氯碱行业生产过程中的工艺介质及产品(例如NaOH、湿Cl2、饱和盐水、HCl、H2SO4等)均具有极强的腐蚀性。腐蚀不仅给设备和管道带来危害,而且还会严重危害员工的身心健康,污染环境,危及安全生产,造成各类事故。因此,要从根本上解决腐蚀造成的损失和危害,确保安全生产。
一、NaOH的腐蚀及防护措施
1. NaOH的腐蚀分析
NaOH是氯碱生产中腐蚀性较强的介质。在常温下,质量浓度≤30%(m/m),简称浓度,下同)的稀碱液可使钢铁表面生成不溶性钝化膜,而使其有良好的耐蚀性。但是,钢铁的耐蚀性能随碱液的浓度和温度的升高而降低。当碱液浓度>30%时,则钝化膜的保护性能随浓度的升高而降低,如果温度也同时升高(>80℃),则普通钢铁就会受到严重的腐蚀侵害。NaOH对钢铁设备的腐蚀侵害形成有两种,即均匀腐蚀和局部腐蚀,其有多种原因引起的局部腐蚀是主要的,它容易造成设备的突然破坏,危害极大。钢铁受高温、浓碱腐蚀后会发脆,如果同时有应力(外加应力或残余应力)作用,则会产生不同程度的应力腐蚀,于是将加速材料的破坏,这种现象一般称“碱脆”。据资料介绍:15%~48%的NaOH,温度低于82℃时不发生“碱脆”,而50%的NaOH在52℃时就发生“碱脆”。“碱脆”可使设备焊缝两边加热区出现裂缝,造成漏碱,一经漏碱,难以补焊。
2.防护措施
NaOH生产系统应根据碱液的浓度和温度选用合适的材料。NaOH浓度在30%~33%、温度在85~95℃,属于应力腐蚀环境,因此该系统的非标设备和管道最好选用超低碳奥氏体不锈钢,一般可选00Cr18Ni10、0Cr18Ni9、00Cr17Ni14Mo2;NaOH浓度在30%~33%、温度<50℃时可选用0Cr18Ni9、0Cr18Ni11Ti、0Cr18Ni9Ti;NaOH浓度>50%、温度>85℃时可选用Ni材料等。该系统也可选用非金属材料,如聚丙烯(PPH)、氯化聚氯乙烯(CPVC)、玻璃钢增强的聚氯乙烯(FRP/PVC)等,但缺点是寿命短、可靠性差。为防止钢铁设备发生“碱脆”,应采用合理的结构设计和制造工艺,在严格控制材料质量的同时必须提高制造质量,焊后进行适当的热处理(如低碳和低合金钢,采用600~650℃退火处理),严格焊缝检测,消除外界应力和残余应力。
二、湿Cl2的腐蚀及防护措施
电解槽阳极产生的Cl2,为水蒸气所饱和,称湿Cl2。湿Cl2中常夹杂有HCl和HClO,全使许多金属材料迅速被腐蚀,当Cl2中含水<1.5×10-4(称干燥Cl2)时,对普通结构材料腐蚀极微,因此对接触湿Cl2的设备及管道材料应予以重视。
2.防护措施
由于湿Cl2几乎对所有金属都能腐蚀,其中只有Ti材料耐蚀,这是因为湿Cl2是氧化性介质,使Ti表面一成一层耐蚀的氧化膜。在常温下,耐湿Cl2腐蚀的材料多采用非金属材料,如钢衬橡胶(SS/HRL)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、CPVC、钢衬聚四氟乙烯(SS/PTFE)、FRP/PVC、玻璃钢(FRP)等,它们主要做设备和管道的衬里和整体材料。湿Cl2对钢铁的腐蚀最严重,所以不能直接使用。干燥Cl2不腐蚀钢铁,但腐蚀Ti材,所以可以用钢铁制造输送干燥Cl2的压缩机和管道。