工業(yè)清洗劑的適用性

現代化工與能源等產(chǎn)業(yè)設備及部件采用了多種結構材料，除普通使用碳鋼外，還大量使用不銹鋼及部門(mén)使用鈦、銅、鋁等材料。為節能降耗、去銹除垢，需要化學(xué)清洗，另外因工藝需要，也要化學(xué)清洗。這樣不可避免會(huì )碰到準確選用清洗劑題目，清洗劑與設備材料品質(zhì)公道匹配至關(guān)重要，化學(xué)清洗雖可采用緩蝕劑，減輕與控制金屬與合金的一般侵蝕題目，但如不遵循科學(xué)規律，隨便濫用清洗劑與助劑，有可能對某些材料造成應力侵蝕破裂、氫脆及其它類(lèi)型局部侵蝕。

　　　1.設備化學(xué)清洗引起損傷1.1空冷器鋁翅片酸洗侵蝕某石化工廠(chǎng)芳烴聯(lián)合裝置有較多空冷器，碳鋼管內走烴，鍋爐管外鋁翅片通過(guò)風(fēng)機鼓風(fēng)散熱。經(jīng)長(cháng)久運行，鋁翅片上沉積塵垢油膩，影響冷卻效果，需噴淋清洗，曾采用5%HCl+Lan826+表面活性劑或5%HNO3+Lan826+表面活性劑;雖基本8邑去除表面塵垢油污，但鋁翅片并不光亮，為此在上述清洗劑中再加少量HF.經(jīng)噴淋，固然鋁翅片表面“煥然一新”，但仔細觀(guān)察鋁翅片已嚴峻侵蝕，有的甚至薄如紙片。

　　　1.2鈦銅復水器化學(xué)清洗與侵蝕某石化廠(chǎng)乙烯裝置采用海水冷卻的復水器，原用黃銅管束，后因侵蝕泄漏改用鈦管束，殼體為原碳鋼，兩側水室或封頭仍用原黃銅復層。管程走海水，殼程走蒸汽，經(jīng)一階段運行，殼程沉積含硅的氧化鐵垢需要清洗，某公司采用10%HNO3+0.5%HF+固體緩蝕劑。緩蝕劑只能避免鋼殼體的侵蝕，而不能減緩HF對鈦管的侵蝕，可將酸洗時(shí)間控制5%，存在堿脆危險。如NACE，對煉廠(chǎng)停工期間為預防奧氏體不銹鋼設備;連多硫酸SCC，采用堿洗，不推薦用NaOH，而采用芝2%碳酸鈉，要限制氯化物<0.015%，特殊隋況時(shí)<0.005%，并同時(shí)加入緩蝕劑0.5%硝酸鈉。

　　　一般以為稀硫酸清洗不銹鋼不會(huì )有多，大危險，但如硫酸中會(huì )有CI-則另當別論。曾發(fā)生用扭98%硫酸清洗不懈岡換熱器焦油垢造成SCC，最大可逆;能是酸洗后殘留有H2SO4+Cl-環(huán)境。

　　　一般以為可以用HF+HNO3清洗不銹鋼并不危險，但一些侵蝕專(zhuān)家指出，采用含F-、Br-等鹵素離子的清洗液，對經(jīng)焊接或敏化的不銹鋼會(huì )產(chǎn)生SCC，因此盡可能不采用。金屬清洗劑能夠很好地替代柴油、煤油和汽油來(lái)清洗零件，而且價(jià)格便宜，使用安全，很適合于機械化清洗作業(yè)。它可以為金屬洗滌，而不會(huì )有銹斑。

　　　2.2銅及銅臺金在含氨、胺、銨的溶液中發(fā)生侵蝕與開(kāi)裂鋼及銅合金設備與部件在氨、胺、銨溶液中發(fā)生侵蝕與開(kāi)裂是眾所周知的。但在實(shí)際清洗中對多種材質(zhì)混合的設備或系統中可自S被忽視，而造成了不可彌補的損失。如用檸檬酸、氨水清洗鋼設備，如系統中面糊部件，因為未隔離而造成嚴峻侵蝕與開(kāi)裂，甚至在最后采用亞硝酸鈉+氨水鈍化時(shí)，又會(huì )造成銅部件的損傷。

