电解液管路腐蚀特点及实例分析

电解液管路腐蚀特点及实例分析目前国内制造烧碱的方法主要有两种，一种方法是离子膜电解法，另一种方法是隔膜电解法。他们的原理一样，但两种方法生产出来的电解液的成分不同。所以，两种电解液的管道及设备的腐蚀状况不尽一样。无论是离子膜电解法还是隔膜电解法它们都有一样的化学反响方程式：2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2+H2下面分别介绍隔膜法电解的原理及电解液、氢气、氯气的分别过程，从中找出导致两种电解液成分不同的缘由。隔膜电解法原理：隔膜电解就是用隔膜电解槽〔即在电解槽阴阳极之间设置一层隔膜〕进展电解生产，其阳极为石墨阳极或金属阳极，阴极为铁阴极。当直流电通过饱和食盐水溶液时，在阳极上产生氯气，在阴极上产生氢气和氢氧化钠。产品分别过程：电解槽的阴阳极之间设置多孔的隔膜，把电解槽分为阳极室和阴极室两局部。隔膜是一种多孔的隔层，它能让电流通过，但能阻挡阴阳极电解产物的混合。因此，在隔膜电解槽阳极产生的氯气，不能进入阴极室，经阳极室上方的氯气支管导出；在阴极上产生的氢气，不能进入到阳极室，由阴极箱氢气支管导出，电解液经阴极箱下方被导出。这样就到达隔离和分解电解产物的目的。离子膜电解法原理：离子膜法电解生产过程中，阳离子交换膜安装在阳极和阴极之间。作为电解质，盐水和碱液分别在阳极室和阴极室循环，当电解槽通入直流电时，食盐水溶液发生电解，在阳极上产生氯气，在阴极上产生氢气和氢氧化钠。产品的分别过程：离子膜法电解生产中使用的离子膜，不仅起到阻挡阴、阳极电解产物混合的作用，更重要的是使钠离子选择性透过离子膜，阻挡与Cl-的渗透〔迁移〕和OH-的反渗透。离子交换膜带有负电荷，阳极室内的钠离子带有正电荷，由于二者的亲合性，钠离子能够顺当地透过离子交换膜而到阴极区去，在那里遇到OH-即形成NaOHCl-和OH-NaOHNaOH和H2，阳极产生的Cl2和淡盐水经阴、阳极分别器分别，氯气和氢气进入到各自的管道，成品碱进入到成品碱储罐，淡盐水进入到淡盐水循环罐循环使用。离子膜碱、隔膜碱出口温度、组分及含盐量比照隔膜碱出口温度：90-105℃离子膜碱出口温度：85-90℃组分电解方法质量百分比NaOHNaCl质量百分比Na 2CO 3质量百分比H 2O质量百分比隔膜电解 10.4% 15.7% 0.04% 73.86%离子膜电解 32.2% 0.002% 0.1% 67.698%从电解液质量组分比照状况看离子膜碱主要由NaOH只含极少量的NaCNaOH综上可知，隔膜碱所选用管道及设备的材料既要耐烧碱的腐蚀还要耐盐水的腐蚀。烧碱腐蚀与盐水腐蚀的特点烧碱是一种强碱，在常温下腐蚀不严峻，但在高温顺应力存在下对很多金属产生严峻腐蚀。钢铁在常温、较稀的氢氧化钠溶液中，外表产生结实的保护膜，所以在工业生产和贮运低浓度常温氢氧化钠溶30%，温度高于800C时，钢铁的腐蚀快速增加，温度越高，腐蚀越严峻，承受应力的部件〔如焊接设备焊缝四周的剩余应力区〕就简洁发生危急的的应力腐蚀裂开——碱脆。氯化钠是食盐的学名，是自然存在的最多的化学物质之一。