China Chlor－Alkali
第10期2010年10月
No．10Oct.,2010
抽汽温度越低，焓降越大，发电汽耗越低。因此，应在工艺上控制抽汽温度不能过高，否则会造成热能的浪费。
3结语
通过对发电汽耗影响因素的分析可以看出，
计量准确是基础，工艺参数的控制是关键。要降低发电汽耗需进一步加强工艺操作管理，提高人员的操作水平和责任心，提高机组热效率，降低发电成本。
收稿日期：2010-05-14
耐腐蚀材料在氯碱化工中的应用
刘浩华，贺桃香
（中盐湖南株洲化工集团科人设计公司，湖南株洲412004）
摘要：介绍了氯碱化工存在的主要腐蚀情况，并结合企业运用实例，对主要耐腐蚀材料的选用进行
了论述。阐述了氯碱化工防腐材料应用的发展趋势。关键词：氯碱生产；腐蚀；耐腐蚀材料；金属材料；非金属材料中图分类号：TQ050.9
文献标识码：B
文章编号：1009－1785(2010)10－0025-03
Application of anticorrosive material in chlor-alkali
chemical industry
LIU Hao-hua,HE Tao-xiang
(Keren Design Co.,Ltd.,National Salt Hunan Zhuzhou Chemical and Industry Group,
Zhuzhou 412004,China)
Abstract:The main corrosion status existing in chlor-alkali chemical was introduced.Combining with the application example of chlor-alkali chemical industry,the selection of the main corrosion-resistant materials was discussed.The development trends of chlor-alkali chemical anticorrosive materials were elaborated.Key words:chlor-alkali production;corrosion;anticorrosive materials;metal materials;no-metallic material
氯碱生产的环境较为复杂，食盐水溶液、氢氧化钠碱液、熔融烧碱、氯气、盐酸和硫酸等都是腐蚀性较强的介质，对设备材质要求较高。
氯碱化工腐蚀有如下特点：常温干燥的氯气对一般金属的腐蚀很轻微，湿的氯气具有很强的氧化作用，能腐蚀很多金属和非金属材料；电解系统的杂散电流很容易加剧材料的电化学腐蚀；高温浓碱和熔融碱对材料的腐蚀性特别强；盐酸、湿氯气等强腐蚀性介质需用特殊的、耐腐蚀的金属或非金属材料。
按腐蚀形态可分为均匀腐蚀和局部腐蚀两大类，局部腐蚀危害较大。由于材料、构造、环境的不同组合而有多种多样的腐蚀形态。局部腐蚀的主要
形态有孔腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀破裂、腐蚀疲劳、丝状腐蚀等。
1
耐腐蚀材料的选用
1.1
耐腐蚀材料的选用原则
任何一种材料的耐蚀性都是相对的、有条件的，
在某种条件下耐腐蚀，而在另一种条件下则可能不耐腐蚀。例如，碳钢在干燥的氯气中是稳定的，但接触湿的氯气则会被腐蚀；钛在湿的氯气中是很耐腐蚀的，因为水可以使金属钛表面形成致密的二氧化钛钝化膜，使其免遭腐蚀，而在无水氯气中则不会生成保护膜，氯气与钛反应得以持续，并放出大量的热，当温度达到149℃时开始燃烧；橡胶对于湿氯气
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和氯水有着较好的耐蚀性，但在干燥的氯气中则会被腐蚀成粉末；硬聚氯乙烯在60℃以下的氯碱介质中具有良好的化学稳定性，但当使用温度升高后它会变形、变质。因此，在氯碱生产过程的“材料-环境”体系中，选择耐腐蚀材料的原则如下。
