影响化肥厂不锈钢设备大气腐蚀的因素分析

刘辉　邹继颖

摘要 对化肥厂外部环境及校园环境的NOx、Cl-、TSP进行测定，结果表明，校园大气Cl-平均浓度为1.183 9 mg/m3；校园大气NOx的平均浓度为0.012 4 mg/m3；校园大气TSP的平均浓度为0.273 5 mg/m3。化肥厂Cl-平均浓度为9.381 mg/m3；化肥厂NOx的平均浓度为0.012 3 mg/m3；化肥厂TSP的平均浓度为5.779 mg/m3；其中Cl-浓度和TSP的浓度分别超过国家标准的52倍和19倍，而NOx与国家标准持平。因此，Cl-和TSP对化肥厂不锈钢设备影响最大。

关键词 氮氧化物；氯离子；外部环境；化肥厂

中图分类号 S181.3；X937 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）05-01506-02

Abstract NOx， Cl- and TSP of fertilizer plant campus environment and the external environment were measured. The results showed that the campus atmosphere of chlorine ion average concentration is 1.183 9 mg/m3； Campus atmospheric nitrogen average concentration is 0.012 4 mg/m3； Campus atmosphere TSP average concentration is 0.273 5 mg/m3. Fertilizer plant chlorine ion average concentration is 9.381 mg/m3； Fertilizer plant nitrogen average concentration is 0.012 3 mg/m3； Fertilizer plant TSP average concentration is 5.779 mg/m3； chlorine ion and TSP concentration are 52 and 19 times higher than the national standard respectively. As a result， the chloride ion and TSP have the highest influence on the stainless steel equipment.

Key words NOx； Cl-； The external environment； Fertilizer plant

全世界每年因腐蚀而报废的金属的量相当于金属年产量的1/4～1/3，发达国家每年因腐蚀造成的损失占国民生产总值的2%～4%，而且呈逐年增加趋势[1-2]。金属材料在自然环境中的使用非常普遍，因此研究自然环境中材料的腐蚀过程和相应的腐蚀评价方法对于合理选材并提供有效的防护措施很有意义。计算机技术的迅速发展与提高，促进腐蚀与防护领域的研究方法与控制手段不断更新换代，显示出强大的应用发展潜力[3]。通过大量的大气腐蚀暴露工作，人们对大气腐蚀性有了初步的了解。不同的环境可以具有相差很大的大气腐蚀性。因此了解环境与大气腐蚀性的关系，对于选材、用材及防护等对策的选择有着极为重要的作用。大气中氯化氢、二氧化硫、氮氧化物、TSP等化合物，尤其是其中含的氯离子对周围化工设备造成很严重的腐蚀。氯离子对不锈钢的腐蚀在化工生产中，在压力容器使用过程中普遍发生，是导致压力容器产生各种缺陷的主要因素之一，氯离子的活化作用对不锈钢氧化膜的建立和破坏均起着重要作用[4]。因此，研究设备腐蚀破坏机理、防护措施等问题对国民经济发展具有非常重要的意义。

1 材料与方法

1.1 仪器

试验所用仪器中采样器来自于青岛崂山应用技术研究所，为2020空气采样器；分光光度计为岛津紫外可见分光光度计UVmini1240；电子天平FA2004B来自上海越平科学仪器有限公司，最大载荷100 g，分度值0.1 mg。

1.2 试剂

试验中所需标准滴定溶液、制剂及制品，在没有注明其他要求时，均按GB/T601、GB/T603规定制备，试验试剂详见表1。

1.3 样品采集

1.3.1

氮氧化物的采集。将5 ml采样用吸收液注入多孔玻板吸收瓶中，吸收瓶的进气口接三氧化铬-沙子氧化管，吸收瓶的出气口与大气采样器相连，以0.3 L/min的流量避光采样至吸收液呈浅玫瑰红色为止。如不变色，应加大采样流量或延长采样时间。在采样同时，应测定采样现场的温度和大气压力，并记录。

