硫酸储罐耐酸碱防腐涂料

  硫酸储罐耐酸碱防腐涂料

硫酸是活泼的无机强酸之一，它是化肥、医药、冶金、染料、化纤、精细化工、矿物加工、制药、石油炼制和各类有机无机化工行业的催化剂、溶剂和生产原料，因此在化工行业的广泛应用而号称“化工之母"。硫酸因与肥料三要素（氨、磷、钾）及硫基肥所制造的母体作用有密不可分的联系，更是被称为“化肥之母"。

  由于硫酸具有很强的腐蚀性，所以在生产、运输和使用过程中，硫酸的安全储存是一个非常重要的环节。为了保证储存设施能安全运行，应正确选材、合理设计、妥善管理，系统地运用电化学保护、钝化、覆盖层保护等多种手段加以保护。

硫酸腐蚀原理及特点

表1 市面上的硫酸常见的浓度、状态及腐蚀特点

硫酸金属储罐外壁腐蚀主要为气相腐蚀，只是弱腐蚀，一般采取涂装防腐即可， 

碳钢在硫酸中发生的腐蚀过程是典型的电化学腐蚀。其化学反应式表述如下：

Fe+H₂S0₄→H₂+FeS0₄

    金属材料的本质、表面状态及金属阴极相杂质、硫酸浓度(pH值)、温度都会影响到金属的氢去极化腐蚀。此外，一些物理因素如介质流速、固相颗粒、结垢等也会影响硫酸的腐蚀性。

硫酸储罐的选材及防腐措施

针对不同浓度，不同温度状态的硫酸，耐腐蚀选材也不尽相同。

3.1金属

   金属材质硫酸储罐主要分为三类：整体金属材质硫酸储罐、金属外壳内刷涂料的硫酸储罐、金属外壳内衬玻璃钢或鳞片胶泥硫酸储罐。

3.1.1整体金属材质

 各种不同金属或合金的耐硫酸腐蚀性能及作为硫酸储罐的选择可行性如下：

1）普通碳钢不耐80%以下稀硫酸，但可以耐65℃左右的80%～100%的浓硫酸。因碳钢在这一浓度范围内可形成钝化保护膜，因此碳钢可直接用作为常温、无流速、无冲刷、无充气、密封的80%～100%浓硫酸储存和运输设备的制造材料，内壁无需额外做其他防腐处理，外壁只需做普通的弱腐蚀防锈耐候涂装处理。

2）普通碳钢和铸铁都不耐102%以上的发烟硫酸，因此不可作为发烟硫酸储罐的制造材料

3）铅、铅锑合金、可耐96%以下室温的硫酸，对80%以下的硫酸可耐至210℃（也因表面产生保护膜），但铅锑不耐具有流速和摩擦冲刷的浓硫酸（因其破坏了保护膜）。因此衬铅也是常用的耐硫酸腐蚀设备的制造材料和衬里材料。

4）普通不锈钢（如304不锈钢）只能耐5%以下的极稀的硫酸，和碳钢一样不直接作为稀硫酸储罐的制造材料。316L不锈钢是含钼不锈钢，可耐室温下15%浓度以内的无流速、无冲刷、无充气的硫酸溶液和85%～100%浓度的常温、无流速、无冲刷、无充气、密封的硫酸。

5）高硅不锈钢、高合金不锈钢、镍钼铬合金（及哈氏合金）可以同时耐稀、浓硫酸，可以耐高温、高速下一切浓度硫酸。其中高硅不锈钢，但高硅不锈钢抗震差、加工困难、不耐含氟或亚硫酸杂质的硫酸溶液（此时可选用20号高合金钢）。高硅不锈钢是硫酸行业采用最多的合金材料，用来制造硫酸工厂的干燥塔、吸收塔、管式分酸器、槽管式分酸器、塔内填料支撑箅子板、循环酸槽、管壳式酸冷却器、管线、泵、法兰和阀门等硫酸生产设备。但是直接采用高硅不锈钢来制造硫酸储罐，还是不多。

