醋酸的腐蚀与防护
一、醋酸的腐蚀特征 二、几种主要材料在醋酸中的腐蚀
三、 醋酸生产设备的腐蚀与防护
四、接触高温醋酸生产装置的选材与腐蚀 五、防腐措施总结
当代化工产品生产统计表提供的数据表明 , 醋酸的 消费数量名列有机酸类之首。在化工、纺织、轻工原料。
在金属加工工业的金属材料酸浸、金属设备的化学清洗 及油气井的酸化采油工艺等过程 ,醋酸起到重要的作用。 然而,应当指出,在脂肪酸中,醋酸属于仅次于蚁酸(甲酸)的 强酸之一。在醋酸的工业生产及在各个领域应用过程 ,依
其本身的纯度、浓度及温度等工艺条件的差异 ,对金属呈
现不同程度的腐蚀作用 ,对安全生产及应用均可能构成不 同程度的破坏作用。因之,熟悉醋酸对金属的腐蚀特征, 是 十分必要的。
影响能力： Fe 3+ +Cu 2++醋酐>醋酐> Fe 3+醋酐+还原性有机物。
(1)Cl－的影响: 醋酸中含有氯离子会大大加速对不锈钢的腐蚀速度,其来 源除原料带入外,还从工艺水中带入。 氯离子的半径小,易渗透到不锈钢的钝化膜中,引起点蚀。 当醋酸溶液中存在氯离子时,从加热到沸腾,氯离子会带入 汽相,从而使与汽相接触的不锈钢的腐蚀速率加大。
一、醋酸的腐蚀特征
醋酸的腐蚀性是相当强的，尤其在高温条件下，金属在醋 酸中发生电化学腐蚀反应，其腐蚀速率和形态与醋酸的浓度、 温度、以及杂质的性质、数量有密切的关系，而所有杂质中以 氧的作用最为明显。 1. 无氧醋酸 在无氧或少氧条件下，醋酸呈还原性，金属发生阴极反应为析 氢反应的电化学腐蚀。
1）贵金属如金、银和铜，在非氧化性酸中具有较高的耐蚀能力； 2）铁、铝、锌和钛等，在非氧化性酸中会发生明显的析氢反应， 造成金属的阳极溶解。对于表面能形成致密氧化膜的金属，在 空气中放置一段时间后，再放入非氧化性介质中，不会马上发 生剧烈的腐蚀反应，会出现诱导期，在诱导期间，金属表面钝 化膜缓慢溶解。
2.含氧醋酸 在充分曝气条件下，醋酸腐蚀特性与一般氧化性酸相似。 1）电位较负，又不能形成钝化膜如锌、镁等，腐蚀速度 由腐蚀电位、析氧和析氢反应共同确定。 2）电位较正，但无法形成钝化膜，如铜，在介质中形成 的氧化膜呈疏松态，耐蚀性较差，其腐蚀速度主要取决 于吸氧反应和表面膜性能。生成的腐蚀产物为一价或二 价铜盐，易溶解不具有保护作用，腐蚀速度较快。 3）形成钝化膜，如钛、铝、不锈钢。腐蚀速度决定于金 属特性，即形成钝化膜的能力，钝化膜的结构，性能以 及进入钝化膜的阴离子性质。
腐蚀速率可由无氯离子时的0.2ｍｍ/ａ增加到1.564ｍｍ/ ａ,并使表面形成点蚀和蚀坑。
在99%的醋酸中,极微量的氯离子就能破坏不锈钢的稳定 性。当99%的醋酸中Cl－含量从0.0002%增加到0.002%时, 不锈钢的腐蚀速度就从0.001ｍｍ/ａ增加到1.8ｍｍ/ａ。
生产实践证明,由于设备的加热面温度往往比介质的温度 高得多,因此,许多再沸器、蒸发器的不锈钢加热管在沸 腾醋酸的作用下,首先遭到腐蚀。
低温的醋酸溶液中,几乎所有的不锈钢均具有较好的
