1. Dlaczego stal jest stosunkowo odporna na zasady?
W środowisku zasadowym stal (złożona głównie z żelaza) tworzy gęstą, nierozpuszczalną warstwę pasywacyjną z magnetytu (Fe₃O₄) lub wodorotlenku żelazawego (Fe(OH)₂). Powłoka ta skutecznie zapobiega dalszej korozji leżącego pod spodem metalu nieszlachetnego pod wpływem roztworu alkalicznego, zapewniając w ten sposób dobrą-krótkoterminową odporność na korozję. Różni się to całkowicie od sytuacji w środowisku kwaśnym, w którym żelazo szybko się rozpuszcza, tworząc rozpuszczalne sole.
2. Jakie są kluczowe czynniki wpływające?
Rodzaje i stężenia alkaliów:
Skoncentrowane zasady (np. 50% NaOH): Dobra odporność na korozję, stabilna warstwa pasywacyjna. Pojemniki ze stali węglowej, często używane do przechowywania stężonych zasad, nazywane są nawet „zbiornikami na alkalia”.
Alkalia o średnim-stęeniu: odporność na korozję jest nadal akceptowalna.
Rozcieńczyć alkalia (zwłaszcza<30% NaOH) or molten alkali: More corrosive. Dissolved oxygen in dilute alkali solutions more easily damages the passivation film, leading to accelerated uniform corrosion. Molten alkali causes severe high-temperature corrosion and alkali embrittlement of steel.
Temperatura:
Temperatura jest jednym z najważniejszych czynników wpływających. Wraz ze wzrostem temperatury (zwykle powyżej 80 stopni) stabilność warstwy pasywacyjnej maleje, a szybkość korozji wzrasta wykładniczo. Wysokotemperaturowe-roztwory alkaliczne są wyjątkowo żrące dla stali węglowej.
Stan stresu:
Alkali embrittlement (caustic embrittlement): This is an extremely dangerous phenomenon. When cold-rolled steel (or any carbon steel or low-alloy steel) is subjected to a combination of moderately concentrated alkaline solution, high temperature (typically >50 stopni) i naprężenia rozciągające (spowodowane obróbką na zimno, naprężeniami szczątkowymi spawania lub obciążeniem roboczym), może wystąpić pękanie korozyjne naprężeniowe wzdłuż granic ziaren. Nawet jeśli ogólna korozja nie jest znacząca, sprzęt może nagle i bez ostrzeżenia pęknąć, powodując poważny wypadek. Historycznie rzecz biorąc, przyczyną tego było wiele eksplozji kotłów.
3.Jakie są charakterystyczne cechy zwojów-walcowanych na zimno?
Stan powierzchni: Zwoje-walcowane na zimno mają gładką, czystą powierzchnię, wolną od zgorzeliny tlenkowej występującej w przypadku zwojów-walcowanych na gorąco. Ułatwia to równomierne tworzenie warstwy pasywacyjnej, co jest znaczącą zaletą.
Hartowanie przez zgniot: Proces walcowania na zimno utwardza materiał, ale wprowadza również znaczne szczątkowe naprężenia wewnętrzne. Zwiększa to ryzyko pękania korozyjnego naprężeniowego (kruchość alkaliczna) w roztworach alkalicznych, szczególnie po spawaniu. Podczas użytkowania wymagana jest szczególna ostrożność.
4. W jakich środowiskach nie zaleca się stosowania środków ochronnych lub są one konieczne?
Środowisko alkaliczne o wysokiej-temperaturze: należy unikać zwykłej stali węglowej.
Środowisko narażone na naprężenia rozciągające (takie jak zbiorniki ciśnieniowe, rurociągi, elementy złączne): Należy zachować szczególną ostrożność ze względu na ryzyko kruchości alkalicznej.
Długotrwałe-zanurzenie lub sprzęt krytyczny: zaleca się stosowanie materiałów-bardziej odpornych na korozję lub podjęcie środków ochronnych.
5. Jakie są typowe zabezpieczenia i rozwiązania alternatywne?
Powłoka/wyłożenie: nałożenie żywicy epoksydowej, fenolowej lub gumowej wykładziny na wewnętrzną ścianę-stali walcowanej na zimno izoluje metal od roztworów alkalicznych. Jest to jedna z najbardziej ekonomicznych i skutecznych metod.
Stosowanie bardziej odpornych na korozję-metali:
Stal nierdzewna: Stal nierdzewna 304/316 ogólnie wykazuje lepszą odporność na korozję w roztworach alkalicznych o szerokich stężeniach i temperaturach niż stal węglowa, ale pękanie korozyjne naprężeniowe może nadal występować w stężonych gorących roztworach alkalicznych.
Stopy na bazie niklu-: takie jak stopy niklu 200 i monelu (stopy niklu-miedzi) są to materiały najwyższej-pod względem odporności na silną korozję alkaliczną (w tym stopione zasady), ale są niezwykle drogie.
Materiały nie-metalowe: w niektórych zastosowaniach można zastosować PP (polipropylen), PTFE (politetrafluoroetylen) i FRP (tworzywo sztuczne wzmocnione włóknem szklanym), ponieważ zapewniają one doskonałą odporność na korozję w roztworach alkalicznych.