氯離子基于其半徑小、穿透能力強(qiáng)的特點(diǎn)，因此能夠優(yōu)先地選擇吸附在鈍化膜上，把氧原子排擠掉，然后和鈍化膜中的陽離子結(jié)合成可溶性氯化物，結(jié)果在新露出的基底金屬的特定點(diǎn)上生成小蝕坑，進(jìn)而造成對設(shè)備的腐蝕。氯離子對金屬腐蝕的影響主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一方面是降低材質(zhì)表面鈍化膜的形成或加速鈍化膜的破壞，從而促進(jìn)局部腐蝕；另一方面使得二氧化硫和二氧化碳在水溶液中的溶解度降低，從而緩解材質(zhì)的腐蝕。氯離子長期在水溶液中可以加速促進(jìn)腐蝕反應(yīng)，容易穿透金屬表面的保護(hù)膜，造成縫隙腐蝕和孔蝕。特別是對奧氏體不銹鋼等金屬會造成開裂危害，加速設(shè)備在短期內(nèi)報(bào)廢的可能。因此，預(yù)防氯離子對金屬設(shè)備的腐蝕勢在必行。

1 水溶液中氯離子腐蝕金屬設(shè)備的機(jī)理

氯離子、水溶液硬度以及溶解氧都是造成金屬設(shè)備腐蝕的重要因素，其中氯離子的影響效果相對較低，但也不容忽視。氯離子腐蝕金屬的機(jī)理大致可分兩種，分別是成相膜理論和吸附理論。二者觀點(diǎn)雖然不同，但是反應(yīng)過程基本是一致的。氯離子濃度越高，水溶液的導(dǎo)電性就越強(qiáng)，電解質(zhì)的電阻就越低，氯離子就越容易到達(dá)金屬表面，加快局部腐蝕的進(jìn)程。尤其在酸性環(huán)境中氯離子會在金屬表面形成氯化物鹽層，并替代具有保護(hù)性能的碳酸鐵膜，從而導(dǎo)致點(diǎn)蝕、應(yīng)力腐蝕、孔蝕失和縫隙腐蝕的發(fā)生。腐蝕過程中，氯離子不僅在蝕坑區(qū)域富積，而且還會在周圍區(qū)域附近富積，這就是腐蝕形成的前期過程。

2 對影響氯離子腐蝕金屬設(shè)備的原因分析

首先，金屬設(shè)備在加工制作過程中雖然經(jīng)過了熱處理消除應(yīng)力，但仍有殘留。而且設(shè)備在安裝過程中，由于溫度機(jī)械等因素不可避免地會對設(shè)備產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，進(jìn)而造成這些部位氯離子很容易積聚進(jìn)而造成腐蝕。其次，氯離子具有催化作用而使金屬設(shè)備產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂，最開始的表現(xiàn)為腐蝕縫隙或腐蝕溝槽，使被破壞的鈍化膜無法修復(fù)。隨著腐蝕的持續(xù)進(jìn)行，金屬設(shè)備隨之會呈枝狀裂紋。再次，溫度會對氯離子腐蝕產(chǎn)生的誘導(dǎo)作用。在應(yīng)力和氯離子都存在的條件下，溫度較低時(shí)腐蝕并不明顯，隨著溫度的升高，腐蝕開裂日益加劇。最后，溶液的水流速度也是造成腐蝕現(xiàn)象的重要因素。水流速度低的時(shí)候氯離子不易擴(kuò)散，這就為氯離子富集創(chuàng)設(shè)了有利條件，進(jìn)而加劇了氯離子的腐蝕危害。

3 預(yù)防和控制氯離子腐蝕金屬設(shè)備的對策及建議

眾所周知，氯離子的化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定，想要通過藥劑化學(xué)反應(yīng)來降低氯離子很難實(shí)現(xiàn)。因此通過設(shè)備改進(jìn)及投入緩蝕劑等方法來降低氯離子對金屬設(shè)備的腐蝕具有極強(qiáng)的可行性和操控性。

