论文部分内容阅读
[摘 要]氯碱化工设备会经常受到酸、碱和盐等强腐蚀性介质的腐蚀。本文主要分析了腐蚀氯碱化工设备的主要原因及主要特点，并提出了氯碱化工设备的防腐管理对策。
[关键词]氯碱 化工设备 腐蚀 管理
中图分类号：T96 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）46-0367-01
在生产氯碱化工产品的时候，存在很大的燃烧、爆炸和泄露的危险，氯碱化工设备本身会面临着很大的腐蚀，而要将污染降到最低，确保化工设备的安全生产，有效提升企业的经济效益，必须重视这些设备耐腐蚀性能。常常会由于材质的不当使用，而引起化工设备的严重腐蚀，最终导致检修停产，消耗过多不必要的人力、财力和物力，也对环境造成了很大的污染。所以，必须做好氯碱化工设备的防腐管理。
1 腐蚀氯碱化工设备的主要原因及主要特点
1.1 腐蚀氯碱化工设备的主要原因
在生产氯碱时，电化学腐蚀是导致氯碱生产设备发生腐蚀的主要原因。在实际的生产过程中，从不同的腐蚀介质上划分，可以分成下述几种：
第一种是盐水腐蚀，这就是盐水和金属发生反应，会对电池产生腐蚀，最终使得金属因为失去电子而被溶解；第二种是指酸类腐蚀，就是盐酸、硫酸与次氯酸等发生氧化作用而构成的保护膜， 很多酸都会跟金属构成析氢反应；第三种指氯气腐蚀，氯气中存在很多水分，是腐蚀金属的重要原因；第四种是碱液腐蚀，以及由此导致的碱脆等现象。另外，在生产氯碱时会将很多废气和电解杂散电流排到空气中，最终严重的腐蚀了氯碱化工设备。
1.2 氯碱化工设备的防腐蚀特点
因为氯碱在生产工艺方面不同于其他产品的生产，与之相反应的腐蚀介质也会有很大的不同，单一的品种常常会存在很强的腐蚀性。正像上文所述的食盐水溶液、氢氧化钠碱液与熔融的烧碱、氯气等一样。所以，氯碱化工设备在防腐蚀方面具有以下特点：
首先，当氯气中含有较多水分时，会具有较强的氧化作用，会在很大程度上腐蚀金属与非金属材料。所以，应该尽量将氯水进行脱水干燥处理后，才能将其作为介质用在设备的防腐上；
其次，电解时的杂散电流会加速电化学的腐蚀反应。所以，在实行氯碱化工设备的防腐蚀工作时，一定要确保电解系统的绝缘状态，尽量降低杂散电流在设备上所导致的腐蚀；
再次，必须就具体生产时碱的浓度和具体杂质，来选择适当的防腐材料，并进行有效的防腐处理，要实现对症下药；
还有，盐酸、硫酸和次氯酸要求金属具有较强的耐腐蚀性，所以，要使用非金属材料来制造管子和贮罐；
最后，生产中所产生的废气，会对员工的健康造成很大的影响，还会严重的危害空气。一定要通过适当的大气防腐蚀措施，强化生产管理与设备管线的密封工作。
2 氯碱化工设备的防腐管理对策
2.1 选择适当的材料
氯碱化工设备的使用材料，会在很大程度上跟设备的寿命和安全性能息息相关。在选择容器的材料时，一定要将介质的抗腐蚀性能和容器的结构类型、内压力和温度等考虑在内。当部分容器内的介质腐蚀性较强，而又没有其他的材料可用时，应该使用碳钢壳体和耐腐蚀金属的衬里。因为外层的高强度碳钢壳体会承受内压应力作用，要使得壳体内的衬层有效防腐，所选的衬里，一定要结合介质特性、工作压力和温度、容器内径等实际情况来确定。比方说，当压力和温度较高时，衬层要使用不锈钢，但是会花费较多的成本，施工开展也比较困难；当压力和温度不高时，应该使用非金属材料做衬里。
2.2 确保结构设计的合理性和科学性
