氯堿生產中的腐蝕與防護技術分析

趙利軍

關鍵詞：氯堿生產;腐蝕;防護技術

1 氯堿工業的腐蝕特點

一般來說，氯堿工業中的氯、堿、氯系腐蝕介質、鹵水、鹽酸等腐蝕性很強，會對常規金屬物質造成嚴重的腐蝕。但濕氯或氧化性氯堿材料會對設備產生強烈的氧化腐蝕。化工界的專家、學者和工作人員對上述問題進行了深入的分析和研究。在經濟和科技發展的推動下，我國氯堿工業生產能力顯著提高，高濃度燒堿等物質的使用量顯著增加，氯堿腐蝕問題日益嚴重。氯堿工業設備的防腐問題已引起人們的高度重視。目前氯堿工業生產和電解系統的雜散電流對電化學腐蝕有很大的促進作用。對此，工作人員分析研究了改善電解系統絕緣以避免雜散電流腐蝕的問題，這已成為需要解決的重要問題之一。

2 氯堿工業的腐蝕及防護

2.1 鹽水溶液的腐蝕

在離子膜技術方面，對鹽水溶液的組成要求很高。一般情況下，溶液中鈣離子和鎂離子的含量應小于2×10-8，精制鹽水過程中使用的鹽酸必須保證其純度非常高。因此，在鹽水精制系統的設備和管道中，必須使用耐鹽酸的材料，同時要徹底消除其中所含的鈣離子、鐵離子和鎂離子的分裂。一般來說，金屬在中性和堿性鹽水溶液中都會受到腐蝕，這主要是電極對電池腐蝕反應的結果。當金屬在飽和鹽水中時，會產生一定量的可溶性化合物，進一步加速腐蝕。鹽水溶液會對碳鋼、銅等金屬物質產生氧化反應，腐蝕速率受氧含量的影響。如果鹽水溶液與金屬物質接觸后，各部分溶解氧含量不同，就會發生腐蝕。金屬在鹽溶液中的腐蝕主要是由陰極反應和極化反應引起的。如果是靜態缺氧鹽水溶液，陰極的極化反應相對顯著，但腐蝕程度相對較輕。將金屬材料置于鹽水中，溶液含氧量高，腐蝕速率明顯加快。另一方面，腐蝕速率隨著鹽水溫度的升高而增大。當溫度超過一定范圍時，氧的溶解度降低，腐蝕速率降低。

不銹鋼材料處于飽和鹽水中，當溫度不超過60℃時，腐蝕速度相對較慢。由于氯離子的作用，可能發生應力腐蝕、點蝕和晶間腐蝕。為了控制腐蝕，人們可以使用相對穩定的材料制造氯堿工業設備。鈦具有較高的穩定性和耐腐蝕性，通常用作精制鹽水的換熱材料。鈦金屬在鹽水中也能起到很好的抗腐蝕作用，但要注意的是，如果溶液的pH值小于8，溫度大于130℃，就會發生縫隙腐蝕。

2.2 雜散電流腐蝕

電解槽和整流器之間會有一個電路，因此一部分電流會從電解槽泄漏到外部，電解系統外部也會產生相應的泄漏電路。雜散電流的出現會使電解系統外回路的金屬部分被電流密度陽極極化，從而發生電化學腐蝕。雜散電流的方向可由漏電部分的接地電位確定。一般來說，泄漏最終會流入主電路和整流器。這種腐蝕對金屬的腐蝕速率較快，損傷區域相對集中。

為有效避免預熱器兩端頭部雜散電流腐蝕，可采用碳鋼內襯膠防止雜散電流的引入，一般可持續3-5年。離子膜電解裝置中的預熱器一般采用鈦板換熱器，電解后用含熱氫的高溫水對精制鹽水進行加熱，再通過反向間接換熱將鹽水溫度控制在60～65℃之間，它能轉移先前集中的雜散電流腐蝕，從而對設備起到一定的防護程度。對于電罐區的鹽水管道，可以采用外保溫的方式進行防腐和排水，達到非常理想的效果。此時雜散電流的腐蝕轉移到螺栓、管法蘭等部位。同時，犧牲陽極的局部增加也需要相應的保護。

2.3 氯的腐蝕

氯的化學性質更活潑，質量更小。如果含水量超過標準值，就會形成濕氯，與鐵金屬發生反應，釋放出一定量的氫氣。不銹鋼中氯離子含量超過標準值，會對金屬造成腐蝕。主要原因是氯離子會直接破壞不銹鋼表面的鈍化膜，導致應力腐蝕開裂或點蝕。

