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標準的不銹鋼系列產(chǎn)品，市場上采購較為困難，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個月，而1Cr18Ni9Ti制作的管材，使用壽命僅11個月。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，但投入運行后產(chǎn)生應力腐蝕破裂，經(jīng)檢查分析，應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?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力腐蝕性能與普通18-8奧氏體不銹鋼相比，只有在低應力下才顯示出一定的優(yōu)越性，在高應力作用下則區(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。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，嚴重處的裂紋呈向外放射狀，導致內(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度與其相對應，局部筒體母材多處發(fā)生點腐蝕。分析其產(chǎn)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余應力及設(shè)備制造時產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)應力二者疊加的應力源，同時在塔壁上結(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，對于該材料在純堿中應用，建議使用溫度不要超過80℃，且應在設(shè)計和制造時注意避免應力集中。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，如化學破壞和機械破壞等，鈍化膜的化學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，導致點蝕，縫隙腐蝕和晶間腐蝕等局部腐蝕破壞。至于氯離子等對于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于腐蝕環(huán)境和機械力共同作用的結(jié)果，在這種破壞形式中，鹵化物離子起著重要作用，因此針對不同的工況條件選用適宜的材料是極其重要的。