熔盐腐蚀

2021-05-19 14:55:41 作者：梁利君来源：化工设备与机械分享至：

熔盐腐蚀（meltensalt corrosion）

熔融盐是盐的熔融态液体，通常说的熔融盐是指无机盐的熔融体。形成熔融态的无机盐其固态大部分为离子晶体，在高温下熔化后形成离子熔体，因此最常见的熔融盐是由碱金属或碱土金属与卤化物、硅酸盐、碳酸盐、硝酸盐以及磷酸盐组成。

金属材料在熔盐中发生的金属腐性。凡应用熔盐的装置中，均可对金属材料产生腐蚀。形式熔盐腐蚀形式分为两类：一类是金属被氧化成金属离子，具有与水溶液腐蚀相同的电化学腐蚀过程，这是熔盐腐蚀的主要形式，阴、阳极间的电位差是腐蚀反应的推动力，而氧化剂的迁移速度控制着整个腐蚀的反应速度；另一类是以金属态溶解于熔盐中，不伴随氧化作用，如铅浸入氯化铅熔盐中产生的腐蚀。当金属一熔盐体系中存在温度梯度时，会产生温差质量迁移腐蚀，处于高温部位的金属被溶解，处于低温部位的金属从熔盐中析出。如此往复，可导致高温部位发生反部腐蚀，低温部位产生堵塞。即使处于等温条件下，由于实用金属材料大部分是合金，当其与熔盐接触时，合金中比较活泼的组分也常发生选择性腐蚀。预防措施防止或减缓熔盐腐蚀的主要措施是：除去熔盐中的空气和水分或减慢氧与水分在熔盐中的扩散迁移速度；合理选材，电化学保护。金属材料的熔盐腐蚀过程较复杂，包括物理溶解作用、化学作用及电化学作用。经常导致熔盐腐蚀的熔盐有熔融氢氧化物、熔融碳酸盐、熔融硝酸盐、熔融氯化物等。例如高温氧化物的熔融盐腐蚀，当各种熔融盐存在时，SiC和Si3N4形成的普通SiO2保护层能显著加速腐蚀。SiO2保护层在碱性盐溶液中被腐蚀，而在酸性盐溶液中不被腐蚀。

国内对熔盐的腐蚀机理只是在一个阶段，没有一个明确的定论，但有一个共识，因为有NO3- 等强氧化剂的存在发生化学钝化，而在金属管道内表面产生了一种钝化膜，KNO3和NaNO3起到了一种钝化剂的作用，钝化作用防止了金属被腐蚀或减轻了腐蚀。而氧化剂对金属的钝化作用有一定条件限制，即氧化剂浓度不应小于某一临界值。比如浓HNO3或浓H2SO4中对铁、铝存在钝化，但在稀HNO3或稀H2SO4中铁、铝会很快溶解，所以，氧化剂浓度低于某一定值，金属表面的钝化膜结构会遭到破坏，从而加剧金属腐蚀。

熔盐中的亚硝酸钠很不稳定，遇空气易氧化，生成硝酸钠，所以生产期问熔盐需用氮气保护，以隔绝空气。即使用氮气保护，熔盐在高温条件下也会分解。其反应式为：

3NaNO2一NaNO3+Na20+2NO 5NaNO2—3NaNO3+Na2O+N2

熔盐管道目前基本上用Cr-Ni系或Cr-Ni-Mo系不锈钢，也有少数用碳钢。高温（NaNO2和KNO3系熔盐使用温度一般在420~450度）下，熔盐对管道的腐蚀速率随着温度的升高而加剧，熔盐分解的产物Na20随着使用年限的延长积累增多，导致熔点升高，粘度加大，换热性能下降。

如果进入水蒸汽的话，一是氧化剂浓度下降，金属表面的钝化膜结构会遭到破坏；二是熔盐中Na20会和水结合，生成NaOH溶液，也会加速金属管道的腐蚀。

熔融卤化物体系中不存在卤素离子，但是在较高温度下，卤化物可能发生部分分解形成非常活泼的卤素原子，另外，在熔盐体系中还有可能发生物质转移，还有化学腐蚀等等，例如氟化钠熔盐中，很多不锈钢，镍基合金，都会发生较严重的腐蚀。