化工行业建筑结构腐蚀处理分析

【摘要】提高化工生产设备的密封程度是保护建筑设施的首要因素，同时还要改善建筑材料本身抗腐蚀性,以及通过加入其它介质或减少腐蚀性介质来改变介质的成分比，从而达到减少腐蚀强度的作用。本文主要从金属和无机非金属建筑材料等两个方面来讨论化工行业的建筑材料的腐蚀和防护。
【关键词】化工建筑；化学腐蚀；防护
在化学工业的生产过程中,总避免不了部分气体和液体（通常称作化学介质）的泄漏，这些液体和气体通常都是有腐蚀作用的,对建筑会产生腐蚀性作用，给化工行业带来巨大的经济损失。本文主要讨论化工生产过程中一般性化学介质对建筑的腐蚀性作用以及其防护方法，建筑材料主要有金属以及无机非金属材料组成，因此本文只解决金属和无机非金属建筑材料的腐蚀和防腐。

1.金属建筑材料的腐蚀和防护

金属材料的腐蚀主要是化学腐蚀，化学腐蚀是金属与接触到的物质直接发生氧化还原反应而被氧化损耗的过程，化工行业建筑的腐蚀主要是泄漏气体和液体。一般的防护方法有钝化、电镀、刷隔离层等。

1.1金属建筑材料的腐蚀

1.1气体泄漏腐蚀

化工生产中往往会有含硫、含氮等腐蚀性气体的泄漏，加上空气中存在的一些气体水分，与金属建筑材料的直接接触而具有的极大地腐蚀作用。

1.2液体的腐蚀

化工生产过程中的液体往往是非电解质，因此暂不考虑电化学腐蚀。金属在非电解质中为什么会腐蚀？
从热力学的角度来看,这是由于金属的不稳定性导致的,它和周围介质发生作用有形成金属离子的倾向。金属这种形成金属离子的倾向与金属本身的性质有关,也受外界条件和周围介质的影响。

1.2金属建筑材料的防护措施

1.2.1改变碳钢的组成成分

在碳钢中加入一些合金元素,是增加其抗气化性的有效途径,增强钢的抗氧化性有效的合金元素有Si、Al、Cr等。铬铝等合金元素和氧的亲和力比较大, 铬铝等元素在金属表面和空气接触易发生作用形成致密的氧化膜而阻止里层金属离子的向外扩散，从而保护里层的金属。
1.2.2采用在金属表面覆盖金属或非金属镀层的方法,来防止介质与底层金属直接接触,从而提高了金属的抗氧化性。
1.2.3改变介质的组成,使用保护性气体或通过控制气体组成,来降低介质的腐蚀性。在金属热处理时这种保护方法应用的比较多。其基本原理是通过控制热处理炉中的气体成分,使钢铁制件既不发生氧化,也不会发生渗碳、脱碳的现象。

2.无机非金属建筑材料的腐蚀与防护

2.1无机非金属建筑材料的腐蚀

建筑工程中无机非金属材料主要组成成分是硅酸盐,通常有玻璃、水泥、陶瓷等，它们在一般的情况下都具有良好的耐腐蚀性能，但绝对耐腐蚀的无机非金属材料是不存在的。通常认为无机非金属材料的耐腐蚀性是由下类因素决定。
2.

1.1无机非金属材料的化学成分

硅酸盐主要组成成分以SiO2为主,SiO2(尤其无定型SiO2)容易与强碱容易发生反应，生成硅酸盐和水，而硅酸盐除硅酸钙硅酸钡等不溶于水外，大部分都易溶于水，都能溶于强酸而生成硅酸，因而对其产生腐蚀性作用，其主要的化学方程式如下：
SiO2+2NaOH=Na2SiO2+H2O
Na2SiO3+Hcl+H2O=H4SiO4↓+Nacl
SiO2与大部分酸都不起反应，耐酸强度比较高，因此一般情况下SiO2含量较高的材料耐酸性能比较高，SiO2含量较低的材料耐酸性能比较低。但其能与唯一的两种酸—HF和高温H5PO5起反应，SiO2能和任意浓度的HF和温度高于300摄氏度的磷酸发生反应，其主要反应化学方程式如下：
SiO2+4HF=SiF4(g)+2H2O
SiF4+2HF=H2[SiF6](氟硅酸)
H5PO5HPO3+H2O
2HPO3=P2O5+H2O
P2O5+SiO2=SiP2O7(焦磷酸硅)
2.

