腐蝕型式
硝酸大體以其共沸濃度為分界線,低于68.4%稱為稀硝酸;高于68.4%稱為濃硝酸。兩者腐蝕機理不同,耐腐蝕材料各異。在稀硝酸中,金屬材料主要的鈍化元素是鉻,并隨著其含量的提高,耐蝕性明顯改善;在濃硝酸中,金屬材料主要的鈍化元素不再是鉻而是硅,并隨著溶液濃度、溫度或氧化性的提高必須相應提高鋼中硅元素的含量。稀硝酸用材以前均為18-8型奧氏體不銹鋼,目前常用鋼種為CrNi系列(包括00Cr19Ni11、00Cr19Ni13等)。濃硝酸用材以前一般為高純鋁,目前C2鋼、C4鋼、C6鋼、C8鋼以及某公司研制的KY706等也在廣泛使用。這些鋼種一般情況下很耐腐蝕,耐腐蝕的原因是鋼的表面會形成保護性的氧化膜,氧化保護膜與母材結合緊密,就像一層防護涂層一樣,把腐蝕介質硝酸與不銹鋼隔離開來。但是當酸溫較高或受一些外部條件(如鋼的雜質含量、殘余應力、使用環境等)的影響時,就會破壞不銹鋼表面的氧化膜,降低其抗腐蝕性能形成腐蝕。腐蝕類型主要有晶間腐蝕、刀蝕(也是晶間腐蝕的一種,產生于含Ti穩定化鋼中)、應力腐蝕、孔蝕及腐蝕疲勞等。
◆腐蝕案例
某化肥廠2#吸收塔曾因Cl-的積累而造成嚴重的腐蝕現象,以至于更換了7~14層共8層塔板。造成塔內氯離子大量積累(Cl-為2.2%)的原因是:當時吸收塔不是加入含Cl-很少(≤5×10-6)的脫鹽水,而是加入含Cl-較高(≥15×10-6)的化學軟水,有時甚至加入含Cl-更高的工業水。當時機組的產酸量為4.6t/h,成品酸含量為45%左右,酸溫為50~60℃,酸中含氯離子僅(5~6)×10-6,因此進入吸收塔的氯離子總量遠遠大于成品酸和尾氣帶出的氯。生產實踐證明,氯離子能大量溶解在10%~30%的稀硝酸中,特別是25%左右含量的硝酸含氯離子濃度最高,所以氯離子就逐漸在塔中積累起來,而且積累的速度很快,當機組開車后幾小時,就能在第五層或第六層塔板上的酸中積累到約100×10-6,幾天以后,可達10000×10-6,甚至更多。當時2#吸收塔第五層塔板上的分析采樣管被堵塞,取不出樣來,未能及時排氯,致使成品酸中氯離子含量升高,與管道反應,使酸變成棕紅色。化驗分析第四層塔板酸中含氯量達2.2%,由于擔心分析結果不準確,未報告有關單位,以至于前后耽誤了不少時間。加之20多天沒有繼續分析,約一個多月未進行排氯操作,結果造成2#吸收塔的嚴重腐蝕現象,致使第7~14層共8層塔板全部報廢。
據資料記載,某化肥廠稀硝酸系統發生過冷卻海水漏入硝酸中,致使硝酸中含氯離子大大增多,積累在相當于25%左右的硝酸中,造成4~5號吸收塔之間的氣體管道嚴重腐蝕。針對硝酸的腐蝕特點,在防腐的環節上,主要從限制氯離子的來源和定期排氯離子兩方面著手。第一、吸收塔加水全部采用含氯離子濃度低的脫鹽水,且規定氯離子含量低于5×10-6;第二、采樣分析吸收塔第五層或第六層處相當于25%左右的硝酸中氯離子含量,規定氯離子的含量低于500×10-6。超過此規定值,就應當排氯。字某化肥廠硝酸銨庫發生爆炸后,全國各地的硝酸廠家均把氯離子規定值降為100×10-6。排出的富含氯離子的硝酸一般用于清洗。
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