有镍铬（Ni-Cr）合金 （就是镍基耐热合金，耐蚀合金中的耐热腐蚀合金） 、镍钼（Ni-Mo）合金、镍铬钼（Ni-Cr-Mo）合金等 。
P
S
≤0.20 0.20-0.55 1.20-1.60 ≤0.035 ≤0.030
• 316SS（31608）
• 316不锈钢因添加Mo元素，使其耐蚀性和高温强度有 较大的提高，耐高温可达到1200-1300度。
• 牌号06Cr17Ni12Mo2
•
C Si Mn P S
Ni Cr
Mo
≤0.08 ≤1 ≤2 ≤0.0 ≤0.03 10.0~ 16.0~1 2.00-
以去除氧化皮、铁锈、旧涂层，有时可 用其作为喷砂除锈后的再处理。
• 喷（抛）丸除锈：是通过大功率电机带 动喷（抛）射叶片高速旋转，使钢砂、 钢丸等在离心力作用下对钢管表面进行 喷(抛)射处理，不仅可以彻底清除铁锈、 氧化物和污物，而且钢管在磨料猛烈冲 击和磨擦力的作用下，还能达到所需要 的均匀粗糙度。喷(抛)射除锈后，不仅可 以扩大管子表面的物理吸附作用，而且 可以增强防腐层与管子表面的机械黏附 作用。因此，喷(抛)射除锈是管道防腐的 理想除锈方式。
45 0
14.0 8.0
3.00
• 316L（31603）
• AISI 316L是对应的美国标号，sus 316L 是对应的日本标号。我国 牌号为022Cr17Ni12Mo2。但出于成本考虑，钢厂一般把产品的Ni 含量尽量往下限靠
C Si Mn P
S Ni Cr Mo
≤0.03 ≤1.00 ≤2.00 ≤0.03 ≤0.03 12.0- 16.0- 2.0-
• EV5735橡胶，据其资料介绍在含水HF环境下 能使用10~15年。
4、氟化行业局部区域选材举例
• 预反应器 • 转炉 • 含AHF气相反应器 • 含AHF液相反应器 • AHF汽化器 • 含AHF再沸器 • HF水溶液提浓
5、降低材料等级试用情况
• 现实中我们也对AHF环境进行材料降低 等级探索。
• AHF生产主流程
• 萤石干燥、反应、产品精制、回收、事 故处理和石膏处理等
• 局部微负压状态
萤石 预尾气反 应 器 转炉 160～ 洗涤与净 尾气处理
100～120℃
200℃
化、精馏
硫酸
污水
• AHF生产流程中部分区域的选材 • 预反应器 • 转炉：RRST37,Q245R,Q235B • 贮槽：Q345R • 换热器：incoloy825，石墨 • 塔器：碳钢/incolo825/F4/PVC
• 提起耐氢氟酸的材料，大家一般最先想 到的就是蒙乃尔合金，因为蒙乃尔合金 耐氢氟酸性能良好。因此蒙乃尔合金类 是首选，但并不可以耐任何浓度，任何 温度下氢氟酸的腐蚀。
• 实际上，蒙乃尔合金在氢氟酸中，有适 用范围。跟氢氟酸浓度、温度、O2饱和
度都有关。
2、部分金属材料组成及特点
• Q345R（16MnR）
3.2 AHF使用环境的选材
• 从材料角度和文献角度 • 碳钢：一般用于温度低于65℃、浓度
99.5%以上的液相氢氟酸场合。超过65℃ 则腐蚀迅速增强。限制氢氟酸流速一般 在小于1m/s，最好在0.5m/s以下。当浓度 低于60%时严重腐蚀。70%以上随着浓度 增大腐蚀轻微。 • 不锈钢：仅适用于AHF，一般用于常温。
• Q345R（16MnR）钢是屈服强度为340MPa级的压力容器专用板， 它具有良好的综合力学性能和工艺性能。磷、硫含量略低于普通 Q345（16Mn）钢，除抗拉强度、延伸率比普通Q345（16Mn）钢 有所提高外，还要求保证冲击韧性。它是目前我国用途最广、用 量最大的压力容器专用钢板。
C
Si
Mn
• 蒙耐尔：在室温下对浓度高于50%的氢 氟酸有很好的耐腐蚀性。
• 镍、蒙耐尔和因康合金对600℃以上的气 相HF有较好的抗腐蚀性，甚至在微量水 份存在下也如此。
• 碳和石墨：适合100℃或沸点状态下，酚 醛树脂浸渍的不透性石墨使用广泛。
• 塑料和橡胶：PP、PVC、F4
