氫氟酸是清澈、無色、發(fā)煙的腐蝕性液體，具有劇烈刺激性氣味。可用于制造碳氟化合物和無機(jī)氟化物、提煉金屬、硅片制作、玻璃刻蝕、搪瓷、酸浸、電拋光、罐頭工業(yè)及某些清潔劑的成份。然而，氫氟酸又是一種危險(xiǎn)介質(zhì)，它的腐蝕性極強(qiáng)，AHF生產(chǎn)不能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期開車，關(guān)鍵在于系統(tǒng)腐蝕嚴(yán)重，常常因設(shè)備腐蝕原因被迫停車，雖非易燃品，但對(duì)金屬的腐蝕作用往往會(huì)導(dǎo)致容器和管道內(nèi)產(chǎn)生氫氣，從而潛有著火和爆炸危險(xiǎn)。同時(shí)氫氟酸還具有較高的毒性，對(duì)人體容易造成傷害：其蒸氣能溶于眼睛表面上的濕氣并產(chǎn)生刺激反應(yīng)；若其液體濺入眼內(nèi)，將引致嚴(yán)重及不可恢復(fù)的損傷，令眼角膜留下疤痕；低濃度氣體能對(duì)鼻、喉和呼吸道產(chǎn)生刺激作用；高濃度氣體會(huì)使口腔、口唇、喉嚨和肺部嚴(yán)重灼傷。若液體積聚于肺部便可導(dǎo)致死亡；氫氟酸液體還可使消化系統(tǒng)嚴(yán)重灼傷或穿破；氫氟酸灼傷皮膚，將產(chǎn)生劇痛；若皮膚大面積被濺，可導(dǎo)致死亡。

    現(xiàn)國(guó)內(nèi)外普遍采用螢石和硫酸在轉(zhuǎn)爐內(nèi)反應(yīng)制取無水氟化氫，反應(yīng)轉(zhuǎn)爐腐蝕嚴(yán)重一直是困擾AHF生產(chǎn)企業(yè)的一個(gè)難題，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重部位的腐蝕速率有時(shí)高達(dá)100mm/a以上，如若防護(hù)不當(dāng)，必將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷害。因此，探討AHF生產(chǎn)中的腐蝕機(jī)理及防護(hù)措施顯得尤為必要。

    以現(xiàn)行的生產(chǎn)工藝，反應(yīng)爐內(nèi)主要含有硫酸、氫氟酸、氟化氫氣體，氟磺酸、氟硅酸等強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)，條件十分苛刻，腐蝕機(jī)理較為復(fù)雜。為此，我們進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)，對(duì)其腐蝕機(jī)理進(jìn)行初步探討并提出相應(yīng)的防護(hù)設(shè)想。

    實(shí)驗(yàn)采用同種材料三電極體系，即工作電極、參比電極、輔助電極都為碳鋼，其直徑均為6.00mm長(zhǎng)度為25.00mm。腐蝕試驗(yàn)前，先用金相砂紙將試樣表面逐級(jí)打磨至光亮，再用無水乙醇擦拭、烘干，插入有腐蝕介質(zhì)的燒杯中.
試驗(yàn)所用儀器為基于線性極化原理的CR-3多功能腐蝕測(cè)量?jī)x，測(cè)定時(shí)給定電極電位相對(duì)于自腐蝕電位的微小增量△E為5mV，采用陰極極化，記錄每一組相應(yīng)的極化電流強(qiáng)度△I，直至數(shù)據(jù)穩(wěn)定。最后，取出電極，清洗殘酸，記錄表面腐蝕情況，測(cè)量電極浸入介質(zhì)中的尺寸，計(jì)算出工作面積S。

