耐腐蝕材料在氯堿行業(yè)中的運用

郝建兵，胡海龍，高 龍

（陜西北元化工集團股份有限公司，陜西 榆林 719319）

引言

氯堿行業(yè)生產過程中面臨著較多的鹽酸、氯氣等強酸和強堿的生產環(huán)境，這些物質通常都具有極為強烈的腐蝕性，會對生產設施形成嚴重的腐蝕，致使生產設備出現(xiàn)運轉故障，不利于良好生產的推進。因此在氯堿行業(yè)生產的過程中，選用適宜的耐腐蝕材料進行相應的改造，對生產設備抗腐蝕性的增強具有極為重要的現(xiàn)實意義。加上零部件行業(yè)生產過程越來越復雜，所面臨的運作環(huán)境也越來越復雜多變，燒堿、鹽酸等腐蝕性物質的存在對氯堿生產設備提出了更高的抗腐蝕性要求。因此耐腐蝕材料的選用對于氯堿企業(yè)的安全運作至為關鍵。

1 氯堿化工主要的腐蝕來源

氯堿行業(yè)是一種較為特殊的化工行業(yè)，在日常生產過程中經(jīng)常會面臨著強酸、強堿或者電等環(huán)境當中，因此對于生產設施會存在較強的腐蝕性。需要根據(jù)不同設備面臨的生產環(huán)境以及可能接觸到的腐蝕源進行分析，然后借助針對性的防腐蝕材料運用，有效保證腐蝕問題的減少。在氯堿生產中最為常見的腐蝕來源主要包括鹽水、酸、氯氣和堿液等等。鹽水和金屬反應會因為電子溶解形成腐蝕；而酸類如鹽酸、硫酸等等會通過與金屬物質反應形成氫氣，造成環(huán)境污染；氯氣作為氯堿行業(yè)主要的腐蝕來源會與金屬進行直接的化學反應，形成腐蝕。除此之外，在氯堿行業(yè)中也存在嚴重的廢氣腐蝕以及電流腐蝕等問題，多種腐蝕源的綜合導致氯堿行業(yè)面臨嚴重的腐蝕環(huán)境，更是對其良好的生產與穩(wěn)定的發(fā)展形成較大的威脅。

2 耐腐蝕材料在氯堿行業(yè)的具體運用

2.1 耐腐蝕材料運用的原則

不論是什么種類的耐腐蝕材料都有其相對性，并不存在一種物質能夠抵抗所有的腐蝕，因此在氯堿行業(yè)中耐腐蝕材料的選擇上應當本著具體應用場景與腐蝕物進行針對性的選用。一方面要了解腐蝕源以及環(huán)境的特點，例如在濕氯狀況下選用鈦材料，鹽水環(huán)境選用橡膠內襯等等；此外還要關注耐腐蝕材料本身的性能以及加工的需求，比如耐腐蝕材料生產的技術手段是否達標，是否能夠滿足防腐蝕的需求等等[1]；最后還要關注耐腐蝕材料本身的環(huán)保與經(jīng)濟特性，耐腐蝕材料本身不能具有一定的污染性，并且還要本著經(jīng)濟、低成本的原則選用。

2.2 金屬材料的選用

當前在氯堿化工行業(yè)中應用較多的金屬耐腐蝕材料包括碳鋼、不銹鋼、鈦、鎳等等。有的是直接使用該金屬的制品，有的則是將其作為設備內襯使用。例如在一些鹽水的稀釋溶液或電解液當中，有一些是作為直接的生產設施，而也有一些是用作生產設備的表面涂層或者內襯，進行防腐效果；而在一些飽和性的鹽水會對碳鋼等材料腐蝕性比較大的情況下，就要結合內襯的方式進行，也就是采用碳鋼內襯橡膠的方式。

碳鋼作為目前最常用到的金屬物質，只有當酸堿度高于9.5 并且堿液濃度低于30%的時候，碳鋼以及鑄鐵才具有耐腐蝕特點。如果堿液的濃度增加或者溫度高于80 ℃的時候，碳鋼與鑄鐵相應的耐腐蝕性就會逐漸降低，在這種情況下，不銹鋼則能夠具有較好的耐腐蝕性，特別是當處于沸騰狀態(tài)下的濃堿液的時候，使用高鎳鉻不銹鋼或者鎳合金的材料更佳。

不銹鋼有很多不同的種類，例如304、316 等。不銹鋼一般就是在燒堿溶液濃度高于30%或者溫度高于80 ℃的時候應用更多。通常情況下，在50～100 ℃的堿液當中使用316 型號的不銹鋼更合適，而當溫度低于50 ℃的時候選用304 則相對來說成本更低，更為經(jīng)濟環(huán)保。

