氯堿工業中樹脂重防腐選材

　　文/江先龍·常州華科樹脂有限公司

　　本文系統探討了氯堿各個工序過程中設各的腐蝕、耐蝕選材和安全問題，并提出了相應的防腐保護措施，闡述了樹脂重防腐在各工序中的具體應用。

　　氯堿工業是由電解食鹽水制備氫氧化鈉、氯氣和氫氣工業以及氯乙烯單體聚合成聚氯乙烯工業的工業的兩大部分組成。目前電解食鹽水的工藝工序大致為：鹽水、電解、氯處理和堿濃縮，目前該工藝裝置中接觸的幾乎都是高溫強酸、強堿和氯氣等強腐蝕性介質，因此腐蝕一直是制約氯堿行業穩定生產的一個重要因素。

　　“樹脂重防腐”是指以熱塑性、熱固性樹脂為基體材料的一種厚涂層、襯里或整體材料的重防腐方式，盡管目前業內還沒有這種叫法，筆者在此引入，為區別于“涂料防腐”。樹脂防腐和涂裝防腐的防腐性能很大程度都依賴于基體樹脂或成膜物，但前者區別與后者最明顯的-個區別就是防腐層的厚度前者大于或遠大于后者，前者的重防腐能力、抗滲性能、力學性能等都大大優于后者，當然-般情況下成本也更高。

　　“樹脂重防腐”，區別于目前國標GB/T50224中“樹脂類防腐蝕工程”（主要指的是“玻璃鋼襯里防腐”和狹義上的“玻璃鋼防腐”），它是一種“廣義復合材料重防腐”，概念范圍更大，具體表現形式主要有：熱塑性高分子材料為基材的襯里防腐、整體熱塑性材料防腐；熱固性樹脂為基材的厚漿型涂層、地坪、膠泥、玻璃鱗片膠泥、聚合物砂漿、聚合物混凝土、玻璃鋼內襯、整體玻璃鋼、磚板襯里、熱固性樹脂浸漬石墨材料、膠泥玻璃鋼復合防腐、涂裝玻璃鋼復合防腐、陰極保護樹脂防腐復合、水玻璃及搪瓷樹脂防腐復合、金屬熱噴樹脂防腐復合、襯膠樹脂防腐復合等。

　　樹脂防腐與金屬防腐、傳統涂裝防腐相比較，具有以下特點。

　　（1）可設計性。

　　（2）即可提供優于涂裝防腐的表面抗滲防腐性能，又能提供整體結構防腐性能。

　　（3）防腐力學性能對復合工藝的依賴性更強。

　　（4）樹脂防腐最終防腐層呈現各向異性和非均質性。

　　（5）綜合性能優異。

　　達到防腐功能的同時，樹脂防腐還可以兼具優良的電性能（導電或絕緣）、優異的熱性能（耐熱、導熱、絕熱）、比強度高比模量大（僅限玻璃鋼）、耐疲勞、減震、透波隔音、表面疏水、疏油、耐磨、防結垢等功效。

　　樹脂重防腐也有不足，包括：絕對強度不如金屬，彈性較低；絕對層間剪切強度和層間拉伸強度不足；屬剛性材料，性脆，耐沖擊不足；絕對耐溫和耐溫驟變性能不足；性能分散性較大，影響因素多。

　　腐蝕源與防腐選材

　　氯堿行業裝置的腐蝕主要表現有：電化學腐蝕、孔腐蝕、縫隙腐蝕、電偶腐蝕、晶間腐蝕、應力腐蝕、疲勞腐蝕、雜散電流腐蝕、絲狀腐蝕等。腐蝕源和腐蝕介質主要有：食鹽水溶液腐蝕、食鹽水電解過程雜散電流腐蝕、氯處理工序中氯及濕氯腐蝕、堿濃縮工序中高溫熔融堿腐蝕、尾氣腐蝕（CL₂、HCL、H₂SO₄氣體及堿霧）、電石法工藝中電石渣、電石泥、氫氧化鈣的腐蝕。需要防腐蝕保護的對象包括：設備、管道、廠房、鋼結構件、地坪等。

