不鏽鋼材料在純堿工業的使用

不鏽鋼材料在純堿工業的使用

奧氏體不鏽鋼的使用

在純堿工業中使用的不鏽鋼品種以奧氏體不鏽鋼和奧氏體-鐵素體雙相不鏽鋼為主。其中奧氏體不鏽鋼中含鉬的00Mo5(00Cr18Ni18Mo5)不鏽鋼、高鎳鉬904L(00Cr20Ni25Mo4)不鏽鋼及316L(00Cr18Ni12Mo2)不鏽鋼使用為廣泛，雙相不鏽鋼主要有奧氏體——鐵素體雙相不鏽鋼3RE60(00Cr18Ni8Mo3Si2)和CD4Mcu鑄造不鏽鋼這兩種材料。

00Mo5不鏽鋼在純堿中主要是作碳化塔的冷卻管，它具有非常優越的抗孔蝕和縫隙腐蝕能力，甚至可以用於接觸海水介質的冷卻小管。但是該材料不是一個標準的不鏽鋼係列產品，市場上采購較為困難，其使用受到一定程度的限製，冇有大量推廣使用。

904L不僅具有高的鉻鎳含量，而且有很高的Mo含量，具有比00Mo5不鏽鋼更好的耐蝕性，在純堿生產中，904L表現出較好的腐蝕和抗點蝕能力。另外，904 L有很好的冷熱加工性。在歐洲904L在純堿設備上被認為具有與鈦材相媲美的優異的耐蝕性能，在一些貧鈦國家它被大量地用於替代鈦材在純堿工業應用。它不僅可以用作板材成為壓力容器的殼體材料，也可以作為鍛件和鑄件用在換熱器的管板和泵上。

除此以外316L、304等不鏽鋼也廣泛的使用在純堿設備、管道、儀表及閥門等上麵。

在與純堿生產密切相關的苛化法燒堿多效蒸發的生產中，高濃度的NaOH含量45%、NaCl含量20%、溫度150℃(沸騰)條件下用0Cr18Ni9Ti不鏽鋼製作的泵閥用不到1個月，而1Cr18Ni9Ti製作的管材，使用壽命僅11個月。用超純鐵素體不鏽鋼(000Cr26Mo1)在濃堿(42%-46%)生產線的蒸發器上，管壁腐蝕率僅為0.018mm/a，使用壽命超過10年。

雙相不鏽鋼的使用

3RE60(00Cr18Ni8Mo3Si2)是奧氏體——鐵素體雙相不鏽鋼，國外有的工廠將這種不鏽鋼用於塔器的內件，如格柵、塔盤等，國內曾將該材料用於氨堿的母液蒸餾塔蒸餾段，但投入運行後產生應力腐蝕破裂，經檢查分析，應力腐蝕破壞部位是在溫度高處。雖然雙相不鏽鋼有著比碳含量相當的奧氏體不鏽鋼更好抗晶間腐蝕的能力，但雙相不鏽鋼耐氯化物應力腐蝕性能與普通18-8奧氏體不鏽鋼相比，隻有在低應力下才顯示出一定的優越性，在高應力作用下則區彆不大或基本相同。因此用此材料製成的母液蒸餾塔在使用2年後塔壁出現裂紋，發生滲漏，使用5年後各塔出現了30多處的泄漏點。裂縫與裂紋多出現在塔體的焊縫及熱影響區，其中環焊縫熱影響區的裂紋多，嚴重處的裂紋呈向外放射狀，導致內外穿孔，焊縫熱影響區裂紋較集中，方向與焊縫平行且長度與其相對應，局部筒體母材多處發生點腐蝕。分析其產生原因認為主要是氯化物的應力腐蝕破壞造成損壞，應力腐蝕破裂的原因主要是焊接應力，尤其是補焊造成的殘餘應力及設備製造時產生的結構應力二者疊加的應力源，同時在塔壁上結垢和乾濕交替局部濃縮氯離子介質的作用，從而產生應力腐蝕破壞。後得出雙相不鏽鋼不能承受在堿廠母液蒸餾的工況條件，對於該材料在純堿中應用，建議使用溫度不要超過80℃，且應在設計和製造時注意避免應力集中。這同樣也說明，在工業生產中，適宜材料的選用對生產的**、穩定、成本的降低來講是極其重要的。

不鏽鋼的耐腐蝕，主要是靠Fe-Cr合金的鈍化來實現的，不鏽鋼的鈍化膜特彆薄，大約1-10nm，膜並不十分均勻，局部總有缺陷，因此，鈍化膜很容易遭受破壞，如化學破壞和機械破壞等，鈍化膜的化學破壞主要是由於氯化物等侵蝕性陰離子與鈍化膜交互作用，導致點蝕，縫隙腐蝕和晶間腐蝕等局部腐蝕破壞。至於氯離子等對於鈍化膜破壞的機理也是一個正在探討的問題。鈍化膜的機械破壞是由於腐蝕環境和機械力共同作用的結果，在這種破壞形式中，鹵化物離子起著重要作用，因此針對不同的工況條件選用適宜的材料是極其重要的。