大多数金属在氯化钠溶液中的腐蚀率虽然远比在一些酸中小，但是氯化钠对金属的腐蚀却不容无视。由于它不仅广泛运用于工业生产中，而且普遍存在于自然界中〔如海水〕和它接触的材料数量格外巨大。二则虽然有些金属在氯化钠溶液中均匀腐蚀率不太高，但简洁产生危急的孔蚀或应力腐蚀裂开，像著名的耐腐蚀材料不锈钢就有这种危急。此外，充气作用、高速运动、湍流、电偶作用、杂散电流作用、过低的PH值，都会使金属在氯化钠溶液中的腐蚀显著增大。隔膜电解液管道腐蚀状况04改为不锈钢316型，由于316型〕不锈钢属于铬镍不锈钢，它适用于中等浓度和中等温度的碱液，并且在离子膜电解液管道上也是广泛使用。这次改造意在延长管道的使用寿命。但是，改造后的管道在使用后一个月内就发生了严峻的泄漏。泄漏首先发生在电解液管道的焊接接口的热影响区四周。这是由于热影响区内的淬硬倾向大，存在焊接剩余应力，同时隔膜电解液中又存在着大量的氯离子，所以，在的临界氯离子浓度随温度的上升而减小，高温下，氯离子浓度只要到达10-6mg/kg(ppm),即能引起裂开。发生应力腐蚀裂开的临界温度为700C〔隔膜碱出口温度：90-105℃〕不锈钢应力腐蚀裂纹是典型的的枯树枝状穿晶型裂纹。这种现象很快就进展到管道的每一道焊缝，并且裂纹的尖端由于存在很大的应力，所以，裂纹扩展速度很快，腐蚀进一步加剧。与此同时，管道终端的盲板也消灭了严峻的腐蚀，腐蚀发生是由于不锈钢是简洁钝化的金属，电解液中溶解的氧促成产生钝化膜，但由于隔膜电解液中含有大量的氯离子，而氯离子却能引起钝化膜的局部破损。钝化膜的微小破口和四周大面积的膜构成“钝化—特别是猛烈的去极剂三氯化铁，将加速电池的工作。使不锈钢在几个月或更短的时间内发生穿孔。综上所述，氯离子造成的“应力腐蚀裂开”和“孔蚀”是造成隔膜电解液管道腐蚀的根本缘由。除氯离子造成的“应力腐蚀裂开”和“孔蚀”以外，还有杂散电流的腐蚀促进和加快了腐蚀进度。杂散电流的产生是随隔膜电解液一起进入到电解液管道。电解液管道的选材离子膜电解液管道选用316L和304罐的管道选用316L304，离子膜电解液成品碱泵使用316L。这是由于铬镍不锈钢适用于中等浓度和中等温度的碱液，如：1000C50%以下的碱液。隔膜电解液管道的选材不同于离子膜电解液管道，由于隔膜电解液中含有大量的氯离子，所以，隔膜电解液管道要既耐碱又要耐氯离子应力腐蚀。2隔膜电解液管道材质选用参考材质选用缘由适用范围衬聚四氟乙烯碳钢管〔聚四氟乙烯热喷或浸涂层〕聚四氟乙烯对一切浓度的碱液都有良1900C。并能耐盐水、杂散电流等的腐〔1〕电解槽出口的电解液管道；隔膜电解液泵壳等；隔膜电解液计量阀门；〔氯磺化聚乙烯漆做涂层的碳钢管一般的有机涂层都不受1300C以上的碱，氯磺化聚乙烯漆可耐1200C左右的碱〔1〕电解槽出口的电解液管道；〔2〕隔膜电解液贮槽；低碳钢 碳钢对常温低浓度的电解液有良好耐蚀性如烧〔650 C〕中，低碳钢的腐蚀率约为0.2mm/年。碳钢在氯化钠溶液中，简洁产生铁锈，但是腐蚀率不高。由于电解液中氧的溶解度降低，腐蚀率约为：0.1-0.5mm/年。此外，低碳钢有价格低，