3.1 合理選材，控制應(yīng)力

一方面，要選用耐應(yīng)力腐蝕材料，主要為高純奧氏體鉻鎳鋼，高硅奧氏體鉻鎳鋼，高鉻鐵素體鋼和鐵素體——奧氏體雙相鋼。其中，以鐵素體——奧氏體雙相鋼的抗應(yīng)力腐蝕能力最好。此外還要優(yōu)化金屬設(shè)備材質(zhì)，完善和改進(jìn)金屬設(shè)備的防腐功能，可以在金屬中加入鉬、氮、硅等元素，同時(shí)提高鉻含量。另一方面，在裝配時(shí)，盡量減少應(yīng)力集中，并使其與介質(zhì)接觸部分具有最小的殘余應(yīng)力，防止磕碰劃傷，嚴(yán)格遵守焊接工藝規(guī)范。嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，并控制原料成分、流速、介質(zhì)溫度、壓力、pH值等工藝指標(biāo)。在工藝條件允許的范圍內(nèi)添加緩蝕劑。鉻鎳不銹鋼在溶解有氧的氯化物中使用時(shí)，應(yīng)把氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值。

3.2 降低氯離子在水溶液中的含量

通過加入緩蝕劑，可以增加鈍化膜的穩(wěn)定性，進(jìn)而達(dá)到控制腐蝕的目的，同時(shí)有利于受損鈍化膜得以再鈍化。此外還可以采用外加陰極電流保護(hù)，抑制孔蝕。另外，藥劑原理是通過與水中的鈣離子或腐蝕產(chǎn)物亞鐵離子相結(jié)合，生成以聚合磷酸鈣鐵為主要成份的化合物，依靠腐蝕電流電沉積于陰極表面形成沉淀膜保護(hù)金屬不被腐蝕。最后加大成本投入，通過離子交換和反滲透等方式進(jìn)一步降低氯離子的含量。

3.3 無機(jī)防腐涂料的使用

無機(jī)防腐涂料可以有效預(yù)防氯離子對不銹鋼的腐蝕，它具有高強(qiáng)度，高韌性，耐溫高、耐沖磨，耐老化，耐酸堿鹽腐蝕，附著力強(qiáng)等特點(diǎn)，應(yīng)用范圍十分廣泛。防腐涂料的技術(shù)十分先進(jìn)，且防腐效果也很好。通過特制的無機(jī)防腐和金屬鈍化鋅粉所組成的溶液，對硅原子上連接整合的羥基、烷基產(chǎn)生很好的三元協(xié)同效應(yīng)。該溶液穩(wěn)定性強(qiáng)，減輕了對高聚物內(nèi)部的影響，成膜物更致密，防腐抗腐蝕性能好，保護(hù)金屬不腐蝕，且附著力強(qiáng)。

總之，氯離子對金屬設(shè)備的腐蝕具有很大的影響，為了確保生產(chǎn)的穩(wěn)定健康發(fā)展，企業(yè)要加大對氯離子腐蝕危害的重視，并根據(jù)設(shè)備材質(zhì)、工藝情況以及設(shè)備工作情況做好氯離子的控制工作。此外還要設(shè)定好適宜的溫度、濃度和壓力值，以確保氯離子的濃度要低于25ppm，這才能夠?qū)崿F(xiàn)金屬設(shè)備的安全運(yùn)行。此外，還可在工藝條件允許的情況下，加入適當(dāng)?shù)木徫g劑或選擇合理的新型材料，可并適當(dāng)考慮選用非金屬材質(zhì)，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益最佳化。

常規(guī)設(shè)備的防腐措施 

1.設(shè)備的防腐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 

防腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指的是在設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮如何防止設(shè)備的腐蝕，它不僅包括單個(gè)設(shè)備的設(shè)計(jì)，還包括設(shè)備間安裝情況以及管道系統(tǒng)的布置，也就是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的問題。主要有以下幾種情況。 

2.避免死角的出現(xiàn) 

設(shè)備中局部液體殘留或固體物質(zhì)沉降堆積，不僅會在設(shè)備操作時(shí)局部濃縮或聚集、引起腐蝕，并且會在設(shè)備停車時(shí)引起腐蝕。設(shè)計(jì)時(shí)要盡量避免死角和排液不盡的死區(qū)等。 

