六水硫酸镍 警惕！设备腐蚀被忽视，后果不堪设想
装备+腐蚀+时间=？
设备是否损坏、报废？
或者这只是一场意外？
事故的血腥教训提醒我们
安全生产不容大意！
01
2001年，某炼油厂烷基化工序产生的废硫酸（含有碳氢化合物）储罐发生爆炸，造成1名工人死亡，8人受伤，溢出的废硫酸流入河流，造成环境污染。
▲图片来源：CCPS化学过程安全中心数据库
当时，承包商正在修复罐区内的平台，热作业时产生的火花点燃了罐内的易燃蒸汽。
储罐腐蚀严重，过去几年每年都有泄漏报告。几乎所有报告的泄漏都已修复，但事故发生前几个月发现的一处泄漏并未修复，储罐顶部和罐壁上的几个洞也未被报告。
在爆炸发生前几周，一名操作员确实提交了一份“不安全状况报告”，但由于可燃气体浓度高，热作业许可证未获批准，管理层也没有采取进一步行动。
02
2016 年 1 月，另一家炼油厂也发生了一起致命事故，同样是由于油箱腐蚀造成的。在夜班期间，一名操作员前往油箱区域手动测量几个油箱中的热油温度和油位，这项任务需要爬到油箱顶部。
▲图片来源：CCPS化学过程安全中心数据库
接线员去了一会儿就没再回来，对讲机也没有回应。他的同事去油罐区检查时发现，他的车还停在那里，油罐顶部有一个大洞。
▲图片来源：CCPS化学过程安全中心数据库
他们清空了油罐，发现了从洞里掉下去的操作员的尸体。后来发现，油罐内部腐蚀严重，当操作员踩到油罐顶部时，顶部的金属断裂并坍塌。
在高风险的化工行业，
如果设备腐蚀没有及时发现，
其后果可能是灾难性的。
如何正确预防？
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一般而言，防腐方法可分为两大类：一是正确选择防腐材料和其他防腐措施；二是选择合理的工艺操作和设备结构。严格遵守化工生产的工艺规程，可以消除不应发生的腐蚀。即使采用耐腐蚀性能好的材料，如果操作工艺不遵守腐蚀规定，也会产生严重的腐蚀。目前，化工生产中常用的防腐方法有以下几种。
正确的材料选择和设计
了解不同材料的耐腐蚀性能，正确合理地选用防腐材料是最有效的方法。众所周知，材料的种类很多，不同材料在不同环境下的腐蚀速度也不同。材料选择者应针对特定的环境选择腐蚀速度小、价格低廉、物理机械性能符合设计要求的材料，以使设备获得经济合理的使用寿命。
调整环境
如果能消除环境中引起腐蚀的各种因素，腐蚀就会停止或减缓，但大多数环境是无法控制的，如大气和土壤中的水分、海水中的氧气等，这些都无法去除，化工生产工艺也不能随意改变。但有些局部环境是可以调整的，如除去锅炉水中的氧气（加入亚硫酸钠、肼等脱氧剂），可使锅炉免受腐蚀；在空气进入密闭仓库前除去水分，也可防止储存的金属件生锈；为防止冷却水结垢和使热交换器等设备穿孔，可在水中加入碱或酸，调节pH值到最佳范围（接近中性）；在炼油过程中，也常常加入碱或氨，使生产液保持中性或碱性。当温度过高时，可对器壁进行冷却，或在设备内壁衬上耐火砖保温等。这些都是改变环境而不影响产品和工艺的方法。 如果允许的话，建议在工艺过程中使用温和的介质，而不要使用强腐蚀性介质。
添加腐蚀抑制剂
通常在腐蚀环境中添加少量的缓蚀剂就能大大减缓金属的腐蚀，我们一般将其分为无机、有机和气相缓蚀剂三类，其缓蚀机理也各有不同。
无机缓蚀剂
