VOCs废气治理管道及设备的防腐

VOCs治理设施的腐蚀，是我们最为常见的问题。特别是化工企业的VOCs治理系统的防腐蚀，在前期设计阶段就要考虑废气的来气工况来确定VOCs治理设施的材质选型，如下是一些防腐蚀的知识，分享给大家：

一、概述

1.腐蚀分类

当金属与周围的气态介质或液态介质接触时，由于发生化学或电化学作用引起的金属损坏现象统称为腐蚀。按照腐蚀的化学反应机理，可以分为:

①化学腐蚀。金属与周围介质发生氧化作用而引起的腐蚀。金属在干燥的气体和非电解液中发生的腐蚀以及金属在高温下发生的腐蚀均属于化学腐蚀。

②电化学腐蚀。金属与电解质溶液接触时，由于微电池和大电池作用而发生的金属腐蚀。电化学腐蚀最为普遍，金属在大气、土壤、海水以及在各种电解质溶液中发生的腐蚀均属于电化学腐蚀。

2 管道及设备防腐蚀基本原则

①对有腐蚀性气体逸出的工艺设备，应尽可能采取密闭措施，以减少空气中有害气体的含量，减少其腐蚀。

②当排风系统排出潮湿气体或蒸汽且有凝结的可能时，风道应按一定坡度敷设，在最低点设排水装置。

3为了减少风道及构件的局部腐蚀，特别是排出有浸蚀性的气体、蒸汽和粉尘时，应尽量减少法兰连接.若采用法兰连接时，则应在法兰处使用防腐垫片。为了清除沉积在风道和设备内的粉尘，应设清扫孔或冲洗水管。

二、防腐蚀措施

管道及设备的防腐蚀措施主要包括在金属表面覆盖保护膜(层)和采用耐腐蚀材料两大方面。在选用防腐蚀措施时，不仅要考虑在使用条件下材料的耐腐蚀性能，而且还应考虑到材料的机械强度、耐热性能、材料的来源和价格、现场加工条件及施工能力，经技术经济比较后确定。

1.在金属表面覆盖保护膜(层)

在金属表面覆盖保护膜(层)的防腐方法有防腐涂料、金属喷镀、聚乙烯喷镀、金属电镀、橡胶衬里及铸石衬里等。

(1)防腐涂料 防腐涂料按其用途可分为内防腐和外防腐两类。内防腐为设备、管道内辟用的涂料，用以隔离设备、管道内腐蚀介质的腐蚀;外防腐为设备、管道外壁用的涂料，以隔离扩散至空气中的腐蚀介质或防止大气腐蚀，既起到防腐作用又起到装饰作用。使用目的不同，选用时对涂料的要求也不相同。对于内防腐涂料，应符合以下要求:a具有良好的耐腐蚀性能;b.涂层应完整、密实、连续无孔，具有良好的机械强度、韧性和抗冲击性能;c.涂层应有良好的附着力;d.具有良好的耐热性能，选用时应注意使用温度条件;e. 施工方法必须切实可行，如选用热固性涂料，则应具备相应的热处理设备。

设备和管道外壁的防腐涂料，除应满足上述要求外，还应符合以下要求:a.涂层应具有防水、防潮、防大气腐蚀的性能，能耐紫外线日照等物理因素的作用;b.涂层应有一定的色泽，具有装饰、标志等作用;c.涂层能在常温下固化。

常用的防腐蚀涂料品种见表19-25。

(2)金属喷镀 金属喷是用压缩空气将熔融状的金属雾化成微粉，喷射在防腐设备表面上，形成一层完整的金属覆盖层。这种方法的工艺和设备较为简单，能用来喷镀绝大多数的金属与合金，而且基本上不受设备形状的限制，可根据需要获得良好的金属覆盖层。但由于所喷镀的金属与基体金属的结合不如电镀牢固、镀层孔隙率大、部分金属制丝困难等原因，限制了该法的应用。目前金属喷镀主要用于三个方面:在碳钢设备上喷镀金属，以防止腐蚀性介质腐蚀和高温氧化;修复磨蚀的设备;以喷镀金属的非金属材料来代替金属材料加工设备。

(3)聚乙烯 喷镀聚乙烯喷镀是用喷枪在高温下将聚乙烯丝不断地熔化喷镀在设备表面上塑化成薄膜，用以保护设备表面不受酸碱气体的侵蚀，其喷镀工艺与金属喷镀基本相同。聚乙烯喷镀层与钢板的结合力很好，可耐温100~110℃，耐酸、耐碱性能甚好。

