防腐材料选择

腐蚀与设备选材
金属材料：
一，腐蚀是什么？为什么要研究材料腐蚀问题？腐蚀可以理解为材料失效，即材料在外界物理化学条件下发生强度损失或者结构破坏。

在宏观上，材料腐蚀表现为材料质量流失，强度退化。

在微观上，材料腐蚀意味着材料的组织结构发生改变。

材料的腐蚀是环境介质与材料产生的一系列物理，化学和电化学作用的结果，影响因子多且复杂，相关的研究还需要深入进行。

材料腐蚀给工业生产带来了巨大的经济损失及安全隐患。

仅以钢材腐蚀举例，每年因腐蚀导致的钢材损失就占金属年产量的10%以上。

此外因腐蚀导致的生产安全事故数不胜数。

二，材料的基本分类目前人类常用的材料主要可以分为三大类：金属及合金，高分子聚合物，硅酸盐材料等。

这三种材料各有各的特点，其应用范围也不尽相同。

金属易于加工锻造，但容易发生电化学腐蚀。

高分子聚合物对化学药品如酸，碱的耐受能力强，但一般不耐溶剂。

硅酸盐材料耐腐蚀性及耐高温性能都非常良好。

但结构不具备延展性，一般质地较脆，不易加工。

每一种材料都有其各自的特点，同时也没有任何一种材料可以满足所有条件下的需求。

因此在化工生产中根据使用条件选择经济合理的材料非常重要。

三，金属材料的耐腐蚀性能金属材料种类多样，依照其主要组成元素可以分为以下几类：铁基合金，镍基合金，铝合金，钛合金，铜基合金等。

下面分别做介绍：铁碳合金：铁碳合金是指除了铁碳以外其他元素
含量较少的金属，常见的材料为碳钢和铸铁，是用途最广的材料。

由于碳含量不同，各种合金机械性能差别较大。

铁碳合金耐腐蚀性能不足，在大气和水中会很快生锈。

主要由于铁碳合金在氧气环境中不稳定。

在低氧环境下，铁碳合金对碱性溶液，有机液体，各类气体的耐蚀性良好。

在还原性酸中腐蚀严重，但在强氧化性酸中由于表面形成钝化膜腐蚀很小。

钢铁使用温度不超过300摄氏度。

高硅铸铁：高硅铸铁是指含硅超过14%以上的铁基材料，由于表面有一层氧化硅保护膜所以有良好的耐腐蚀性，尤其是对各种酸和有机物。

但是在氢氟酸及浓碱液中会发生腐蚀。

高硅铸铁不易加工，而且在急冷急热的条件下容易炸裂。

不锈钢：不锈钢是指在铁碳合金的基础上添加了少量铬，镍，钼等金属元素形成的耐蚀性能明显提高的材料。

按照材料类型可以分为马氏体，铁素体，奥氏体几类。

目前市面上常见的不锈钢牌号为304及316L，不锈钢由于含有铬，可以在表面生成保护性较强的氧化铬保护膜，因此其腐蚀速率很低。

但是一旦温度增高耐腐蚀性能就会大大下降。

不锈钢在有机酸，碱，有机化合物中耐腐蚀性良好。

但不耐非氧化性酸。

而且对氯离子耐受能力不如碳钢，容易发生危险的局部腐蚀。

相对于304不锈钢，316L不锈钢增加了少量钼，在非氧化性酸及氯化物中的耐腐蚀性能比304有所提升。

铝合金：铝合金在大气，水及中性溶液或氧化环境中有良好的耐腐蚀性。

对有机溶剂和有机酸的耐腐蚀性较好，但在还原性强酸或强碱中均不耐腐蚀。

铝合金加工性能好，价格低廉。

黄铜：黄铜是一种铜锌合金，主要用于部分仪表及水管管件中，相对于铜具有更好的机械性能。

对非氧化性酸，碱，水大气都有良好的耐腐蚀能力。

但黄铜不还氧化性酸，氧化剂，尤其是铵离子会使之形成应力断裂。

哈氏合金：哈氏合金是镍基合金，是一系列著名的耐腐蚀材料的总称。

目前应用最广泛的是B合金与C合金。

B合金含钼，对各种酸类，非氧化性酸碱，气体等都有良好的耐腐蚀性。

尤其可以对一切浓度的盐酸都具有良好的耐腐蚀能力。

B合金对氧化性介质的耐受力不强，而含有铬的C合金却能耐各种氧化性酸的腐蚀，但在盐酸中合金C的耐腐蚀性能不及合金B。

钛材：钛材在常温下能在表面形成一层氧化膜，因此具有优良的耐腐蚀性能，主要体现在对氯化物的抗性，在氧化性酸，有机酸及碱中都有良好的耐腐蚀性能，但不耐还原性酸的腐蚀。