　　　一般以為，氨溶液因為會(huì )與銅天生絡(luò )離子，除產(chǎn)生一般溶解還會(huì )引起破裂，即使微量的氨也會(huì )引起SCC.甚至有人以為含N的化合物分解時(shí)會(huì )引起銅的破裂.采用氨基磺酸清洗銅及銅合金設備一般以為是安全的，但愿控制在50℃以下，如，60℃，氨基磺酸會(huì )分解產(chǎn)生酸性生硫銨，不僅失去除垢能力，而且對銅及銅合舍不利。

　　　采用氟化氫銨、聯(lián)氨、多乙醇胺和苯胺等作清洗助劑可能對銅及銅合金不利。金屬清洗劑能夠很好地替代柴油、煤油和汽油來(lái)清洗零件，而且價(jià)格便宜，使用安全，很適合于機械化清洗作業(yè)。它可以為金屬洗滌，而不會(huì )有銹斑。銅及銅合金一般可用冷HF清洗，但如有氧化劑會(huì )增加侵蝕。有報道黃銅在HF溶液中會(huì )產(chǎn)生SCC.還有報道I自酸用于黃銅可能產(chǎn)生選擇性侵蝕與開(kāi)裂。反應式為：

　　　4Zn+10HNO3→4Zn2+3H20+NH4N03Cu+1/202+2HNO3→Cu2+H20Cu2++4NH+4→Cu42++4H+2.3鋁及鋁合金在酸堿溶液發(fā)生的侵蝕化工用純鋁及鋁合金在一般介質(zhì)中基本上不會(huì )發(fā)生SCC.而航空用高強鋁合金在氯化物等介質(zhì)中易產(chǎn)生SCC.因為鋁是兩性金屬，在無(wú)機強酸與苛性鈉中均會(huì )發(fā)生強烈侵蝕，反應式為：

　　　2Al+6H+→2Al3++3H22Al+20H-+2H2O+2AIO2-+3H2因此，鋁不合用于鹽酸、硫酸、氫氟酸及稀硝酸，當然可以選用合適的緩蝕劑，但酸洗也應慎重。鋁即使在稀NaOH溶液中也會(huì )迅速侵蝕，一般不用NaOH來(lái)堿洗，而使用碳酸鈉+硅酸鈉溶液或磷酸鈉+硅酸鈉溶液來(lái)除油垢。

　　　2.4鈦在氫氟酸等溶液中侵蝕化工用鈦及鈦合金在常用介質(zhì)中一般不會(huì )發(fā)生SCC.鈦在稀硝酸中耐蝕性佳，酸洗時(shí)不必加緩蝕劑，酸洗后也不需另行鈍化。鈦在濃硝酸中耐蝕性也好，但在紅色發(fā)煙硝酸中會(huì )產(chǎn)生SCC，甚至自燃，這需要小心。鈦在鹽酸、硫酸溶液中有一定侵蝕：

　　　Ti+6HCI→2TiCI3+3H2Ti+H2S04→TiSO4+H2但如在酸液中添加氧化劑耐蝕性很好，鈦在常溫下耐王水。加氧化劑的鹽酸或硫酸可用于鈦的清洗，但需留意鈦的吸氫與氫脆，但加入氧化劑會(huì )使吸氫大大減少。

　　　鈦在氫氟酸中會(huì )發(fā)生劇烈侵蝕：

　　　2Ti+6HF→2TiF3+3H2即使微量F-鈦的侵蝕率也很可觀(guān)。至今還沒(méi)有有效的緩蝕劑。一般往往與硝酸共用，要控制HF的濃度及與HNO3比例。

　　　鈦在大多數有機酸中耐蝕性很好、但應避免用不充氣的熱甲酸、熱乙二酸、熱濃檸檬酸、熱葡糖酸清洗。有報道，在沸騰氨基磺酸溶液中鈦耐蝕性差，但一般氨基磺酸多在12的高溫堿洗雖不會(huì )產(chǎn)生侵蝕，但有可能產(chǎn)生氫脆。鈦用有機溶劑清洗需特別留意。據報道，甲醇、乙醇中如含有微量氯化物會(huì )發(fā)生SCC，另外也不推薦用三氯乙烯、四氯化碳等鹵代烴清除鈦表面油脂，建議用二甲酮。