鈦材料也有著較高的耐腐蝕效果，通常更多的應用在濕氯、鹽水等管道當中。鈦物質在常溫的時候能夠形成一層具有良好保護特點的氧化膜，具有較高的耐腐蝕特點，能夠抵抗鹽水、氯溶液以及堿液的腐蝕，因此在氯氣冷卻中也被廣泛應用。

鎳以及鎳合金也是經(jīng)常用到的耐腐蝕材料。鎳對燒堿具有高度的防腐蝕性，不論是什么溫度還是濃度的燒堿溶液中都能夠抗腐蝕，并且鎳與鎳合金的物理特性與碳鋼相近，良好的耐腐蝕性僅次于銀，所以更多被應用于高溫、高濃度的燒堿溶液當中。

2.3 非金屬材料的選用

在氯堿工業(yè)中應用到的非金屬材質的耐腐蝕材料種類也比較多，例如橡膠、始末、塑料等，一些比較常見，也有一些隨著時代的發(fā)展已經(jīng)逐漸被取代。從整體的應用上看，橡膠的應用最為廣泛，而塑料與玻璃鋼也在以較快的應用速度發(fā)展。

橡膠材料有著很好的物理特性，并且抗腐蝕效果也比較好。橡膠主要包括合成與天然兩種形態(tài)，但不論是哪一種都有著比較好的抗腐蝕特性。不僅僅對于一些強酸如硫酸、硝酸或者氧化劑等具有良好的耐腐蝕性，對于大多數(shù)的有機酸、鹽甚至醇等都有著比較好的耐腐蝕性，但是其弱點就是不適宜在高溫環(huán)境中使用，也就是對于溫度耐性較差[2]。在實際應用當中，主要是用作內襯或墊片，包括軟香蕉、硬橡膠等。如果在橡膠當中添加2 至3 個百分點的硫，就能夠將其硫化形成軟膠，增加彈性，提高其拉伸性與耐摩擦性；添加30 至40 百分點的硫以后就能夠形成硬橡膠，雖然彈性降低，但是抗腐蝕以及抗高溫的特點都會更強，尤其是溫度能夠到80 ℃；而半硬橡膠其需要的硫含量介于兩者之間。

具體應用當中，橡膠主要是使用硬橡膠作為鋼質內襯，比如在配水槽或者過濾器當中，還可以應用在二次鹽水有關的樹脂設備當中。此外乙丙橡膠的運用也比較多，其具有良好的絕緣性以及耐熱性，能夠在150 ℃的高溫下使用因此在一些電解槽的槽框或者陰極液的系統(tǒng)中作為墊片使用。

3 耐腐蝕材料在氯堿行業(yè)的應用前景展望

3.1 深化鈦材料的運用場景

鈦材料的初次使用需要的成本較多，但是具有耐腐蝕效果強的特點，能夠最大程度上提升氯堿產品的質量，延長生產設施的使用壽命，降低企業(yè)由于設備維修等方面的不必要支出，優(yōu)化產業(yè)環(huán)境等。以往的傳統(tǒng)耐腐蝕材料由于生產技術不到位或者生產環(huán)境不好等，不能夠進行高質量的耐腐蝕效果，但是鈦材料的運用能夠在很大程度上提高對生產設備的密閉性，降低設備的腐蝕率，從而提高安全生產環(huán)境。近些年鈦材料的換熱器裝置以及鈦泵裝置更多的應用在了電解、脫氯以及廢氯氣的處置當中，一定程度上保證了氯堿工業(yè)生產的穩(wěn)定性，所以在未來一段時間內加強對鈦材的應用十分重要。

3.2 拓寬非金屬材料的運用范圍

目前的塑料或者玻璃鋼的應用時間雖然并不長，但是發(fā)展速度越來越快，更多被運用于反應器、管道等設備當中，具有較好的發(fā)展應用前景。隨著氯堿行業(yè)的發(fā)展不斷加快，越來越多的氯堿行業(yè)開始引進玻璃鋼進行氯氣的清洗工作，借助塑料與玻璃鋼的混合材料進行干燥器、除霧器等裝置的防腐蝕工作，并且在電解、二次鹽水等工作當中使用塑料取得了較好的效果。塑料及玻璃鋼的應用成本較低，但是耐腐蝕性較高，應用技術要求較低，因此應當逐步拓寬其具體的應用范圍。

4 結語

隨著科技的發(fā)展以及多種技術的進步，越來越多的耐腐蝕材料被發(fā)現(xiàn)并運用，相關的防腐蝕技術也得到了較快的發(fā)展。隨著耐腐蝕材料的種類不斷增多，相應的耐腐蝕效果也在不斷加強，這些都在推動氯堿行業(yè)有著更好的發(fā)展前景。但是在具體的應用當中還是存在一些實際的問題需要進行針對性的解決與優(yōu)化，為了推動我國氯堿行業(yè)更高質量的發(fā)展，就要進行更為深入的耐腐蝕材料在氯堿行業(yè)的應用研究。