钛材不宜在高温下使用，主要由于气体渗入会使材质变脆。

一般使用温度不超过500摄氏度。

锆材：锆材耐腐蚀原理与钛材类似，主要区别为锆材在还原性条件下耐腐蚀性良好。

但在氢氟酸及其他氧化性酸中腐蚀严重，且不耐湿氯。

非金属材料：
非金属材料包括高分子材料和硅酸盐等其他无机材料两种。

1.高分子材料的耐腐蚀性能常见的高分子材料又分为塑料和橡胶两种。

二者在机械性能上有明显的差异，塑料具有一定硬度及刚性，易断裂，不易发生形变。

橡胶则在使用温度下具有良好的弹性。

塑料及橡胶普遍对于酸碱有较强的抗性，但是作为材料也有其突出的弱点，作为高分子材料，二者普遍不耐溶剂抽提。

此外高分子材料耐高温性能不足，绝大多数材料都需要注意使用温度。

由于橡胶具有弹性，分子结构更
加松散因此一般情况下橡胶的耐腐蚀能力不及塑料。

1.1.常见塑料的耐腐蚀特性聚乙烯（PE）：聚乙烯具有优良的耐腐蚀性，对于非氧化性酸有良好抗性，但不耐浓硝酸及其他强氧化剂。

对于有机溶剂常温下耐蚀性好，但高温下会迅速腐蚀破裂。

聚乙烯使用温度一般不超过75度，长期使用一般不超过65度。

聚氯乙烯（PVC）：聚氯乙烯耐腐蚀性能与聚乙烯类似并且略优于聚乙烯。

但聚氯乙烯使用温度略低，一般不宜超过60摄氏度，此外聚氯乙烯在加热过程中会产生有毒气体，使用时需要特别注意。

聚丙烯（PP）：聚丙烯是热塑性塑料，除浓硝酸等强氧化性酸外几乎不与其他介质发生作用。

但聚丙烯更容易受到强有机溶剂破坏，聚丙烯使用温度范围更广，可达120摄氏度。

ABS：ABS塑料为丙烯腈，丁二烯，苯乙烯共聚物，力学性能良好，对无机酸，碱具有良好的耐腐蚀性，但不耐酮类，卤代烃，酯类等溶剂。

ABS的使用温度一般为-40度到80度。

增强聚丙烯(RPP):在聚丙烯中加入增强剂、稳定剂、偶联剂采用经偶联剂处理的玻璃纤维改性聚丙烯材料。

硬度高、刚性好,弹性模量高,线膨胀系数小具有极强的耐酸、耐碱、耐温等特性.长久的使用寿命-----在额定温度、压力状况下，FRPP管可安全使用50年以上。

卓越的耐腐蚀性能
-----FRPP管能耐大多数化学物品的腐蚀，可在很大的范围内承受PH 值范围在1-14的高浓度酸和碱的腐蚀。

较高的刚度-----由于加入了玻纤增强材料使FRPP管不易变形。

耐热保温节能-----FRPP管最高使用温度95度，该产品的导热系数仅为钢管的1/200，故有较好的保温性能。

可靠的连接性能-----FRPP管热熔接口的强度高于管材
本体，接缝不会由于土壤移动或载荷的作用而断开。

良好的施工性能-----FRPP管质轻，焊接工艺简单，施工方便，工程综合造价低。

PO 料又称PO材料或PO塑料，是聚烯烃共聚物，英文名称为
polyolefin(简称PO);聚烯烃，顾名思义是由烯烃单体制得的聚合物。

如丙烯、乙烯等合成的材料都可以叫聚烯烃，常用的聚烯烃用聚丙烯、聚乙烯、EVA、POE等等。

如南方习惯把HDPE料叫为PO料，俗称为低压料，具有防腐蚀、防静电、无毒等特点，能耐各种酸碱盐及某些有机溶剂，理论使用温度在-70-100℃，其特点是钢材与塑料成为一体，结合力强，可同步膨胀收缩，不易脱层，衬里层还具有无塔接缝、无气泡、无针孔、耐冲击强度高、坑参透性能好的特点。

