6.7.3.1高温氧化环境
冶金行业总体上属于高温环境,如钢的熔炼温度达1600~1700℃、轧制加热温度达1100~1200℃。在高温环境下,钢本身容易被氧化,冶金设备同样需经受高温氧化、磨损、疲劳及冲刷等,部分设备处于高温、潮湿与腐蚀等多重交互作用的恶劣环境之下。
一般而言,液态铁水和钢水的各种氧化还原反应过程中造成的铁及合金元素的损失,如钢水氧化降碳过程中铁元素的烧损、脱氧过程中脱氧合金的氧化、合金化过程中合金元素的氧化等,都不计入高温氧化腐蚀损失。当钢水浇铸凝固之后形成的各种氧化损失,如连铸坯的表面氧化,轧钢加热炉内、轧制及冷却过程及退火处理等过程中钢的表面氧化都作为高温腐蚀损失,这些过程中的氧化量可达钢坯总量的1~1.8%,按产值计算约为0.6~1%左右,是钢铁企业腐蚀损失最大的部分。
冶金设备的高温腐蚀除高温氧化外,往往还因其他因素的叠加作用成为高温氧化磨损、高温疲劳、高温冲刷和高温环境腐蚀等。如炼铁厂的热风炉,转炉、电炉和钢包的外壳,轧钢加热炉,热处理炉等主要是高温氧化;而焦炉、高炉、燃煤/燃气锅炉等,则经受高温和含硫气体复合作用;高炉的内衬和风口,转炉、电炉和钢包的内衬等则属于高温冲刷;轧辊、剪切机刀板则承受高温氧化、磨损、热应力疲劳与载荷应力疲劳等多重作用。
6.7.3.2电解质溶液环境
铝、铜生产企业的电解车间,钢铁企业的电镀和酸洗车间是冶金企业介质腐蚀最严重和最主要的区域。电解液、电镀液、酸溶液直接使电解槽、电镀池和酸洗槽及相关设备、存储装置等发生腐蚀,同时蒸发的酸雾等对生产设备、仪器仪表、厂房建筑等也造成严重的腐蚀。酸洗过程在去除板、管、线材等酸洗件氧化层的同时,也会因酸洗件基材腐蚀,造成基材的消耗损失。
在不锈钢酸洗过程中,使用的酸洗介质有硫酸、盐酸、硝酸,尤其是混合酸(硝酸与氢氟酸混合酸)对酸洗设备设施腐蚀非常严重。在酸洗用盐酸的还原性酸腐蚀环境下,酸洗机组的钛风机叶轮也会发生腐蚀,原因是钛在盐酸的还原性酸腐蚀环境下的耐蚀性较差。酸雾侵入混凝土微孔中,导致PH值下降,生成CaSO4和CaCO3,使混凝土发生腐蚀溶解,随着腐蚀时间增加,混凝土内部钢筋发生酸蚀,混凝土发生疏松膨胀粉化、剥落。冶金企业高温生产设备需要循环冷却,特别是含大量金属离子、残余酸及其他化合物的废水需要排放和处理,含电解质的冷却水、废水对输送管道、储存等设施的腐蚀,都属于电解质溶液环境腐蚀。
6.7.3.3工业大气环境
冶金企业的大气腐蚀环境,是典型的工业大气环境。冷却高温设备、产品及废料形成大量水蒸气,烧结、焦化、冶炼等排放大量SO2、NO2,酸洗车间蒸发的酸雾等有害气体,以及燃烧、高温反应、喷吹等排放的大量粉尘,形成腐蚀性极强的潮湿、污染的大气腐蚀环境。尽管三废回收处理对潮湿污染程度有较大减轻,但相对于普通大气环境,冶金企业的工业大气环境的腐蚀性严重很多。钢铁冶炼排放的烟气中的SO2是钢厂严重大气腐蚀最重要的因素。尘粒因其本身含各种化合物而具有腐蚀性,或者本身没有腐蚀性,但能吸附SO2和水汽后具有腐蚀性,或者粉尘颗粒本身既无腐蚀性也不吸收腐蚀活性物质,但吸附在金属表面后形成缝隙,导致吸收水分形成局部腐蚀条件。水蒸气、有害气体及粉尘构成了冶金企业严酷工业大气腐蚀环境的三要素,对裸露在大气中的设备设施构成严重的腐蚀威胁。