6）铜、镍只能耐60%以下的不充气的稀硫酸，银、钛、锆、铝、镁也都只是适于稀硫酸，一般不直接作为硫酸储罐制造材料。

7）尽管铂、金、钯、钼这几类金属材料对所有浓度的硫酸都具有非常好的耐蚀性能，但这些贵金属的成本都非常昂贵，不可能用它们来制作硫酸储罐。

3.1.2 碳钢外壳附加内壁防护措施

实际市面上的金属硫酸罐，90%以上是采用普通碳钢制造的，部分发烟硫酸储罐是采用合金钢制造的。

普通碳钢用于80%以下浓度稀硫酸时，务必采取可靠的防护措施。目前市面上的使用较多的防护形式有：碳钢外壳内刷防腐涂料、碳钢外壳内衬橡胶、碳钢外壳内衬玻璃钢或玻璃鳞片胶泥。采用碳钢外壳附加防护措施的硫酸储罐只是稀硫酸储罐的方案之一，大多数时候，直接采用有机塑料、玻璃钢储罐的性价比和使用寿命会更高；还可以采用耐强氧化防腐涂料，简便施工防腐效果好。

第一类：碳钢外壳内刷防腐涂料。这类方法一般针对常温下低浓度（45%以下）稀硫酸碳钢储罐。根据具体浓度大小，选用不同的成膜物的防腐涂料涂刷碳钢罐内壁。基材处理和施工方法和金属钢结构涂装防腐无异。常选用的防腐涂料有：环氧防腐涂料、乙烯基酯树脂防腐涂料、聚氨酯防腐涂料、玻璃鳞片防腐涂料、丙烯酸树脂工业防腐涂料、聚氯乙烯含氟萤丹防腐涂料、氯磺化聚乙烯防腐涂料等，选择重防腐耐强氧化性好的产品可以达到理想效果。

第二类：金属外壳内衬橡胶。这类方法就是衬胶，衬胶防腐防腐多见于硫酸环境下的碳钢槽、管件、法兰等，碳钢储罐用衬胶的方法制作的占少数。

橡胶衬里碳钢硫酸罐也针对的是中低温度下的稀硫酸溶液，它兼具耐磨、防空蚀、抗应力变化、耐温度骤变等特殊性能，但同时存在耐热性较差（硬质橡胶也不超过85℃）、不耐具有氧化性的浓硫酸（耐不了常温下80%以上浓度的硫酸，耐不了65℃以上65%～80%的中等浓度的硫酸）、导热性能差等缺陷。

第三类：金属外壳内衬玻璃钢或玻璃鳞片胶泥。

这类方法属于树脂重防腐^[3]防腐方法之一。这类方案适用于一定温度下的稀硫酸。玻璃钢的耐腐蚀性能主要取决于粘结料树脂种类及性能、增强材料种类及性能、玻璃钢固化程度、施工质量等。

3.2非金属材料

硅酸盐材料（陶瓷、玻璃、搪瓷、耐酸岩石）、浸渍石墨材料等无机尽管可耐大多数浓度和温度下的硫酸，常作为槽、塔衬里砖板，并不用于硫酸储罐的防腐。

非金属材料中用于整体硫酸储罐的材料常有两类：整体塑料材质硫酸罐、整体玻璃钢材质硫酸罐。这两类树脂重防腐的方法都只是适用于中低温度，80%以下稀硫酸储罐。

3.2.1 整体塑料材质

热塑性塑料一般适用于中低温下70%以内的稀硫酸，一些特殊的含氟塑料可耐高温高浓度硫酸。热塑性塑料储罐主要优点是：耐腐蚀性强、操作方便、使用寿命长、重量轻、对设备的运输、安装、维修都比较有利。