有些缓蚀剂会减慢阳极过程，这种缓蚀剂称为阳极缓蚀剂。它们包括促进阳极钝化的氧化剂（铬酸盐、亚硝酸盐、铁离子等）或阳极成膜剂（碱、磷酸盐、硅酸盐、苯甲酸盐等），主要在阳极区域发生反应，促进阳极极化。一般阳极缓蚀剂会在阳极表面形成一层保护膜，这种情况下缓蚀效果较好，但也有一定的风险，如果用量不足，保护膜不完整，膜缺陷处露出的裸露金属面积小，阳极电流密度大，更容易发生穿孔。另一类缓蚀剂在阴极发生反应，如钙离子、锌离子、镁离子、铜离子、锰离子等，它们与阴极生成氢氧离子，形成不溶性氢氧化物，以厚膜形式覆盖在阴极表面，从而阻挡氧气向阴极扩散，增大浓差极化。 此外，也有同时阻断阳极和阴极的混合型缓蚀剂，但添加量一般需先通过实验确定。
有机缓蚀剂
有机缓蚀剂是一种吸附剂，它吸附在金属表面形成一层几个分子厚的看不见的薄膜，既能阻断阳极反应，又能阻断阴极反应，但对二者的影响稍有不同。常用的无机缓蚀剂有含氮、含硫、含氧和含磷的有机化合物。吸附类型根据有机物分子构型不同可分为静电吸附、化学吸附和π键（非局域电子）吸附。有机缓蚀剂发展很快，应用十分广泛，但它的使用也存在一些缺点，如会污染产品，特别是食品。缓蚀剂可能对生产过程的这一环节有益，但进入另一环节就变成了有害物质。它还可能抑制所需的反应，如减慢酸洗过程中的除膜速度。
气相腐蚀抑制剂
该类缓蚀剂是含有缓蚀基团的强挥发性物质，一般用于金属件在储运过程中的保护，多以固体形式使用。其蒸气被大气中的水分分解，产生有效的缓蚀基团，吸附在金属表面，达到减缓腐蚀的目的。另外，它还是一种吸附性缓蚀剂，被保护的金属表面不需要除锈。
阴极保护
阴极保护是利用外加直流电或牺牲阳极使被保护金属成为阴极，从而减轻或消除金属腐蚀的一种方法。因为在应用阴极保护之前，大多数产生腐蚀的金属结构都有阴极区和阳极区。如果能把所有的阳极区都变成阴极区，整个金属构件就都变成阴极，就达到了消除腐蚀的目的。对于一个具体的工程，选择阴极保护系统前需要考虑的问题有很多。
所需的总保护电流
要进行阴极保护，必须知道所需的总电流。这可以使用临时测试装置来确定所需的电流。如果所需的保护电流不大（小于1.5~2A），最好使用牺牲阳极保护。如果所需的保护电流很大，则使用外加电流保护更经济。
环境变化
在渗透性差的土壤中，金属相对容易极化。在氧气容易到达结构表面的土壤中，需要大电流才能使结构极化。此外，土壤电阻率最低的地方最适合安装四音或外加电流系统的阳极。水的运动有显著的影响。如果水是静止的，保护电流可以取小值。相反，湍流的水会冲刷结构表面，因此需要很强的机械去极化作用。
电气屏蔽
对于间距较小、结构复杂、有阴极保护的元件，容易产生电屏蔽现象。来自较远的阴极保护电源的电流容易被外侧元件吸收，只有少量电流能到达内侧元件，因此外侧元件形成电屏蔽。此时阴极的数量和配置应大致等于被保护结构各部分之间的距离，以使电流分散更均匀。
经济因素
使用阴极保护时，应考虑其经济可行性。如果阴极保护是解决腐蚀问题的经济方案，则所选阴极保护系统应是成本最低的系统，同时考虑设计和安装成本、电力成本和系统维护成本。
防护寿命
设计时应了解被保护结构的预期使用寿命。在实际采用阴极保护的地方，阴极保护系统的设计寿命应与被保护结构的寿命相同。如果寿命太低，保护效果会很差，如果寿命太高，会增加成本并造成浪费。
杂散电流效应
在设计阴极保护系统之前，需要了解该区域是否存在杂散电流。杂散电流主要来源于电气化铁路、矿山机械、电焊等直流电源。杂散电流使被保护结构快速腐蚀，通常比其他环境因素引起的腐蚀更为严重。因此，在设计阴极保护时，应选择好阳极系统的位置，尽可能避免杂散电流。
温度
温度会改变介质的电阻，而由于土壤和水的电阻一般会随着温度的升高而降低，这就是为什么热带海水的电阻比寒冷地区相同海水的电阻低得多的原因。
牺牲阳极材料
牺牲阳极的适用材料有铝、镁、锌等，阳极材料可铸造成各种不同形状的牺牲阳极，以满足阴极保护设计的需要。