（1）选用耐腐蚀材料必须根据各生产阶段物料的介质、温度、压力及工艺要求区别对待。在湿氯环境中选用钛材，或采用聚氯乙烯塑料及耐蚀玻璃钢；盐水系统的设备、管线则多采用碳钢橡胶衬里、防腐涂料喷刷或者是耐蚀玻璃钢等材质制作；二次盐水中，由盐水过滤器至树脂塔之间的设备衬里橡胶应为低钙镁，以免污染盐水；碱液浓缩过程选用镍和高纯铬铁素体不锈钢为好。
（2）材料的性能和加工质量要满足生产要求。例如，有些厂家在二次盐水和电解中使用的氯化聚氯乙烯管道温度稍高就容易变形和老化，而大部分氯碱厂在相同条件下使用的氯化聚氯乙烯管道并未出现类似问题，原因是一些厂家提供的氯化聚氯乙烯管道氯化效果不好或是管壁厚度不达标；还有一些厂家在使用聚氯乙烯、玻璃钢复合管时，发生外层玻璃布因缠绕不紧而脱落的现象，经调查发现国内有很多小厂采用的是手工缠绕的原始方法，管道质量难以保证。
（3）材料选择要考虑经济性，即材料的性价比合理。
1．2金属材料
目前，氯碱工业中所用的金属材料主要有碳钢、铸铁、不锈钢、镍、钛及其合金等。饱和盐水对碳钢设备腐蚀比较严重，主要原因是由于盐水中溶解了氧气，在液面处氧的供给更为充分。盐水设备经常可以看到非常明显的水线腐蚀，这实际上是因氧的浓差电池腐蚀引起的。因此，盐水系统的化盐桶、澄清桶、高位槽、配水罐、盐水管道等均需作防腐涂层或内衬处理，内衬一般以碳钢衬橡胶为主。
当溶液的pH值大于9.5，碱液浓度不大于30%，温度为50℃以下时，碳钢和铸铁是耐腐蚀的；但当碱液的浓度增高或温度上升（超过80℃）后，对碳钢和铸铁的腐蚀明显增加，这时应选用不锈钢；对沸腾的浓碱及熔融碱常选用高镍铬不锈钢或镍及其合金。碱液对金属发生的是应力腐蚀破裂（俗称碱脆），碱的浓度越稀，温度越低，碳钢发生应力破裂的可能性就越小；而镍及其合金具有较高的耐应力腐蚀破裂的性能，且位于高温浓碱的区域内，碱浓度为99%以下的碱浓缩过程均可选用镍材。
电解产生的湿氯气温度为70~80℃，并有大量水及盐雾等杂质，通常要对其进行洗涤、冷却和浓硫酸干燥脱水，这种湿氯气对钢铁及大多数金属均有强烈的腐蚀作用。对于高温湿氯气的洗涤和冷却装置，主要采用钛或耐高温玻璃钢材料。自上世纪70年代以来，钛材在氯碱系统装置上的应用十分广泛，如电解槽盖、氯气总管、氯气洗涤塔、氯气冷却器、离子膜电解槽的阳极液循环和淡盐水脱氯系统等，钛衬里和钛复合板也在许多方面得到了广泛应用。如前所述，只要有氧或水存在，钛的表面便可以生成非常致密的氧化膜而成为钝态，钛的氧化膜具有很强的再生性，一旦破坏则很快恢复，但钛在密封面或缝隙处的氧耗尽时，易产生缝隙腐蚀，通过在钛中加入少量钯、镍、钼等稀有金属，可以形成良好的抗缝隙腐蚀的钛合金，一般应用在有缝隙腐蚀产生的设备和管道法兰上。
在氯气干燥过程中，接触到的介质有稀硫酸和浓硫酸，稀硫酸采用的金属防腐材料一般是哈氏合金（HAS-C），其他金属材料很难满足要求。浓硫酸也可以采用哈氏合金，但哈氏合金价格较高，因此很多氯碱厂也采用由上海汉青特种合金有限公司研制生产的RS-2（0Cr20Ni26Mo3Cu3Si2Nb）不锈钢，来制作浓硫酸板式换热器和循环泵，性价比高，是一种值得推广的新型国产不锈钢材料。
1．3非金属材料
氯碱工业使用的非金属材料种类繁多，如塑料、玻璃钢、橡胶、石墨、玻璃、陶瓷、搪瓷、防腐涂料等。近年来，陶瓷、玻璃、搪瓷等材料的应用逐渐减少，有的已被其他材料完全取代；石墨主要用于合成盐酸、盐酸脱吸装置、PVC合成工艺的冷却器等。总体来说，目前应用较广泛的是橡胶，发展迅速的是塑料和玻璃钢，价格较低的是涂料。
1．3．1塑料
由于塑料原料丰富、成本低、制造方便、性能优良，迅速成为一种主要的耐腐蚀材料。应用于氯碱工业的耐腐蚀塑料有聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、氟塑料等，其中，聚氯乙烯是使用最多和最广的一类，具有优良的耐腐蚀能力，能抗稀、浓硫酸、氯气等强氧化剂的氧化，耐酸、碱、盐的腐蚀，常用来制作管道、塔器、储罐、冷却器等，特别是聚氯乙烯管道和设备，通过外包玻璃钢加强后，很好地解决了聚氯乙烯强度太低、容易变形的问题，较大地提高了耐高温性能，使其运用范围愈加广泛。聚丙烯和增强聚丙烯应用也十分普遍，越来越多的氯碱
