进电解槽盐水管道的泄漏及解决

董祥德

(潍坊亚星化学股份有限公司，山东 潍坊 261100)

【材料与设备】

进电解槽盐水管道的泄漏及解决

董祥德*

(潍坊亚星化学股份有限公司，山东 潍坊 261100)

电解槽：电化学腐蚀：钛材质；盐水管；接地：极网

分析钛材质盐水管道泄漏的原因，提出为防止电化学腐蚀而采取接地以及极网面积调整的具体实施方案，确保离子膜电解装置正常运行。

1 改造过程

潍坊亚星化学股份有限公司氯碱分公司(以下简称“潍坊亚星”)烧碱生产能力为12万t/a，电解槽采用伍德(伍迪)公司第3代BM-2.7 电解槽。潍坊亚星原自盐水高位槽至电解槽分配阀段纯盐水管道的材质为CPVC，因使用年限较长，泄漏频繁，处理漏点需装置停车，且漏点处理难度大。为稳定生产，借鉴了同行业的经验，于2016年5月大修期间，将该段盐水管道由CPVC材质更换为钛材质，施工单位选择了为同行企业成功进行过相同项目施工的单位。

为防止钛管道的电化学腐蚀[1-3]，钛管就位后安装了4处接地(如图1所示)，分别为：①进电解厂房前总管，②进电解厂房后总管，③单槽流量计后，④单槽各盐水分配阀前。图1中①接地于A(原设计接地点)；②③④并联后接地于B(新增接地点)。

图1 盐水管道接地安装示意图

一期电解槽于2016年5月9日23：58检修完毕后开车，5月11日11：00 B槽南组盐水分配阀前钛管法兰泄漏，打开检查，发现接地极网和钛管法兰腐蚀；二期电解槽于5月10日4：30开车，5月12日F槽南组钛管法兰泄漏，打开检查，同样是接地极网和钛管法兰腐蚀。测量检查接地点，发现一二期新增B接地点不符合接地要求[4]，一期接地电阻140 Ω，二期接地电阻130 Ω。立即重新进行了接地处理，使接地电阻符合要求；同时对接地极网进行了改造，用钛焊条代替了原接地极网。5月13—15日，南组盐水分配管法兰仍连续出现泄漏，经外出考察及分析后，于5月16日恢复并加大了南组盐水分配管接地极网，5月17日检查后，发现极网和钛管法兰完好。为保证接地极网的可靠性，潍坊亚星定制了一批加大尺寸的成品极网，极网到货后进行了更换。

2 原因分析

2.1 钛的抗腐蚀原理

钛属于化学性质比较活泼的金属，但钛表面极易形成一层致密的氧化物保护膜，该氧化膜使钛具有良好的稳定性、抗腐蚀性能。

2.2 南组钛管腐蚀原因

潍坊亚星每台电解槽分3组，电解槽北组对地电压为正，南组对地电压为负，如图2所示。

图2 电解槽对地电压示意图

Fig. 2 Diagram of voltage of electrolyzer relative to earth

第1次腐蚀原因：因接地点B不符合要求，接地极网不能将电流导出，在盐水的导电作用下，在钛管法兰与盐水之间形成杂散电流，电流方向从钛法兰表面流向盐水介质。该杂散电流的电流密度达到一定强度，就会引起钛法兰的腐蚀。在该腐蚀作用下钛法兰表面氧化膜被还原，钛法兰失去氧化膜保护发生电化学腐蚀而被迅速溶解，发生泄漏。

第2次腐蚀原因：重新做接地后，接地电阻符合要求，在当时没有接地极网的条件下，工艺人员对管道内极网进行自制改造，用钛焊丝代替了接地极网。该自制极网有效面积大大减小，钛焊丝极网表面电流密度偏大，极网与电解液电位差偏大，钛极网表面氧化膜被还原，造成二次腐蚀泄漏。

2.3 中组、北组钛管未腐蚀原因

中组、北组对地电压为正，钛极网、钛管法兰电势低于电解液，形成的电位差加速钛金属表面形成氧化膜，起到保护作用。

2.4 南组恢复极网并加大后，极网和钛管未腐蚀原因

因网状结构增大了极网与电解液的接触面积，大大降低了极网表面的电流密度，降低了极网与电解液的电位差，该电位差不足以破坏极网涂层，还原钛表面氧化膜。保证了接地极网的完整和接地性能，钛法兰与电解液实现了等电势，从而保护了钛管道不受腐蚀。

更换接地极网后，接地电流测量数据见表1。

表1 更换接地极网后接地电流测量数据Table 1 Measured grounding current after grounding electrode net is changed A

3 降低接地电流的试验

从理论上分析，增大电解槽至盐水加料钛管之间的电阻，可以降低接地电流，从而降低电流对接地极网的腐蚀。增大电解槽至钛管之间的距离是增大电解槽至盐水加料钛管之间电阻的可行方法。对此，潍坊亚星从以下2方面进行了试验探索。

3.1 增加加料软管长度

因重复加工，潍坊亚星电解槽盐水加料软管长度由1.5 m缩短至1.4 m，借此将A槽盐水加料软管全部更换足够长度的新软管。

测量后发现，接地电流并无变化，因此小幅度增加盐水加料软管长度对降低接地电流并无明显效果。

3.2 在钛管至电解槽之间增加非金属管道

在电解槽南组钛管至电解槽之间增加了一段60 cm非金属管道，接地电流测量数据如表2所示。

表2 增加60 cm非金属管道后接地电流测量数据Table 2 Measured grounding current after a 60-cm-length nonmetal pipe is added A

增加60 cm非金属管道后，接地电流降低约0.4 A。虽然接地电流有所降低，但仍处于同一数量级。

4 结语

(1)入槽电解液管道应用金属材质，必须充分接地，接地点必须符合要求，才能防止电化学腐蚀。

(2)接地极网结构要充分考虑接地电流的大小及电流方向等因素，使其足够承受所需的接地电流。

[1] 李可.金属管道的电化学腐蚀与防护[J].油气田地面工程，2013,32(5):118.

[2] 赵慧萍，赵文娟，张晓芳.金属电化学腐蚀与防腐浅析[J].化学工程与装备，2013(10):135-136.

[3] 万强，刘辉东，王如意，等.接地网防护涂层材料的电化学腐蚀特性[J]. 武汉大学学报(工学版).2015,48(6):873-877.

[4] 沈大伟.接地网的接地电阻和接触电势计算[J].建筑电气，1983(4)：153-156.

[编辑：董红果]

Leak of pipes for feeding brine into electrolyzers and solutions

DONGXiangde,LIUZhaolei

(Weifang Yaxing Chemistry Co., Ltd., Weifang 261100,China)

electrolyzer; electrochemical corrosion; titanium material; brine pipe; grounding; electrode net

The leak reasons of brine pipes made of titanium material were analyzed. Concrete implementation plans, i.e. grounding and pole net area adjustment, were put forward in order to prevent electrochemical corrosion. Thus, normal operation of ion-exchange membrane electrolysis device was ensured.

2017-04-10，刘召雷

TQ114.15

B

1008-133X(2017)06-0039-03

*[作者简介] 董祥德(1972—)，男，工程师，1996年毕业于青岛科技大学，现任潍坊亚星化学股份有限公司总经理助理、总调度室主任。