清洗作业中金属设备的腐蚀行为及预防措施

01引言

　　一百年以来，由乳业、饮料行业引领衍生而来的食品工业已经趋于产业链的完善，我国的食品工业目前已经进入极高速的发展阶段，由此附带产生的一系列清洗剂、消毒剂等消耗品也在趋于性能完善。

　　高性价比、无公害、无残留、无腐蚀的洗消产品目前占据了较高的市场份额，本文将以化学角度论述食品工业中金属设备被腐蚀的常见原因。

02金属化学腐蚀原理

　　通常来说，金属构件被水性溶液腐蚀有三大类途径：析氢腐蚀、吸氧腐蚀、电化学腐蚀。

　　1.析氢腐蚀

　　析氢腐蚀通常发生于酸性环境中的防腐能力普通的基材中，如铝、铁、钢、碳钢等活泼的非不锈钢基材与硫酸、硝酸等酸液直接触时，其中的金属与酸中的氢离子作用，使基材被腐蚀，同时放出氢气：

　　注：析氢腐蚀在常规的生产生活中极少单独出现，在物料工具使用错误等情况下才会大量发生。

　　2.吸氧腐蚀

　　吸氧腐蚀多发生于中性、碱性的潮湿环境中，当防腐能力普通的基材同时与水、空气接触时，此类腐蚀就极易发生。各类铁制品生锈场景均为发生了吸氧腐蚀。

　　3.电化学腐蚀

　　电化学腐蚀是现阶段工业生产生活中最容易发生的化学腐蚀方式之一，不同于一般的金属腐蚀，当两种不同的金属同时位于腐蚀性溶液中时便会发生。其中一种金属成为阳极，另一种金属成为阴极，两种金属之间会产生电势差。阳极亦称牺牲金属，腐蚀和恶化速度比其独自腐蚀时更快，而阴极腐蚀恶化的速度会比其他方式更慢。

　　电化学腐蚀有三个必备条件：

　　①不同种金属间必有某种组分能与电解质发生化学反应;

　　②金属间必须有电接触点;

　　③金属必须暴露于同一电解质中。

　　现今市场对金属材料不同性能需求广泛，品类繁多，且大多为铁基材料，很容易构成①②两种条件，在清洗液贮存设备中的酸液又必然与各部分材料进行接触，因此当材料选择不当时，有较大发生电化学腐蚀的风险。

图：异种金属接触的电化学腐蚀

　　除了上述三类基础腐蚀类型外，通常会由多种腐蚀条件协同作用，或多种因素(氯离子、温度等)共同作用产生复杂的腐蚀情形ⅰ，比如氯离子作用下的点蚀ⅱ。其中氯离子对304不锈钢和316L不锈钢的腐蚀作用极其明显ⅲ，温度次之。

图：某高温储酸设备的接口处腐蚀

　　笔者团队在多个牧业场所采集到的清洗水样中，氯离子含量均接近当地地下水氯离子含量，远高于不锈钢发生腐蚀的氯离子最低值，其中少部分贮存罐还存在罐体、接口、温度探针、焊接材料等不同构件之间使用材料不一的情况，这将更易加剧酸性环境下的电化学腐蚀的发生烈度，甚至导致这些连接处发生渗漏、松动、泄露，从而产生一定的安全隐患。

图：304不锈钢的严重点蚀

03预防措施

　　腐蚀一旦发生，结果将难以逆转。而常规的乳业、饮料工业设备清洗过程中，难免使用到各类水基清洗剂，因此对于设备腐蚀的条件而言，最基本的接触条件已然不可避免，故而通过其他方式来减缓、预防腐蚀行为的发生显得尤为重要：

　　1.尽量规避使用含氯离子高的清洗用水对设备清洗、浸泡，如304不锈钢的使用环境应当控制在0-200ppm范围内ⅳ，如条件允许，可以使用氯离子含量≤25ppm的水用于长期清洗用水ⅴ。

　　2. 避免在相互接触的设备中，使用材料差异较大的金属构件，以免形成回路，产生电化学腐蚀，如不能避免材料差异，应当在不同金属材料之间夹衬耐腐蚀的非金属材质。

　　3.控制使用温度，尽可能避免强酸溶液长期与设备高温接触。

　　4.选择具备缓蚀性能的特种清洗剂进行设备保护。