26厂将增强聚丙烯模压管用在氯水洗涤、合成盐酸、PVC盐酸回收、盐酸脱吸的装置上，使用效果较好。氟塑料的特点是耐腐蚀、耐高温，常用它制成填料和设备衬里且十分有效，但是易渗透、膨胀系数大、较难成型，若把它涂复在金属基体上，形成塑料涂复层，则可克服这些缺点。目前，在氯气干燥系统中的硫酸循环管线上，循环泵上普遍选用钢衬四氟的材质；氯化氢的石墨合成炉使用的耐高温垫片，也多采用聚四氟乙烯材质，效果较好，还有离子膜电解槽使用的可溶性四氟软管也是维修中需要经常更换的零部件。聚全氟乙丙烯（FEP）是聚四氟乙烯的一种改性材料，由四氟乙烯和六氟丙烯共聚而成，简称F46，与四氟乙烯具有相似的特性，但加工性能比四氟乙烯好，在氯碱化工中也被广泛用于设备、管道、阀门的衬里。氟塑料中的聚偏二氟乙烯（PVDF）是氟塑料中唯一能够成为硬质材料的树脂，被称为合成树脂中的“贵金属”，其机械强度和抗腐蚀性能都很好，用其制作的隔膜阀，在离子膜系统中被广泛使用。
1．3．2橡胶
橡胶有较好的物理机械性能和耐蚀性能，除强氧化剂、有机溶剂、浓硫酸、和铬酸外，对大多数无机酸、有机酸及各种盐类、醇类都是耐腐蚀的，但耐温性较差。在氯碱化工中，橡胶主要用作防腐蚀衬里和垫片等材料，使用较多的橡胶主要有软橡胶、半硬橡胶、硬橡胶和三元乙丙橡胶等。橡胶中加入2.0%~3.0%的硫，进行硫化后分子变成体型结构的软胶，特点是弹性较高，有一定的抗拉强度和耐磨蚀性；加入30%~40%的硫并进行硫化后即成为硬橡胶，硬橡胶缺乏弹性，但耐蚀性和耐高温性能都要优于软橡胶，使用温度可以达到80℃；半硬橡胶的硫含量及物化性能介于软橡胶和硬橡胶之间。在氯碱化工中，设备以钢衬硬橡胶居多，如一次盐水中的三氯化铁配置槽、过滤精盐水储槽、配水槽、膜过滤器，二次盐水中的离子交换树脂塔、树脂捕集器、树脂过滤器等。乙丙橡胶的三元共聚物称为三元乙丙橡胶（EPDM），它的电绝缘性、耐热及抗老化性能良好，可在150℃下长期工作，离子膜电槽上的槽框垫片和小型单极电解槽槽框以及阴极液系统的橡胶垫片均采用三元乙丙橡胶。
1．3．3玻璃钢
耐腐蚀玻璃钢是以玻璃纤维为增强材料，合成树脂为粘结剂制成的复合材料。玻璃钢具有很高的强度，优良的耐腐蚀性，以及成型加工性能好等优点。在氯碱工业中，主要用作衬里、增强层（聚氯乙烯、聚丙烯设备、管道的外部包复）和整体结构，湿氯气管道、盐酸储槽等也有较多运用。
1．3．4涂料
涂料应用较多的是氯磺化聚乙烯和过氯乙烯漆，主要用于电解、中和、盐水、精制、液氯、氯气干燥、合成盐酸、碱液蒸发厂房、构筑物、设备和管线等设施外表，使用证明其防腐效果好。露天管线受大气腐蚀和介质浸泡，物料管线选用环氧聚氨酯，水管线选用聚乙烯粉末涂料等，使用效果良好。
2氯碱化工防腐材料应用的发展趋势
2.1加强钛材的开发应用
采用钛材虽然一次性投资大，但其耐蚀性好，物料不易受腐蚀，从而保证产品质量，延长设备使用寿命，能显著降低设备的折旧和维修费用，改善生产环境。一些材料因加工性能差，而无法进行良好密封，改用钛材后，设备密封性能大大改善，减少了“跑、冒、滴、漏”现象，设备损坏率也明显降低，从而加强了生产的安全性。近年来,钛换热器和钛泵在离子膜电解、淡盐水脱氯、氯气洗涤和废氯处理中的运用越来越普遍，对氯碱生产的平稳连续运行起到了重要作用，因此，重视钛材在氯碱生产中的应用非常必要。
2.2拓展塑料、玻璃钢等非金属材料的应用
塑料和玻璃钢在氯碱工业中应用虽然起步较晚，但发展很快，越来越多地被制作成管道、储罐、塔器、反应器等，是很有发展前景的耐腐蚀材料。近年来，国内很多氯碱化工企业都用耐高温玻璃钢制作氯气洗涤塔，用聚氯乙烯和玻璃钢复合材料制作氯气干燥塔、氯气除水雾器、氯水储槽，将低钙镁氯化聚氯乙烯管道用于二次盐水、电解、高纯酸等工序中，这些应用都取得了令人满意的效果。塑料和玻璃钢具有价格较低，耐腐蚀性能强，施工方便等优点，其应用范围必将被进一步拓宽。
2.3提高防腐蚀设备施工质量
氯碱化工企业工艺技术水平较以前有了很大的改进，相应的设备、管道等“硬件”配置也有了很大的发展，从而也对防腐提出了更高的要求。采购相关设备时，一定要选择资质良好的专业厂家；一些需要现场制作的设备，如一次盐水中大型设备的衬里，防腐涂料的喷刷，必须要委托取得防腐施工相应等级资质证的施工队伍，并要严格按照施工规程与检验制度施工，确保施工质量。
收稿日期：2010-05-25
刘浩华，等：耐腐蚀材料在氯碱化工中的应用
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