1.3.2

大气中含氯化合物的采集。现场采样按照GBZ159执行。在采样点，将一只装有10.0 ml吸收液的多孔玻板吸收管，以500 ml/min流量采集15 min空气样品。采样后，立即封闭吸收管进出气口，置清洁容器内运输和保存。样品应在48 h内测定。

1.3.3

TSP的采集。采样时，将已恒重的滤膜用镊子取出，毛面向上，平放在采样头的网板上（网板上事先用纸擦净），放上滤膜夹，拧紧采样器顶盖，然后开机采样，TSP调节采样流量为100 L/min。采样后，用镊子将已采样滤膜毛面向里，对折放回专用袋。记下采样日期和采样地点，采样1 h，记录采样期的温度、压力。滤膜纸袋放入干燥器内，24 h后再次称到恒重。

1.4 计算方法

参照环境空气质量标准，现有各类污染物的浓度限值，工业区属于二类区，执行浓度限值的二类标准，氯离子的二類标准为0.18 mg/m3，氮氧化物的二类标准为0.10 mg/m3，颗粒物的二类标准为0.30 mg/m3。

由表2可知，化肥厂东厂门合成氨装备氯离子浓度均严重超氯离子二类标准浓度（0.18 mg/m3）， 化肥厂氯离子浓度是氯离子二类标准浓度的52倍。化肥厂合成氨装备区域氯离子浓度大于化肥厂东厂门区域氯离子浓度。化肥厂合成氨装备区域氯离子浓度是氯离子二类标准浓度的76倍，化肥厂东厂门区域氯离子浓度是氯离子二类标准浓度的28倍。学校氯离子浓度是氯离子二类标准浓度的7.1倍。学校氯离子浓度小于化肥厂氯离子浓度。化肥厂颗粒物浓度是颗粒物的二类标准浓度（0.30 mg/m3）的19.3倍。学校颗粒物浓度没有超过颗粒物的二类标准浓度，远远小于化肥厂颗粒物的浓度。化肥厂氮氧化物浓度没有超过氮氧化物的二类标准浓度，学校氮氧化物浓度也没有超过氮氧化物的二类标准浓度，大气中氮氧化物浓度和化肥厂中氮氧化物浓度差不多。

3 结论

（1）对校园内大气中污染物浓度进行了测定和分析，结果表明，大气氯离子平均浓度为1.183 9 mg/m3；大气氮氧化物的平均浓度为0.012 4 mg/m3，大气TSP的平均浓度为0.273 5 mg/m3。

（2）从化肥厂测定结果可知，参照环境空气质量标准，工厂中东厂门和合成氨装置外部环境中氯离子含量均超标，化肥厂氯离子浓度是氯离子的二类标准浓度的52倍；化肥厂颗粒物浓度是颗粒物的二类标准浓度的19.3倍；化肥厂氮氧化物浓度没有超过氮氧化物的二类标准浓度。所以主要是氯离子导致化工厂生产设备腐蚀严重，使化工生产过程存在安全隐患。试验测得结果与化肥厂实际情况相符。

（3）由于吉林化工学院位于化工区，周围存在许多化工厂，使该校大气中的氯离子含量偏高，且随着气温的升高而有上升的趋势，给校园环境带来了极大的危害。

参考文献

[1]卢绮敏.石油工业中的腐蚀与防护[M].北京：化学工业出版社，2001：4-10.

[2] 王光雍，王海江，李兴濂，等.自然环境的腐蚀与防护[M].北京：化学工业出版社，1997：20-24.

[3] 宋诗哲.腐蚀电化学研究方法[M].北京：化学工业出版社，1988：4-6，76-79.

[4] 黄毓晖， 轩福贞， 涂善东. 304奥氏体不锈钢在酸性氯离子溶液中应力腐蚀性能的研究[J]. 压力容器， 2009，26（7）： 5-10.

[5] 冈毅民.中国不锈钢腐蚀手册[K].北京：冶金工业出版社，1992：189-229.

[6] 左景伊.腐蚀数据手册[K].北京：化学工业出版社，1985：19-29.

[7] 史美堂.金属材料及热处理[M].上海：上海科學技术出版社，1985：31-33.