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碱洗:关于碱脆您了解多少?

更新时间:2024-01-11 16:01 星期四 阅读:99 次

碱脆是指金属及合金材料在较高温度下的碱性溶液中,由于拉应力和腐蚀介质的联合作用而产生的开裂。它是应力腐蚀破裂的一种类型。碱脆主要发生在锅炉水因软化处理带来碱性并在锅炉缝隙里浓缩造成的锅炉破裂,也发生在接触苛性碱的碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢设备上。 工业碱洗过程中必须控制好温度和碱液浓度,否则,容易发生碱脆现象,影响设备正常使用和寿命。

钢制设备表面通常会覆盖一层致密的Fe3O4保护膜。但在碱洗过程中,条件控制不当时,可能由于过高的局部拉伸应力会使局部区域的保护膜遭到破坏;也可能由于氢氧根(OH-)在表面富集使Fe3O4被溶解;或由于这两种情况的联合作用,破坏了设备表面的保护膜,在金属表面形成最初的腐蚀裂纹。一旦表面被腐蚀形成裂纹,OH-容易富集在裂纹中,形成电化学腐蚀:裂纹的尖端区域成为阳极,而裂纹周围的保护层成为阴极,再加上拉伸应力的作用,使裂纹迅速扩展,从外向内延伸,进而导致金属断裂。

钢制设备发生碱脆,一般要同时具备3个条件:

  1. 较高浓度的碱溶液。试验指出,浓度大于10%的碱液即足以引起钢的碱脆。
  2. 较高的温度。碱脆的温度范围较宽,但最容易引起碱脆的温度是在溶液的沸点附近。
  3. 拉伸应力。可以是外载荷引起的应力,也可以是残余应力,或者是两者的联合作用。拉伸应力的大小虽然是碱脆的一个影响因素,但更重要的因素是应力的均匀与否,局部的拉伸应力最容易引起碱脆。

压力容器和锅炉碱洗过程中,有时碱液浓度并不高,但也有可能会发生碱脆现象。清达环保总工韩泰清高工根据40多年的防腐清洗和工业水处理实践经验,认为这主要是因为局部地方常发生氢氧化钠的富集现象,如盐的沉积物或高温下水分的蒸发,都会使局部的碱浓度增大,进而引发碱脆。

如何防止碱脆的发生,主要可以从5个方面着手:

  1. 添加抑制剂,如磷酸三钠、硝酸钠等;
  2. 尽可能降低作业温度;
  3. 尽量将负荷应力降低;
  4. 进行消除应力的热处理,除去焊接、装配、加工时产生的残余应力;
  5. 选用不易产生碱脆的高镍铸铁、镍合金等材料。