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不锈钢钛镍橡胶等耐腐蚀材料在氯碱行业中的运用

发布时间:2024-04-28 17:57:42 浏览次数 :

引言

氯碱行业生产过程中面临着较多的盐酸、氯气等强酸和强碱的生产环境,这些物质通常都具有极为强烈的腐蚀性,会对生产设施形成严重的腐蚀,致使生产设备出现运转故障,不利于良好生产的推进。因此在氯碱行业生产的过程中,选用适宜的耐腐蚀材料进行相应的改造,对生产设备抗腐蚀性的增强具有极为重要的现实意义。加上零部件行业生产过程越来越复杂,所面临的运作环境也越来越复杂多变,烧碱、盐酸等腐蚀性物质的存在对氯碱生产设备提出了更高的抗腐蚀性要求。因此耐腐蚀材料的选用对于氯碱企业的安全运作至为关键。

1、氯碱化工主要的腐蚀来源

氯碱行业是一种较为特殊的化工行业,在日常生产过程中经常会面临着强酸、强碱或者电等环境当中,因此对于生产设施会存在较强的腐蚀性。需要根据不同设备面临的生产环境以及可能接触到的腐蚀源进行分析,然后借助针对性的防腐蚀材料运用,有效保证腐蚀问题的减少。在氯碱生产中最为常见的腐蚀来源主要包括盐水、酸、氯气和碱液等等。盐水和金属反应会因为电子溶解形成腐蚀;而酸类如盐酸、硫酸等等会通过与金属物质反应形成氢气,造成环境污染;氯气作为氯碱行业主要的腐蚀来源会与金属进行直接的化学反应,形成腐蚀。除此之外,在氯碱行业中也存在严重的废气腐蚀以及电流腐蚀等问题,多种腐蚀源的综合导致氯碱行业面临严重的腐蚀环境,更是对其良好的生产与稳定的发展形成较大的威胁。

2、耐腐蚀材料在氯碱行业的具体运用

2.1耐腐蚀材料运用的原则

不论是什么种类的耐腐蚀材料都有其相对性,并不存在一种物质能够抵抗所有的腐蚀,因此在氯碱行业中耐腐蚀材料的选择上应当本着具体应用场景与腐蚀物进行针对性的选用。一方面要了解腐蚀源以及环境的特点,例如在湿氯状况下选用钛材料,盐水环境选用橡胶内衬等等;此外还要关注耐腐蚀材料本身的性能以及加工的需求,比如耐腐蚀材料生产的技术手段是否达标,是否能够满足防腐蚀的需求等等[1];最后还要关注耐腐蚀材料本身的环保与经济特性,耐腐蚀材料本身不能具有一定的污染性,并且还要本着经济、低成本的原则选用。

2.2金属材料的选用

当前在氯碱化工行业中应用较多的金属耐腐蚀材料包括碳钢、不锈钢、钛、镍等等。有的是直接使用该金属的制品,有的则是将其作为设备内衬使用。例如在一些盐水的稀释溶液或电解液当中,有一些是作为直接的生产设施,而也有一些是用作生产设备的表面涂层或者内衬,进行防腐效果;而在一些饱和性的盐水会对碳钢等材料腐蚀性比较大的情况下,就要结合内衬的方式进行,也就是采用碳钢内衬橡胶的方式。

钛管

碳钢作为目前最常用到的金属物质,只有当酸碱度高于 9.5 并且碱液浓度低于 30%的时候,碳钢以及铸铁才具有耐腐蚀特点。如果碱液的浓度增加或者温度高于 80 ℃的时候,碳钢与铸铁相应的耐腐蚀性就会逐渐降低,在这种情况下,不锈钢则能够具有较好的耐腐蚀性,特别是当处于沸腾状态下的浓碱液的时候,使用高镍铬不锈钢或者镍合金的材料更佳。不锈钢有很多不同的种类,例如 304、316 等。不锈钢一般就是在烧碱溶液浓度高于 30%或者温度高于 80 ℃的时候应用更多。通常情况下,在 50~100 ℃的碱液当中使用 316 型号的不锈钢更合适,而当温度低于 50 ℃的时候选用 304 则相对来说成本更低,更为经济环保。

钛材料也有着较高的耐腐蚀效果,通常更多的应用在湿氯、盐水等管道当中。钛物质在常温的时候能够形成一层具有良好保护特点的氧化膜,具有较高的耐腐蚀特点,能够抵抗盐水、氯溶液以及碱液的腐蚀,因此在氯气冷却中也被广泛应用。

