關鍵詞：氯堿工業，腐蝕，防護，腐蝕特性，腐蝕介質，防腐措施，電解系統，設備，管道，工序，氯氣處理

　　摘要：氯堿產品的生產環境比較復雜，處理的物料如鹽水、燒堿、氯氣、鹽酸、硫酸、次氯酸鹽等都是強腐蝕性介質，產生腐蝕的原因也很復雜，腐蝕造成的后果較嚴重。因此，必須對氯堿工業的腐蝕引起足夠的重視，要從各個方面采取有效的防護措施，以避免材料的腐蝕。

　　前言：本文分析了氯堿工業系統制備鹽水、鹽水電解、堿液蒸發和氯氣處理過程中介質的腐蝕特性,提出了具體的防腐蝕措施,諸如應用襯里技術、涂層技術、電化學保護技術等防腐蝕新技術,以及包括工程塑料、玻璃鋼、橡膠等耐腐蝕非金屬材料,來控制設備的腐蝕,從而確保裝置的長周期運行.

　　正文：材料的腐蝕遍及國民經濟各個部門，由于腐蝕而導致的損失是現代工業中主要的破壞因素，據統計，全球每年因腐蝕造成的經濟損失約7000億美元，占各國國民生產總值的2%-4%；中國1997年統計，因腐蝕造成的經濟損失達2800億人民幣，約占國民經濟的4%，在化工、石油、輕工等行業，約60%的裝備的失效與腐蝕有關。腐蝕不可避免，但可充分利用現有的防腐蝕技術和手段，控制和減緩腐蝕。

　　金屬的腐蝕是指金屬與周圍介質發生化學或電化學作用而產生的破壞現象。自然界中多數金屬以礦石形式存在，即金屬化合物的形式存在。而腐蝕則是一種金屬回復到自然狀態的過程。例如，鐵在自然界中大多數為赤鐵礦(主要成分Fe2O3)，而鐵的腐蝕產物鐵銹的主要成分也是Fe2O3，可見鐵的腐蝕過程正是恢復到它的自然狀態礦石的過程。腐蝕的本質就是單質金屬在一定環境中經過反應自發的回復到化合物狀態。

　　腐蝕的機理比較復雜，涉及的范圍廣泛。按腐蝕機理可分為化學腐蝕和電化學腐蝕兩大類，按腐蝕環境可分為大氣腐蝕、水和蒸汽腐蝕、化學介質(酸、堿、鹽)腐蝕等，按腐蝕形式可分為全面腐蝕和局部腐蝕兩大類。全面腐蝕可以預測和及時防止，危害性較小；但對于局部腐蝕而言，目前預測和防止存在困難，以至腐蝕破壞事故往往在沒有明顯預兆跡象下突然發生，危害性相當大。同時，在腐蝕破壞的事例中，局部腐蝕所占的比例比全面腐蝕要大得多。局部腐蝕有以下幾種主要形式：電偶腐蝕、縫隙腐蝕、孔蝕、晶間腐蝕、應力腐蝕、沖刷腐蝕等。氯堿工業主要以鹽水為主要原料，因此鹽水也是造成腐蝕的一大因素。那么鹽水腐蝕的特點是什么？

　　1.鹽水溶液的腐蝕特點

　　1.1對碳鋼的腐蝕

　　碳鋼在中性或偏堿性鹽水溶液中的腐蝕是腐蝕電池的電極反應的結果。碳鋼在飽和食鹽水中會產生可溶性化合物，因而使腐蝕加快，即陽極反應使金屬鐵變成Fe2+，進入鹽水溶液，而陰極反應為4e+2H2O+O2→40H-。對含氧的飽和鹽水來說，在彎月的液面處腐蝕，由于富氧，在陰極反應而生成OH-，在鹽水靠近液面的液相部分，由于缺氧，使金屬鐵溶解生成Fe2+，生成氫氧化亞鐵沉淀，又進一步氧化成Fe2+，這樣就生成了鐵銹。

