關于電解槽陽極出口嘴腐蝕現象分析

王小敏，侯方敏，蘇武臣，程傳明

（中國平煤神馬集團開封東大化工有限公司，河南 開封 475003）

1 異常現象

開封東大化工公司共有10萬t/a燒堿和5萬t/a燒堿2個電解系統，2017年8月和9月分別對10萬t/a系統C/D/E 3臺槽進行了膜極距改造，C/D 2臺槽改造后一個月，發現槽電壓上升較快，停車檢查發現陰極進口總管和過濾器內有黑色鱗片狀物質，經過化驗分析:含離子鎳57%，鐵離子1%。運行到第5個月后，開始多次出現陽極出口軟管螺紋內側腐蝕透，泄漏鹽水等現象，頻繁被動停車檢修。具體現象如下。

（1）2018年1月24日新電解D槽8#陽極出口軟管泄漏鹽水，停車洗槽后，拉開槽子，檢查發現犧牲電極完好，墊片下部的螺紋內側與犧牲電極連接處腐蝕呈凹坑狀小洞；

（2）2018年2月10日新電解C槽13#陽極出口軟管泄漏鹽水，停車檢查發現出口嘴和犧牲電極均發生腐蝕，犧牲電極與淡鹽水接觸的部分已全部消失，與氯氣接觸的部分尚在，但顏色變紫，出口嘴螺紋內側與犧牲電極連接處也腐蝕呈現凹坑狀小洞；

（3）2018年3月15日新電解D槽6#陽極出口軟管泄漏鹽水，停車檢查腐蝕現象與2月10日類似。

（4）2018年3月17日新電解C槽11#陽極出口軟管泄漏鹽水，停車后檢查腐蝕現象與2月10日和3月15日基本一樣。

由于尚未對電解槽采取有效措施，5月4日和5月7日C、D槽分別出現多個出口嘴腐蝕透，造成鹽水泄漏停車。

（5）5月 4日 C 槽 3#、4#、5#、7#、25# 等 5 片單元槽陽極出口犧牲電極腐蝕，同時3#、4#、5#槽3片槽出口嘴腐蝕透，停車將3#、4#、5#槽取下，更換上兩片嘴部修復過的電解槽C27B12和169B08，更換7#和25#槽犧牲電極。

（6）5 月 7 日 D 槽 169B02、B03、B09、B25 槽陽極出口犧牲電極腐蝕，停車將169B01、B02、B09、B11、B25被腐蝕的犧牲電極拆下，焊接新犧牲電極（修槽廠家提供）后重新裝上，169B11、B17、B20、B21出口嘴腐蝕透，將 B17、B20、B21、B88 號槽取下（B88槽內漏），更換上3片 168B34，167B61，227B49膜極距新槽和一片227B71高電密槽子。

2 腐蝕現象原因分析

鑒于新電解C、D槽反復出現陽極出口嘴和犧牲電極腐蝕而造成停車事故，該公司召開了事故分析會，總結導致腐蝕的原因主要有:電解槽接地不良，雜散電流高發生電化學腐蝕，犧牲電極涂層脫落等。

3 雜散電流產生原因分析[1]

（1）雜散電流的腐蝕。在電解槽工作時，由于通入大的直流電流進行食鹽水溶液的電解反應制取氯、氫和燒堿，往往會出現電流的泄漏，使金屬構件的局部區域受到很大電流密度的陽極極化，很快發生電蝕現象，這是由于雜散電流引起的陽極溶解的緣故。

（2）在正常情況下，電流按照設計的要求在指定的導體內流動。若由于某些原因，一部分電流離開了指定的導體而在原來不應有電流的導體內流動，這部分電流就叫做雜散電流。當雜散電流在金屬構件的某一表面區城離開金屬（電子導體相）而進入介質（離子導體相）時，對于金屬構件的這一表面區域來說，是陽極電流，加速金屬的陽極溶解，造成由雜散電流引起的腐蝕破壞。

（3）一般來說，雜散電流的形成主要有下列2種情況:

a.由于金屬構件本身某些部位導電不良，使得全部的或一部分的電流從裝接部位的一側離開金屬進入介質，而在裝接部位的另一側從介質流入金屬。

b.電流本來應當在介質中流動，由于介質具有一定的電阻率，在電流流過介質時，介質中形成具有一定大小場強的電場。如果有一個金屬構件處在這個電場中，那就會使得一部分電流在金屬構作的某個表面區域進入金屬，而在金屬構件的另一表面區域從金屬流向介質，引起這個部位腐蝕加速。

（4）由直流的雜散電流引起金屬腐蝕的特點是破壞區域比較集中，破壞速度比較快。

（5）在正電位區的雜散電流是經過設備、管件等導入大地的，出現的腐蝕部位往往是在物料的出口或接近地面處，如鹽水支管的根部腐蝕。在負電位區的雜散電流是由大地經過設備、管件等進入電路系統，因此，發生的腐蝕部位多數是在物料的入口面靠近電路的地方，如鹽水支管的頂部腐蝕，電解液管線上的漏斗溢堿處的支管界面和焊接處的腐蝕。該公司于2017年8月對新電解C/D/E 3臺槽進行膜極距改造后，陰極曾出現不同程度的電化腐蝕，開車幾天后停車沖洗陰極進口總管時，發現管道內有許多鱗片裝黑色物質，經化驗分析其主要成分是鎳和鐵。

（6）離子膜電解槽有槽內短路雜散電流和槽外對地兩種泄漏電流，零電位在最中間一個單元槽時，無對地泄漏電流，零電位偏移時才有。對于離子膜電解槽來說，由于每個單元槽在電解的過程中，均有一個相對的槽電壓，所以，單元槽對于零電位有一定的電動勢，在這種電動勢的作用下，若有金屬導體或具有導電離子的電解液，就會發生電流自高電動勢的部位流向低電動勢的部位，從而形成泄漏電流。尤其是在復極式離子膜電解槽上，由于離子膜電解槽是串聯在一起，其靠近離子膜電解槽兩端的單元槽的電動勢相對于零電位更加突出，更容易產生泄漏電流，從而加劇泄漏電流腐蝕。離子膜電解槽的總管是接地的，處于零電位，單元槽雖然和總管之間不存在金屬導電連接，但通過進出口軟管中的陰陽極電解液，可以形成泄漏電流[2]。

4 如何防止雜散電流腐蝕

復極式離子膜電解槽在防止雜散電流腐蝕方面采取以下幾種措施:

（1）整臺電解裝置的單元槽有良好的絕緣；（2）在單臺離子膜電解槽的氧化區（即高電位區）采用外加犧牲電極；（3）在電解液總管內增加犧牲電極；（4）整臺離子膜電解槽的總管具有良好的接地裝置；（5）離子膜電解槽和總管之間采用一定長度的絕緣軟管連接；（6）有效控制零電位的漂移。

5 對C/D槽采取的檢修措施

（1）5月4日和5月7日停車期間，分別對C、D槽接地線重新安裝；（2）5月24日、25日整體更換了2臺槽陽極出口犧牲電極。5月至10月尚未出現陽極出口嘴和犧牲電極腐蝕現象。