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不锈钢设备在强碱溶液中腐蚀与防护
作者:润商客服    发布于:2017-03-20 13:44:47    文字:【】【】【
摘要:离子膜法生产氢氧化钠,其生产过程中一般会使用到各类不锈钢部件。但由于高温、高浓度的强碱对铬镍不锈钢设备有很强的腐蚀性,导致设备寿命缩短,严重影响生产的正常运行。
    离子膜法生产氢氧化钠,其生产过程中一般会使用到各类不锈钢部件。但由于高温、高浓度的强碱对铬镍不锈钢设备有很强的腐蚀性,导致设备寿命缩短,严重影响生产的正常运行。因此减轻设备腐蚀,保证设备正常运转、安全生产,对提高综合经济效益有着重大意义。

    1、设备残余应力的减少
 
    调查表明80%以上的应力腐蚀事故是由残余应力引起的。残余应力主要来自制造过程,如冷加工、焊接、热处理及装配过程,主要表现为温差热应力、相变内应力、腐蚀产物的楔入应力。容器设计结构不合理也引起局部应力集中,造成局部腐蚀,如缝隙腐蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀等,因此设计时要使零部件的外形简单、完整、封头和接管与简体的焊接要采用双面对接焊的方式,且截面要圆滑过渡,减少尖角、沟槽、缝隙。管壳式换热器的管板与管子的连接可采用先胀后焊接的方法来消除接缝,以防止缝隙腐蚀。
 
    对有应力腐蚀倾向的容器应进行消除应力的焊后热处理。另外,焊接时要选择合适的焊条,尽量使焊缝金属与母材的化学成分一致,防止电化学腐蚀。
 
    不锈钢的焊接工艺过程非常严格。它具有较高的热裂纹敏感性。焊接时坡口角度应适当增大。根部钝边应适当减小。
 
    由于不锈钢表面存在难熔的氧化膜,如氧化镍,它的熔点为2090℃。而镍的熔点只有1446℃,焊前必须消除氧化膜。另外工件表面的赃污也会带入熔池一些有害元寨,以至产生裂纹,所以焊前必须清理干净。可用丙酮清洗。
 
    为防止热裂纹,应采用小线能量焊接,尽量采用短电弧不摆动的多层多道焊,减少焊道氧化的程度。
 
    避免不锈钢的敏化温度,无论是焊接时还是热处理过程都要防止在该种材质的敏化温度下停留,因为在此温度下材料中的铬元素与碳元素形成铬的化合物,造成晶间贫铬,导致晶间腐蚀。铬镍不锈钢的敏化温度在450~800℃范围。
 
    焊接完毕后。必须将焊缝表面及周围的熔渣和飞溅物清除干净。
 
    2、开车投料后用氮气密封设备
 
    开车投科后用氨气密封设备,保持通入的氮气处于微正压状态,可以防止空气进八生产系统。因为空气中的氧气会与镍反应,加剧材料腐蚀。
 
    3、开车状态下热应力的控制
 
    开车时。若熔盐要进行大循环给降膜浓缩器的浓缩管升温,此时熔盐温度与浓缩管的温度差不应超过30℃:升温速度不宜过快,应控制在30℃/h,这有助于热震和保证低碳不锈钢设备需要的初期细致的护理。在熔盐进行大循环加热浓缩之前,要先用蒸汽预热;若长期停车后开车,在投料前还要用蒸汽吹扫系统,以减小因升温和投料对材料产生的热应力。
 
    4、短期停车期间用低压蒸气连续吹扫
 
    生产装置停车时,要保持低压蒸气连续吹扫整个系统,包括管道,蒸发器和浓缩器。以避免空气进入设备防止氧气与材料反应。
 
    5、长期停车时设备的腐蚀控制
 
    生产装置长期停车时,首先用低压蒸气吹扫,待装置基本冷却后用纯水;中洗整个生产系统。这样可以使装置内残存的碱液尽可能清洗干净,在停车过程中最大限度地减轻腐蚀。
 
    6、熔盐中硫含量的检测
 
    铬镍不锈钢设备在温度超过40a℃时与硫接触会破坏得很快。这是因为超过这个温度不锈钢表面的钝化膜被极化,产生硫脆现象。因此熔盐中硫含量不能超过0.025%。停车后再次启动熔盐系统前,要取熔盐样品检测其中的硫含量。
 
    7、进料量的合理控制有助于提高设备的使用寿命
 
    在蒸发器中,要保持良好的对流沸腾传热,必须严格控制液体均匀进入,均匀成膜。如进料量太小,就会使液膜太薄以致段裂,出现于壁区并使管子承受更大的热应力,加剧应力腐蚀。所以必须控制好液体进料的最小流量。相反,如果液体的进料量过大,液体不能成膜或成膜很厚,在升降膜过程中,液体往往不能得到完全充分的热量传递,得不到对流沸腾所需的温度,不能完全蒸发,浓缩过程不能很好地进行。进料量过大时,为了达到产品的质量要求,设备负荷就过大,容易损坏设备,缩短设备使用寿命。
 
    8、还原剂蔗糖的加入能有效去除氧化性氯酸盐
 
    由电解工段来的32%Na0H溶液中含有的氯酸盐在250℃以上会逐步分解,并放出新生态氧,与材料发生反应,腐蚀设备。
 
    选用的处理方法是在碱液进入蒸发浓缩器之前加入蔗糖水溶液。实际生产中加入的蔗糖为理论量的6-8倍,加入过多反而对设备不利。32%NaOH溶液中含氯酸根的质量分数一般为0.0015%-0.0020%。用计量泵将5.5%的蔗糖溶液打入32%NaOH碱液管道中与碱液混合,使之进入蒸发浓缩器前大部分在管道中反应除掉,从而更有效地保护后序设备。另外,利用停车机会清洗蔗糖液罐和蔗糖液管线,以除掉罐内和管道中积存的发酵物。
 
    9、控制蒸发器的生蒸汽温度和用量
 
    实验表明蔗糖在190℃以下比较稳定,超过190℃开始炭化,到200℃时完全炭化变黑,不能发挥还原作用。所以蔗糖在190℃以下使用才能有效发挥其还原性。
 
    蔗糖主要是在进蒸发器前的管道中与碱液混合,并与氯酸盐发生氧化还原反应,进入发生器前大部分已反应完毕。但碱液中仍有少量氯酸盐,若不除去,将腐蚀蒸发器和降膜浓缩器。如果能控制蒸发器的温度低于190℃,蔗糖将在降膜浓缩的浓缩管道中继续发挥还原作用,充分除去氯酸盐。若温度高于190℃,则蔗糖炭化或部分炭化,不能很好地发挥还原性:若温度太低,则不利于成膜。因此,在生产操作中,控制蒸发器的生蒸汽温度在180℃-190℃之间,有利于蒸发浓缩操作和充分去除氧化性氯酸盐,更好地保护后序设备。
 
    10、开停车次数的减少
    每一次开车,进料碱液都会冲掉设备表面起保护作用的氧化膜,继续腐蚀下层材料,使材质变薄。因此,尽量减少开停车次数有助于设备防腐。综合采用上述措施后,设备腐蚀大大减轻,取得了较为理想的防腐效果。