3.避免間隙的產(chǎn)生 

許多設(shè)備都容易存有縫隙，液體流通不暢的地方易形成縫隙腐蝕，如碳鋼、鋁、不銹鋼、低合金鋼等設(shè)備都有這種現(xiàn)象。縫隙腐蝕產(chǎn)生后又往往引發(fā)孔蝕和應(yīng)力腐蝕，造成更大的破壞，而良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是防止縫隙腐蝕最好的方法。經(jīng)常存在問題的部位是密封面和連接部位。由于焊接能避免連接部位的縫隙，因此，比螺栓連接要好。 

4.材料的選擇原則 

用來制造化工機(jī)械設(shè)備的材料大部分是普通的碳素結(jié)構(gòu)鋼，其特點(diǎn)在于價(jià)格低廉，來源廣泛，力學(xué)性能好及加工方便等，這類鋼如果在普通的工作條件下使用， 腐蝕對其的危害并不大，但是如果是使用在化工行業(yè)這種高濃度腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境下，因?yàn)槠淠透g性能較差，就很容易遭受腐蝕的破壞。因此，耐腐蝕金屬材料的選擇原則為：1對腐蝕環(huán)境應(yīng)盡可能詳細(xì)了解，如介質(zhì)的成分、濃度以及操作溫度和壓力等；液體是靜止?fàn)顟B(tài)還是流動(dòng)狀態(tài)；應(yīng)力狀態(tài)（包括殘余應(yīng)力）；不同材料的接觸狀態(tài)；溫度變化，加熱冷卻的溫度周期變化，有無急冷急熱引起的熱沖擊和應(yīng)力變化；高溫、低溫、高壓、真空、沖擊載荷、交變應(yīng)力等需要特別注意的環(huán)境條件等；2必須考慮設(shè)備的類型、結(jié)構(gòu)及產(chǎn)品的要求；3考慮設(shè)計(jì)預(yù)期使用年限的問題，即滿足整個(gè)生產(chǎn)裝置要求的壽命，盡量使整個(gè)設(shè)備或管道各部分材料均勻劣化，材料費(fèi)、施工費(fèi)、維修費(fèi)綜合最佳的經(jīng)濟(jì)考慮，從而有效降低設(shè)備的腐蝕程度，延長設(shè)備使用周期。 

5.電化學(xué)保護(hù)防護(hù)法 

電化學(xué)保護(hù)防護(hù)法在化工機(jī)械設(shè)備防腐蝕當(dāng)中有著極為重要的意義。其主要原理是運(yùn)用原電池的電化學(xué)原理，消除引起金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原電池反應(yīng)，使金屬得到防護(hù)。 

電化學(xué)防護(hù)分陽極防護(hù)和陰極防護(hù)兩大類。陽極防護(hù)是把被保護(hù)的金屬作陽極，在一定外加電壓范圍內(nèi)進(jìn)行陽極鈍化，使它的表面由化學(xué)狀態(tài)轉(zhuǎn)為鈍化狀態(tài)，從而阻滯金屬在某些酸、堿或鹽中被腐蝕。陰極防護(hù)是把被保護(hù)的金屬作為陰極，方法有以下兩種：1外加電流的陰極防護(hù)法用一個(gè)不溶性電極作輔助陽極，跟陰極一道放到電解質(zhì)溶液里。當(dāng)接通外加直流電源后，大量電子強(qiáng)制流向被保護(hù)的金屬陰極（例如鋼鐵設(shè)備），并在陰極積累起來。這樣就避免或抑制鋼鐵發(fā)生失去電子的氧化作用，從而被保護(hù)。2犧牲陽極的陰極保護(hù)法用比鐵還原性更強(qiáng)的金屬（如鋅）或合金跟鋼鐵制品連接。當(dāng)發(fā)生電化腐蝕時(shí)，這種活潑金屬就作為微電池的負(fù)極而被腐蝕，鋼鐵設(shè)備得到保護(hù)。在電化學(xué)保護(hù)方法當(dāng)中，目前較為有效的一種防腐蝕控制方法就是應(yīng)用犧牲陽極的保護(hù)方法，而對化工機(jī)械設(shè)備進(jìn)行陰極的保護(hù)。我國當(dāng)前較為常用的犧牲陽極的材料為：鎂陽極，其中包括了純鎂以及Mg-Mn合金等。其中，標(biāo)準(zhǔn)鋅電極電位相對鐵而言為負(fù)，因而在一定的介質(zhì)條件之下，當(dāng)這兩種金屬相互之間進(jìn)行接觸的時(shí)候，就會形成一個(gè)微電池，其中鋅為陽極，而鐵為陰極，鋅在介質(zhì)當(dāng)中被腐蝕，而鐵得到了保護(hù)。在具體的使用過程當(dāng)中，可以應(yīng)用將犧牲陽極在化工機(jī)械設(shè)備的構(gòu)件上進(jìn)行焊接，以此作為犧牲陽極安裝方法，同時(shí)也可以應(yīng)用螺栓來進(jìn)行固定。 