耐腐蚀性能,特别是当醋酸溶液中含有少量氧化性物 质时,耐腐蚀性能更为优异。但温度升高,特别是当醋 酸溶液中含有还原性物质时,不锈钢的腐蚀变得加剧。
二、 几种主要材料在醋酸中的腐蚀
1.对铁及碳钢的腐蚀 醋酸对铁及碳钢具有腐蚀作用,在较高的温度条件下, 任何浓度的醋酸溶液,均对铸铁及碳钢产生剧烈的腐蚀作 用,在高温时尤为剧烈。故在工业生产时,多不选用铁及碳 钢作为醋酸的生产及储存设备的材质。 2. 对不锈钢的腐蚀
醋酸的浓度、温度、杂质、汽液相变、流动冲刷、加热 面及冷凝液膜等因素对不锈钢的腐蚀均有不同程度的影 响。其中,高温醋酸、特别是含有一些特定杂质的高温醋 酸,对设备和管道的腐蚀十分严重。
含2%Mo的316SS比不含Mo的304SS在高温醋酸介 质中有更好的耐蚀能力。 304SS只适用于室温浓醋 酸或浓度低于50%的高温醋酸中。而316型不锈钢可 适用于温度低于沸点的任何浓度的含氧醋酸中。
316型不锈钢可用作温度低于沸点（ < 110℃ ）,且含Cl-，Br- 、 甲酸较少的有溶解氧的任何浓度醋酸中。 随温度升高，沸腾少氧，以及Cl-，Br- 、甲酸等杂质含量增加， 将发生严重均匀腐蚀与局部腐蚀，尤其焊缝腐蚀。 这时应选用904L，254SMo(00Cr20Ni18Mo6CuN)等不锈钢。 现象：一部分高钼不锈钢制造的塔器均有较大程度腐蚀， 原因：在醋酸精馏塔与回收塔工艺环境下，由于强烈的气液 混合性流动冲刷、对流与扩散，MoO4 2-来不及沉积，铬钝化 膜无法修复，从而露出新鲜表面加速腐蚀。
2)溶解氧的影响
醋酸中的溶解氧对不锈钢腐蚀影响很大，通入氧气，腐 蚀速率增加为不通氧时的2倍，通氧时全面腐蚀和孔蚀 都很严重。醋酸中溶解氧达到一定值时，在有害阴离子 的共同作用下，会发生氧去极化腐蚀。
3）温度的影响
醋酸对不锈钢的腐蚀属于电化学腐蚀,随着温度的升高, 其腐蚀速度增大。 因为温度的升高,增大了不锈钢钝化膜的溶解速度。
4). 杂质的影响 不锈钢在醋酸中的腐蚀行为除决定于氧气外，很大程度上决定 所含的还原性杂质与重金属变价阳离子。
如果醋酸的纯度很高,则不论在热醋酸或醋酸蒸气 中,1Cr18Ni9Ti和1Cr18Ni12Mo2Ti都具有优良的耐蚀性,而杂质 的存在显著降低了不锈钢的耐蚀性。 多种有机酸的混合物比单一有机酸具有更大的腐蚀性,这些杂质 有Cl－ 、丁烯醛、 SO4 2- 、醋酐、甲酸、Ｆｅ2+、Ｈg和Ｓ等 吉化研究院对北京有机化工厂等醋酸设备腐蚀原因分析表明： 醋酐、Fe 3+、Cu 2+及还原性有机杂质如醛、酯等均会加速不锈 钢在醋酸中腐蚀。
影响因素：
1）醋酸浓度的影响
一般地说,随着醋酸浓度的升高,不锈钢的耐蚀性能降低。 因为醋酸浓度增加使pH值下降,即氢离子浓度增加。这样, 氢的去极化和氧的去极化过程将变得更容易，从而使腐蚀 速度加快。 实验证明,醋酸浓度在48%～93%(质量分数)时，对含钼不 锈钢产生严重腐蚀，其中尤以浓度为78%时最为严重。