1.2无机非金属材料的矿物组成

一般情况下, SiO2的在材料中的组成成分越多，材料的耐酸性越好，但也有其他组成成分的影响。如铸石中的SiO2的质量分数比较低，但其与三氧化二铝、三氧化铁等组合，在高温下能形成耐腐蚀性很强的矿物—普通辉石。碱性氧化物很容易与酸发生反应，生成易溶于水的盐，例如：Fe2O3与Hcl反应，生成Fecl3，因此含有大量碱性氧化物(CaO、MgO)的材料,基本上不耐酸性，但是其耐碱性是异常的好。
2.

1.3形成原电池

无机非金属材料中如果存在易导电的物质与电解质结合，就容易形成原电池，加快化学腐蚀，例如有些无机非金属材料中存在着石墨，在酸性溶液中与金属结合，就构成了原电池。

2.2无机非金属建筑材料的防护

2.1加覆盖层和贴面材料

在有腐蚀的环境下,可以在混凝土表面加一具有较好粘结力和弹性的贴面材料层或覆盖层。如果该贴面材料层或者覆盖层粘结力和弹性较差的话，该保护层可能会产生裂缝，甚至脱落。此保护层可以选用花岗岩、瓷砖、沥青毡等材料，根据材料的特性与实际的使用要求进行选择使用。
由于化工企业还存在火灾、爆炸等危险,因此耐腐蚀材料的选用还要进行综合性的考虑,例如，如果表面要求既能防腐蚀又不会产生火花,这时就不能选择花岗岩作为贴面材料层,因为花岗岩能够产生火花;如果表面要求既能防腐蚀又能检修荷载,则需要选用贴面材料,而不能选用脆性材料。

2.2提高混凝土致密度与表面处理

混凝土越致密,就越难被腐蚀，因为腐蚀介质很难渗入致密的混凝土。通过正确的设计混凝土的配合比例，降低水灰比值，仔细选择集料颗粒大小的级配,采用抽真空、养护、振捣密实等方法，即可得到致密的混凝土。或者采用化学方法对混凝土的表面进行处理,使得混凝土中的氢氧化钙转变成致密的难溶物质。基于成本的考虑,通常采用碳酸化方法,即在混凝土构件投入使用之前,先将构件在空气中进行碳化处理使其产生致密的碳酸钙外壳。对混凝土表面使用硅酸盐(如硅酸镁、硅酸锌)的水溶液进行处理可以提高混凝土的抗渗性和耐腐蚀性。

2.3改变矿物的组成和水化产物的组成和形态

根据腐蚀机理可以推断,减少C3S在水泥熟料中的含量，可以增强水泥的抗硫酸盐性，也能够降低水泥的软水溶析能力；如果在减少熟料中的C3S含量的同事,相应适当地增加C3FA的含量,则还能提高水泥的抗酸性能。这是由于AF（铁铝酸四钙）的水化物为水化铁酸钙和水化铝酸钙的固溶体C3(A,F)H6,铁酸钙的硫酸盐性能比铝酸钙要好。此外,铁酸钙还会在水化铝酸钙周围生成致密的薄膜,从而提高硫酸盐性能。
3.结语
化工行业的建筑结构的腐蚀主要是由于化工生产过程中腐蚀性介质的泄漏。防止或减少腐蚀性介质的泄漏,是防止建筑物和构筑物最有效的防护措施。因此在一般的环境下,首先考虑的应该都是如何减少生产过程中的泄漏,因此如何提高设备的致密程度,减少介质通过的环节就变得尤其重要。
腐蚀除了存在于化工产业，还存在于生活的各个方面，比如自然的污染、机器的老化等等。腐蚀现象给我们造成了巨大的经济损失，给我们的生命安全也造成了很大的威胁，腐蚀现象也越来越引起人们更多的关注，虽然腐蚀是不可避免的，但实践告诉我们,充分的利用现有的防腐技术,严格执行科学化的管理措施,可以避免30%～40%的由于腐蚀而导致的经济损失。　[科]
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