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不銹鋼設備在強堿溶液中腐蝕與防護

文字:[大][中][小] 2015-1-12    瀏覽次數:2823    

  離子膜法生產氫氧化鈉,其生產過程中一般會使用到各類不銹鋼部件。但由于高溫、高濃度的強堿對鉻鎳不銹鋼設備有很強的腐蝕性,導致設備壽命縮短,嚴重影響生產的正常運行。因此減輕設備腐蝕,保證設備正常運轉、安全生產,對提高綜合經濟效益有著重大意義。

  1、設備殘余應力的減少調查表明80%以上的應力腐蝕事故是由殘余應力引起的。殘余應力主要來自制造過程,如冷加工、焊接、熱處理及裝配過程,主要表現為溫差熱應力、相變內應力、腐蝕產物的楔入應力。容器設計結構不合理也引起局部應力集中,造成局部腐蝕,如縫隙腐蝕、應力腐蝕、晶間腐蝕等,因此設計時要使零部件的外形簡單、完整、封頭和接管與簡體的焊接要采用雙面對接焊的方式,且截面要圓滑過渡,減少尖角、溝槽、縫隙。管殼式換熱器的管板與管子的連接可采用先脹后焊接的方法來消除接縫,以防止縫隙腐蝕。
  對有應力腐蝕傾向的容器應進行消除應力的焊后熱處理。另外,焊接時要選擇合適的焊條,盡量使焊縫金屬與母材的化學成分一致,防止電化學腐蝕。
  不銹鋼的焊接工藝過程非常嚴格。它具有較高的熱裂紋敏感性。焊接時坡口角度應適當增大。根部鈍邊應適當減小。
  由于不銹鋼表面存在難熔的氧化膜,如氧化鎳,它的熔點為2090℃。而鎳的熔點只有1446℃,焊前必須消除氧化膜。另外工件表面的贓污也會帶入熔池一些有害元寨,以至產生裂紋,所以焊前必須清理干凈??捎帽逑?。
  為防止熱裂紋,應采用小線能量焊接,盡量采用短電弧不擺動的多層多道焊,減少焊道氧化的程度。
  避免不銹鋼的敏化溫度,無論是焊接時還是熱處理過程都要防止在該種材質的敏化溫度下停留,因為在此溫度下材料中的鉻元素與碳元素形成鉻的化合物,造成晶間貧鉻,導致晶間腐蝕。鉻鎳不銹鋼的敏化溫度在450~800℃范圍。
  焊接完畢后。必須將焊縫表面及周圍的熔渣和飛濺物清除干凈。
  2、開車投料后用氮氣密封設備開車投科后用氨氣密封設備,保持通入的氮氣處于微正壓狀態,可以防止空氣進八生產系統。因為空氣中的氧氣會與鎳反應,加劇材料腐蝕。
  3、開車狀態下熱應力的控制開車時。若熔鹽要進行大循環給降膜濃縮器的濃縮管升溫,此時熔鹽溫度與濃縮管的溫度差不應超過30℃:升溫速度不宜過快,應控制在30℃/h,這有助于熱震和保證低碳不銹鋼設備需要的初期細致的護理。在熔鹽進行大循環加熱濃縮之前,要先用蒸汽預熱;若長期停車后開車,在投料前還要用蒸汽吹掃系統,以減小因升溫和投料對材料產生的熱應力。
  4、短期停車期間用低壓蒸氣連續吹掃生產裝置停車時,要保持低壓蒸氣連續吹掃整個系統,包括管道,蒸發器和濃縮器。以避免空氣進入設備防止氧氣與材料反應。
  5、長期停車時設備的腐蝕控制生產裝置長期停車時,首先用低壓蒸氣吹掃,待裝置基本冷卻后用純水;中洗整個生產系統。這樣可以使裝置內殘存的堿液盡可能清洗干凈,在停車過程中最大限度地減輕腐蝕。
  6、熔鹽中硫含量的檢測鉻鎳不銹鋼設備在溫度超過40a℃時與硫接觸會破壞得很快。這是因為超過這個溫度不銹鋼表面的鈍化膜被極化,產生硫脆現象。因此熔鹽中硫含量不能超過0.025%。停車后再次啟動熔鹽系統前,要取熔鹽樣品檢測其中的硫含量。
  7、進料量的合理控制有助于提高設備的使用壽命在蒸發器中,要保持良好的對流沸騰傳熱,必須嚴格控制液體均勻進入,均勻成膜。如進料量太小,就會使液膜太薄以致段裂,出現于壁區并使管子承受更大的熱應力,加劇應力腐蝕。所以必須控制好液體進料的最小流量。相反,如果液體的進料量過大,液體不能成膜或成膜很厚,在升降膜過程中,液體往往不能得到完全充分的熱量傳遞,得不到對流沸騰所需的溫度,不能完全蒸發,濃縮過程不能很好地進行。進料量過大時,為了達到產品的質量要求,設備負荷就過大,容易損壞設備,縮短設備使用壽命。
  8、還原劑蔗糖的加入能有效去除氧化性氯酸鹽由電解工段來的32%Na0H溶液中含有的氯酸鹽在250℃以上會逐步分解,并放出新生態氧,與材料發生反應,腐蝕設備。
  選用的處理方法是在堿液進入蒸發濃縮器之前加入蔗糖水溶液。實際生產中加入的蔗糖為理論量的6-8倍,加入過多反而對設備不利。32%NaOH溶液中含氯酸根的質量分數一般為0.0015%-0.0020%。用計量泵將5.5%的蔗糖溶液打入32%NaOH堿液管道中與堿液混合,使之進入蒸發濃縮器前大部分在管道中反應除掉,從而更有效地保護后序設備。另外,利用停車機會清洗蔗糖液罐和蔗糖液管線,以除掉罐內和管道中積存的發酵物。
  9、控制蒸發器的生蒸汽溫度和用量實驗表明蔗糖在190℃以下比較穩定,超過190℃開始炭化,到200℃時完全炭化變黑,不能發揮還原作用。所以蔗糖在190℃以下使用才能有效發揮其還原性。
  蔗糖主要是在進蒸發器前的管道中與堿液混合,并與氯酸鹽發生氧化還原反應,進入發生器前大部分已反應完畢。但堿液中仍有少量氯酸鹽,若不除去,將腐蝕蒸發器和降膜濃縮器。如果能控制蒸發器的溫度低于190℃,蔗糖將在降膜濃縮的濃縮管道中繼續發揮還原作用,充分除去氯酸鹽。若溫度高于190℃,則蔗糖炭化或部分炭化,不能很好地發揮還原性:若溫度太低,則不利于成膜。因此,在生產操作中,控制蒸發器的生蒸汽溫度在180℃-190℃之間,有利于蒸發濃縮操作和充分去除氧化性氯酸鹽,更好地保護后序設備。
  10、開停車次數的減少每一次開車,進料堿液都會沖掉設備表面起保護作用的氧化膜,繼續腐蝕下層材料,使材質變薄。因此,盡量減少開停車次數有助于設備防腐。綜合采用上述措施后,設備腐蝕大大減輕,取得了較為理想的防腐效果。
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