CC BY
13
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА
Том 275 1976
коррозия электродных и конструкционных материалов при выпаривании растворов едкого натра в аппаратах с прямым электрическим
нагревом
Сообщение 1
В. П. ПИЩУЛИН, В. И. КОСИНЦЕВ
(Представлена научным семинаром кафедры процессов, аппаратов и кибернетики химических производств)
На кафедре процессов и аппаратов химических производств ХТФ ТПИ предложен и разрабатывается высокоинтенсивный способ проведения процесса выпаривания растворов едкого натра до высоких концентраций с применением прямого нагрева переменным электрическим током промышленной частоты (50 гц) в аппаратах электродного типа [1, 2]. Важной задачей в изучении этого процесса является выбор электродных и конструкционных материалов. Обзор справочной литературы [3, 4] показал, что наиболее устойчивыми в коррозионном отношении в растворах едкого натра являются следующие материалы: никель, медь, латунь, хромоникелевые стали, формованные уголь и графит, фто-ропласт-4, данные по электродным материалам в литературе отсутствуют. В данном сообщении приведены результаты коррозионных испытаний никеля, меди, латуни, стали Х18Н10Т, стали-3 и электродного угля в качестве электродных и конструкционных материалов в растворах едкого натра в условиях прямого электрического нагрева.
Исследования скорости коррозии электродных и конструкционных материалов проводились в ячейках из фторопласта-4. В .каждой ячейке были установлены два электрода из испытываемого материала с рабочей поверхностью 2 сж2идва образца из этого же материала для определения скорости химической коррозии. Исследования проводились при постоянной температуре 100° С и плотности переменного синусоидального тока промышленной частоты (50 гц) —2 а/см2. Регулирование и контроль плотности тока осуществлялись включением в электрическую сеть амперметра, вольтметра и автотрансформатора. Концентрация раствора едкого натра поддерживалась постоянной во время испытания и в первой серии опытов составляла 30%, во второй — 50% №ОН. Скорость коррозии электродов и образцов определялась весовым способом. Воспроизводимость результатов составляла ±3%.
Результаты исследования показали, что в обеих сериях потеря веса электродов и образцов линейно увеличивается с течением времени, что говорит о постоянстве скорости коррозии материалов.
Установлено, что скорость коррозии «фазного» электрода несколько больше скорости коррозии «нулевого» электрода, так для электродов из никеля скорость коррозии «фазного» электрода в среднем на 6-М0% превышает таковую для «нулевого» электрода, для меди и латуни — на 10—15%, для стали Х18Н10Т —на 8—12% и для стали-3 —на 15—20%. Исследования граничных падений напряжения переменного электрического тока также подтвердили неравнозначность граничного падения 90
напряжения у электродов. У «фазного» электрода граничное падение напряжения несколько выше граничного падения напряжения «нулевого» электрода. Подобная неравнозначность граничного падения напряжения свидетельствует о различной степени (протекания электродных реакций на электродах, что выражается в различной скорости разрушения электродов.
Скорость коррозии электродных материалов в 30%-ном растворе едкого натра примерно в 4 раза превосходит скорость коррозии конструкционных материалов для всех испытанных металлических образцов, так, например, для никеля скорость коррозии рабочей поверхности электродов составляла 1,28 г/м2 • нас, конструкционного образца—0,31 г/м1 • час, для стали-3, соответственно, — 5 г/м2 • час и 1,3 г/м2 • час. С увеличением концентрации раствора едкого натра с 30 до 50% скорость коррозии электродов возрастает в среднем в 2-*-4 раза, так, например, для никеля с 1,32 до 4,9 мм]год, для стали Х18Н10Т с 2,33 до 9,82 мм/год, для стали-3 с 5,6 до 13,8 мм/год. Скорость коррозии электродов в 50%-ном растворе уже в 8—12 раз превышает скорость коррозии конструкционных материалов.
Таким образом, наиболее стойкими как электродными, так и конструкционными материалами из исследованных металлов и сплавов являются никель и медь, скорости коррозии которых в 50%-ном растворе 1%таОН при 100° С составляют для электродов менее 5 мм/год, для конструкционных образцов — 0,3—0,5 мм/году для латуни и стали Х18Н10Т скорости коррозии в этих условиях составляют соответственно 7,5: 9,82 мм,/год и 0,7; 0,62 мм/год, а для стали-3 —уже 13,8 и 1,75 мм/год.
Угольные электроды практически не подвержены коррозии при данных условиях и полностью сохраняют свою первоначальную механическую прочность.
Визуальные наблюдения за состоянием внутренних поверхностей ячеек свидетельствовали о высокой коррозионной стойкости фторопла-ста-4 в данных условиях.
Выводы
1. Проведены коррозионные испытания электродных и конструкционных материалов в растворах едкого натра в условиях прямого электрического нагрева.
2. Установлено, что скорость коррозии электродов значительно превышает таковую для конструкционных образцов; «фазовый» электрод разрушается быстрее «нулевого»; увеличение концентрации раствора НаОН ускоряет коррозионные процессы.
3. Рекомендованы для конструирования электродных выпарных аппаратов следующие из исследованных материалы:
в качестве электродов — электродный уголь;
в качестве конструкционного материала — сталь Х18Н10Т;
в качестве футеровки и электроизоляции — фторопласт-4.
ЛИТЕРАТУРА
1. Н. И. Козлова, В. П. П и щ у л и н. Применение прямого электрического нагрева для выпаривания раствора ЫаО]М. Доклад на конференции молодых ученых V. Томска. Сборник докладов, Томск, 1971.
2. В. П. П и щ у л и ну В. И. Косинцев, Г. М. Измайлов, Н. П. Коньков. Совершенствование процесса выпаривания каустической соды на Кемеровском азотнотуковом заводе. Сообщение 1 (настоящий сборник).
3. И. Я. К л и н о в. Коррозия химической аппаратуры и коррозионностойкие материалы. М., Изд-1во «Машиностроение», 1967.
4. А. А. Лащинский, А. Р. Толчинский. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. Справочник. Л. Изд-во «Машиностроение», 1970.