6.緩蝕劑 

緩蝕劑是一種向緩蝕體系中添加適當(dāng)濃度，就能顯著降低金屬的腐蝕速度而對腐蝕劑濃度影響很小的化學(xué)物質(zhì)。緩蝕劑的用量很少，雖然它不能改變金屬在介質(zhì)中的腐蝕傾向，但它能在金屬表面形成保護(hù)膜，從而減緩金屬的腐蝕速度，從而抑制金屬的腐蝕。與其他防腐蝕方法相比緩蝕劑具有使用方便、經(jīng)濟(jì)、有效的特點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于石油化工、機(jī)械制造、交通等工業(yè)部門，并在某些工業(yè)生產(chǎn)中成為不可取代的重要防護(hù)措施，列入到生產(chǎn)工藝或操作規(guī)程中。石油工業(yè)是使用緩蝕劑最多的部門之一，從石油的鉆探、開發(fā)、集輸?shù)綗捴贫家玫骄徫g劑。近些年來，隨著人類環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)和可持續(xù)發(fā)展思想的深入，對緩蝕劑的開發(fā)和應(yīng)用也提出了新的要求，圍繞性能和經(jīng)濟(jì)目標(biāo)研究開發(fā)對環(huán)境不構(gòu)成破壞作用即環(huán)境友好。 

7.緩蝕劑成為未來緩蝕劑的發(fā)展方向 

總之，化工設(shè)備的防腐是一個(gè)很實(shí)際的問題。所以化工設(shè)備的防腐問題還有許多亟待解決的問題，需要科研人員和實(shí)際生產(chǎn)者不斷地解決。 

幾種不銹鋼在含氯水溶液中的適用條件

1 304型不銹鋼這是最廉價(jià)、最廣泛使用的奧氏體不銹鋼（如食品、化工、原子能等工業(yè)設(shè)備）。適用于一般的有機(jī)和無機(jī)介質(zhì)。例如，濃度＜30％、溫度≤100℃或濃度≥30％、溫度＜50℃的硝酸；溫度≤100℃的各種濃度的碳酸、氨水和醇類。在硫酸和鹽酸中的耐蝕性差；尤其對含氯介質(zhì)（如冷卻水）引起的縫隙腐蝕最敏感。

2 304L 型不銹鋼耐蝕性和用途與304 型基本相同。由于含碳量更低（≤0.03％），故耐蝕性（尤其耐晶間腐蝕， 包括焊縫區(qū)）和可焊性更好，可用于半焊式或全焊式PHE。

3 316 型不銹鋼適用于一般的有機(jī)和無機(jī)介質(zhì)。例如，天然冷卻水、冷卻塔水、軟化水；碳酸；濃度＜50％的醋酸和苛性堿液；醇類和丙酮等溶劑；溫度≤100℃的稀硝酸（濃度＜20％＝、稀磷酸（濃度＜30％＝等。但是，不宜用于硫酸。由于約含2％的Mo，故在海水和其他含氯介質(zhì)中的耐蝕性比304 型好，完全可以替代304 型。