　　當金屬鐵在添加鹽酸的鹽水溶液中時，腐蝕則更加強烈，這是由于鹽水溶液存在大量的H+，會迅速奪走電子，生成氫氣逸出。

　　飽和鹽水對碳鋼的腐蝕與鹽水的溫度、氧的擴散以及接觸碳鋼表面有關，因此，流動、攪拌的鹽水，由于容易補給氧，對碳鋼的腐蝕更嚴重。

　　1.2對不銹鋼的腐蝕

　　在溫度不大于60℃的飽和鹽水中不銹鋼的腐蝕速率很小，但是，不銹鋼在Cl-的作用下，可能產生孔蝕和應力腐蝕破裂。

　　1.3對銅和鈦的腐蝕

　　銅在鹽水中有較好的耐腐蝕性能，可用于制造精制鹽水的換熱器，但銅的加工性能差。

　　鈦在鹽水中有優異的耐腐蝕性能，但在pH值<8的鹽水中，溫度超過130℃時，會產生縫隙腐蝕。

　　1.4對襯里的滲透破壞

　　酸性的飽和食鹽水溶液中含有的鹽酸、氯酸和氯酸鹽對襯里的腐蝕性并不是很強。但是，鹽水是一種強的滲透性介質，當襯里層存在結構或施工孔隙時，鹽水會透過襯里層，并隨著溫度的下降而逐漸結晶并增大體積，最后導致襯里層破裂。

　　2.電解系統的腐蝕與防護

　　2.1雜散電流的腐蝕

　　由雜散電流引起的金屬腐蝕破壞比較集中，破壞速度比較快。

　　在鹽水電解過程中，電解槽系統與整流器構成直流電路，在該直流電路中，任何一點通過鹽水、堿液、管道或金屬構件與地面接觸，當兩者存在電位差時就有可能漏電。這不僅發生在鹽水進口處，也可發生在電解槽的支腳、銅排支柱等部位。當漏電時，在直流電路中雜散電流的流向由漏電部位的對地電位確定。在直流供電系統中，直流母線的來路為正電位區，其回路為負電位區，中間則是零電位點。在正電位區的雜散電流是經過設備、管件等導入大地的，出現的腐蝕部位往往是在物料的進口或接近地面處，如鹽水支管的根部焊接處的腐蝕；在負電位區的雜散電流由大地經過設備、管件等進入電路系統，因此，腐蝕部位多數是在物料的入口而靠近電路處，如鹽水支管的頂部腐蝕，電解液管線上漏斗溢堿處的支管界面和焊接處的腐蝕。電解系統的雜散電流促進了電化學腐蝕，必須改善電解系統的絕緣狀態，防止雜散電流的腐蝕。

　　2．2燒堿的腐蝕

　　大多數金屬在燒堿溶液中的腐蝕是發生陰極過程的氧去極化反應。常溫時，碳鋼和鑄鐵在堿中十分穩定，這是由于表面生成一層由Fe(OH)3和Fe(OH)2組成的不溶性致密產物。隨著溫度的升高，碳鋼的腐蝕速度加快，在NaOH質量分數為30%、溫度為80-85℃時，使用壽命僅6-11個月。碳鋼在熱濃堿中會發生應力腐蝕破裂。在100℃的40%NaOH溶液中，奧氏體不銹鋼的腐蝕速率小于0.05 mm/a，奧氏體不銹鋼在50%以下的NaOH、中，產生應力腐蝕的最低臨界溫度為120℃。所以對于出電解槽的高溫燒堿，設備及管道的理想材質是310S(即0Cr25Ni20)；低溫堿，如罐區燒堿貯罐采用普通碳鋼Q235A材質即可。

　　2．3硫酸的腐蝕

　　低濃度的硫酸常被看作非氧化性酸，當其濃度較高時，與鋼鐵發生反應。碳鋼在硫酸中的腐蝕速度與硫酸濃度之間存在一定規律？硫酸質量分數在47%以下時，腐蝕速度隨濃度的增加而加快，而后，隨著濃度的增加，腐蝕速率下降；質量分數在70%-100%時腐蝕速度極低，濃度繼續增加，碳鋼的腐蝕速率又會升高。

　　2．4化鹽桶

　　當用于隔膜法燒堿系統時，采用碳鋼制作的化鹽桶不采取防腐措施，亦可使用10年以上；但對于離子膜法燒堿系統，由于不應帶入鐵離子，有的企業采用橡膠襯里，現在大多數企業采用涂覆玻璃鱗片。在一次鹽水系統的其他設備如反應桶、澄清桶、預處理器、鹽水貯槽等設備都采用涂覆玻璃鱗片，效果較好。另外，在全鹵水離子膜法燒堿生產工藝中的鹵水池的防腐也采用涂覆玻璃鱗片的措施。

