氯碱工艺介质对设备的腐蚀侵害及防护措施

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1、氯碱工艺介质对设备的腐蚀侵害及防护措施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

2、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N

3、aOH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

4、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

5、<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

6、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。　　三、盐水的腐蚀及时性防护措施　　1.盐水的腐蚀分析　　由于电解系统包括一个庞大的盐水工序，其设备防腐性能的好与坏，直接影响着盐水质量和电解槽的正常运行。钢铁在盐水中的腐蚀速度受盐水中溶解氧的控制，因盐水中存在氧的浓度差，易构成氧浓差腐蚀电池，其反应过程是：　　阴极为氧的还原反应：O2+2H2O+4e→4OH-；阳极为铁的氧化反应：Fe-2e→Fe2+，铁被离子化溶解在盐水中而被腐蚀。　　应当引起注意的是，在盐水设备的气相部分，如容器顶盖和液面以上的器壁比

7、液面中的部分腐蚀得严重，其原因是上面有凝结的水膜，氧易透过而达到饱和状态,发生氧的去极化反应：4Fe+6H2O+3O2→4Fe(OH)3↓，脱水后变为Fe2O3（铁锈）：2Fe(OH)3→3H2O+Fe2O3。　　2.防护措施　　根据盐水的腐蚀特点，一般的金属材料都不透用，目前盐水系统的设备、管道、阀门等均采用耐蚀高分子材料作为整体材料或衬里材料，构成了以SS/HRL、钢衬聚丙烯（SS/PP）、SS/PTFE、FRP/PVC等为主要的防腐方法。　　四、酸类及尾气的腐蚀与防护措施　　1.酸类及尾气的腐蚀分析　　酸类的腐蚀主要以

8、HCl、H2SO4、HClO为主，铁在浓H2SO4中的腐蚀极低，主要是由于浓H2SO4的氧化作用生成钝化膜的缘故。除浓H2SO4外，稀H2SO4、HCl和HClO等均能与铁反应，生成可溶性的铁盐，并析出H2。属气腐蚀发生在操作控制不严或发生不正常现象时，出现的废气排空现象，主要以Cl2、H