聚甲醛（POM）：聚甲醛力学性能出色，强度高，耐磨损。

但其耐蚀性较差，在酸性和氧化剂条件下迅速被腐蚀，但对有机溶剂抗性较好。

聚甲醛使用温度可达100摄氏度。

尼龙：一种常见的热塑性塑料，对稀酸，盐和碱均耐腐蚀，但不耐强酸和氧化性酸。

对于强有机溶剂（烃类，酮类）耐腐蚀性能良好，但不耐甲酸和酚类腐蚀。

力学性能优异，强度高，耐磨性好。

尼龙最高使用温度可达80-120摄氏度。

聚四氟乙烯（PTFE）：各方面特性最为优良的塑料品种，几乎能耐任何物质的化学腐蚀，可长期在230摄氏度下操作，具有润滑性和优秀的电性能。

聚偏二氟乙烯（PVF2）：耐腐蚀性能接近PTFE，但不耐发烟硫酸，硝酸和浓硫酸，此外对高温的酮类，酯类，胺类耐蚀性不好。

机械性能更加优异，但容易发生蠕变。

使用温度可达140摄氏度聚苯硫醚（PPS）：聚苯硫醚为日本东丽公司生产的功能型塑料，耐腐蚀能力
优良，对无机酸，碱氧化剂等均有良好抗性，但不耐氧化性酸，耐溶剂性能仅次于氟塑料，可以抵抗大多数溶剂溶解，使用温度不高于250摄氏度。

有机玻璃：有机玻璃为一种常用的透明材料，对无机酸，碱，盐有良好抗性，但不耐有机溶剂，使用温度不超过80摄氏度。

1.2.常见橡胶的耐腐蚀性能天然橡胶：天然橡胶对非氧化性的酸碱盐耐腐蚀性好，但不耐氧化剂，不耐溶剂，使用温度在50摄氏度以下。

丁苯橡胶：丁苯橡胶使用温度不超过120度，根据硫化程度不同分为软胶与硬胶两种，硬胶耐腐蚀性好，除不耐氧化性酸外对大多数无机物化学抗性较好，丁苯橡胶不耐油。

氯丁橡胶：氯丁橡胶使用温度不超过100摄氏度，可耐弱酸但不耐任何浓度的氧化性酸和碱腐蚀，不耐酮类，醚类，卤代烃等溶剂腐蚀。

丁腈橡胶：丁腈橡胶对烃类及植物油耐腐蚀性较好，但不耐有机溶剂，耐酸碱但不耐氧化性酸，耐磨性及耐老化性均较好，长期使用温度不高于120摄氏度。

有机硅：有机硅骨架由硅原子组成，具有部分无机物性质，可耐高温，使用温度可达200-300度，可耐稀酸碱，但不耐烃类溶剂。

有机硅机械性能不好，容易断裂。

三元乙丙橡胶：乙丙橡胶耐稀酸及盐类，耐老化性能优于天然橡胶，但不耐氧化性酸及烃类腐蚀，使用温度不超过150摄氏度。

氟橡胶：氟橡胶是化学抗性最好的橡胶品种，耐温可达200摄氏度，对各类酸碱盐均有良好的的化学抗性，但对于溶剂及强氧化剂的抗性不及氟塑料。

2.无机非金属材料的耐腐蚀性能硅酸盐材料普遍具有较好的耐腐蚀性能，但其主要问题在于机械加工性能差，容易破碎，容易受到破坏。

无机材料另外的特点
就是由于生产配方不同，材料特性差距较大，遇到具体问题时需要根据实际情况进行分析。

石墨：石墨为一种由焦炭高温烧制而成的具有晶体构造的材料。

石墨性质接近于金属，在氧化氛围下使用温度可达400摄氏度，还原气氛下使用温度可达2000至3000度，是一种适用于高温条件下的材料。

石墨对于绝大多数腐蚀物质抵抗性好，可以抵抗盐酸，稀硫酸，氢氟酸，碱液，有机溶剂的腐蚀，但不耐强氧化性酸，溴和氟等。

石墨作为材料主要的缺点是质地脆，延展性差，但抗压能力好。

玻璃和陶瓷：玻璃与陶瓷主要是以二氧化硅为主的煅烧制品，那腐蚀性极强，被广泛用于实验室及化工生产中，化工生产中的搪瓷搅拌釜其表面耐腐蚀物质以玻璃为主。

玻璃几乎可以耐受一切物质的腐蚀，但有两个特殊情况。

玻璃对氟化物的耐腐蚀性能极差，此外玻璃不耐浓的热碱液。

此外含有微量氟化物的磷酸对玻璃腐蚀性也很强。

玻璃及陶瓷作为材料最大的缺点在于强度低，导热性能差，温差过大容易爆裂，一般品种不宜用于200度以上高温，石英玻璃耐温性能好，可达800摄氏度。

此外玻璃加工困难，无法加工大型设备。

水泥：水泥是由粘土与石灰石组成的硅酸盐材料，成分复杂。

作为材料其突出的特点就是与水混合后会结成硬块，强度随时间增加，可以浇筑。

水泥本身为碱性，对常温碱液耐腐蚀性良好。

但水泥成分复杂，很多物质都会对其发生侵蚀。

对酸及无机盐的耐受性能都很差，对有机化合物耐受性较好。

总体而言，水泥不适宜作为耐腐蚀材料。