镍以及镍合金也是经常用到的耐腐蚀材料。镍对烧碱具有高度的防腐蚀性,不论是什么温度还是浓度的烧碱溶液中都能够抗腐蚀,并且镍与镍合金的物理特性与碳钢相近,良好的耐腐蚀性仅次于银,所以更多被应用于高温、高浓度的烧碱溶液当中。

2.3非金属材料的选用

在氯碱工业中应用到的非金属材质的耐腐蚀材料种类也比较多,例如橡胶、始末、塑料等,一些比较常见,也有一些随着时代的发展已经逐渐被取代。从整体的应用上看,橡胶的应用最为广泛,而塑料与玻璃钢也在以较快的应用速度发展。

橡胶材料有着很好的物理特性,并且抗腐蚀效果也比较好。橡胶主要包括合成与天然两种形态,但不论是哪一种都有着比较好的抗腐蚀特性。不仅仅对于一些强酸如硫酸、硝酸或者氧化剂等具有良好的耐腐蚀性,对于大多数的有机酸、盐甚至醇等都有着比较好的耐腐蚀性,但是其弱点就是不适宜在高温环境中使用,也就是对于温度耐性较差[2]。在实际应用当中,主要是用作内衬或垫片,包括软香蕉、硬橡胶等。如果在橡胶当中添加 2 至 3 个百分点的硫,就能够将其硫化形成软胶,增加弹性,提高其拉伸性与耐摩擦性;添加 30 至 40 百分点的硫以后就能够形成硬橡胶,虽然弹性降低,但是抗腐蚀以及抗高温的特点都会更强,尤其是温度能够到 80 ℃;而半硬橡胶其需要的硫含量介于两者之间。

具体应用当中,橡胶主要是使用硬橡胶作为钢质内衬,比如在配水槽或者过滤器当中,还可以应用在二次盐水有关的树脂设备当中。此外乙丙橡胶的运用也比较多,其具有良好的绝缘性以及耐热性,能够在150 ℃的高温下使用因此在一些电解槽的槽框或者阴极液的系统中作为垫片使用。

3、耐腐蚀材料在氯碱行业的应用前景展望

3.1深化钛材料的运用场景

钛材料的初次使用需要的成本较多,但是具有耐腐蚀效果强的特点,能够最大程度上提升氯碱产品的质量,延长生产设施的使用寿命,降低企业由于设备维修等方面的不必要支出,优化产业环境等。以往的传统耐腐蚀材料由于生产技术不到位或者生产环境不好等,不能够进行高质量的耐腐蚀效果,但是钛材料的运用能够在很大程度上提高对生产设备的密闭性,降低设备的腐蚀率,从而提高安全生产环境。近些年钛材料的换热器装置以及钛泵装置更多的应用在了电解、脱氯以及废氯气的处置当中,一定程度上保证了氯碱工业生产的稳定性,所以在未来一段时间内加强对钛材的应用十分重要。

3.2拓宽非金属材料的运用范围

目前的塑料或者玻璃钢的应用时间虽然并不长,但是发展速度越来越快,更多被运用于反应器、管道等设备当中,具有较好的发展应用前景。随着氯碱行业的发展不断加快,越来越多的氯碱行业开始引进玻璃钢进行氯气的清洗工作,借助塑料与玻璃钢的混合材料进行干燥器、除雾器等装置的防腐蚀工作,并且在电解、二次盐水等工作当中使用塑料取得了较好的效果。塑料及玻璃钢的应用成本较低,但是耐腐蚀性较高,应用技术要求较低,因此应当逐步拓宽其具体的应用范围。

4、结语

随着科技的发展以及多种技术的进步,越来越多的耐腐蚀材料被发现并运用,相关的防腐蚀技术也得到了较快的发展。随着耐腐蚀材料的种类不断增多,相应的耐腐蚀效果也在不断加强,这些都在推动氯碱行业有着更好的发展前景。但是在具体的应用当中还是存在一些实际的问题需要进行针对性的解决与优化,为了推动我国氯碱行业更高质量的发展,就要进行更为深入的耐腐蚀材料在氯碱行业的应用研究。

参考文献

[1]张锁俊,乔腾.化工设备的维护与检修研究[J].当代化工研究,2021(12):145-146.

[2]杨继忠.化工设备管理的重要性及其强化策略[J].化工设计通讯,2017(7):127;129.

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