耐蚀材料在氯碱工业中应用综述.docx

建材技术耐蚀材料在氯碱工业中应用黎定标胡玲英 曹金保（南昌理工学院 江西南昌330013摘要:在概述了氯碱装置设备中耐蚀材料应用情况之后 ，提出了合理选用耐蚀 材料的几点建议。关键词：耐蚀材料；氯碱工业；应用我们知道氯碱生产的环境较为复杂，处理的物料都是强腐蚀性介质。其中，出槽 的湿氯气具有很强的氧化作用，能腐蚀许多金属和非金属材料，在它的输送、干燥、 液化等过程中，对所用材料要求较高，防止和控制湿氯气腐蚀是氯碱工业的重点。氯碱生产中的腐f4主要是湿腐蚀,其腐蚀的形式有均匀腐蚀和局部腐蚀。局部 腐蚀的主要形态有孔腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀破裂、腐蚀疲劳、杂散 电流腐蚀等。总之，由于材料、结构、环境的不同组合而有多种多样的腐蚀形态。 防止材料的腐蚀，必须从合理选材、结构设计、介质组成、工艺条件等进行全面考 虑，尽最大可能采取全面控制腐蚀的方法，来达到防腐蚀的目的。本文侧重氯碱生产 系统耐蚀材料的选用作一概述，总结耐蚀材料的应用概况，以期有助于耐蚀材料在氯 碱工业中得到更加合理的应用。1耐蚀材料的选用任何一种材料的耐蚀性都是相对的、有条件的，在某种条彳下耐蚀，而在另一种 条件下则可能不耐蚀。例如，碳钢在干燥的氯气中是稳定的，但在湿的氯气中会被腐 蚀；钛在湿的氯气中很耐蚀，而在无水的氯气中会被腐蚀燃烧；橡胶对于湿氯气和氯 水有着较好的耐蚀性，但在干燥的氯气中会被腐蚀成粉末。高纯铁素体、高铭钢在 隔膜碱的蒸发过程中是稳定的，但对水银碱则腐蚀严重；锲在水银碱的浓缩中具有 优良的耐蚀性，可是对于隔膜碱会发生明显的腐蚀。铸铁在熬煮隔膜碱时，一般出现均匀腐蚀，但对于水银碱的熬煮则发生孔蚀。硬聚氯乙烯在 65e以下的氯碱介质中 具有良好的化学稳定性，但温度升高后它会变形、变质而破坏。因此，在氯碱生产过程中的/材料环境0体系中，选择耐蚀材料的原则是：(1耐蚀材料的选用必须根据生产工艺各个阶段介质、温度、压力的不同 ，分别 情况、区别对待。如湿氯环境中选用钛材，或采用聚氯乙烯及耐蚀玻璃钢；盐水系统的设备、管 线则要采用碳钢橡胶衬里，或耐蚀玻璃钢衬里；而碱液浓缩过程选用锲和高纯铭铁 素体不锈钢为好。(2材料的机械加工性能和质量能达到设计要求。(3价格较廉和施工方便。111金属材料目前，氯碱工业中所用的结构材料有碳钢、铸铁、不锈钢和钛等。在盐水稀溶 液、淡盐水、饱和盐水、电解液中，有时直接使用，有时要在表面用防腐涂层或内衬 后使用。饱和盐水对碳钢设备腐蚀破坏作用比较严重 ，因此,氯碱厂盐水系统的化盐 桶、沉降器、高位槽、配水罐、管线等均需作防蚀涂层或内衬，一般以碳钢衬橡胶为主。当溶液的PH大于915,碱液浓度在30%以下时，碳钢和铸铁是耐蚀的；但当碱 液的浓度增高或温度升高(超过80b后，对碳钢和铸铁的腐蚀明显增加，这时应选用 不锈钢；对沸腾的浓碱及溶融碱常选用高锲铭不锈钢或锲及其合金，如碱液蒸发器加热箱内的锲管。近年来，由于高纯高铭铁素体不锈钢的发展，在碱液蒸发浓缩设备 的选材方面，大有取代传统锲材的趋向。电解产生的湿氯气，温度为70e 80e，并伴有大量水汽及夹带盐雾等杂质，通常 要对其冷却脱水。这种湿氯气对钢铁及大多数金属(如不锈钢、#江西建材铝、铜等均有强烈的腐蚀作用。对于湿氯气的冷却装置，主要是用石墨、玻璃 材料，但由于它们的传热系数和制作工艺条件的限制而无法满足氯碱生产的需要。 后来发现，铁用在氯碱生产上，能很好地解决湿氯气的腐蚀问题。