氢氧化钠溶液贮槽的开裂与对策VIP免费

四川化工与腐蚀控制第3卷2000年第2期t_-一·-一-·i．冬竺至、。·‘··氢氧化钠溶液贮槽的开裂与对策化洞删14003丁／?-7t_2(巴陵石化洞庭氮肥厂，岳阳，4)丁l0／f摘要简述了NaOH溶液贮槽应力腐蚀开裂的情况，分析了碱脆的原因，讨论了碱脆的：用篓策力腐蚀机理对策矾lc』毫农、关键词：碱贮槽碱脆应力腐蚀机理对策孑l【u⋯＼一一、概述洞庭氮肥厂合成氨的NaOH溶液贮槽是生产脱盐水的一台设备。溶液贮槽的尺寸为~4600×2300mm，用6ram碳钢板焊成，底板厚8ram。设计使用温度37．8℃、NaOH溶液浓度为50。贮槽内装有中57×3．5的1CrilSNi9Ti蒸汽管，通人低压蒸汽加热。实际操作温度为≤80"C、NaOH溶液浓度为4O。该贮槽是l975年从国外成套引进设备中的一台。1979年投入生产运行，1992年出现应力腐蚀开裂同年换用国产设备。脱盐水生产工艺条件不变，即NaOH溶液贮槽工况不变。但只使用了两个多月，就发生严重的腐蚀渗漏，大量碱液穿过槽壁和保温层及保护层向外流，既浪费了碱液，又使NaOH贮槽的混凝土基础遭受损坏，并污染了环境。撤除贮槽保温层，发现多处明显的穿透裂纹，在短期内被迫再次更换了新贮槽。新贮槽内增衬了耐碱的环氧树脂玻璃钢，使用期也只比第一次更换的贮槽多了几个月。1993年8月，第三次更换新贮槽。与第一、二次更换的两个贮槽不同，这次总结了前两次的经验教训，在贮槽加工、焊接好以后，进行了消除应力的热处理。虽然应力消除的程度未进行检测，但使用寿命却明显的延长了许多倍。第一次和第二次更换贮槽时，由于加工、焊接后，没有进行消除应力的热处理，在其使用的条件下，发生了应力腐蚀破裂，即碱脆。裂纹发生在焊接热影响区的焊缝两侧，裂纹呈树枝状发展，从内壁向外壁。二、应力腐蚀的原因普通的NaOH溶液贮槽大多数情况下可以用碳钢来制作。不过，在一定的浓度和温度下，应注意避免应力腐蚀。工程上通常用的不锈钢、碳钢等金属材料在一定的环境条件下，都有产生应力腐蚀的危险。在其应力腐蚀过程中，材料先出现微裂纹，然后再扩大为宏观裂纹。微裂纹一旦形成，裂纹尖端发生快速阳极溶僻，其扩展速度比其它类型的局部腐蚀要快得多。材料在破裂前没有明显的预兆，所以应力腐蚀破裂是所有腐蚀类型中破坏性和危害性最大的一种腐蚀。引起应力腐蚀原因一是有腐蚀性介质；二是设备体系中存在着应力，而且应力必须是拉应力。相反，压应力可以减缓应力腐蚀。应力和腐蚀介质的共同作用是引起应力腐蚀的条件，破裂则是应力腐蚀发展的结果。碳钢①维普资讯http://www.cqvip.com第3卷2000年第2期四川化工与腐蚀控制59在NaOH溶液中的应力腐蚀破裂，一般为晶间破裂发生应力腐蚀的条件是必须同时具备腐蚀介质和足够的拉应力。1．腐蚀介质NaOH水溶液的浓度及其操作温度是使碳钢贮槽发生应力腐蚀的主要因素之一。(1)NaOH水溶液的浓度碳钢焊接设备在NaOH水溶液中发生应力腐蚀破裂，一般是在一定的浓度和温度范围之内(见图1)。碳钢在低温稀碱液中具有良好的耐蚀性。然而一旦NaOH水溶液浓度高于5时，碳钢和低合金钢均有发生碱脆的可能性，随着碱浓度的增加，碳钢发生碱脆的倾向性增大。NaOH水溶液的浓度为3O左右时，最容易发生碱脆。洞庭氮肥厂NaOH水溶液贮槽的设计温度为37．8C、NaOH的浓度为5O，在此情况下一般不会发生碱脆。然而，当操作温度或NaOH的浓度升高就危险了。该贮槽实际操作条件与设计值有较大的差别。在实际操作中，NaOH的浓度为4O，远高于可能发生碱脆的5；温度为≤80C，显然温度过高。在40的碱水溶液中，碳钢贮罐处于发生碱脆的范围。圈1碳钢产生碱脆与NaOH的浓度和温度的关系(2)温度从图1可知，在j0NaOH水溶液中，碳钢应力腐蚀破裂温度下限约为48C，当NaOH溶液浓度小于1O％时，应力腐蚀破裂温度下限为90℃最容易发生碱脆的条件是a()H的浓度30、温度60C至沸点。图中还显示了发生开裂的临界曲线。该曲线表明，j0NaOH水溶液，当温度低于48C时，碳钢不会发生碱脆，显而易见，在一定的浓度下，液碱温度的高低是产生碱脆与否的一个关键因素。洞庭氮肥厂NaOH贮槽的设计温度为37．8C，而实际操作温度为≤80C。通过槽内加热管加热碱液，无温度自动控制装置，无搅拌，局部或...