    通過實(shí)驗(yàn)和計(jì)算，得出碳鋼在不同溫度不同濃度條件下的H2SO4和HF溶液中的線性極化電阻值Rp并加以比較，結(jié)果如下：

    在H₂SO₄溶液中，隨著溫度的升高，Rp不斷減小，且溫度較低時(shí)，碳鋼的腐蝕速率隨著反應(yīng)溫度的升高增大的趨勢(shì)更加明顯；H₂SO₄濃度越高，碳鋼電極的Rp值隨溫度的變化越大。Rp隨著H2SO4濃度的增加先變化平緩，達(dá)到80%后迅速上升，且溫度越高，碳鋼電極的Rp值隨H₂SO₄濃度的變化越小。分析原因可能是由于隨著濃度的升高，反應(yīng)速率加快，在陰極不斷產(chǎn)生氫氣，破壞了碳鋼表面生成的鈍化膜，使得Rp迅速減??；在高濃度時(shí)，其氧化性增強(qiáng)，碳鋼表面生成鈍化膜，增大了極化電阻。

    碳鋼在HF中隨溫度變化的規(guī)律基本與H₂SO₄一致，只是Rp值比H₂SO₄中??；HF濃度越大，其極化電阻Rp隨溫度變化越小；Rp隨著HF濃度的增加而不斷減小，且溫度越高時(shí)，變化越緩慢。

    此外，AHF生產(chǎn)過程中，腐蝕嚴(yán)重的階段的H2SO4濃度大多大于60%。因此，在濃度為70% 的H₂SO₄溶液里分別添加等量的濃度分別為10%、20%、30%、40%的HF，考察碳鋼電極在混酸中Rp隨溫度和濃度的變化規(guī)律。結(jié)果表明：

    高溫時(shí)，Rp隨著添加的HF濃度的增加先緩慢減小，后迅速增大，最后又減小。碳鋼在30%的HF里具有較高的Rp值。在對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察中，我們發(fā)現(xiàn)添加的HF濃度為10%-20%時(shí)，試樣表面都有一層疏松的黑色(暗灰色)物質(zhì)，用清水一沖洗，就掉了。濃度為30%時(shí)，試樣表面呈暗灰色(有部分黑色物質(zhì)，一洗就掉)，出現(xiàn)較為堅(jiān)硬的片狀白斑，與基體結(jié)合較好，用砂紙打磨白斑的時(shí)候，試樣表面出現(xiàn)點(diǎn)坑狀。濃度為40%時(shí)，試樣表面呈暗灰色，一打磨就沒，與基體結(jié)合的程度好與10%-20%時(shí)。因此，我們認(rèn)為濃度為30%時(shí)，碳鋼表面發(fā)生了鈍化(或生成了難溶的氟化物)，使得Rp值較高；而在40%時(shí)，氟離子起了活化作用，阻礙或者破壞了碳鋼的鈍化，所以Rp值又小了下來。

    低溫時(shí)，Rp隨著HF濃度的增加緩慢的上升；70%H₂SO₄+20%HF的混合溶液里，Rp值最??；與單組分的H₂SO₄、HF酸相比，Rp值小了幾個(gè)數(shù)量級(jí)，這說明在混酸溶液里，腐蝕情況更嚴(yán)重了；添加不同濃度HF酸對(duì)碳鋼的影響：添加30%HF時(shí)Rp值最大，40%HF次之，20%HF的Rp最小。

    碳鋼電極在不同濃度的混酸溶液中，其Rp值隨溫度的變化有時(shí)并不一致。這可能和碳鋼在混酸溶液中反應(yīng)的條件不同有關(guān)。

    基于上述研究，針對(duì)HF生產(chǎn)過程中的腐蝕問題，除了可通過合理設(shè)計(jì)生產(chǎn)流程、控制工藝參數(shù)，使其Rp值最大和選擇合適的材料減緩腐蝕外，還可采用如下防護(hù)措施：

    篩選合適的緩蝕劑(以陰極型和混合型為宜)，將其添加于原料中，以抑制腐蝕。

    對(duì)腐蝕特別嚴(yán)重的設(shè)備，采用緩蝕劑和陰極保護(hù)相結(jié)合的措施，相信可以得到較好的防護(hù)效果。