高密度PE材质储罐，使用温度范围为-70℃～+70℃，可在上限温度以内盛放50%以内浓度的硫酸，常温下可盛放75%浓度以内的硫酸，浓度再高，或高温下具有氧化性的硫酸，PE材质储罐已经不合适了。PP的强度较PE更好，韧性更佳，整体塑料储罐材质更多选用的是PP。PP材质储罐可在使用温度范围(-20℃～+120℃)内盛放65%以内浓度的硫酸，但同样不能用于强氧化性的硫酸。PVC也可用于整体塑料储罐，在使用温度范围(-40℃～+60℃)内适用于65%以内浓度的硫酸，也耐不了氧化性的硫酸。经过氯化的氯化聚氯乙烯CPVC材质的硫酸储罐，适用于80%浓度以内85℃以下的硫酸溶液。

聚四氟乙烯，PTFE可在240℃以内盛放任意浓度的硫酸或发烟硫酸，聚全氟乙丙稀F46的加工性能较PTFE更好，其材质的储罐也可在200℃以内盛放任意浓度的硫酸或发烟硫酸。含氟类塑料是硫酸塑料储罐最佳的热塑性塑料选择，但成本非常高，实际使用极少。

实际场合下，PP、PVC材料的塑料储罐，由于加工成型的限制，多以标准型号的中小型立式和卧式的整体贮槽、贮罐为主。

3.2.2 整体玻璃钢材质

热固性塑料玻璃钢只适用于长期浸泡在85%浓度以下的硫酸，并且浓度不同，耐温级别不同，对硫酸蒸汽，耐温会更高。FRP材料的耐硫酸的浓度和温度随热固性树脂、纤维增强材料的不同而不同。

4  罐体防腐涂料

浓硫酸具有强氧化性，能与绝大多数金属进行反应，腐蚀机理有脱水腐蚀、析氢腐蚀、应力腐蚀和晶间腐蚀等，选择高惰性材料可以防住强氧化介质的腐蚀。

ZS-1032  硫酸储罐耐酸碱防腐涂料，采用聚四氟乙烯、鳞片状石墨烯、重晶石等材料，惰性高，涂层致密。耐溶胀性好。适用耐浓硫酸储罐内壁防腐，可以直接接触酸性介质，溶胀率低，耐温250℃，

适用底材广泛，可在不锈钢、碳钢等金属材质，还可在非金属材质陶瓷、玻璃钢等表面施工，附着力好，防腐效果佳。

产品优势

Ø  本产品采用聚四氟树脂作为成膜物，以鳞片石墨作为主要功能颜填料；

Ø  聚四氟是目前较好的化工防腐内衬材料；

Ø  产品成膜后鳞片状石墨形成多层致密的鱼鳞结构的隔离层，进一步防止腐蚀介质渗透；

Ø  石墨具有化学惰性，同时具有导热、导静电作用，可防止电化学腐蚀；

Ø  涂层耐温250℃，作为地坪用，可避免浓硫酸遇水（擦洗时）放热而烧损涂层；

Ø  涂层可涂刷在金属及混凝土材质上，可长期浸泡；

Ø  涂层可耐各种常见酸液（各种浓度）浸泡，对混合酸亦有很好的防腐效果，对于更为复杂的工况或特殊的不同的混合物的腐蚀，需按实际情况判断其防护周期；

Ø  可采用刷涂、辊涂、喷涂的方式进行施工，建议膜厚250μm，基于此膜厚理论涂布率为1.5㎡/kg；

Ø  此涂料为溶剂型涂料，在未经认可的情况下，只允许采用二甲苯作为稀释剂；

Ø  涂层施工完毕后，建议常温养护72h后再投入使用。

结束语

针对硫酸介质的储存和运输，务必根据硫酸的浓度、温度、流速、相态、杂质成分等多角度考虑，在碳钢、合金、玻璃钢衬里、橡胶衬里、塑料、玻璃钢等材料中，进行安全、合理的选材，保证恰当的设计前提下，对硫酸储罐进行正确的维护和管理也是十分重要的。

ZS1032耐强氧化防腐涂料针对浓硫酸等强氧化介质的腐蚀，何以起到保护金属耐腐蚀，延长使用寿命。