外加电流阳极
外加电流阴极保护系统所用的阳极最好应具有在输出电流时实用的最小腐蚀速率。废钢管、棒及类似的废钢材料均可用作外加电流保护系统的阳极。虽然它们消耗较大，但来源广泛。总之，阴极保护更适用于腐蚀性不太强的介质，如海水、土壤、中性盐溶液等。在强腐蚀介质中，由于电能和屏蔽材料消耗较大，一般不采用。
阳极保护
当设备作为阳极，从外部引入电流时，一般会加速腐蚀，腐蚀电流会随着阳极的极化而增大。但对于能钝化的金属，则会出现另一种情况，当电位随电流上升，达到钝化电位时，腐蚀电流迅速下降，甚至下降几万倍。此后，随着电位的上升，电流保持不变，直到到达钝化区。利用这一原理，把需要保护的设备作为阳极，引入电流，使电位保持在钝化区中间，腐蚀速度可以保持在很低的数值，引入的电流就指示了设备的腐蚀速度。
合金
当在母材中加入促进钝化的合金成分，且加入量达到一定比例时，便可得到耐蚀性优良的材料。例如在铁中加入12%以上的铬就称为不锈钢；在铬钢中加入镍，可扩大钝化范围，改善力学性能；在铁中加入14%的硅，可得到耐酸性优良的高硅铁，等等。另外，在某些活性金属中加入少量过电压较低的阴极贵金属，也可促进钝化。例如不锈钢、钛在一定浓度和温度的硫酸中都是活性金属。若在母材中加入0.1~0.15%的钯或铂，便会在合金表面分布成无数个微阴极，促进局部腐蚀电池的运作，阴极电流迅速增加，很快到达钝化区，增强了金属的耐蚀性。
表面处理
在金属暴露于使用环境之前，用钝化剂或成膜剂处理，使表面形成一层稳定致密的钝化膜，大大增加了耐腐蚀性能。它与缓蚀剂法不同的是，在后续的使用环境中，不需要再添加缓蚀剂。铝经阳极氧化处理后，表面能形成一层比在大气中形成的更为致密的膜。这种膜在轻度腐蚀环境中具有优良的耐腐蚀性能。钢铁件表面发蓝处理也是基于此原理。
金属涂层和覆层
可用较耐腐蚀的薄层金属来保护钢铁基体。常用的方法是电镀，一般为2～3层，厚度只有几十微米，因此不可避免地存在微孔。溶液可渗入微孔中，形成涂层—基体腐蚀电池。如果涂层是贵金属，其电位比铁高，将成为阴极，加速底层铁的腐蚀。因此，这类涂层不适用于强腐蚀环境，但可用于大气、水等环境中。缓慢生成的腐蚀产物可堵塞微孔，增加电阻，获得一定的使用寿命。如果采用廉价金属，腐蚀电池的极性与上述相反，使钢铁受到阴极保护，可保持较长的使用寿命。除电镀外，热浸镀（熔融浸镀）、火焰喷涂、蒸汽镀和整体金属片镀等也是常用的方法。 后者由于没有微孔，耐腐蚀性强，使用寿命较长，但价格稍高。
涂层
采用有机涂料保护大气中的金属结构是应用最广泛的防腐方法。涂料覆盖在金属表面，干燥后形成一层多孔的涂膜，虽然不能完全隔绝金属和介质，但增加了扩散阻力和溶液通过微孔的阻力，减少了腐蚀电流。在大气、海水等温和的环境中，微孔底部的金属腐蚀较慢，腐蚀产物能堵塞微孔，使用寿命长，但不适用于强腐蚀溶液，因为金属腐蚀很快，并伴有氢气的产生，会造成漆膜破裂。
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衬垫
衬里一般是一整块材料，适用于与腐蚀性强的介质接触的设备内部。例如，储存盐酸和稀硫酸的储罐内衬有橡胶或塑料，储存硝酸的钢罐内衬有不锈钢板。搪瓷实际上是一种玻璃衬里，工业上称为搪瓷玻璃。它具有很强的耐酸性，广泛应用于食品、医药等行业，以保证产品质量，但不能用于燃烧过大的设备。
数据来源：中国化学品安全协会、烟台市应急管理局、数据中心基础设施运营管理局
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