因钛对湿氯气、次 氯酸盐、氯化物溶液、海水，具有优良的耐蚀性；在浓度小于50%的氢氧化钠溶液 中较为稳定；在含有氯化物的碱液中其耐蚀性超过结；且具有承受电流密度高，几何 尺寸稳定，使用寿命长等优点。自70年代以来，钛材在氯碱系统装置上的应用十分 活跃。112非金属材料氯碱工业使用的非金属材料种类繁多，如塑料、玻璃钢、橡胶、石墨、玻璃、 陶瓷、搪瓷、防蚀涂料等。近年来，陶瓷、玻璃、搪瓷等材料的应用逐渐减少，有的 已被全部取代。石墨主要用于合成盐酸，氯化苯工艺的冷却装置。总的来说，目前应 用较广泛的是橡胶，发展迅速的是塑料和玻璃钢，价格较廉的是涂料。11211塑料由于塑料原料丰富、价格便宜、制造方便、性能优良，从而迅速成为另一主要 的耐蚀材料。应用于氯碱工业的耐蚀塑料有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、氟塑料等 几大类。其中聚氯乙烯是目前氯碱工业中使用量最多和最广的一类，常用来制作管 道、塔器、反应器、冷却器、电解槽等。氟塑料的特点是耐蚀、耐高温，常用它制成填料和设备衬里十分有效，但它们缺 点是易渗透、膨胀系数大和较难成型。若把它涂复在金属基体上 ，形成塑料涂复层， 则可克服这些缺点。11212橡胶橡胶有较好的物理机构性能和耐蚀性能，除强氧化剂及有机溶剂外，对大多数无 机酸、有机酸及各种盐类、醇类都是耐蚀的，但耐温性较差。含有约13%硫的软 橡胶、硫磺含量30%左右的半硬橡胶,耐温为-2575e ;硫磺含量大于40%的硬橡胶, 长期使用温度为065e，在氯碱系统中多用作设备衬里，衬胶层把腐蚀介质与金属表 面隔开。除在盐水系统中广泛应用外，还用在盐酸贮罐、电解槽盖等设施上。11213玻璃钢玻璃钢具有很高的强度，优良的耐蚀性，以及成型加工性能好等优点。在氯碱工业中主要用于衬里，增强（PV C、PP、玻璃等设备、管道的外部包复层和整体结构。11214涂料涂料主要用于建筑物、设备和管线外表，应用较多的是氯磺化聚乙烯和过氯乙 烯漆。主要用于电解、中和、盐水、精制、液氯、氯气干燥、合成盐酸、碱液蒸发 厂房和构筑物等设施上。使用证明，其防蚀效果良好。另外，露天管线受大气离蚀和 介质浸饱，所用涂料如物料管线选用聚氨酯环氧；水管线选用聚乙烯粉末涂料等，使 用效果良好。2结语与建议建国以来，氯碱工业发展迅速，大、中、小氯碱厂已有200余家，烧碱产量居世 界第二。为适应我国氯碱工业迅速发展的需要 ，建议选材时应从以下三方面考虑。211重视钛材的开发应用采用钛材虽然一次性投资较大，但其耐腐蚀好，产品不易受腐蚀产物污染，从而 使产品质量升级，经济价值提高；使用寿命长，可靠性高，能显著地降低设备的折旧 和维修费用；强度高，设备紧凑，与沿用的设备相比，尺寸小，节省占地面积和空间； 改善生产环境。一些石墨设备，因材料加工性能差，而无法进行良好密封。改用钛材 后，设备密封性能大大改善，减少或消除了 /跑、冒、滴、漏0现象。同时，因钛材的 机械性能比石墨等非金属材料好，设备损坏率明显降低，从而加强了生产的安全性。 综合考虑还是合算的，因此，拓展钛材在氯碱生产上的应用必须予以重视。212重视塑料、玻璃钢等非金属材料的应用塑料和玻璃钢在氯碱工业中应用虽还年轻，使用量还远不如金属材料多，但是它 们的发展速度很快，已用来制作管道、贮罐、塔器、反应器、氯冷却器、电解槽盖 等装置，正在发挥巨大的作用，是很有发展前途的耐蚀材料。213提高防腐设备施工质量设备的防腐方法有多种，如衬玻璃钢、衬胶、塑料纯玻璃维、全塑、全玻璃钢 等。有些防蚀设备使用寿命短，是因为施工质量低劣。因此，为保证施工质量，必须 有经过专门培训，并经考核合格的施工队伍；有严格的施工规程与检验制度。4/2006