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介質，它的腐蝕性極強，AHF生產(chǎn)不能實現(xiàn)長周期開車，關鍵在于系統(tǒng)腐蝕嚴重，常常因設備腐蝕原因被迫停車，雖非易燃品，但對金屬的腐蝕作用往往會導致容器和管道內(nèi)產(chǎn)生氫氣，從而潛有著火和爆炸危險。同時氫氟酸還具有較高的毒性，對人體容易造成傷害：其蒸氣能溶于眼睛表面上的濕氣并產(chǎn)生刺激反應；若其液體濺入眼內(nèi)，將引致嚴重及不可恢復的損傷，令眼角膜留下疤痕；低濃度氣體能對鼻、喉和呼吸道產(chǎn)生刺激作用；高濃度氣體會使口腔、口唇、喉嚨和肺部嚴重灼傷。若液體積聚于肺部便可導致死亡；氫氟酸液體還可使消化系統(tǒng)嚴重灼傷或穿破；氫氟酸灼傷皮膚，將產(chǎn)生劇痛；若皮膚大面積被濺，可導致死亡。
現(xiàn)國內(nèi)外普遍采用螢石和硫酸在轉爐內(nèi)反應制取無水氟化氫，反應轉爐腐蝕嚴重一直是困擾AHF生產(chǎn)企業(yè)的一個難題，設備腐蝕嚴重部位的腐蝕速率有時高達100mm/a以上，如若防護不當，必將造成巨大的經(jīng)濟損失和人員傷害。因此，探討AHF生產(chǎn)中的腐蝕機理及防護措施顯得尤為必要。
以現(xiàn)行的生產(chǎn)工藝，反應爐內(nèi)主要含有硫酸、氫氟酸、氟化氫氣體，氟磺酸、氟硅酸等強腐蝕性介質，條件十分苛刻，腐蝕機理較為復雜。為此，我們進行了以下實驗，對其腐蝕機理進行初步探討并提出相應的防護設想。
實驗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長度為25.00mm。腐蝕試驗前，先用金相砂紙將試樣表面逐級打磨至光亮，再用無水乙醇擦拭、烘干，插入有腐蝕介質的燒杯中.
試驗所用儀器為基于線性極化原理的CR-3多功能腐蝕測量儀，測定時給定電極電位相對于自腐蝕電位的微小增量△E為5mV，采用陰極極化，記錄每一組相應的極化電流強度△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，測量電極浸入介質中的尺寸，計算出工作面積S。
通過實驗和計算，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，碳鋼的腐蝕速率隨著反應溫度的升高增大的趨勢更加明顯；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迅速減小；在高濃度時，其氧化性增強，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中小；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，變化越緩慢。
此外，AHF生產(chǎn)過程中，腐蝕嚴重的階段的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。結果表明：
高溫時，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。在對實驗現(xiàn)象的觀察中，我們發(fā)現(xiàn)添加的HF濃度為10%-20%時，試樣表面都有一層疏松的黑色(暗灰色)物質，用清水一沖洗，就掉了。濃度為30%時，試樣表面呈暗灰色(有部分黑色物質，一洗就掉)，出現(xiàn)較為堅硬的片狀白斑，與基體結合較好，用砂紙打磨白斑的時候，試樣表面出現(xiàn)點坑狀。濃度為40%時，試樣表面呈暗灰色，一打磨就沒，與基體結合的程度好與10%-20%時。因此，我們認為濃度為30%時，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，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，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值最小；與單組分的H2SO4、HF酸相比，Rp值小了幾個數(shù)量級，這說明在混酸溶液里，腐蝕情況更嚴重了；添加不同濃度HF酸對碳鋼的影響：添加30%HF時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并不一致。這可能和碳鋼在混酸溶液中反應的條件不同有關。
基于上述研究，針對HF生產(chǎn)過程中的腐蝕問題，除了可通過合理設計生產(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。
對腐蝕特別嚴重的設備，采用緩蝕劑和陰極保護相結合的措施，相信可以得到較好的防護效果。