氯碱容器的结构设计会跟设备的安全性和寿命息息相关。设计的失当会引起局部应力的集中，最终导致容器中出现缝隙，或者容器中的局部物料发生滞留，最终会降低局部应力与热应力，容易引起缝隙腐蚀和应力腐蚀等部分腐蚀问题。所以，在涉及氯碱化工设备的结构时，一者要确保设备零件外形的简单和完整，再者要使用双面对接焊方式，来焊接设备中封头和接管与简体。另外，要高度重视截面的圆滑过渡，尽量降低由于结构设计而导致的尖角与缝隙等问题。应该将容器底部设计成锥形。再者，在连接管壳式换热器的管板和管子时，应该先胀接后焊接，以便减少接缝，实现缝隙防腐。
2.3 防应力腐蚀
由于应力腐蚀而导致的破裂，是拉应力和腐蚀一起发生反应的结果。因为应力腐蚀导致的断裂属于脆性断裂，所以，应力腐蚀是很危险的腐蚀类型。要形成应力腐蚀断裂必须满足以下要求：首先，拉伸应力必须足够大；其次，需要一个特定的腐蚀环境；再次，金属材料必须要存在特定的合金成分和组织。导致应力的主要原因是载荷，还有就是制造时导致的残余应力，而后面一个因素导致的应力腐蚀会占到八成这样。所以，一旦发现容器存在应力腐蚀的可能，必须进行消除应力的焊后热处理。再者，焊接时一定要选用适当的焊条，确保焊缝金属和母材具有一致的化学成分，避免出现电化学腐蚀。
2.4 保护层
在金属的表层用紧密的保护表层覆盖，可以尽量减少主体金属的腐蚀。普遍来说，常常会用到金属保护层和非金属保护层两种方式来增加保护层。主要包括：
其一，金属保护层。一般常使用阳极保護层和阴极保护层两种方式。近几年来，阴极保护被普遍用在氯碱生产中。阴极保护是将设备与直流电源的负极相连，电源正极和一个辅助阳极相连。电路接通后，电源便给金属设备以阴极电流，使金属设备的电板电位向负的方向移动，当电位降低至腐蚀电池的阳极起始电位时，金属设备的腐蚀即停止。外加电流阴极保护的实质为整个金属设备被外加电流极化为阴极，而辅助电极为阳极，称为辅助阳极。辅助材料必须是良好的导电体，在腐蚀介质中耐腐蚀，常用的有石墨、硅等。阳极保护在我国应用广泛。
与阴极保护相比，阳极保护是在二十世纪五十年代发展起来的最新防腐蚀技术。阳极保护是依据金属钝化的原理，向能够在某些电解质溶液中产生钝化的金属通以一定的电流，当电流密度达到致钝电流密度时，则使该金属钝化，在其表面形成一钝化膜阻止腐蚀。阳极保护是把金属设备与外加直流电源正极连接，另有一辅助阳极与外加直流电源负极连接。辅助阴极材料要求在阴极极化下耐腐蚀，有一定的强度，对浓硫酸可采用白金或铸铁，对稀硫酸可用石墨、铜等，对盐和碱可用碳钢。依据钝化原理，阳极保护只能用在某种金属在某些介质中能钝化的场合，能有效防止强氧化性介质如浓硫酸的腐蚀。但是要求介质中卤素离子含量必须很低，如果超出了一定的范围，就会引起钝化膜的破坏，最终导致很大程度的腐蚀。阳极保护不能保护气相部分，对液相，要求介质必须与被保护设备连续接触且液面稳定，否则液面因波动而下降使介质离开金属的时间超过钝化膜的寿命时，将会发生活化。此外，阳极保护适用于致钝电流密度及维钝电流密度不大的场合，这样可以节省投资和耗电量。
其二，非金属保护层。比方说，通过一些特殊的涂料来有效保护氯碱化工设备中的钢铁设备、管线内部及外表面，降低因为工业大气、水和弱腐蚀性介质而导致的腐蚀。另外，还能使用耐酸瓷砖和耐酸陶板作为衬里，来构成无机的非金属材料保护层，这个方法主要用在接缝部位的渗透，但是使用后会大大降低保护性；而使用有机非金属材料又会产生热稳定性差等问题，所以，常用的方法是联合上述两种方法，才会具有极佳的防腐蚀性能。
参考文献
[1] 赵思韬，田荣娟.化工设备的防腐[J].河北化工.2010，04：55-56.
[2] 杜郭平.化工设备防腐及应用研究[J].企业导报.2012，17：284.
[3] 年月宏，张世琦.探讨化工设备设计中的注意问题[J].中国石油和化工标准与质量.2013，01：47.
