氯堿工藝介質對設備腐蝕侵害防護措施
氯堿行業生產過程中的工藝介質及產品(例如NaOH、濕Cl2、飽和鹽水、HCl、H2SO4等)均具有極強的腐蝕性。腐蝕不僅給設備和管道帶來危害,而且還會嚴重危害員工的身心健康,污染環境,危及安全生產,造成各類事故。因此,要從根本上解決腐蝕造成的損失和危害,確保安全生產。
一、NaOH的腐蝕及防護措施
1.NaOH的腐蝕分析
NaOH是氯堿生產中腐蝕性較強的介質。在常溫下,質量濃度≤30%(m/m),簡稱濃度,下同)的稀堿液可使鋼鐵表面生成不溶性鈍化膜,而使其有良好的耐蝕性。但是,鋼鐵的耐蝕性能隨堿液的濃度和溫度的升高而降低。當堿液濃度>30%時,則鈍化膜的保護性能隨濃度的升高而降低,如果溫度也同時升高(>80℃),則普通鋼鐵就會受到嚴重的腐蝕侵害。NaOH對鋼鐵設備的腐蝕侵害形成有兩種,即均勻腐蝕和局部腐蝕,其有多種原因引起的局部腐蝕是主要的,它容易造成設備的突然破壞,危害極大。鋼鐵受高溫、濃堿腐蝕后會發脆,如果同時有應力(外加應力或殘余應力)作用,則會產生不同程度的應力腐蝕,于是將加速材料的破壞,這種現象一般稱“堿脆”。據資料介紹:15%~48%的NaOH,溫度低于82℃時不發生“堿脆”,而50%的NaOH在52℃時就發生“堿脆”。“堿脆”可使設備焊縫兩邊加熱區出現裂縫,造成漏堿,一經漏堿,難以補焊。
2.防護措施
NaOH生產系統應根據堿液的濃度和溫度選用合適的材料。NaOH濃度在30%~33%、溫度在85~95℃,屬于應力腐蝕環境,因此該系統的非標設備和管道最好選用超低碳奧氏體不銹鋼,一般可選00Cr18Ni10、0Cr18Ni9、00Cr17Ni14Mo2;NaOH濃度在30%~33%、溫度50%、溫度>85℃時可選用Ni材料等。該系統也可選用非金屬材料,如聚丙烯(PPH)、氯化聚氯乙烯(CPVC)、玻璃鋼增強的聚氯乙烯(FRP/PVC)等,但缺點是壽命短、可靠性差。為防止鋼鐵設備發生“堿脆”,應采用合理的結構設計和制造工藝,在嚴格控制材料質量的同時必須提高制造質量,焊后進行適當的熱處理(如低碳和低合金鋼,采用600~650℃退火處理),嚴格焊縫檢測,消除外界應力和殘余應力。
二、濕Cl2的腐蝕及防護措施
電解槽陽極產生的Cl2,為水蒸氣所飽和,稱濕Cl2。濕Cl2中常夾雜有HCl和HClO,全使許多金屬材料迅速被腐蝕,當Cl2中含水<1.5×10-4(稱干燥Cl2)時,對普通結構材料腐蝕極微,因此對接觸濕Cl2的設備及管道材料應予以重視。
2.防護措施
由于濕Cl2幾乎對所有金屬都能腐蝕,其中只有Ti材料耐蝕,這是因為濕Cl2是氧化性介質,使Ti表面一成一層耐蝕的氧化膜。在常溫下,耐濕Cl2腐蝕的材料多采用非金屬材料,如鋼襯橡膠(SS/HRL)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、CPVC、鋼襯聚四氟乙烯(SS/PTFE)、FRP/PVC、玻璃鋼(FRP)等,它們主要做設備和管道的襯里和整體材料。濕Cl2對鋼鐵的腐蝕最嚴重,所以不能直接使用。干燥Cl2不腐蝕鋼鐵,但腐蝕Ti材,所以可以用鋼鐵制造輸送干燥Cl2的壓縮機和管道。
三、鹽水的腐蝕及時性防護措施
1.鹽水的腐蝕分析
由于電解系統包括一個龐大的鹽水工序,其設備防腐性能的好與壞,直接影響著鹽水質量和電解槽的正常運行。鋼鐵在鹽水中的腐蝕速度受鹽水中溶解氧的控制,因鹽水中存在氧的濃度差,易構成氧濃差腐蝕電池,其反應過程是:
陰極為氧的還原反應:O2+2H2O+4e→4OH-;陽極為鐵的氧化反應:Fe-2e→Fe2+,鐵被離子化溶解在鹽水中而被腐蝕。
應當引起注意的是,在鹽水設備的氣相部分,如容器頂蓋和液面以上的器壁比液面中的部分腐蝕得嚴重,其原因是上面有凝結的水膜,氧易透過而達到飽和狀態,發生氧的去極化反應:4Fe+6H2O+3O2→4Fe(OH)3↓,脫水后變為Fe2O3(鐵銹):2Fe(OH)3→3H2O+Fe2O3。
