不锈钢材料在纯碱工业的使用

奥氏体不锈钢的使用

在纯碱工业中使用的不锈钢品种以奥氏体不锈钢和奥氏体-铁素体双相不锈钢为主。其中奥氏体不锈钢中含钼的00Mo5(00Cr18Ni18Mo5)不锈钢、高镍钼904L(00Cr20Ni25Mo4)不锈钢及316L(00Cr18Ni12Mo2)不锈钢使用最为广泛，双相不锈钢主要有奥氏体——铁素体双相不锈钢3RE60(00Cr18Ni8Mo3Si2)和CD4Mcu铸造不锈钢这两种材料。

00Mo5不锈钢在纯碱中主要是作碳化塔的冷却管，它具有非常优越的抗孔蚀和缝隙腐蚀能力，甚至可以用于接触海水介质的冷却小管。但是该材料不是一个标准的不锈钢系列产品，市场上采购较为困难，其使用受到一定程度的限制，没有大量推广使用。

904L不仅具有高的铬镍含量，而且有很高的Mo含量，具有比00Mo5不锈钢更好的耐蚀性，在纯碱生产中，904L表现出较好的耐全面腐蚀和抗点蚀能力。另外，904 L有很好的冷热加工性。在欧洲904L在纯碱设备上被认为具有与钛材相媲美的优异的耐蚀性能，在一些贫钛国家它被大量地用于替代钛材在纯碱工业应用。它不仅可以用作板材成为压力容器的壳体材料，也可以作为锻件和铸件用在换热器的管板和泵上。

除此以外316L、304等不锈钢也广泛的使用在纯碱设备、管道、仪表及阀门等上面。

在与纯碱生产密切相关的苛化法烧碱多效蒸发的生产中，高浓度的NaOH含量45%、NaCl含量20%、温度150℃(沸腾)条件下用0Cr18Ni9Ti不锈钢制作的泵阀用不到1个月，而1Cr18Ni9Ti制作的管材，使用寿命仅11个月。用超纯铁素体不锈钢(000Cr26Mo1)在浓碱(42%-46%)生产线的蒸发器上，管壁腐蚀率仅为0.018mm/a，使用寿命超过10年。

双相不锈钢的使用

3RE60(00Cr18Ni8Mo3Si2)是奥氏体——铁素体双相不锈钢，国外有的工厂将这种不锈钢用于塔器的内件，如格栅、塔盘等，国内曾将该材料用于氨碱的母液蒸馏塔蒸馏段，但投入运行后产生应力腐蚀破裂，经检查分析，应力腐蚀破坏部位是在温度最高处。虽然双相不锈钢有着比碳含量相当的奥氏体不锈钢更好抗晶间腐蚀的能力，但双相不锈钢耐氯化物应力腐蚀性能与普通18-8奥氏体不锈钢相比，只有在低应力下才显示出一定的优越性，在高应力作用下则区别不大或基本相同。因此用此材料制成的母液蒸馏塔在使用2年后塔壁出现裂纹，发生渗漏，使用5年后各塔出现了30多处的泄漏点。裂缝与裂纹多出现在塔体的焊缝及热影响区，其中环焊缝热影响区的裂纹最多，严重处的裂纹呈向外放射状，导致内外穿孔，焊缝热影响区裂纹较集中，方向与焊缝平行且长度与其相对应，局部筒体母材多处发生点腐蚀。分析其产生原因认为主要是氯化物的应力腐蚀破坏造成损坏，应力腐蚀破裂的原因主要是焊接应力，尤其是补焊造成的残余应力及设备制造时产生的结构应力二者叠加的应力源，同时在塔壁上结垢和干湿交替局部浓缩氯离子介质的作用，从而产生应力腐蚀破坏。最后得出双相不锈钢不能承受在碱厂母液蒸馏的工况条件，对于该材料在纯碱中应用，建议使用温度不要超过80℃，且应在设计和制造时注意避免应力集中。这同样也说明，在工业生产中，适宜材料的选用对生产的安全、稳定、成本的降低来讲是极其重要的。

不锈钢的耐腐蚀，主要是靠Fe-Cr合金的钝化来实现的，不锈钢的钝化膜特别薄，大约1-10nm，膜并不十分均匀，局部总有缺陷，因此，钝化膜很容易遭受破坏，如化学破坏和机械破坏等，钝化膜的化学破坏主要是由于氯化物等侵蚀性阴离子与钝化膜交互作用，导致点蚀，缝隙腐蚀和晶间腐蚀等局部腐蚀破坏。至于氯离子等对于钝化膜破坏的机理也是一个正在探讨的问题。钝化膜的机械破坏是由于腐蚀环境和机械力共同作用的结果，在这种破坏形式中，卤化物离子起着重要作用，因此针对不同的工况条件选用适宜的材料是极其重要的。