不銹鋼材料在純堿工業(yè)的使用

奧氏體不銹鋼的使用

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

00Mo5不銹鋼在純堿中主要是作碳化塔的冷卻管，它具有非常優(yōu)越的抗孔蝕和縫隙腐蝕能力，甚至可以用于接觸海水介質(zhì)的冷卻小管。但是該材料不是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的不銹鋼系列產(chǎn)品，市場(chǎng)上采購較為困難，其使用受到一定程度的限制，沒有大量推廣使用。

904L不僅具有高的鉻鎳含量，而且有很高的Mo含量，具有比00Mo5不銹鋼更好的耐蝕性，在純堿生產(chǎn)中，904L表現(xiàn)出較好的腐蝕和抗點(diǎn)蝕能力。另外，904 L有很好的冷熱加工性。在歐洲904L在純堿設(shè)備上被認(rèn)為具有與鈦材相媲美的優(yōu)異的耐蝕性能，在一些貧鈦國家它被大量地用于替代鈦材在純堿工業(yè)應(yīng)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等不銹鋼也廣泛的使用在純堿設(shè)備、管道、儀表及閥門等上面。

在與純堿生產(chǎn)密切相關(guān)的苛化法燒堿多效蒸發(fā)的生產(chǎn)中，高濃度的NaOH含量45%、NaCl含量20%、溫度150℃(沸騰)條件下用0Cr18Ni9Ti不銹鋼制作的泵閥用不到1個(gè)月，而1Cr18Ni9Ti制作的管材，使用壽命僅11個(gè)月。用超純鐵素體不銹鋼(000Cr26Mo1)在濃堿(42%-46%)生產(chǎn)線的蒸發(fā)器上，管壁腐蝕率僅為0.018mm/a，使用壽命超過10年。

雙相不銹鋼的使用

3RE60(00Cr18Ni8Mo3Si2)是奧氏體——鐵素體雙相不銹鋼，國外有的工廠將這種不銹鋼用于塔器的內(nèi)件，如格柵、塔盤等，國內(nèi)曾將該材料用于氨堿的母液蒸餾塔蒸餾段，但投入運(yùn)行后產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂，經(jīng)檢查分析，應(yīng)力腐蝕破壞部位是在溫度高處。雖然雙相不銹鋼有著比碳含量相當(dāng)?shù)膴W氏體不銹鋼更好抗晶間腐蝕的能力，但雙相不銹鋼耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能與普通18-8奧氏體不銹鋼相比，只有在低應(yīng)力下才顯示出一定的優(yōu)越性，在高應(yīng)力作用下則區(qū)別不大或基本相同。因此用此材料制成的母液蒸餾塔在使用2年后塔壁出現(xiàn)裂紋，發(fā)生滲漏，使用5年后各塔出現(xiàn)了30多處的泄漏點(diǎn)。裂縫與裂紋多出現(xiàn)在塔體的焊縫及熱影響區(qū)，其中環(huán)焊縫熱影響區(qū)的裂紋多，嚴(yán)重處的裂紋呈向外放射狀，導(dǎo)致內(nèi)外穿孔，焊縫熱影響區(qū)裂紋較集中，方向與焊縫平行且長(zhǎng)度與其相對(duì)應(yīng)，局部筒體母材多處發(fā)生點(diǎn)腐蝕。分析其產(chǎn)生原因認(rèn)為主要是氯化物的應(yīng)力腐蝕破壞造成損壞，應(yīng)力腐蝕破裂的原因主要是焊接應(yīng)力，尤其是補(bǔ)焊造成的殘余應(yīng)力及設(shè)備制造時(shí)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)應(yīng)力二者疊加的應(yīng)力源，同時(shí)在塔壁上結(jié)垢和干濕交替局部濃縮氯離子介質(zhì)的作用，從而產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破壞。后得出雙相不銹鋼不能承受在堿廠母液蒸餾的工況條件，對(duì)于該材料在純堿中應(yīng)用，建議使用溫度不要超過80℃，且應(yīng)在設(shè)計(jì)和制造時(shí)注意避免應(yīng)力集中。這同樣也說明，在工業(yè)生產(chǎn)中，適宜材料的選用對(duì)生產(chǎn)的**、穩(wěn)定、成本的降低來講是極其重要的。

不銹鋼的耐腐蝕，主要是靠Fe-Cr合金的鈍化來實(shí)現(xiàn)的，不銹鋼的鈍化膜特別薄，大約1-10nm，膜并不十分均勻，局部總有缺陷，因此，鈍化膜很容易遭受破壞，如化學(xué)破壞和機(jī)械破壞等，鈍化膜的化學(xué)破壞主要是由于氯化物等侵蝕性陰離子與鈍化膜交互作用，導(dǎo)致點(diǎn)蝕，縫隙腐蝕和晶間腐蝕等局部腐蝕破壞。至于氯離子等對(duì)于鈍化膜破壞的機(jī)理也是一個(gè)正在探討的問題。鈍化膜的機(jī)械破壞是由于腐蝕環(huán)境和機(jī)械力共同作用的結(jié)果，在這種破壞形式中，鹵化物離子起著重要作用，因此針對(duì)不同的工況條件選用適宜的材料是極其重要的。