(4)金属电镀 利用直流电作用从电解液中析出金属，并沉积附着在物体表面上而获得金属覆盖层的方法称为金属电镀。电镀层与物体的结合力比喷镀层高，并具有较好的耐腐蚀和耐磨性能，外表美观，可用于装饰。它的缺点是成本较高，工艺较复杂，使用受到一定的限制。

可用于电镀层的金属较多，如锌、镉、铜、镍、锡、铬等。根据镀层金属与基体金属之间的电位高低，电镀层可分为阳极性镀层和阴极性镀层两类。阳极性镀层能使基体金属不受电化学腐蚀，如钢铁的镀锌层;阴极性镀层不能使基体金属免受电化学腐蚀，如钢铁的镀镍、镀铜、镀铬等镀层。因此，选择金属电镀层时应注意:a.金属电镀层在介质中的稳定性;b.在被覆盖的基体金属上能获得镀层厚度均匀的可能性;c.镀层与基体金属之间应具有良好的结合力。

(5)橡胶衬里 橡胶具有较高的化学稳定性，在-50~150℃温度下有优良的弹性、良好的扯断强度和耐疲劳性、不透水性、耐酸碱性和电绝缘性等。这些良好的综合物理机械性能使得橡胶在作为防腐蚀衬里方面得到广泛应用。用于防腐蚀的合成橡胶品种有丁基橡胶、氩丁橡胶、乙丙橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶和氯醇橡胶等。

根据橡胶的含硫不同，一般可分为软橡胶、半硬橡胶和硬橡胶。设备橡胶衬里的层数和厚度根据使用条件而异，一般按以下条件采用:a.贮槽、贮罐一层，2~4mm厚橡胶;b.泵、风机二层，4~6mm厚橡胶;c.用于含有固体微粒的腐蚀介质中，二层，先以1.5~2mm软橡胶打底，再覆以3mm软橡胶;d.若设备外表面会遭受冲击时，先以15~2mm软橡胶打底，再覆以3mm硬橡胶;e.设备在较严重腐蚀介质下运行，先以1.5~2mm软橡胶打底，中间层为3mm硬橡胶，外覆1.5~2mm 软橡胶。

衬里被损坏的地方可用胶膏修补，先将损坏处挖掉，除锈，用苯擦洗，再涂以软膏，而后用热烙铁烙干即可。

(6)铸石衬里 铸石是以天然岩石或工业废渣为原料，加入一定的附加剂(如角闪岩、白云石、萤石等)和结晶剂(如铬铁矿、钛铁矿等)，经熔化、浇注、结晶、退火等工序而制成的一种非金属耐腐蚀材料。我国目前生产铸石的主要原料是辉绿岩、玄武岩，少部分采用页岩、工业废渣(冶金废渣、化工废渣和煤矸石等)。铸石的成形工艺有熔铸成形、烧结成形和热态直接浇注成形三类。用铸石浇注加工成的制品有各种规格和形状的板、砖、管及各种异形构件。铸石制品具有良好的耐酸碱腐蚀性能、耐磨性能，抗压强度高，结构致密，吸水率小，此外，还具有不导磁、不导电和防X光线(如重晶石)等特殊性能。铸石制品的主要缺点是性脆，不能承受重物冲击，热稳定性差，只宜在常温下使用。如需高温下使用，必须逐渐升温，且不宜超过200℃。

加工成的铸石粉可配制耐腐蚀胶泥混凝土，用于打制各种输液槽、蓄酸碱池等，也可用作铸石制品的黏结料，堵塞各种酸碱容器漏洞等。

2.腐材

(1)耐腐蚀有机材料

①塑料 塑料的耐腐蚀性能很好，已被广泛应用，聚氯乙烯塑料、各种氟塑料、酚醛塑料均具有很好的耐腐蚀性能。

硬聚氯乙烯塑料(硬PVC)的耐腐蚀性能见表19-27。硬聚氯乙烯塑料具有表面光滑、耐酸碱腐蚀性强、物理机械性能好、易于二次加工成形、施工修补方便等特点，但耐温较低(60℃以下) 线胀系数较大。另外，本身虽属绝缘材料，但常会产生带静电荷现象。

硬聚氲乙烯塑料可压制加工成各种规格的板材、管材、阀门及配件，适宜输送有腐蚀性的气体或液体以及制作各种贮槽。板材的厚度一般为2~40mm，宽700mm，长1600mm，密度为1350~1600kg/m，拉伸强度为49.05MPa，弯曲强度为8829MPa。

硬聚氯乙烯塑料板的拼接，一般采用空压机供气的电热焊枪进行焊接，还可采用冷黏接。可用的黏结剂有FN-303胶结剂、氯丁橡胶黏结剂、沥青橡胶玛蹄脂黏结剂、过氯乙烯黏结剂等。

