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工业纯镍在烧碱溶液中的腐蚀行为研究

尹晓燕  
【摘要】:氢氧化钠(烧碱)是一种重要的基本化工原料,工业纯镍作为传统的耐碱金属材料而被广泛应用于制碱工业中的蒸发器中。在生产运行过程中,某厂烧碱装置的镍制一效蒸发器却存在着较为严重的腐蚀问题。 由于一效蒸发器是生产烧碱的关键设备,所以有必要展开对其腐蚀问题的研究。本论文在对设备进行现场考察的基础上,采用失重法、电化学方法进行了镍在烧碱溶液中的腐蚀实验,并对实验试样进行扫描电镜观察,主要工作及结论如下: 1.静态腐蚀实验结果表明,镍在烧碱溶液中的静态腐蚀速度随温度、浓度增加而增加,但大大低于0.1mm/a,根据金属均匀腐蚀的耐蚀性评定为耐蚀。极化曲线分析有钝化区出现,说明由于钝化现象的产生使得镍有较强的抗碱蚀能力。 2.利用旋转圆盘冲蚀试验机进行了镍在碱液中的常温冲刷实验,发现随着流速的增加,腐蚀失重增加,极化曲线上钝化区消失,说明冲蚀使得钝化现象遭到破坏,导致腐蚀速度增加。 3.利用H66-1磁致伸缩空蚀试验机进行镍在碱液中的常温空蚀实验,镍在一效蒸发器出料溶液中的空蚀失重大于进料溶液。极化曲线分析钝化区也消失,说明镍在空蚀条件下,钝化行为遭到破坏。根据计算,在进料溶液中由腐蚀引起的附加空蚀失重分量约为16%,在出料溶液中由腐蚀引起的附加空蚀失重分量高达36%。 4.利用H66-1磁致伸缩空蚀试验机和自制的高温空蚀实验容器进行镍在碱液中的高温空蚀实验,发现高温条件下的空蚀破坏更为严重,极化曲线钝化区消失。尝试进行高温状态下的阴极保护,空蚀失重有所降低,但阳极保护作用不大。 5.烧碱溶液中含有的杂质NaCl和NaCl_3使腐蚀速度增加。NaCl_3作为一种氧化剂能够促进镍在碱液中的氧去极化腐蚀,NaCl能够诱发孔蚀行为的发生。 6.根据实验结果和对一效蒸发器腐蚀原因分析,建议更换材质。硬度是衡量金属机械性能的一项重要指标。硬度高的合金,其抗冲蚀和抗空蚀能力胜于低硬度的纯金属。可以尝试进行Inconel-600、Inconel-690镍合金的现场腐蚀测试。另外要严格控制碱液中的杂质尤其是NaCl的含量,减少孔蚀现象的发生。 本文的创新点在于首次针对镍在烧碱溶液中的空化腐蚀行为做一全面、综合性的研究,尤其是首次将高温空蚀实验应用于实践。


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