氯碱工业中树脂重防腐选材

　　文/江先龙·常州华科树脂有限公司

　　本文系统探讨了氯碱各个工序过程中设各的腐蚀、耐蚀选材和安全问题，并提出了相应的防腐保护措施，阐述了树脂重防腐在各工序中的具体应用。

　　氯碱工业是由电解食盐水制备氢氧化钠、氯气和氢气工业以及氯乙烯单体聚合成聚氯乙烯工业的工业的两大部分组成。目前电解食盐水的工艺工序大致为：盐水、电解、氯处理和碱浓缩，目前该工艺装置中接触的几乎都是高温强酸、强碱和氯气等强腐蚀性介质，因此腐蚀一直是制约氯碱行业稳定生产的一个重要因素。

　　“树脂重防腐”是指以热塑性、热固性树脂为基体材料的一种厚涂层、衬里或整体材料的重防腐方式，尽管目前业内还没有这种叫法，笔者在此引入，为区别于“涂料防腐”。树脂防腐和涂装防腐的防腐性能很大程度都依赖于基体树脂或成膜物，但前者区别与后者最明显的-个区别就是防腐层的厚度前者大于或远大于后者，前者的重防腐能力、抗渗性能、力学性能等都大大优于后者，当然-般情况下成本也更高。

　　“树脂重防腐”，区别于目前国标GB/T50224中“树脂类防腐蚀工程”（主要指的是“玻璃钢衬里防腐”和狭义上的“玻璃钢防腐”），它是一种“广义复合材料重防腐”，概念范围更大，具体表现形式主要有：热塑性高分子材料为基材的衬里防腐、整体热塑性材料防腐；热固性树脂为基材的厚浆型涂层、地坪、胶泥、玻璃鳞片胶泥、聚合物砂浆、聚合物混凝土、玻璃钢内衬、整体玻璃钢、砖板衬里、热固性树脂浸渍石墨材料、胶泥玻璃钢复合防腐、涂装玻璃钢复合防腐、阴极保护树脂防腐复合、水玻璃及搪瓷树脂防腐复合、金属热喷树脂防腐复合、衬胶树脂防腐复合等。

　　树脂防腐与金属防腐、传统涂装防腐相比较，具有以下特点。

　　（1）可设计性。

　　（2）即可提供优于涂装防腐的表面抗渗防腐性能，又能提供整体结构防腐性能。

　　（3）防腐力学性能对复合工艺的依赖性更强。

　　（4）树脂防腐最终防腐层呈现各向异性和非均质性。

　　（5）综合性能优异。

　　达到防腐功能的同时，树脂防腐还可以兼具优良的电性能（导电或绝缘）、优异的热性能（耐热、导热、绝热）、比强度高比模量大（仅限玻璃钢）、耐疲劳、减震、透波隔音、表面疏水、疏油、耐磨、防结垢等功效。

　　树脂重防腐也有不足，包括：绝对强度不如金属，弹性较低；绝对层间剪切强度和层间拉伸强度不足；属刚性材料，性脆，耐冲击不足；绝对耐温和耐温骤变性能不足；性能分散性较大，影响因素多。

　　腐蚀源与防腐选材

　　氯碱行业装置的腐蚀主要表现有：电化学腐蚀、孔腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀、杂散电流腐蚀、丝状腐蚀等。腐蚀源和腐蚀介质主要有：食盐水溶液腐蚀、食盐水电解过程杂散电流腐蚀、氯处理工序中氯及湿氯腐蚀、碱浓缩工序中高温熔融碱腐蚀、尾气腐蚀（CL₂、HCL、H₂SO₄气体及碱雾）、电石法工艺中电石渣、电石泥、氢氧化钙的腐蚀。需要防腐蚀保护的对象包括：设备、管道、厂房、钢结构件、地坪等。

　　氯碱行业的主要耐蚀选材有如下几类。

　　（1）碳钢、铸铁、钛、铜、奥氏体不锈钢、超纯铁素体不锈钢、哈氏合金、镍和高镍合金等金属防腐蚀材料。

　　氯碱工艺段中采用到金属材料的有包括高温湿氯气的洗涤和冷却装置（可选钛金属，当然部分也在用树脂防腐之耐高温FRP）、盐水系统和管线（碳钢衬橡胶或刷防腐涂料或衬FRP）、浓碱及高温碱（镍铬不锈钢或镍及其合金）、有氧气和水存在的工艺段都可用钛金属蚀口电解槽盖、氯气总管、氯气洗涤塔、氯气冷却器、离子膜电解槽的阳极液循环和淡盐水脱氯系统，但需要考虑性价比）、硫酸（可选哈氏合金，但有其他性价比更高的方案）。

　　（2）硬质PVC塑料、氟塑料、玻璃钢、玻璃鳞片胶泥、砖板衬里等树脂防腐材料。

　　应用于氯碱工业的耐腐蚀塑料有聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、氟塑料等，其中，聚氯乙烯PVC是使用最多和最广的一类，具有优良的耐腐蚀能力，能抗稀硝酸、浓硫酸、氯气等强氧化剂的氧化，耐酸、碱、盐的腐蚀，常用来制作管道、塔器、储罐、冷却器等，特别是聚氯乙烯管道和设备。需要特别提到的是FRP-PVC，它是通过外缠玻璃钢加强，解决了聚氯乙烯强度太低、容易变形的问题，较大地提高了耐高温性能，应用越来越多了。

　　玻璃钢是发展迅速的有机防腐，是树脂防腐方法之-.在氯碱工业中，主要用作衬里、增强层（聚氯乙烯、聚丙烯设备、管道的外部包复）和整体结构，湿氯气管道、盐酸储槽等也有较多运用。国内很多氯碱厂都用耐高温玻璃钢制作氯气洗涤塔，用PVC-FRP制作氯气干燥塔、氯气除水雾器、氯水储槽。玻璃钢具有价格较低，耐腐蚀性能强，施工方便等优点，其应用范围必将被进-步拓宽。

　　（3）衬胶防腐材料。

　　橡胶有较好的物理机械性能和耐蚀性能，除强氧化剂、有机溶剂、浓硫酸、硝酸和铬酸外，对大多数无机酸、有机酸及各种盐类、醇类都是耐腐蚀的，但耐温性较差。在氯碱化工中，橡胶主要用作防腐蚀衬里和垫片等材料。在氯碱化工中，设备以钢衬硬橡胶居多，主要在盐水系统。

　　（4）石墨、陶瓷、玻璃、搪瓷。非金属材料中的陶瓷、玻璃、搪瓷等材料，现在应用逐渐减少，有的已被其他材料完全取代。目前酚醛树脂浸渍的石墨材料还在用，主要用于合成盐酸、盐酸脱吸装置、PVC合成工艺的冷却器等。

　　（5）涂料。

　　较多的是氯磺化聚乙烯和过氯乙烯漆，但仅用于房、构筑物、设备和管线等设施外表面。

　　总体上可以归纳为：盐水系统为碳钢衬PTFE或PVDF、碳钢衬橡胶、PVC-FRP、PP一FRP等，会和阴极保护配合一起用；碱浓缩系统为钛、镍等合金、碳钢衬PTFE等；电解食盐水和氯气处理工段为碳钢衬橡胶、碳钢衬PTFE/PVDF、PVC-FRP、VER-FRP；尾气系统主要是氯气、氯化氢气体，硫酸气体及碱雾等尾气为主的腐蚀，防腐选材多为防腐涂料、FRP、PVC、PP等。

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