②玻璃钢 以玻璃纤维制品为增强材料，以树脂为黏结剂，经过一定的成形工艺制作而成的复合材料称为玻璃纤维增强塑料，俗称玻璃钢。用于防腐工程的玻璃钢品种较多，常用的有环氧类、酚醛类、呋喃类、聚酯类等。玻璃钢质轻、强度高，耐热性和耐化学腐蚀性优良，电绝缘性好，便于加工成形。但价格较贵，施工时有气味。

常用的几种玻璃钢种类、用料及特点见表19-28，其耐腐蚀性能见表19-29。

玻璃钢的密度为1400~2200kg/m，抗强度为157~226MPa，使用温度为90~190℃，导热性为金属的1/1000~1/100。表19-29中所列四种玻璃钢均不耐氢氟酸的腐蚀，采用MFE-2、MEE-3耐腐蚀树脂并以涤纶布为增强材料时，可耐氢氟酸的腐蚀，但价格较高。

③塑料复合钢板 塑料复合钢板是在普碳钢钢板上复合02~0.4mm的软质或半硬质聚氯乙烯塑料膜。

它有单面复层和双面复层两种，其主要技术性能如下:a.可以耐酸、碱、油及醇类的侵蚀，但对有机溶剂的耐腐蚀性差，耐水性好;b绝缘、耐磨性能较好;c.塑料膜与钢板间的剥离强度>196kPa，当杯突式试验深度不小于65mm时，复合层不会发生剥离现象，当冷弯180°时，复合层不分离开裂;d.具有一般碳钢板所具有的切断、弯曲、深冲、钻孔、铆合、咬合、卷边等加工性能，加工温度以20~40℃为最好;e.可在10~60℃温度下长期使用，短期可耐120℃。

塑料复合钢板价格较贵，比普碳钢板贵50%左右。

④玻璃钢/聚氯乙烯(FRP/PVC)复合管和管件该复合管具有重量轻、强度高、刚性好、耐腐蚀、防渗、防老化、抗静电和阻燃等优点，可广泛用于石油、化工、冶金等行业，作为各种腐蚀介质的理想输送管道。该产品以聚氯乙烯材料为内衬，外缠绕玻璃钢增强，可用于80℃以下的温度环境，工作压力为0.4~1.6MPa。

(2)耐腐蚀无机材料耐腐蚀无机材料种类很多，包括天然石材、铸石、耐酸陶瓷、水玻璃类耐酸材料、硫黄类耐腐蚀材料、树脂胶泥耐腐蚀材料等。这些材料一般皆耐酸、耐碱、耐磨，取材方便，价格便宜，广泛用于防腐的建筑材料(地面、墙面)及设备基础等。

(3)耐腐蚀金属材料各种不同成分和结构的金属，如碳素钢、铸铁、高硅铁、不锈钢以及铅、铝、铜等有色金属材料，皆有不同程度的耐腐蚀性能。

①钢和铸铁碳素钢在无氧酸(如盐酸、氢氟酸)中能被强烈腐蚀，腐蚀速度随酸的浓度增加而加快，铸铁在无氧酸中比碳钢腐蚀得更为剧烈。碳钢在含氧酸(如硝酸、硫酸)中的腐蚀速率取决于酸的氧化能力。

硝酸浓度为30%时对碳钢的腐蚀速率最快，浓度再增高腐蚀速率反而逐渐降低。碳钢和铸铁在浓度大于70%的硫酸中是耐腐蚀的，一般情况下铸铁比碳钢耐腐蚀。

碳钢和铸铁在浓度小于30%的碱性溶液中具有良好的耐腐蚀性能，但浓度超过30%后则不再耐腐蚀。碱性溶液浓度越高，对碳钢和铸铁的腐蚀速度越快，温度增高时更为严重。

碳钢和铸铁在腐蚀性气体(如氯气、硫化氢、二硫化碳)中的腐蚀速率，与气体的湿度和温度有密切的关系，在干燥、常温环境下腐蚀较轻微，在潮湿、高温环境下腐蚀较严重。

②硅铁硅铁合金对酸和浓度大于20%的硫酸都很稳定，通常用作泵和冷凝成酸塔的材料。

③铅铅在稀硫酸中很稳定，但任何浓硫酸设备都不宜用铅制作。

④不锈钢不锈钢在有氧化剂的情况下也具有优良的耐腐蚀性能，但在还原性介质中却会被腐蚀。耐浓硫酸的性能不如碳钢，耐稀硫酸的性能不如铅。

来源：《大气污染控制技术手册》，长三角VOCs治理产学研用联盟，VOCs减排工作站