2.防護措施
根據鹽水的腐蝕特點,一般的金屬材料都不透用,目前鹽水系統的設備、管道、閥門等均采用耐蝕高分子材料作為整體材料或襯里材料,構成了以SS/HRL、鋼襯聚丙烯(SS/PP)、SS/PTFE、FRP/PVC等為主要的防腐方法。
四、酸類及尾氣的腐蝕與防護措施
1.酸類及尾氣的腐蝕分析
酸類的腐蝕主要以HCl、H2SO4、HClO為主,鐵在濃H2SO4中的腐蝕極低,主要是由于濃H2SO4的氧化作用生成鈍化膜的緣故。除濃H2SO4外,稀H2SO4、HCl和HClO等均能與鐵反應,生成可溶性的鐵鹽,并析出H2。屬氣腐蝕發生在操作控制不嚴或發生不正常現象時,出現的廢氣排空現象,主要以Cl2、HCl氣體、堿霧為主。
2.防護措施
為防止各類酸對生產設備、儲存設備和管道的腐蝕侵害,HCl氣體生產可采用鐵爐或石墨爐,吸收段必須采用石墨材料,儲槽采用SS/HRL、PPH、FRP,泵可選用聚四襯乙烯氟泵、陶瓷泵、襯膠泵等,管道可用SS/PTFE、FRP、SS/PP、聚乙烯(PE)、SS/HRL等,閥門可用PPH隔膜閥、襯聚四氟乙烯閥、PVDF隔膜前期。濃H2SO4儲存設備可用鋼鐵制造,為防止尾氣腐蝕設備、廠房、管架,多用涂料加以保護。
總之,有效避免和減緩氯堿工藝介質對設備的腐蝕侵害,認真做好控制防護措施,不單是技術上的問題,而且對于保護人員和設備安全,保護環境,節約能源和材料,確保安全生產以及推動企業的持續、穩定、健康發展具有十分重要的現實意義。
篇2:氯堿工藝介質對設備腐蝕侵害防護措施
氯堿行業生產過程中的工藝介質及產品(例如NaOH、濕Cl2、飽和鹽水、HCl、H2SO4等)均具有極強的腐蝕性。腐蝕不僅給設備和管道帶來危害,而且還會嚴重危害員工的身心健康,污染環境,危及安全生產,造成各類事故。因此,要從根本上解決腐蝕造成的損失和危害,確保安全生產。
一、NaOH的腐蝕及防護措施
1.NaOH的腐蝕分析
NaOH是氯堿生產中腐蝕性較強的介質。在常溫下,質量濃度≤30%(m/m),簡稱濃度,下同)的稀堿液可使鋼鐵表面生成不溶性鈍化膜,而使其有良好的耐蝕性。但是,鋼鐵的耐蝕性能隨堿液的濃度和溫度的升高而降低。當堿液濃度>30%時,則鈍化膜的保護性能隨濃度的升高而降低,如果溫度也同時升高(>80℃),則普通鋼鐵就會受到嚴重的腐蝕侵害。NaOH對鋼鐵設備的腐蝕侵害形成有兩種,即均勻腐蝕和局部腐蝕,其有多種原因引起的局部腐蝕是主要的,它容易造成設備的突然破壞,危害極大。鋼鐵受高溫、濃堿腐蝕后會發脆,如果同時有應力(外加應力或殘余應力)作用,則會產生不同程度的應力腐蝕,于是將加速材料的破壞,這種現象一般稱“堿脆”。據資料介紹:15%~48%的NaOH,溫度低于82℃時不發生“堿脆”,而50%的NaOH在52℃時就發生“堿脆”。“堿脆”可使設備焊縫兩邊加熱區出現裂縫,造成漏堿,一經漏堿,難以補焊。
2.防護措施
NaOH生產系統應根據堿液的濃度和溫度選用合適的材料。NaOH濃度在30%~33%、溫度在85~95℃,屬于應力腐蝕環境,因此該系統的非標設備和管道最好選用超低碳奧氏體不銹鋼,一般可選00Cr18Ni10、0Cr18Ni9、00Cr17Ni14Mo2;NaOH濃度在30%~33%、溫度50%、溫度>85℃時可選用Ni材料等。該系統也可選用非金屬材料,如聚丙烯(PPH)、氯化聚氯乙烯(CPVC)、玻璃鋼增強的聚氯乙烯(FRP/PVC)等,但缺點是壽命短、可靠性差。為防止鋼鐵設備發生“堿脆”,應采用合理的結構設計和制造工藝,在嚴格控制材料質量的同時必須提高制造質量,焊后進行適當的熱處理(如低碳和低合金鋼,采用600~650℃退火處理),嚴格焊縫檢測,消除外界應力和殘余應力。