耐腐蚀材料在氯碱化工中的应用研究

耐腐蚀材料在氯碱化工中的应用研究

陈勇飞

新疆中泰新鑫化工科技股份有限公司， 新疆 乌鲁木齐 830026

摘要：氯碱化工生产对材料的耐腐蚀性能有着较高要求，耐腐蚀性能较低的材料会持续受到生产环境和介质的腐蚀，影响设备功能的发挥，加大氯碱化工生产的安全风险，使企业蒙受巨大损失。合理选择耐腐蚀材料有利于降低生产成本，防范安全事故的发生，维护企业的经济效益及健康发展。本文将探讨氯碱化工的腐蚀特点及耐腐蚀材料的主要类型，旨在充分发挥耐腐蚀材料的应用价值，为企业挑选耐腐蚀材料提供有益参考。

关键词：耐腐蚀材料；氯碱化工；腐蚀因子

引言

众所周知，氯碱化工生产过程会产生大量的腐蚀性产物，会对所用生产设备造成一定的腐蚀，威胁设备运行安全和使用寿命，甚至破坏氯碱化工生产的连续性和高效性。考虑到材料的耐腐蚀性能是相对的，具有独特的适用条件，因此要对材料腐蚀原因予以充分明确，有针对性的对氯碱化工生产中耐腐蚀材料进行恰当选择，综合对比和考量，抵御酸碱盐等介质对设备材料的腐蚀，营造安全可靠的生产环境，达成氯碱化工生产降本增效目标，防范生产安全事故，对于企业经济蓬勃发展及良好社会形象的塑造大有助益。

1 氯碱化工生产中的主要腐蚀因子

在氯碱化工生产中，影响材料结构、性能和寿命的主要因素就是腐蚀作用，其中湿腐蚀的影响不容小觑，湿氯气、盐酸、烧碱、次氯酸钠等物质对不同材料的腐蚀程度有所差异，如使用石墨来抑制盐酸引起的腐蚀，用镍和镍基合金材料保护以烧碱为生产原料的设备。此外，电解系统产生的杂散电流也是重要的腐蚀因子，对材料的破坏较为严重。相较于均匀腐蚀，包含有缝隙腐蚀、晶间腐蚀、丝状腐蚀等多种类型的局部腐蚀产生的破坏力更大，无论金属材料还是非金属材料都会受到影响。生产环境对材料的耐腐蚀性能同样具有影响，不同温度和湿度下，同种材料与其他物质的化学反应条件并不一定能够得到满足，最终表现为耐腐蚀性能的强弱。以橡胶为例，干燥/湿润的氯气分别对橡胶产生/不产生腐蚀，严格控制生产环境是抑制腐蚀的一个思路。加强材料和环境的配合已然成为了氯碱化工生产的着力点，选择耐腐蚀材料要格外慎重[1]。

2 氯碱化工中常见的耐腐蚀材料

首先，氯碱化工生产的不同阶段温度、介质pH值和介质浓度有所区别，必须基于实际生产条件选择耐腐蚀材料；其次，材料质量是影响耐腐蚀性能的重要因素，所用耐腐蚀材料的质量必须达标，能够满足氯碱化工生产实际要求；最后，耐腐蚀材料采购价格较为低廉，后期维护管理比较便捷，从而有效降低氯碱化工生产成本，维护生产作业的安全持续进行。通过对耐腐蚀材料类型进行分析，应重点考虑金属材料和非金属材料在氯碱化工生产中的具体应用情况。

2.1金属材料

以金属为主要成分构成的材料被称之为金属材料，在氯碱化工生产中的应用较为广泛，耐腐蚀性能较为卓越，常见于以下几种：

（1）碳钢。成本低廉是碳钢设备的应用优势，当介质为碱性，浓度低于30%，温度在 80 ℃以下时，可考虑使用碳钢设备，能够抑制生产环境对材料的腐蚀；反之，碳钢设备坚决不能承载酸性溶液，会使材料受到严重腐蚀，盐水容器必须涂抹防腐涂层。对于碳钢材料的应用条件要予以牢记，避免氯碱化工生产中出现常识性错误，腐蚀主要生产设备的内衬，酿成不必要损失。

（2）不锈钢。环境温度、溶液浓度是运用不锈钢材料的选择依据，碱性溶液浓度超过30%时运用不锈钢更具合理性。不同型号的不锈钢成本价格差距极大，本着经济实用的原则，以氯碱化工生产环境温度50℃为分界线，不到50℃的低浓度碱性溶液使用成本较低的304不锈钢；温度超过50℃，溶液浓度较高时，可以选用316或316L不锈钢[2]。

（3）钛材。运用钛材制成管道，用于常温环境下输送氯化物、盐水，耐腐蚀性能较好。这是因为钛在常温下氧化，能生成一层厚厚的氧化膜，对设备起到了保护作用，能够抵御介质对设备的腐蚀，中性和碱性溶液中经常使用钛管。除此之外，氯碱化工生产往往涉及到氯气的电解和冷却，钛材用作冷却器具有突出优势。