[4] 孙媛媛.化工设备的防腐控制研究[J].价值工程.2013，01：19-21.
[关键词]氯碱 化工设备 腐蚀 管理
中图分类号：T96 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）46-0367-01
在生产氯碱化工产品的时候，存在很大的燃烧、爆炸和泄露的危险，氯碱化工设备本身会面临着很大的腐蚀，而要将污染降到最低，确保化工设备的安全生产，有效提升企业的经济效益，必须重视这些设备耐腐蚀性能。常常会由于材质的不当使用，而引起化工设备的严重腐蚀，最终导致检修停产，消耗过多不必要的人力、财力和物力，也对环境造成了很大的污染。所以，必须做好氯碱化工设备的防腐管理。
1 腐蚀氯碱化工设备的主要原因及主要特点
1.1 腐蚀氯碱化工设备的主要原因
在生产氯碱时，电化学腐蚀是导致氯碱生产设备发生腐蚀的主要原因。在实际的生产过程中，从不同的腐蚀介质上划分，可以分成下述几种：
第一种是盐水腐蚀，这就是盐水和金属发生反应，会对电池产生腐蚀，最终使得金属因为失去电子而被溶解；第二种是指酸类腐蚀，就是盐酸、硫酸与次氯酸等发生氧化作用而构成的保护膜， 很多酸都会跟金属构成析氢反应；第三种指氯气腐蚀，氯气中存在很多水分，是腐蚀金属的重要原因；第四种是碱液腐蚀，以及由此导致的碱脆等现象。另外，在生产氯碱时会将很多废气和电解杂散电流排到空气中，最终严重的腐蚀了氯碱化工设备。
1.2 氯碱化工设备的防腐蚀特点
因为氯碱在生产工艺方面不同于其他产品的生产，与之相反应的腐蚀介质也会有很大的不同，单一的品种常常会存在很强的腐蚀性。正像上文所述的食盐水溶液、氢氧化钠碱液与熔融的烧碱、氯气等一样。所以，氯碱化工设备在防腐蚀方面具有以下特点：
首先，当氯气中含有较多水分时，会具有较强的氧化作用，会在很大程度上腐蚀金属与非金属材料。所以，应该尽量将氯水进行脱水干燥处理后，才能将其作为介质用在设备的防腐上；
其次，电解时的杂散电流会加速电化学的腐蚀反应。所以，在实行氯碱化工设备的防腐蚀工作时，一定要确保电解系统的绝缘状态，尽量降低杂散电流在设备上所导致的腐蚀；
再次，必须就具体生产时碱的浓度和具体杂质，来选择适当的防腐材料，并进行有效的防腐处理，要实现对症下药；
还有，盐酸、硫酸和次氯酸要求金属具有较强的耐腐蚀性，所以，要使用非金属材料来制造管子和贮罐；
最后，生产中所产生的废气，会对员工的健康造成很大的影响，还会严重的危害空气。一定要通过适当的大气防腐蚀措施，强化生产管理与设备管线的密封工作。
2 氯碱化工设备的防腐管理对策
2.1 选择适当的材料
氯碱化工设备的使用材料，会在很大程度上跟设备的寿命和安全性能息息相关。在选择容器的材料时，一定要将介质的抗腐蚀性能和容器的结构类型、内压力和温度等考虑在内。当部分容器内的介质腐蚀性较强，而又没有其他的材料可用时，应该使用碳钢壳体和耐腐蚀金属的衬里。因为外层的高强度碳钢壳体会承受内压应力作用，要使得壳体内的衬层有效防腐，所选的衬里，一定要结合介质特性、工作压力和温度、容器内径等实际情况来确定。比方说，当压力和温度较高时，衬层要使用不锈钢，但是会花费较多的成本，施工开展也比较困难；当压力和温度不高时，应该使用非金属材料做衬里。
2.2 确保结构设计的合理性和科学性
氯碱容器的结构设计会跟设备的安全性和寿命息息相关。设计的失当会引起局部应力的集中，最终导致容器中出现缝隙，或者容器中的局部物料发生滞留，最终会降低局部应力与热应力，容易引起缝隙腐蚀和应力腐蚀等部分腐蚀问题。所以，在涉及氯碱化工设备的结构时，一者要确保设备零件外形的简单和完整，再者要使用双面对接焊方式，来焊接设备中封头和接管与简体。另外，要高度重视截面的圆滑过渡，尽量降低由于结构设计而导致的尖角与缝隙等问题。应该将容器底部设计成锥形。再者，在连接管壳式换热器的管板和管子时，应该先胀接后焊接，以便减少接缝，实现缝隙防腐。
