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当前世界防腐材料发展动向

时间: 2011-07-08 00:03 来源: 作者: 点击:
随着经济的发展,对化工产品的需求不断增加,越来越多生产设备的运行超出设计能力,因而目前对全球的化工企业而言,防止工艺设备因受到腐蚀发生故障而造成损失已成为迫在眉睫的问题。许多专家认为,材料保护和防腐措施是降低维护费用和使工厂安全稳定运行的重要保证。

近年来化工领域工程建设的竞争日益激烈,为了降低投标价格,中标单位对于防腐措施,如使用优质合金、表面处理技术、防腐剂(包括涂层)、阴极保护和在线腐蚀监控系统等的重视程度明显不够,这在发展中国家表现得尤为突出。

目前化工行业对新的和现有的工业构件进行防护和保护的要求越来越高,人们对和防腐技术的需求增长迅速。但防腐行业分工很细,从事这个行业生产的公司众多,产品的销售也千差万别。目前,全球生产防护涂料的主要公司有杜邦、巴斯夫、阿克苏.诺贝尔和ICI等。

有机聚合物是防腐涂料家族中的主要产品之一,为了满足日益严格的要求,这种涂料的性能不断得到改善。如壳牌集团的Carilon系列的酯族聚酮聚合物,可以作为金属管道和容器的防腐底漆;美国的Ausimont公司开发出一种新型全氟化材料,可在医药工业上作为大型储罐和高压容器的底漆,既可防止储罐和容器的内部发生腐蚀,而且不与矿物酸、碱、氧化剂和容器发生化学反应,也不会与关键的医药成分发生反应。

另外,由英国A;ocit集团开发的一种新型热塑性涂料可用于保护钢铁设备在腐蚀性环境中不被腐蚀,其涂层可以保护运行中的设备,也可以保护仃产封存的设备,尤其适合用于保护法兰内部和其它一些形状较为特殊的装置。据生产厂家称,此种涂料比其他涂料更容易去除锈斑,比的法兰保护罩用途更为广泛,并可以大幅度地降低海洋石油平台的防腐成本。

与此同时,美国Eurotech公司计划商业化推出一种新型的聚氨酯,可用在抗开裂的、化学防腐剂和密封剂上。据说,这种新材料比常规的聚氨酯具有更好的耐化学腐蚀性能,而且生产也更加安全,因为它不是用有毒的异氰酸酯母体生产的。而是采用环状碳酸酯等制成的,且这种新型聚氨酯的成本完全可以和常规的聚氨酯竞争。

在根据化学流程工业标准认为“低温”状态下(例如400度以下)的各种防腐应用场合,耐高温塑料起着越来越重要的作用。各种含氟聚合物,特别是聚四氟乙烯(PTFE),实际上可以抵抗任何化学品的腐蚀。当用玻璃纤维和石墨纤维增强后,聚四氟乙烯甚至可以耐500度以上的高温。但是,当用作抗压密封垫、阀门密封圈和阀座时,聚四氟乙烯和其他含氟聚合物有着致命的弱点,即低温流动等问题。能防止低温流动的一种热塑性塑料是PEEK,它虽然不如含氟聚合物那样耐化学腐蚀,但它是与之性能最为接近的一种材料。另外,环氧树脂也可以提供广泛的抗腐性能,特别是在海洋和有氯的环境中。

具有更佳的抗腐性能和强度的新材料近年来不断涌入市场。如用于管道和热交换器的,用钒增强的制造反应器的材料,高温下使用的高强度钢等。生产这些材料时可能会有特殊要求,以确保它们的不同使用场合的耐腐蚀性能,而这些特殊要求往往是工业标准和规范上所没有的。

在过去几十年里,含铬量高的合金被证明无论是在还原还是氧化环境中性能都很好,加进了能耐腐蚀的元素后,使其更适合在苛刻的大气和溶液中使用。含铬量高的耐热铁合金,可用于制造大口径的厚壁电站锅炉管道。与此同时,研究人员正在集中精力开发新材料和在化工流程工业方面的应用。日本研究和开发中心与日本多家企业正在合作开发一种性能超过现有材料的超级金属。现有的适用铁合金的晶粒直径在10-100微米之间,科研人员正在努力将晶粒直径缩小到1微米以下,并提高其强度、韧性,使其具有更好的耐腐性能。

应用于高腐蚀介质,如浓盐酸、硫酸、硝酸、氢溴酸、氯化有机化合物和酸性金属氯化物水溶液的化工设备,只有少数材料可以制造,而在金属材料中,因制造成本原因排除了贵金属后,只有高熔点金属钛能胜任这一工作。

由于表面能形成极为稳定的五氧化钛层,钛对许多氧化物质和还原物质具有极好的耐腐蚀性,只有氢氟酸和氟离子才能侵蚀钛材料。因此,几乎所有类型的化工设备和部件,如容器、管道、阀门、搅拌器等都可以用钛材料制造。不过由于相同环境下的传热不同,热交换器更易受到腐蚀因此用钛材料制成热交换器,更能体现其性能的优越。一般由于重量和成本的原因,用钛材料制造的部件壁厚都非常薄,这也使得钛材料设备的传热性能良好,换热表面积大大减小,装置结构可更加紧凑。另外,钛材料的延展性好,易于冷却成型制成各种部件,同时,钛材料制件的强度高,比塑料制件可以承受更高的操作压力。钛的熔点为3000度,在此条件下,会与其他金属形成易脆化的化合物。因而钛材料设备的质量还与设计经验和制造技术有很大关系。

另外,表面处理是金属材料提高抗腐蚀性能的另一种有效办法。在不锈钢表面涂敷银基纤焊合金,可以提高其强度并使其具有良好的抗腐蚀和抗氧化性能。这类技术已经用于热交换器等的生产,现在正在评估应用于铝和方面的情况。美国微等离子公司开发出一种可用于铝合金的被称为微等离子工艺(MPP)断电化学微电弧氧化工艺,可以形成一层厚的涂层,能耐腐蚀、耐磨损、耐热,并且有绝缘性能。MPP工艺也可以用于钢铁的表面保护。目前正在进行研究,进一步应用于钛和镁上。

总体上看,充分利用现有的防腐技术,选用合适的防腐材料,不仅可使生产过程更安全可靠,还可有效地降低管理成本和维护费用。而如何生产出更经济、实用的防腐材料,提高装置的防腐效果,仍将是本世纪工程和科研人员为之努力的方向。(end)

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