　　氯堿行業的主要耐蝕選材有如下幾類。

　　（1）碳鋼、鑄鐵、鈦、銅、奧氏體不銹鋼、超純鐵素體不銹鋼、哈氏合金、鎳和高鎳合金等金屬防腐蝕材料。

　　氯堿工藝段中采用到金屬材料的有包括高溫濕氯氣的洗滌和冷卻裝置（可選鈦金屬，當然部分也在用樹脂防腐之耐高溫FRP）、鹽水系統和管線（碳鋼襯橡膠或刷防腐涂料或襯FRP）、濃堿及高溫堿（鎳鉻不銹鋼或鎳及其合金）、有氧氣和水存在的工藝段都可用鈦金屬蝕口電解槽蓋、氯氣總管、氯氣洗滌塔、氯氣冷卻器、離子膜電解槽的陽極液循環和淡鹽水脫氯系統，但需要考慮性價比）、硫酸（可選哈氏合金，但有其他性價比更高的方案）。

　　（2）硬質PVC塑料、氟塑料、玻璃鋼、玻璃鱗片膠泥、磚板襯里等樹脂防腐材料。

　　應用于氯堿工業的耐腐蝕塑料有聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、氟塑料等，其中，聚氯乙烯PVC是使用最多和最廣的一類，具有優良的耐腐蝕能力，能抗稀硝酸、濃硫酸、氯氣等強氧化劑的氧化，耐酸、堿、鹽的腐蝕，常用來制作管道、塔器、儲罐、冷卻器等，特別是聚氯乙烯管道和設備。需要特別提到的是FRP-PVC，它是通過外纏玻璃鋼加強，解決了聚氯乙烯強度太低、容易變形的問題，較大地提高了耐高溫性能，應用越來越多了。

　　玻璃鋼是發展迅速的有機防腐，是樹脂防腐方法之-.在氯堿工業中，主要用作襯里、增強層（聚氯乙烯、聚丙烯設備、管道的外部包復）和整體結構，濕氯氣管道、鹽酸儲槽等也有較多運用。國內很多氯堿廠都用耐高溫玻璃鋼制作氯氣洗滌塔，用PVC-FRP制作氯氣干燥塔、氯氣除水霧器、氯水儲槽。玻璃鋼具有價格較低，耐腐蝕性能強，施工方便等優點，其應用范圍必將被進-步拓寬。

　　（3）襯膠防腐材料。

　　橡膠有較好的物理機械性能和耐蝕性能，除強氧化劑、有機溶劑、濃硫酸、硝酸和鉻酸外，對大多數無機酸、有機酸及各種鹽類、醇類都是耐腐蝕的，但耐溫性較差。在氯堿化工中，橡膠主要用作防腐蝕襯里和墊片等材料。在氯堿化工中，設備以鋼襯硬橡膠居多，主要在鹽水系統。

　　（4）石墨、陶瓷、玻璃、搪瓷。非金屬材料中的陶瓷、玻璃、搪瓷等材料，現在應用逐漸減少，有的已被其他材料完全取代。目前酚醛樹脂浸漬的石墨材料還在用，主要用于合成鹽酸、鹽酸脫吸裝置、PVC合成工藝的冷卻器等。

　　（5）涂料。

　　較多的是氯磺化聚乙烯和過氯乙烯漆，但僅用于房、構筑物、設備和管線等設施外表面。

　　總體上可以歸納為：鹽水系統為碳鋼襯PTFE或PVDF、碳鋼襯橡膠、PVC-FRP、PP一FRP等，會和陰極保護配合一起用；堿濃縮系統為鈦、鎳等合金、碳鋼襯PTFE等；電解食鹽水和氯氣處理工段為碳鋼襯橡膠、碳鋼襯PTFE/PVDF、PVC-FRP、VER-FRP；尾氣系統主要是氯氣、氯化氫氣體，硫酸氣體及堿霧等尾氣為主的腐蝕，防腐選材多為防腐涂料、FRP、PVC、PP等。

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