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硫酸储罐的选材及防腐措施从表1市面上的硫酸常见的浓度、状态及腐蚀特点可以看出,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。其中高硅不锈钢最便宜,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。这将在后文阐述。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。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。硫酸碳钢储罐衬胶用的品种以氯丁橡胶(CR)和丁基橡胶(IIR)居多,CR和IIR硫酸碳钢储罐的耐硫酸腐蚀性能如表2。表2碳钢衬胶储罐耐硫酸简表硫酸浓度温度氯丁橡胶丁基橡胶1065好好3025好好3065一般好5025好好5065不耐好50100不耐一般7098%25不耐不耐发烟硫酸25不耐不耐第三类: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。目前市场上适用于80%浓度以下的稀硫酸的碳钢储罐内衬用玻璃钢树脂主要有环氧树脂、耐腐蚀不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂。其中乙烯基酯树脂采用最多,根据稀硫酸浓度和温度的不同,选用不同类型的乙烯基酯树脂。表3是典型通用乙烯基酯树脂牌号耐硫酸腐蚀性能的简表。表3典型通用乙烯基酯树脂牌号的耐硫酸性能化学环境浓度(%)最高长期耐受温度/标准双酚A型乙烯基酯树脂标准酚醛型乙烯基酯树脂硫酸25100105硫酸50100100硫酸608090硫酸707080硫酸754080硫酸3804050硫酸80NRLS25硫酸(发烟)NRLS25硫酸(蒸气)100120硫酸/苯磺酸/水7/88/56060硫酸/铬酸19.5/0.47070硫酸/铬酸混合液最大浓度10%5065硫酸/甲醇30/5/50硫酸/磷酸10/208080硫酸/磷酸25/258080硫酸/硫化氢50/10100100硫酸/硫酸铜25/35100100硫酸/硝酸10/2.57080硫酸/硝酸20/56580硫酸(70%)/硝酸(70%)51/102525硫酸/硝酸/磷酸013/011/0306565硫酸/硝酸/氢氟酸12/20/8/60硫酸/硝酸/盐酸7/3.5/107070硫酸/盐酸4,25/1080100硫酸/盐酸4,50/154050硫酸/氢氟酸120/65560硫酸/盐酸/氢氟酸/磷酸/氯化溶剂140/20/5/35/1NRLS25硫酸/铬酸混合液(最大浓度10%)5065备注说明:NR:不建议使用;LS: 该温度下使用寿命较短(通常满足的都为静态容器,室温(最大40)时一般最多一年的使用寿命);/:没有相关准确数据或没有进行过相关试验(并非一定不能使用,此时建议用户使用前先自行评估或者致电供应商咨询);1:建议在防腐蚀阻挡层内层使用两层有机表面毡;3为最大限度延长使用寿命,必须后固化;4在耐腐蚀阻挡层内,建议使用两层C型玻璃纤维表面毡;5在防腐蚀阻挡层或其结构层内,建议使用耐酸性较佳的玻璃纤维。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。表4常见的热固性树脂耐受硫酸温度()性能汇总硫酸浓度(%)双酚A型EPR酚醛树脂PHR呋喃树脂(糠醇型)邻苯型UPR间苯型UPR双酚A型UPR双酚A型VER(XXX)酚醛型VER(XXX)254010010060709010010550251006025406010010060NR6040LS252540809070NR6025NRNR25708075NR25NRNRNRNR408080NRNRNRNRNRNR405080NRNRNRNRNRNRNRLS25发烟NRNRNRNRNRNRNRLS25备注说明:NR:不建议使用;LS: 该温度下使用寿命较短(通常满足的都为静态容器,室温(最大40)时一般最多一年的使用寿命)。目前市场上,玻璃钢硫酸储罐的耐腐蚀树脂选材主要集中在耐腐蚀型不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂两大类,结构层根据耐温需要选用热变形温度过关的不饱和聚酯树脂。玻璃钢硫酸储罐主要有几类:立式平底储罐、立式圆底储罐、卧式储罐、现场缠绕大型储罐、运输罐(槽车罐)、双壁罐。更多关于此类玻璃钢储罐的细节描述,有兴趣的读者可阅读笔者必将出版的树脂重防腐一书。玻璃钢硫酸储罐广泛用于轻工、石油、化工、食品、运输等领域。优点如下:1)轻质高强(密度为1.6-1.9g/cm3,为钢材的1/4,但比强度更高);2)耐腐蚀;3)热膨胀系数小,保温隔热性能好;4)非标成型方便,维修方便;5)耐低温性能好;6)可在工厂内部制作,也可现场制作,如现场缠绕大型立式储罐。玻璃钢储罐主要的制造工艺:一类品质较低的方法是手工制作的也可先预制储罐耐蚀内壁平板,固化成型后卷起来拼接,再制作结构增强层;另一类品质较高的是在模具上制作,通常:1)根据需要设计制造合适的模具;2)模具表面刷或喷纯树脂;3)富树脂层制作两层富含树脂的表面毡层,以便给耐蚀容器提供较好的耐腐蚀性能和抗渗透性能;4)使用缠绕或手糊的方法,制作短切毡增强的耐蚀层;5)使用缠绕或手糊的防腐制作容器的结构层,直至达到所需厚度为止;6)在容器最外面制作耐候性富树脂层;7)储罐底座和盖顶也采用模具并结合喷射成型制作。玻璃钢硫酸储罐由内而外主要的结构如下:1富树脂层(内层耐蚀层):由耐腐蚀内衬
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