第七章 典型装置的腐蚀与防护1

电解槽在工作时，电流出现部分电流从电 解槽内泄漏出来，最终又返回电解系统，形 成漏电回路。
氯碱装置中，杂散电流的形成主要有以下两种情 况：
(1)由于金属构件本身某些部位导电不良，使得 本应在金属构件中流动的电流全部地或部分地离开 金属流向介质，再在构件的另一部位由介质流入金 属；
(2)电流本来应在介质中流动，由于介质具有一 定的电阻率，在这个电场中如果有一金属构件，可 能有部分电流在金属构件的某个表面进入，在另一 表面流向介质，电流流出部位金属被腐蚀。
在流动、搅拌的食盐水溶液中由于氧的补给 容易而离子化较快、则金属的腐蚀速度较大。
温度的升高一般会使腐蚀反应加快，同时氧 的溶解度降低，金属的腐蚀影响也就不明显。
金属在食盐水中腐蚀的影响因素有： (1)金属的不均匀性 (2)介质的不均匀性
钛在各种含氯溶液中的耐腐蚀性能优异， 其全面腐蚀速度通常不超过0.05mm／a。
杂散电流的腐蚀特点是破坏区域集中，破坏速度 较快。
3、氯
氯的化学性质非常活泼，常温干燥的氯对大多数 金属的腐蚀都很轻，但当温度升高时腐蚀则加剧， 这是由于干氯与金属作用所生成的金属氯化物具有 较高的蒸气压或较易熔化的缘故。
镍、高镍铬不锈钢、哈氏合金等的金属氯化物具 有较低的蒸气压，金属能耐高温干氯的腐蚀。
3、氯
潮湿的氯具有强烈的氧化作用，所以在150℃的 湿氯中金属会呈现不同的化学稳定性。
一般易钝化的金属如铝、不锈钢和镍等，其腐蚀 并不显著，钽是完全稳定的，碳钢和铸铁则遭受严 重腐蚀。
在温度不超过120℃时，由于冷凝的缘故，水分能 加强氯对大多数金属的腐蚀作用。
当氯中含水量小于150μg／g时，普通的钢结构材
在没有食盐水溶液自由循环的缝隙部位出 现缝隙腐蚀倾向。
一般认为在温度不超过130℃、PH>8时， 工业纯钛具有优越的耐缝隙腐蚀性能；而当 食盐水溶液的温度大于130℃、PH＜8时，钛 会发生缝隙腐蚀。
钛钯合金(含0.2％钯)具有很好的耐源自隙腐 蚀性能。2、杂散电流
在氯碱装置中，它的存在可使盐水管路、 电解液管路、盐水预热器、电解槽等设备发 生腐蚀。
氯碱的生产工艺通常有隔膜法、水银法和离子 膜法等，原料介质和产品基本相同。
氯碱的生产按流程可分为盐水、电解、氯处理 和碱浓缩四大工艺系统。
盐水系统主要是以原盐氯化钠为原料，经 过原盐溶解、精制与澄清、盐水过滤、PH调 节等工序制成精制食盐溶液供隔膜电解槽进 行电解。该系统中的腐蚀介质为氯化钠溶液。
PH值高于14时，铁将会重新发生腐蚀，是氢氧化铁膜 转变为可溶性的铁酸钠(Na2FeO2)所致。
7、烧碱
氢氧化钠浓度大于30％时，铁表面的氧化膜的保 护性随碱浓度的升高而降低。
温度升高并超过80℃，普通碳钢就会发生明显腐 蚀。
镍及高镍铬合金、蒙乃尔合金和含镍铸铁等甚至 在135℃、73％碱中仍是耐蚀的。
碳钢在碱液中还会发生应力腐蚀开裂现象。常用 的碳钢、18-8铬钼钢、铬镍钼钢、镍、镍铜合金(蒙 乃尔400)、镍铬铁合金(因科镍)合金等材料均会在 一定条件的烧碱中产生应力腐蚀破裂。
