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碱应力腐蚀环境管道材料的选择

一碱应力腐蚀环境简介

氢氧化钠(烧碱、火碱以及苛性钠)属于强碱的一种，于常温之下腐蚀性并不严重；然而处于高温且有应力存在之时，则会对诸多金属产生严重的腐蚀。

常温或者低温状态以及浓度低于百分之三十的条件下，在工业生产以及储运之中，时常运用碳钢贮罐、池槽来贮存烧碱。此时碳钢能够于其表面形成稳固的氧化保护膜，腐蚀性较轻，乃至不存在腐蚀情况，故而从经济性与实用性的角度出发，碳钢属于贮存、储运烧碱的优选金属材料。

在实际的生产和应用过程里，伴随烧碱温度与浓度的改变，碳钢的腐蚀速率便会快速提升，致使设备受损，甚至出现危险的应力腐蚀破裂--碱脆。碱脆直接造就裂缝，并且这种裂缝持续扩张，速度迅速加快，给生产和储运带来安全隐患，甚至酿成极为严重的后果。

二金属材料对氢氧化钠的耐腐蚀性能

1）金属材料耐烧碱性能

①银对烧碱的耐蚀性最好，其次为镍。银和镍能够耐所有浓度和温度的烧碱；

②金、铂和各种镍合金对各种浓度温度的烧碱也具有较好的耐蚀性；

③各种不锈钢可以耐温度80℃，浓度≥50%的烧碱；

④铜可耐温度100℃，30%和80℃，50%的烧碱；

⑤镁可耐60℃，50%的烧碱。

这些耐烧碱金属可以根据工艺的温度，浓度使用在烧碱生产设备及管道中，如蒸发器、输液泵、熬碱锅、分离器等，使用量最多的就是镍及其合金或者奥氏体不锈钢。

2）常用腐蚀数据中的氢氧化钠的材料选择

碱应力腐蚀环境（碱脆）下，管道选用的材料应符合下列要求：

a)管道的材料选用可参见本规范附录D中图D的要求：

b）碳素钢和低合金钢制管道的操作温度和碱液溶液位于附录D中图D上的B区时，焊后或冷加工后应进行消除应力热处理。热处理温度宜为600℃~650℃，保温时间2.4min/mm，且不应少1h;

c)当碱液浓度低但可能产生浓缩时，材料的选用可参见本规范附录D的要求；

d)当操作温度和碱液浓度位于图D上的A区时碳素钢和低合金钢制的管道焊后不需进行消除应力热处理。开停工或检修期间应采取水冲洗，不得进行蒸汽吹扫；

e）当操作温度和碱液浓度位于图D上的C区时材料应选用镍基合金。

4)工业纯钛在各种介质中的耐腐蚀性能表现

注：优-耐蚀；良-中等耐蚀；差-不耐蚀

三非金属材料的耐接碱腐蚀性能

非金属材料在烧碱防腐蚀施工现场使用较多，简单的来说，就是在碳钢内壁贴衬非金属材料，满足强度及耐腐蚀要求。非金属材料耐烧碱的有碳、石墨、橡胶、塑料（PVC,PE,F4,PVDF等)、陶瓷（温度80℃，浓度≥20%）、玻璃（常温，稀碱)、搪瓷（常温稀碱)等硅酸盐材料（适用于低温低浓度，不适用于高温高浓度烧碱腐蚀环境）。

1）橡胶衬里在各种防腐措施中占有非常重要的地位，是一种优良的耐碱材料：

①天然和合成橡胶60-80℃环境下耐50-60%烧碱溶液，85℃液碱使用天然硬胶，

②氯磺化聚乙烯和乙丙橡胶可以耐140-150℃液碱

③软氯丁橡胶可耐110℃，70%的液碱；

④糠醇、酚醛-环氧、糠酮树脂浸渍产品可耐温度200℃，浓度40%-50%的烧碱溶液。

而浸渍石墨中酚醛树脂浸渍产品不耐碱。

2）塑料中大部分材料都耐烧碱的，如:

①聚乙烯（65℃以下20%以上）

②聚丙烯（100℃，≥70%；65℃，100%固态烧碱)

③聚氯乙烯（65℃，≥60%）

④环氧（双酚A型90℃,10-30%；60℃,30-50%）

⑤呋喃（100℃，≥50%）

⑥氟塑料（190℃，所有浓度烧碱）

但是也有一些不耐烧碱的如酚醛、漆酚-糠醛树脂等。

四耐氢氧化钠腐蚀性涂料

于烧碱防腐蚀的应用中，耐烧碱防腐涂料包含糠醇涂料、环氧涂料、过氯乙烯防腐涂料、天然与合成橡胶浆涂料、氯化橡胶涂料、氯磺化聚乙烯涂料、沥青漆等，还有聚乙烯、聚氯乙烯、尼龙以及聚四氟乙烯热喷涂或者浸涂层等。

伴随耐蚀涂料的技术演进，尤其是针对强碱性介质的腐蚀情况，市场中涌现出了诸多高性能的耐烧碱涂料，像是氟橡胶涂料、PF-01涂料、TC涂料、PS涂料，为烧碱介质腐蚀增添了耐蚀材料选取的空间。

五防碱腐蚀工艺

烧碱防腐蚀工艺技术亦在持续推陈出新，有防腐蚀专家指出50%液碱防腐蚀能够采用“联合涂层”的工艺，具体做法为于经济较为实惠的碳钢储罐内壁热喷涂100μm的316L不锈钢，接着运用低粘度耐碱涂料实施封闭，最后开展较高粘度的耐碱面涂材料施工，涂装方式可选取滚涂或者高压喷涂。此种“联合涂层”组合层配套工艺能够取代价格高昂的不锈钢材料，节省诸多资金，并且还能满足50%液碱的存储需求，极大地降低了储罐制作成本。

二、金属及合金材料的耐“干氯气、湿氯气、液氯、高温氯”腐蚀性能

表18.12.3-2?金属及合金材料的耐“干氯气、湿氯气、液氯、高温氯”腐蚀性能

分类

材料

备注说明

常用