碱对金属材料的腐蚀及预防措施.doc

碱对金属材料的腐蚀及预防措施 【科技龟q新论坛l麟 碱对金属材料的腐蚀及预防措施 召f5淇渝 (开封龙宁化r有限公司 陈小格 河南开封475200) 摘要:介绍我公~J45%的氢氧化钠碱溶液,由于碱脆对锈钏材料的腐蚀原及采墩的相关措施,避免碱脆现象的发牛. 关键词:碱脆;腐蚀;预防措施 中图分类号:TG1725文献标识码:A文章编号:16”/1--7597(2012)Of10185～01 金属及合金材料在碱性溶液中,由于拉应力和腐蚀介质的联合作用而 产生的开裂,叫做碱脆,又称苛性脆化.这种腐蚀是沿晶问发生裂纹,是 应力腐蚀破裂的一种类型.碱脆主要发生在锅炉水因软化处理带来碱性并 在锅炉缝隙里浓缩造成的锅炉破裂.也发生在接触苛性碱的碳钢,低合金 钢,奥氏体不锈钢设备上 1碱对金属的腐蚀 开封龙宇年产4万吨聚甲醛项目,是目前国内系统运行最稳定,开车 最顺利的国有企业,公司使用的45%的氢氧化钠是三聚甲醛系统内的酸性 中和剂及二氧五环的萃取剂,氢氧化钠储槽全部使用SUS304材质,该系统 与2010年7月开始储槽浓碱,2010年11月三聚甲醛45%浓碱储槽出现漏碱情 况,通过停车检修,发现储槽的对接焊缝处,已经被腐蚀成一个小孔,通 过对储槽内部进行检查,在储槽环焊缝周围存在有细小的金属裂纹,浓碱 溶液正是通过这些细的裂纹渗漏,腐蚀出来的,导致储槽出现外喷碱液 的情况,可以断定造成储槽泄漏的主要原因是碱脆现象.系统简图如下: 】=: 一蒿羹篆景图1聚甲醛浓碱使用简图 碳钢或者不锈钢的碱脆现象,一般要同时具备3个条件’是较高浓 度的氢氧化钠溶液.有资料指出,浓度大于lO%的碱液即足以引起碱脆, 我公司使用的是45%的浓碱,对储槽的腐蚀情况更加严重.二是较高的温 度,碱脆的温度范围较宽,但最容易引起碱脆的温度是在溶液的沸点附 近我公司采用低蒸汽对储槽及管线进行伴热,冬季系统间接使用时, 极易出现局部温度过高的情况,发生碱脆.三是拉伸应力,可以是外载荷 引起的应力,也可以是残余应力,或者是两者的联合作用.拉伸应力的大 小虽然是碱脆的一个影响因素,但更重要的因素是应力的均匀与否,局部 的拉伸应力最容易引起碱脆. 2碱对不锈钢腐蚀分析 碳钢及低合金钢焊制化工容器如焊后或冷加工后,不进行消除应力热 处理,则在氢氧化钠溶液中的使用温度不得大于下表所列的温度.当氢氧 化钠溶液在其烃类的混合物中体积火l于等于5%时,也应根据氢氧化钠溶液 的浓度符合该要求.氢氧化钠溶液浓度小于1%或氢氧化钠溶液在其烃类的 混合物中体积小于5%时,受此限制. 表1氢氧化钠溶液中使用温度上限 NaOH溶液(w%)2351Ol52030I40l50l6070l『l 温度上限()90888576706554l48}43I4038 不锈钢材质从图2曲线可以看出,碱脆破裂区温度超过120~C,虽然在 每个使用时间间隔内浓碱溶液温度持续升高,但达不到碱脆温度,碱脆现 象不明显.通过对我公司本次浓碱储槽泄漏情况进行调查分析:为预防 45%的氢氧化钠在低温下结晶堵塞管线和设备,原料浓碱储槽和浓碱管线 都设有1.5MPa蒸汽伴热系统,在秋冬季节低温条件下,伴热系统投用,原 料罐有出料泵不停进行物料循环,可以预防烧碱结晶沉淀.原料储槽和管 VALLEJ|- 线采用虽有低压蒸汽作为伴热,但除冬季外綦本上不用,操作温度基本维 持在常温,达不到材料产生碱脆的温度区域,经过系统长时间运行,该系 统运行良好.由图1可以看出我公司烧碱的最终有2个用户,这两个用户一 个是间接使用,-一个为连续使用.连续使用时,为防止氢氧化钠沉淀,储 槽和输送管线都采用低压蒸汽伴热在冬季低温条件下全部投用,浓碱溶液 流动时温度变化不大;间接使用删,储稽和管线内浓碱静止不动,由于伴 热蒸汽持续加热,使i管线及用f0铃线系统和设备内烧碱温度持续升高, 很快达到材料的碱脆的温度破裂区,产,#碱脆现象,造成储槽出现外喷泄 漏事故., 图2不锈钢材质发生碱脆曲线 3发生碱脆的预防措施 措施:为了增强抗蚀能力,焊缝全部采用氩弧焊打底,手工电弧焊 焊条填充盖面,保证焊接质量,减少未焊透缺陷. 措施:管道内应力是引起碱脆的重要因素,因此,尽可能采取焊后 630.C热处理,以消除焊接残余应力.在热应力集中的直管段可以安装金 属软管,避免管道内应力现象. 措施三:蒸汽伴热可以更换为热水伴热,既解决了温度不容易控制的 问题,有解决了碱脆的发生或者继续保留拌热,用户根据情况尽可能减 少蒸汽伴热的投用时间,冬季寒冷季节适当投用,但不得随意启用,并制 定《伴热使用管理规定》,控制使用温暖在发生碱脆温度以下,降低碱脆 风险. 措施四:碱液发生开裂后,需时进行堵漏,但决不能使用原地堆焊 或包盒,的办法,因为这样焊接电弧热使管内残存碱液温度升高,引发 新的