　　　2.5酸堿溶液對鐵鋼的侵蝕與開(kāi)裂碳鋼在強還原性酸中會(huì )發(fā)生嚴峻侵蝕：

　　　Fe十2H+→Fe2++H2在充氣酸中Fe2+進(jìn)一步氧化為Fe3+，同日慚氫，部門(mén)氫滲透鋼中，嚴峻時(shí)產(chǎn)生氫致開(kāi)裂或氫鼓泡。而氧化性酸能使鋼表面鈍化，酸洗時(shí)吸氫量可大大下降。為了減緩侵蝕與吸氫，酸洗時(shí)往往加入極性分子的有機化合物作緩蝕劑，這些分子強烈地吸附在鋼表面上，阻礙水化氫離子的放電過(guò)程，因而阻礙了陽(yáng)極金屬的溶解過(guò)程，同時(shí)也阻礙了陰極析氫過(guò)程。

　　　普通鑄鐵基本上與碳素鋼侵蝕行為相似，但在發(fā)煙硝酸中鑄鐵不耐蝕，基至開(kāi)裂。油污清洗劑是指以清洗各種材料表面油污、油脂及其它種污漬為主要作用的工業(yè)清洗劑的統稱(chēng)；油污清洗劑所要清洗的油污可分為皂化類(lèi)油污和非皂化類(lèi)油污。鑄鐵為增大活動(dòng)性，含硅量比鋼材稍高，所以用含HF的酸洗液會(huì )增大侵蝕。

　　　碳鋼在98%濃硫酸中耐蝕，已被用于清洗焦油垢的換熱器，但在酸洗時(shí)濃流酸接觸水天生稀疏酸，將對鋼造成嚴峻侵蝕。

　　　眾所周知，碳鋼在高溫苛性鈉溶液中會(huì )發(fā)生堿脆。但碳鋼設備仍普遍地采用堿洗或堿煮，以除油垢或轉化硫酸鈣垢與硅垢。一般以為NaOH濃度<4%時(shí)不會(huì )發(fā)生堿脆。據報道，產(chǎn)生裂紋最低的NaOH濃度為5%，其下限溫度為90℃。在中等濃度35%時(shí)對SCC最敏感。

　　　堿侵蝕與堿脆反應式：

　　　Fe+2NaOH→Na2Fe02+2H3Na2Fe02+4H20→6NaOH+Fe304+2H3Ha2FeO2+3H20+1/202→6NaOH+Fe304不管有無(wú)氧均會(huì )發(fā)生堿侵蝕。固然形成Fe3O4保護膜，但受應力作用而破壞，繼而再鈍化使膜修補，當這兩方面處于競爭或平衡時(shí)發(fā)生陽(yáng)極溶解型SCC.—般堿洗時(shí)加入一定量的硝酸鈉，使侵蝕電位向正方向移動(dòng)而超出SCC的電位范圍，以防止堿脆，但其濃度必需保證NaNO3/NaOH≥0.35～0.45，過(guò)少反而促進(jìn)SCC;過(guò)大，也可能產(chǎn)生硝脆。

　　　3.結束語(yǔ)1)產(chǎn)業(yè)設備化學(xué)清洗應選用合適的緩蝕劑，但緩蝕劑一般只能防止或減緩平均侵蝕、點(diǎn)蝕與吸氫，往往不能很有效地防止SCC.SCC在清洗過(guò)程中很難發(fā)生，大多在開(kāi)車(chē)后投運期間滯后泛起。因此不能對SCC掉以輕心，尤其是不銹鋼的氯脆與堿脆，銅的氨脆與鋼的堿脆與硝脆。

　　　2)化工設備與系統良多是多種材料的混合結構，在單臺設備或多臺設備系統化學(xué)清洗時(shí)，要綜合考慮每種材料承受清洗劑的侵蝕與開(kāi)裂能力，不能只留意主體材質(zhì)，而忽略次要材質(zhì)。此外還應考慮氫脆題目和異種金屬接觸的電偶侵蝕及焊區侵蝕或經(jīng)敏化造成的晶間侵蝕題目。如對奧氏體不銹鋼重要設備清洗，寧愿不用HNQ+HF溶液，而用EDTA溶液清洗。

　　　3)應準確選用合格的清洗用酸、堿與助劑，尤其對奧氏體不銹鋼，清洗用堿、緩蝕劑，甚至用水的含CI-量應符合要求。

　　　4)對采用的清洗劑配方，應嚴格控制侵蝕性酸與緩蝕劑的比例，以及酸堿的濃度與清洗的溫度。