氯堿行業(yè)生產(chǎn)過程中的工藝介質(zhì)及產(chǎn)品(例如NaOH、濕Cl2、飽和鹽水、HCl、H2SO4等)均具有極強(qiáng)的腐蝕性。腐蝕不僅給設(shè)備和管道帶來危害,而且還會嚴(yán)重危害員工的身心健康,污染環(huán)境,危及安全生產(chǎn),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(chǎn)。
一、NaOH的腐蝕及防護(hù)措施
1. NaOH的腐蝕分析
NaOH是氯堿生產(chǎn)中腐蝕性較強(qiáng)的介質(zhì)。在常溫下,質(zhì)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(dāng)堿液濃度>30%時,則鈍化膜的保護(hù)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(yán)重的腐蝕侵害。NaOH對鋼鐵設(shè)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(shè)備的突然破壞,危害極大。鋼鐵受高溫、濃堿腐蝕后會發(fā)脆,如果同時有應(yīng)力(外加應(yīng)力或殘余應(yīng)力)作用,則會產(chǎn)生不同程度的應(yīng)力腐蝕,于是將加速材料的破壞,這種現(xiàn)象一般稱“堿脆”。據(jù)資料介紹:15%~48%的NaOH,溫度低于82℃時不發(fā)生“堿脆”,而50%的NaOH在52℃時就發(fā)生“堿脆”?!皦A脆”可使設(shè)備焊縫兩邊加熱區(qū)出現(xiàn)裂縫,造成漏堿,一經(jīng)漏堿,難以補(bǔ)焊。
2.防護(hù)措施
NaOH生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)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(yīng)力腐蝕環(huán)境,因此該系統(tǒng)的非標(biāo)設(shè)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℃時可選用0Cr18Ni9、0Cr18Ni11Ti、0Cr18Ni9Ti;NaOH濃度>50%、溫度>85℃時可選用Ni材料等。該系統(tǒng)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(qiáng)的聚氯乙烯(FRP/PVC)等,但缺點(diǎn)是壽命短、可靠性差。為防止鋼鐵設(shè)備發(fā)生“堿脆”,應(yīng)采用合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造工藝,在嚴(yán)格控制材料質(zhì)量的同時必須提高制造質(zhì)量,焊后進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚恚ㄈ绲吞己偷秃辖痄摚捎?00~650℃退火處理),嚴(yán)格焊縫檢測,消除外界應(yīng)力和殘余應(yīng)力。
二、濕Cl2的腐蝕及防護(hù)措施
電解槽陽極產(chǎn)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(dāng)Cl2中含水<1.5×10-4(稱干燥Cl2)時,對普通結(jié)構(gòu)材料腐蝕極微,因此對接觸濕Cl2的設(shè)備及管道材料應(yīng)予以重視。
2.防護(hù)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?yàn)闈馛l2是氧化性介質(zhì),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(shè)備和管道的襯里和整體材料。濕Cl2對鋼鐵的腐蝕最嚴(yán)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(jī)和管道。