在濕氯氣的冷卻和脫水過程中，鈦可以得到充分利用，但不能用于氯氣的干燥。由于鈦與氯的反應非常強烈，不僅會引起腐蝕，還會引起火災。因此，為了保證鈦在氯氣中的正常使用，必須將氯氣中的含水量控制在1.5%左右，才能在其表面形成鈍化膜。氯氣會逐漸滲透，然后與高分子材料發生一系列反應。其表面有一定厚度的油漿，具有一定的耐腐蝕性。

2.4 次氯酸鹽腐蝕

在氯堿系統中，次氯酸鹽主要有次氯酸鈣和次氯酸鈉。處于中性或弱酸狀態，不穩定，腐蝕性強。如果在高溫環境中，其腐蝕性會增強。

當次氯酸鈉溶液的pH值大于10時，其穩定性較好。中性最容易分解，pH值越小，越容易分解，溫度越高，越容易分解。在紫外線照射下，次氯酸鈉溶液可以逐漸分解。如果溶液中含有重金屬離子，分解速度將進一步加快。

對于這種腐蝕，工作人員可以使用天然橡膠作為襯里來保護設備。如果在次氯酸鈉溶液中，其表面會先被氧化和腐蝕，其厚度會逐漸減小，內襯層內外側會形成氧濃度差，加速氧滲透反應，天然橡膠會膨脹起泡，因此，天然橡膠襯里設備的使用壽命不能超過兩年，工作人員必須定期更換。氯化丁基橡膠板是目前橡膠襯里的主要材料之一，具有很強的耐腐蝕性和透氧性，在氯堿工業設備中得到了廣泛的應用。

2.5 苛性鈉腐蝕

在常溫環境下，碳鋼和鑄鐵在堿性環境下的穩定性相對較高，鐵在30%以下的苛性鈉中具有較強的耐腐蝕性。其主要原因是其表面會形成不溶性的致密腐蝕產物，能保護鐵不受腐蝕。當堿的pH值大于14時，腐蝕程度逐漸增大，保護膜轉變為鐵酸鈉。因此，當堿濃度超過30%時，保護膜會逐漸溶解。隨著溫度的升高，鐵的腐蝕速率逐漸增大。

鎳在燒堿中具有良好的耐腐蝕性能，在表面形成黑色保護膜，具有較高的抗應力腐蝕開裂性能。在含氯酸鹽的堿性溶液中，由于氯酸鹽在一定溫度下分解，釋放一次氧，鎳在該環境中發生反應，鎳的耐蝕性降低，氯酸鹽含量增加，鎳的耐蝕性逐漸降低。根據不同的情況，員工可以有效的應用，從而有效的保護設備。

2.6 燒堿腐蝕防護措施

燒堿腐蝕的主要防護措施是：根據堿溶液的濃度和溫度選擇合適的防腐材料，如奧氏體不銹鋼中含有一定量的鉻，這種鉻可以在一百層薄的自鈍化膜中形成，并能有效防止燒堿進一步腐蝕。結果表明，奧氏體不銹鋼在40%NaOH溶液中100℃腐蝕速率低于0.05mm/a，NaOH濃度為30%～35%，溫度為80～90℃，屬于應力腐蝕環境，而SUS304、SUS316L等低碳不銹鋼屈服強度較低，具有較強的壓應力腐蝕能力。因此，超低碳奧氏體不銹鋼可用于氯堿化工生產中的非標設備和輸送管道。鎳材料可用于電解槽附近的設備和管道。電解槽周圍不僅要有耐高溫、耐強腐蝕的性能，還要防止雜散電流的腐蝕。此外，為防止鋼設備發生堿脆，在提高設備耐腐蝕性的基礎上，采用合理的結構設計和制造工藝，提高制造質量和使用壽命。

3 結論

隨著化工工藝技術的發展，氯堿工業對防腐材料的應用提出了越來越高的要求。相關專家學者對防腐材料的應用和升級進行了深入的分析和研究，使其環保性和經濟性顯著提高。由于氯堿工業設備腐蝕原因比較復雜，工作人員在采取防護措施時必須進行綜合分析和考慮，以確保防腐措施和防腐結構設計具有高度的合理性。

參考文獻：

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