2.3 防应力腐蚀
由于应力腐蚀而导致的破裂，是拉应力和腐蚀一起发生反应的结果。因为应力腐蚀导致的断裂属于脆性断裂，所以，应力腐蚀是很危险的腐蚀类型。要形成应力腐蚀断裂必须满足以下要求：首先，拉伸应力必须足够大；其次，需要一个特定的腐蚀环境；再次，金属材料必须要存在特定的合金成分和组织。导致应力的主要原因是载荷，还有就是制造时导致的残余应力，而后面一个因素导致的应力腐蚀会占到八成这样。所以，一旦发现容器存在应力腐蚀的可能，必须进行消除应力的焊后热处理。再者，焊接时一定要选用适当的焊条，确保焊缝金属和母材具有一致的化学成分，避免出现电化学腐蚀。
2.4 保护层
在金属的表层用紧密的保护表层覆盖，可以尽量减少主体金属的腐蚀。普遍来说，常常会用到金属保护层和非金属保护层两种方式来增加保护层。主要包括：
其一，金属保护层。一般常使用阳极保護层和阴极保护层两种方式。近几年来，阴极保护被普遍用在氯碱生产中。阴极保护是将设备与直流电源的负极相连，电源正极和一个辅助阳极相连。电路接通后，电源便给金属设备以阴极电流，使金属设备的电板电位向负的方向移动，当电位降低至腐蚀电池的阳极起始电位时，金属设备的腐蚀即停止。外加电流阴极保护的实质为整个金属设备被外加电流极化为阴极，而辅助电极为阳极，称为辅助阳极。辅助材料必须是良好的导电体，在腐蚀介质中耐腐蚀，常用的有石墨、硅等。阳极保护在我国应用广泛。
与阴极保护相比，阳极保护是在二十世纪五十年代发展起来的最新防腐蚀技术。阳极保护是依据金属钝化的原理，向能够在某些电解质溶液中产生钝化的金属通以一定的电流，当电流密度达到致钝电流密度时，则使该金属钝化，在其表面形成一钝化膜阻止腐蚀。阳极保护是把金属设备与外加直流电源正极连接，另有一辅助阳极与外加直流电源负极连接。辅助阴极材料要求在阴极极化下耐腐蚀，有一定的强度，对浓硫酸可采用白金或铸铁，对稀硫酸可用石墨、铜等，对盐和碱可用碳钢。依据钝化原理，阳极保护只能用在某种金属在某些介质中能钝化的场合，能有效防止强氧化性介质如浓硫酸的腐蚀。但是要求介质中卤素离子含量必须很低，如果超出了一定的范围，就会引起钝化膜的破坏，最终导致很大程度的腐蚀。阳极保护不能保护气相部分，对液相，要求介质必须与被保护设备连续接触且液面稳定，否则液面因波动而下降使介质离开金属的时间超过钝化膜的寿命时，将会发生活化。此外，阳极保护适用于致钝电流密度及维钝电流密度不大的场合，这样可以节省投资和耗电量。
其二，非金属保护层。比方说，通过一些特殊的涂料来有效保护氯碱化工设备中的钢铁设备、管线内部及外表面，降低因为工业大气、水和弱腐蚀性介质而导致的腐蚀。另外，还能使用耐酸瓷砖和耐酸陶板作为衬里，来构成无机的非金属材料保护层，这个方法主要用在接缝部位的渗透，但是使用后会大大降低保护性；而使用有机非金属材料又会产生热稳定性差等问题，所以，常用的方法是联合上述两种方法，才会具有极佳的防腐蚀性能。
参考文献
[1] 赵思韬，田荣娟.化工设备的防腐[J].河北化工.2010，04：55-56.
[2] 杜郭平.化工设备防腐及应用研究[J].企业导报.2012，17：284.
[3] 年月宏，张世琦.探讨化工设备设计中的注意问题[J].中国石油和化工标准与质量.2013，01：47.
[4] 孙媛媛.化工设备的防腐控制研究[J].价值工程.2013，01：19-21.