　　玻璃鱗片涂料是以耐蝕樹脂為主要成膜物質，以薄片狀的玻璃鱗片為骨料，再加上各種添加劑組成的厚漿型涂料，玻璃鱗片樹脂涂料可用于化工設備襯里、工廠煙道排氣裝置襯里、酸堿貯槽、污水貯槽、海洋設備襯里等防腐蝕工程。一次施工厚度為0.1-0.2 mm，最后為0.5-2.0 mm，使用壽命一般在10年以上。

　　玻璃鱗片的厚度一般為2-5μm，片徑長度為100-3000μm，由于涂層中的玻璃鱗片上下交錯排列，形成了獨特的屏蔽結構，這種結構可以代替橡膠、塑料和玻璃鋼襯里。

　　玻璃鱗片樹脂涂料具有以下特點：①優良的抗介質的滲透性；②優良的耐磨性；③硬化時收縮率小；④襯里與基體的粘接性好，耐溫度驟變性好；⑤良好的施工工藝，可采用噴、滾、刷和抹等工藝，不但施工方便，而且容易修補

　　2．5凱膜過濾器

　　凱膜過濾器是離子膜法燒堿系統一次鹽水精制的關鍵設備，將鹽水中的鈣鎂離子的質量濃度降到4mg/L以下。為了保證設備本身不帶人雜質離子，凱膜過濾器采用鋼襯低鈣鎂含量的橡膠。

　　2．6螯合樹脂塔

　　螯合樹脂塔是二次精制鹽水的重要設備，它利用離子交換樹脂除去鹽水中的雜質離子，使鹽水中的Ca2+、Mg2+含量降至20μg/L，然后再經酸堿再生操作，使離子交換樹脂恢復活性。該塔操作溫度在60-65℃，國外多用低鈣鎂含量的橡膠襯里，少數有采用玻璃鋼材質的。采用低鈣鎂含量橡膠襯里，的使用壽命一般在8-10年，其損壞的主要原因不是襯里腐蝕，而是介質的局部滲透腐蝕了碳鋼基體。

　　2．7 鹽水加熱器

　　進入離子膜電解槽前，鹽水要在鹽水加熱器中加熱至80℃。鹽水加熱器多采用列管式或板式換熱器，殼體采用不銹鋼或鈦材制作，換熱管與管板多用鈦材，也有用哈氏C合金、蒙乃爾合金、鈦鈀合金，使用壽命在10年以上，墊片采用三元乙丙橡膠(EPDM)，使用壽命一般在5年以下。

　　2．8 脫氯塔

　　由離子膜電解槽出來的淡鹽水經真空加熱脫氯時的溫度高達85-90℃，國外有采用玻璃鋼結構的，國內多采用普通橡膠襯里，使用壽命一般2-3年。鈦制脫氯塔是理想的選擇，使用壽命可達20年。

　　2．9 鹽水管道

　　鹽水對碳鋼管道的腐蝕和沖刷嚴重，離子膜法燒堿中鹽水管道通常采用襯里管道或非金屬管道。襯里管道有鋼襯聚乙烯(20/PE)、鋼襯聚丙烯(20/PP)、鋼襯聚烯烴(20/PO)，其中鋼襯聚烯烴(20/PO)效果較好。管道的使用壽命關鍵在于襯里工藝和質量。

　　結論和展望：氯堿產品的生產環境比較復雜，處理的物料如鹽水、燒堿、氯氣、鹽酸、硫酸、次氯酸鹽等都是強腐蝕性介質，產生腐蝕的原因也很復雜，腐蝕造成的后果較嚴重。因此，必須對氯堿工業的腐蝕引起足夠的重視，要從各個方面采取有效的防護措施，以避免材料的腐蝕。

　　（1）要采用先進的工藝，合理選擇材質。

　　（2）精心施工和安裝，正確使用，經常維護和定期檢查設備、管道。

　　（3）嚴格遵守工藝規程，杜絕因違章操作造成的腐蝕。

　　（4）普及防腐專業知識，加強防腐蝕專業力量。

　　了解了造成腐蝕的原因之后，我們采取正確的防腐措施可以延長電解系統的壽命，減少投資，將給工業生產帶來極大的利益。