氯碱化工设备的腐蚀及防腐管理研究

2022-09-12

化工行业是国民经济的重要来源之一。氯碱工业作为典型的化工工业, 因其生产装置长期处于电、化学介质的酸、碱、盐环境, 十分容易造成氯碱化工设备的腐蚀。分析造成设备腐蚀的原因, 运用现代防腐蚀技术, 选用优质防腐蚀材料, 可以有效地减少因氯碱化工设备腐蚀而出现的严重的跑、冒、滴、漏等现象, 避免腐蚀设备、污染环境的问题的出现, 从而实现保证氯碱化工设备的长期、安全、稳定运行的目的。

一、氯碱化工设备腐蚀成因及防腐工作特点

1. 氯碱化工设备腐蚀成因

一般而言, 在氯碱生产过程中, 造成氯碱生产设备出现腐蚀的主要特征在于电化学腐蚀。在具体生产环节, 因腐蚀介质的不同可大致分为如下六种, 分别是:一是, 盐水腐蚀, 即盐水与金属容易构成腐蚀电池使金属失去电子被溶解;二是, 酸类腐蚀, 即盐酸、硫酸、次氯酸等氧化性而形成保护膜外, 其它酸均能与金属形成析氢反应;三是, 氯气腐蚀, 氯气含水是造成金属腐蚀的直接原因;四是, 碱液腐蚀, 出现碱脆等。此外, 氯碱生产中排空的废气、电解系统中的杂散电流等均是造成氯碱化工设备出现腐蚀的重要原因。

2. 氯碱化工设备防腐蚀工作特点

氯碱生产工艺不同, 接触的腐蚀性介质也存在差异, 单均具有极强的腐蚀性。如前面我们提到的食盐水溶液、氢氧化钠碱液、熔融的烧碱、氯气、盐酸和硫酸等。由此, 我们认为氯碱化工设备防腐蚀工作主要有有以下几个特点:

其一, 湿的氯气氧化作用极强, 能够对许多金属和非金属材料造成腐蚀。因此, 在针对以氯气为介质的设备防腐时, 应尽可能对氯气脱水干燥, 达到防腐的作用;

其二, 电解系统中杂散电流的存在会对电化学腐蚀造成催化作用。因此, 氯碱化工设备防腐蚀工作要求必须改善电解系统的绝缘状态, 尽可能减少杂散电流对设备产生腐蚀;

其三, 高温浓碱和熔融碱的腐蚀十分严重, 在氯碱化工设备防腐蚀工作应针对生产碱的浓度、杂质的差异, 选择对应的防腐材料和防腐措施, 做到区别对待, 对阵下药;

其四, 盐酸、硫酸、次氯酸等对金属的耐腐蚀性要求极高, 因此氯碱化工设备防腐蚀工作中要应用非金属材料制备管子和贮罐或采取非金属衬里;

其五, 废气, 不仅危害员工身体健康, 更危害大气。必须加强生产管理和作好设备管线的密封, 采取防止大气腐蚀的措施。

二、氯碱化工设备的防腐管理策略研究

1. 正确选择材料

防腐材料的正确选择与否, 直接关系设备的使用寿命和安全性。氯碱化工设备防腐工作时, 主要考虑容器的选材。具体选材时, 以容器接触的不同介质的不同腐蚀性特点来综合确定容器的结构类型, 容器内的压力、温度及材料的加工性能、投资成本等。一般碳钢壳体、耐腐蚀金属或非金属衬里是企业在氯碱化工设备防腐中常用的一种方法。主要采用不锈钢、橡胶、玻璃钢、聚四氟乙烯、瓷砖、搪玻璃作为衬里材料。不锈钢衬层主要用于温度和压力较高的场合, 而其他非金属材料则主要用在温度和压力不高的场合。

2. 合理设计结构

容器结构设计是否合理是关系氯碱化工设备安全性的一个十分重要方面。不合理的设计容易导致局部应力集中, 造成容器出现缝隙或局部物料出现滞留等问题的出现, 进而引发局部应力和热应力降低, 出现如缝隙腐蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀等局部腐蚀。因此, 在氯碱化工设备容器结构设计时, 一方面, 要充分保证设备零部件的外形简单、完整, 另一方面最好采用双面对接焊的方式来对设备中封头及接管与简体来进行焊接。同时, 要特别注意的是截面要采用圆滑过渡, 尽可能减少因结构设计而造成一些, 如尖角、沟槽、缝隙等问题的出现。设计容器底部时, 尽可能将其设计为锥形。此外, 特别是管壳式换热器的管板与管子的连接时, 可以选用先胀接后焊接的方法来达到最大可能地消除接缝, 防止缝隙腐蚀的目的。

3. 保护层

通过在金属表面覆盖足够紧密的保护表层, 保证主体金属在介质中能够保持问题, 最大可能地减少金属的腐蚀。一般而言, 主要采用两种方式增加保护层, 一种是金属保护层;另一种, 则是非金属保护层。具体如下:

其一, 金属保护层。一般采用两种方式。即阳极保护层和阴极保护层。其中, 阳极保护层较为常用的是铁镀锌, 主要作用在于降金属与介质隔离开来, 作为被保护金属与保护层金属两种金属之间的腐蚀电池, 。目的在于保证阴极的主体金属不受破坏。阴极保护层主要以铁镀锡为主, 采用阴极保护必须以保护层十分完整为前提, 否则会产生相反的作用, 即加速设备的腐蚀。一般在防止大气腐蚀中多采用镀锌、镀铬等薄金属保护层, 而在防止一些强腐蚀介质时, 主要在钢铁表面进行热度, 如渗铝、渗铬、电镀等。

其二, 非金属保护层。例如, 采用一些特殊涂料用以保护氯碱化工设备中的钢铁设备、管线内部及外表面, 减少来自工业大气、水及弱腐蚀性介质的腐蚀。同时, 也可以通过耐酸瓷砖、耐酸陶板等衬里, 形成无机非金属材料保护层, 主要用于接缝处渗透, 其缺点在于会降低保护性;而采用有机非金属材料又存在热稳定性差等问题, 因此, 一般我们采用二者相结合的的联合保护层, 具有较好的耐腐蚀性能。

结语

企业管理者越来越多重视氯碱化工设备的防腐工作, 加大了在氯碱化工设备防腐技术研发和人才培养方面的投入。对氯碱工业而言, 在明确防腐工作重要性的基础上, 应加大例如推动防腐材料和防腐技术的不断研发和推广运用, 在具体的防腐管理中, 既要做到正确选材, 合理设计结构, 也要注重一些涂层材料的应用等。只有, 在氯碱工业生产的各个环节严格把控, 运用新的耐腐材料和防腐技术, 配备相关的管理制度, 有效控制和减少腐蚀, 以达到防腐蚀的目的。

摘要：为提氯碱化工设备的使用寿命, 防止设备过早出现腐蚀, 本文在简要分析了氯碱化工设备的腐蚀成因及防腐工作特点基础上, 主要从材料选择、结构设计、保护层三个方面介绍了氯碱化工设备的防腐管理。

关键词：氯碱化工,化工设备,腐蚀,成因,防腐方法