二、主要腐蚀形式
在氯碱生产装置中，主要腐蚀形式有以下几种。
1、水线腐蚀 盐水碳钢贮罐
2、缝隙腐蚀 如钛制盐水预热器、钛制含氯盐水 泵、钛制湿氯冷却器、钛金属阳极电解槽
典型装置的腐蚀与防护
第一节 氯碱生产装置
氯碱工业是电解食盐水溶液以制取烧碱、氯气、 氢气以及氯气综合利用再加工的装备型企业，它 所处理的原料、中间产品及产品都具有强烈的腐 蚀性，同时，在电解过程中由于输入大量的直流 电，还会发生电解工业特有的杂散电流腐蚀。
氯碱工业成为设备腐蚀较为严重的化工企业。
一、介质的腐蚀特性
1、食盐水溶液 金属在盐水系统中的腐蚀实质是氧去极化腐蚀。
在含氧的盐水溶液中，由于氧去极化的阴极应使 铁不断溶解，即，
上述反应生成的氢氧化亚铁Fe(OH)2沉淀又进 一步氧化成为三价铁盐，即铁锈。
所以钢铁材料不能直接用作盐水系统的装备。
阴极的极化作用主要是氧的浓差极化。
在静止、缺氧的食盐水溶液中由于阴极极化 作用显著而金属的腐蚀轻微；
电解系统主要是电解精制的食盐水，产品 为氯气、氢气和氢氧化钠稀溶液。该系统中 的腐蚀介质主要为湿氯(实为盐酸和次氯酸)、 氢氧化钠溶液及杂散电流。
氯处理系统是指将湿氯脱水成为干氯的过程。该 系统中的腐蚀介质主要为湿氯和硫酸(作为干燥剂， 用于干燥氯气)。
碱浓缩系统主要是将低浓度的电解液(含 NaOH18.8％；NaCl16.4％；Na2SO40.5％)浓缩为 高浓度的电解液(约含NaOH50％)，同时去除电解 液中未电解的NaCl及杂质Na2SO4等，最终获得高 质量的烧碱溶液或固碱。该系统主要包括蒸发、精 制、固碱这三大操作单元，腐蚀介质主要为高浓度 烧碱溶液。
5、盐酸
在氯碱装置中，含有水分的湿氯会有相当部分 转化为盐酸。
盐酸是一种典型的非氧化性酸，金属在盐酸中 的腐蚀特点是：金属腐蚀的速度随盐酸浓度和温 度的增加而上升。
对于碳钢而言，随着盐酸浓度的增加，其腐蚀 速度按指数关系增大。
6、硫酸
在氯碱装置中，氯处理系统通常是用 浓硫酸作为干燥剂处理湿氯，使其干燥。 硫酸本身具有一定的腐蚀性，所以也会对 系统中的设备造成腐蚀。
料腐蚀。
4、次氯酸盐
在含有水分的氯气中，氯与水反应生成腐蚀性 很强的次氯酸和盐酸，即
C12+H2O→HOCl+HCl 次氯酸是一种弱酸，具有强氧化性和漂白性质， 它极不稳定，遇光分解为盐酸和氧。
次氯酸盐类如次氯酸钠和次氯酸钙等，其腐蚀 性特别强，特别是在高温处于不稳定状态时更甚。 往往还将引起孔蚀和缝隙腐蚀。
7、烧碱
大多数金属在碱溶液中的腐蚀是氧去极化腐蚀。 常温时，碳钢和铸铁在碱中是十分稳定的。
7、烧碱
PH值很低时，氢的析出放电，腐蚀产物可溶，腐蚀加 剧。
PH值在4～9之间时，由于处在氧的扩散控制阶段，与 pH值关系不大，铁的腐蚀速度与pH值无关。
PH值为9～14时，铁的腐蚀速度大为降低，是腐蚀产物 在碱中的溶解度很小，并牢固覆盖在金属的表面，阻滞阳 极的溶解，也影响了氧的去极化作用。