（4）镍及镍合金。氯碱化工生产中高温、高浓度烧碱溶液的应用比较普遍，耐腐蚀性较强的材料有银和镍，而银的造价偏高，所以氯碱化工行业通常使用镍及镍合金制作生产设备和元器件，削弱各类因素对材料的腐蚀作用。综合考虑机械性能和耐腐蚀性能，镍及镍合金在金属材料中名列前茅，有力保障了氯碱化工生产安全性。

2.2非金属材料

导电性、导热性较差是非金属材料的一大特点，在氯碱化工生产中所用非金属材料的种类非常多，下面对于常用的几种非金属材料耐腐蚀性和适用性加以简要论述：

（1）聚氯乙烯。这种聚合物属于一种特殊的塑料，防火耐热、强度高、抗氧化及耐腐蚀性能优良，是氯碱化工生产中制作管道、设备的重要材料，生产安全因而得到一定保证。聚氯乙烯可与其他材料结合使用，如玻璃钢等，进一步提升强度和耐腐蚀性能，还能扩大复合产物的适用范围，创造价值不可估量。

（2）玻璃钢。玻璃钢属于发展比较迅速的一类材料，性质比较稳定，即便受到较强外力也不会发生损坏，而且耐腐蚀性能比其他材料优越，不易与酸碱盐溶液发生化学反应，在氯碱化工生产中用于储存和输送液体类的介质，生产设备的各部分关键结构中玻璃钢均有着重要应用

[3]。

（3）橡胶。橡胶有天然和合成两种，前者是从橡胶类植物中提取加工，后者由特定物质经聚合反应而得。其中NBR、EPDM、FKM、FFKM等类型的橡胶耐腐蚀性强，综合性能好，在氯碱化工生产中通常用于设备、管道衬里，阻挡设备和管道中的介质与金属材料的直接接触，从而避免金属材料遭到腐蚀，非金属耐腐蚀材料中橡胶的适用范围最广。

（4）聚烯烃。聚烯烃是氯碱化工生产中盐水管道的主要应用材料，对温度变化不敏感，基本上不会在环境温度骤变时发生破裂和形变，管道结构耐腐蚀性和密封性好，可以抵御较强的外力冲击。据调查显示，氯碱化工企业使用聚烯烃材料制作管道很少发生介质泄露事故，有效保证了氯碱化工生产安全。

（5）氯化聚氯乙烯。将PVC树脂进行氯化改性加工得到CPVC，目的在于增强材料的机械性能，满足苛刻条件下氯碱化工生产要求。耐腐蚀、耐高温的CPVC在氯碱化工生产中经常应用到电解槽出口淡盐水管线上，这种新型材料有着十分广阔的发展前景，将会引领氯碱化工生产耐腐蚀材料的重大变革。

（6）氟化物类。聚四氟乙烯是由四氟乙烯聚合而成的高分子化合物，具有非常优良的耐腐蚀性、耐高低温、高强度等性能。几乎可以抵抗所有化学介质，使用温度高达260℃。一般可用于耐腐蚀的管道、泵、阀门、垫片等，例如氯碱化工生产系统的盐水管路绝大部分使用聚四氟乙烯垫片。PVDF即F26，性能相比于PTFE和F46稍差；PTFE耐温和耐腐蚀性相当好，一般用于衬氟管道、阀门、密封件等；F46耐腐蚀性与PTFE相当，多用于衬氟泵或全氟泵。

（7）陶瓷和搪瓷。陶瓷是传统氯碱化工生产中不可或缺的材料，以粘土为主要原料，加入多种天然矿物成分，经过粉碎混炼、成型和煅烧所得，其表面因覆盖一层釉而不易被介质腐蚀。但是陶瓷的质地脆弱，外力击打可使其破裂，引起介质外泄，不得不更换新材料。搪瓷在碱溶液作用下极不稳定，耐腐蚀性稍弱，在实际生产中陶瓷和搪瓷材料现已逐渐被企业所淘汰。

3 结语

总而言之，氯碱化工生产中根据实际生产情况选择金属类和非金属类耐腐蚀材料，择优选取性价比较高、耐腐蚀性能强的材料，合理应用到设备、管道的各个位置，抵御腐蚀介质对主体结构的腐蚀和破坏，以发挥材料应有功能，构建完整的氯碱化工生产系统，保持生产的安全高效性，从而为相关企业快速发展保驾护航。

参考文献

[1]赵涛,黄志亮,夏同成,张敏.耐腐蚀材料在氯碱行业中的应用[J].武汉轻工大学学报,2018,37(03):98-100+105.

[2]杜朝宇.耐腐蚀材料在氯碱化工中的应用研究[J].化工管理,2017(12):139.

[3]陈威,龚光泽,李亚斌,谢智勇.耐腐蚀改性材料的制备及在联碱装置中的应用[J].天津化工,2021,35(06):40-45.