Каустична сода(NaOH) є однією з найважливіших хімічних сировин, загальний річний обсяг виробництва якої становить 106 тонн. NaOH використовується в органічній хімії, у виробництві алюмінію, у паперовій промисловості, у харчовій промисловості, у виробництві мийних засобів тощо. Каустична сода є побічним продуктом у виробництві хлору, 97% якого утворюється шляхом електролізу хлориду натрію.
Каустична сода має агресивний вплив на більшість металевих матеріалів, особливо за високих температур і концентрацій. Однак давно відомо, що нікель демонструє чудову корозійну стійкість до каустичної соди за всіх концентрацій і температур, як показано на рисунку 1. Крім того, за винятком дуже високих концентрацій і температур, нікель не схильний до корозійного розтріскування під напругою, викликаного каустичною содою. Тому на цих етапах виробництва каустичної соди, які вимагають найвищої корозійної стійкості, використовуються стандартні марки нікелю - сплав 200 (EN 2.4066/UNS N02200) і сплав 201 (EN 2.4068/UNS N02201). Катоди в електролізній комірці, що використовується в мембранному процесі, також виготовлені з нікелевих листів. Нижче за течією блоки для концентрування розчину також виготовлені з нікелю. Вони працюють за принципом багатоступеневого випаровування, переважно з використанням випарників з падаючою плівкою. У цих установках нікель використовується у вигляді труб або трубних решіток для теплообмінників попереднього випаровування, як листи або плаковані пластини для установок попереднього випаровування, а також у трубах для транспортування розчину каустичної соди. Залежно від швидкості потоку, кристали каустичної соди (перенасичений розчин) можуть спричиняти ерозію трубок теплообмінника, що робить необхідним їх заміну після періоду експлуатації 2–5 років. Процес випаровування з падінням плівки використовується для виробництва висококонцентрованого безводного каустичної соди. У процесі з падінням плівки, розробленому Bertrams, як теплоносій використовується розплавлена сіль за температури близько 400 °C. Тут слід використовувати трубки з низьковуглецевого нікелевого сплаву 201 (EN 2.4068/UNS N02201), оскільки за температур вище приблизно 315 °C (600 °F) вищий вміст вуглецю у стандартному нікелевому сплаві марки 200 (EN 2.4066/UNS N02200) може призвести до осадження графіту на межах зерен.
Нікель є кращим конструкційним матеріалом для випарників каустичної соди, де не можна використовувати аустенітні сталі. За наявності домішок, таких як хлорати або сполуки сірки, або коли потрібна вища міцність, у деяких випадках використовуються хромовмісні матеріали, такі як сплав 600 L (EN 2.4817/UNS N06600). Також великий інтерес для каустичних середовищ представляє високохромовий сплав 33 (EN 1.4591/UNS R20033). Якщо ці матеріали будуть використовуватися, необхідно переконатися, що умови експлуатації не спричиняють корозійного розтріскування під напругою.
Сплав 33 (EN 1.4591/UNS R20033) демонструє чудову корозійну стійкість у 25 та 50% NaOH до точки кипіння та в 70% NaOH при 170 °C. Цей сплав також продемонстрував чудові характеристики в польових випробуваннях на установці, що зазнала впливу каустичної соди з діафрагмового процесу.39 На рисунку 21 показано деякі результати щодо концентрації цього діафрагмового каустичного розчину, який був забруднений хлоридами та хлоратами. До концентрації 45% NaOH матеріали сплав 33 (EN 1.4591/UNS R20033) та нікелевий сплав 201 (EN 2.4068/UNS N2201) демонструють порівнянну видатну стійкість. Зі збільшенням температури та концентрації сплав 33 стає ще більш стійким, ніж нікель. Таким чином, завдяки високому вмісту хрому сплав 33 видається вигідним для обробки каустичних розчинів з хлоридами та гіпохлоритом з діафрагмового або ртутного процесу.
Час публікації: 21 грудня 2022 р.