4 316L型不銹鋼耐蝕性和用途與316 型基本相同。由于含碳量更低（≤0.03％），故可焊性和焊后的耐蝕性也更好，可用于半焊式或全焊式PHE。

5 317 型不銹鋼適合要求比316 型使用壽命更長的工況。由于Cr、Mo、Ni元素的含量比316 型稍高，故耐縫隙腐蝕、點(diǎn)蝕和應(yīng)力腐蝕的性能更好。

6 AISI 904L或SUS 890L 型不銹鋼這是一種兼顧了價(jià)格與耐蝕性的高性價(jià)比的奧氏體不銹鋼，其耐蝕性比以上幾種材料好，特別適合一般的硫酸、磷酸等酸類和鹵化物（含Cl—、F— ）。由于Cr、Ni、Mo含量較高，故具有良好的耐應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕性能。

7 Avesta 254 SMO高級不銹鋼這是一種通過提高M(jìn)o含量對316 型進(jìn)行了改進(jìn)的超低碳高級不銹鋼，具有優(yōu)良的耐氯化物點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕性能，適用于不能用316 型的含鹽水、無機(jī)酸等介質(zhì)。

8  Avesta 654 SMO高級不銹鋼這是一種Cr、Ni、Mo、N含量均高于254 SMO 的超低碳高級不銹鋼，耐氯化物腐蝕的性能比254 SMO更好，可用于冷的海水。

9 RS-2（OCr20Ni26Mo3Cu3Si2Nb）不銹鋼這是一種國產(chǎn)的Cr–Ni–Mo-Cu 不銹鋼。耐點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的性能相當(dāng)于316型，而耐應(yīng)力腐蝕的性能更好。可用于80 ℃以下的濃硫酸（濃度90~98％），年腐蝕率≤0.04mm/a。

10 Incoloy 825（ S） 這是一種Ni（40％）–Cr（22％）–Mo（3％）高級不銹鋼。Incoloy 是thenternational Nickel Co.公司的注冊商標(biāo)。適用于低溫下各種濃度的硫酸；在濃度為50％~70％的苛性堿（如NaOH）溶液中，具有良好的耐蝕性，不產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂。但是，對氯化物引起的縫隙腐蝕卻很敏感。此外，沖壓性能也不太好，故不是板片常用的材料。

11   31 合金由904L改進(jìn)后的（提高M(jìn)o、N含量）、標(biāo)準(zhǔn)的6％Mo高級不銹鋼（31％Ni-27％Cr-6.5％Mo-32％Fe）。在許多介質(zhì)中的耐蝕性比904L更好；在濃度20％~80％、溫度60℃~100℃的硫酸中，耐蝕性能甚至超過 C-276。

12  33 合金一種完全奧氏體化的鉻基高級不銹鋼，其耐蝕性可與Inconel 625等一些Ni-Cr-Mo合金媲美。在酸性和堿性介質(zhì)（包括硝酸、硝酸與氫氟酸的混合物）中，具有良好的耐局部腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂的性能；在濃硝酸中的耐蝕性比304L好得多。例如，適用于濃度大于96％~99％、溫度≤150℃、氧化硫含量小于200 mg/L的硫酸；熱的海水；濃度≤50％、沸騰的強(qiáng)腐蝕性溶液；濃度≤85％、溫度≤150℃的磷酸等。但是，不適用于還原性介質(zhì)（如稀硫酸等）。價(jià)格與C-276相差不多。

13  C-2000 合金一種二十世紀(jì)90 年代研發(fā)的鎳基合金，價(jià)格與C-276 相近，是以上材料中耐腐蝕性能最好者之一。在中等濃度以下的硫酸、稀鹽酸和沸騰溫度下，濃度≤50％的磷酸，以及熱的氯化物等介質(zhì)中，其耐蝕性比C-276 和 C-22更好， 有取代C-22 合金的趨勢。但是，對于濃度≥70％的硫酸，耐蝕性不如C-276。

14  59 合金化學(xué)成分與C-2000比較，除了Ni 含量稍高（59％），且低Fe,無Cu、W外，其余基本上相同。這是目前鎳基合金中耐蝕性、熱穩(wěn)定性、可沖壓性和可焊性最好的一種材料，自1990年商業(yè)化以來，已廣泛用于硫酸、鹽酸、氫氟酸以及含氯、含氧、低pH值的許多介質(zhì)。