• 从实际应用角度 • 对于AHF (气相、液相、冷凝、冷却)场
• 工具人工除锈：主要使用钢丝刷等工具 对钢材表面进行打磨，可以去除松动或
翘起的氧化皮、铁锈、焊渣等。手动工 具除锈能达到Sa2级，动力工具除锈可达 到Sa3级，若钢材表面附着牢固的氧化皮 ，工具除锈效果不理想，达不到防腐施 工要求的锚纹深度。
• 酸洗：一般用化学和电解两种方法做酸 洗处理，管道防腐只采用化学酸洗，可
• ③ 耐氢氟酸防腐涂料涂层能承受设备工 作过程中的振动和冲击；
• ④ 耐氢氟酸防腐涂料涂层使用寿命长， 耐久性好，损坏的涂层可以方便地进行 修补。
• 环氧富锌底漆：由环氧树脂和聚酰胺为基料、 锌粉、填料组成。漆膜中锌含量高，具有优异 的防锈性能。
• 环氧云铁防锈漆：由环氧树脂、云母氧化铁、 等组成。，具有优良的附着力。耐水，抗水汽 渗透，封闭性好，耐油、耐溶剂性强。
合
• 304SS:＜ 50℃ • 316SS: ＜ 270 ℃ • Monel＜ 150 ℃ • Inconel:＞270℃
• 对于有AHF汽化场合 • 界面腐蚀/局部腐蚀
• 注意材料来源 • 设备制造水平
3.3 含水HF环境的选材
• 金属 • 对HF有耐腐蚀作用的金属成分镍或镍基 • Ni(solid) + 2HF(gas) → NiF2(solid) + H2 • 合金 • Monel的情况
• AHF生产路线
• 以萤石、浓硫酸、发烟硫酸为主要原料 主反应CaF2+H2SO4=CaSO4+2HF
• 主要副反应：SiO2+4HF→2H2O+SiF4↑ SiF4+2HF→H2SiF6 CaCO3+H2 SO4→CaSO4+CO2+H2O 2Fe+6H2SO4→Fe2(SO4)3+3SO2+6H2O 2H2S+SO2→3S+2H2O
• 北京志盛、默克、陕西儒亿均称解决耐 氢氟酸防腐涂料问题。
• 一般要求涂层致密稳定，能防住氢离子 渗透，较好的保护金属和其他材质不被 腐蚀。
• ① 耐氢氟酸防腐涂料涂层具有与基材料 匹配的温度——线膨胀系数，不致因产 生内应力或热应力而使涂层遭到破坏；
• ② 耐氢氟酸防腐涂料涂层与基材具有良 好的附着力，保证涂层不易脱落；
氧气含量对蒙乃尔400合金在氢氟酸 中耐腐蚀性的影响
• 氧气对蒙乃尔合金与哈氏合金C-276在70%HF中的耐腐 蚀性影响
• 衬里和石墨
• PFA, PTFE： ＜ 150℃ • 四氟填充石墨： ＜ 230℃ • 纯石墨： ＜ 430℃
• 注意石墨颗粒度，树脂含量
• 埃米尔橡胶研究院（EMIR）
HF环境选材与防腐
• 1、HF特性 • 2、部分金属材料组成及特点 • 3、HF环境的选材 • 4、氟化行业局部区域选材举例 • 5、降低材料等级试用情况 • 6、管道防腐 • 7、对设备、材料加工中的要求 • 8、维护管理
1、HF的特性
• 无水HF氟化工行业重要原料，没有HF就 没有氟化工行业。
• 沸点：19.55℃ • 液态及气态无水氢氟酸都呈无色，接触
空气即产生白色烟雾。 • 有水氢氟酸为无水氢氟酸的水溶液，是
无色易流动的透明液体，极易挥发，暴 露在空气中会冒白烟，
• 无水氢氟酸为反应性极强的物质，腐蚀 性很强，对大多数金属有腐蚀性。能与 各种物质发生化学反应。如：与碱金属、 银、铝、锌、锡、汞、铁及锑的氧化物、 氢氧化物、碳酸盐反应。
• MONEL400
• 是一种用量最大、用途最广、综合性能极佳的 耐蚀合金。此合金在HF和F2介质中具有优异的 耐蚀性。
C
Si
Mn Ni
Cu S
Fe
≤0.3 ≤0.50 ≤2.0 ≥63 28-34 ≤0.024 ≤2.5
• INCONEL600
• Inconel600合金是镍-铬-铁基固溶强化合金，具有Fra Baidu bibliotek好的耐高温腐 蚀和抗氧化性能、优良的冷热加工和焊接性能，在700℃以下具有 满意的热强性和高的塑性。【热强性】指耐热钢在高温和载荷共 同作用下抵抗塑性变形和破坏的能力