工业生产中氯离子腐蚀案例及机理分析

王建勋

(万华化学集团股份有限公司，山东 烟台 264005)

摘 要：氯离子腐蚀是指氯离子对材料造成的腐蚀损伤现象，氯离子广泛存在于自然环境和生产生活中。化工生产是关乎经济、创新和可持续发展的重要领域，减轻氯离子腐蚀对化学工业生产造成的不良影响是科学研究的永恒话题。氯离子对化工装置的不良影响包括金属腐蚀、管道和设备堵塞、腐蚀性污染物生成以及可能引发的电化学反应。这不仅导致设备损坏、工艺效率降低、维护成本增加，还会对设备的寿命和安全性产生负面影响。因此，本文通过研究化工生产设备中存在的氯离子腐蚀的实际案例，深入分析氯离子对化工装置的多种腐蚀方式及其机制，并对预防措施和选材推荐提出了可行性建议。本研究对于有效保障化工装置安全性、可靠性、提高工业生产效率和经济效益具有重要的参考意义。

关键词：氯离子腐蚀；化工生产；腐蚀损伤；腐蚀机制

中图分类号：TB304     文献标识码：A    

前言

金属设备在服役过程中会不可避免的与酸、碱、盐等腐蚀介质直接接触并发生一系列化学反应，其中化学腐蚀会对生产环节产生严重的负面危害^[1]。腐蚀问题不仅导致设备的结构强度下降，还会引发泄漏和损坏等事故影响生产效率和产品质量，从而给相关生产企业造成巨大的财产损失。对于化学工业而言，减少生产装置中的腐蚀发生率始终是该领域面临的一个亟待解决的难题。

氯作为一个极其重要的化学物质在化工生产中发挥着广泛的作用，它在PVC生产原料、酸碱化合物制备、漂白剂、有机合成和清洁剂等化学工业生产方面发挥着重要价值^[2]，为各个行业提供了不可或缺的化学物质和材料，极大地推动了现代化学工业的发展。然而，氯离子在生产过程中可能对化工装置造成一些潜在的腐蚀性危害[3-5]，因此深入分析触氯装置的腐蚀失效机理并对腐蚀防护提出具体解决方案，对于促进工业良性生产具有重要的意义。

我国企业生产制造的二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)在全球范围内具有显著的行业竞争力。然而，自从2014年企业的MDI开车以来，多个触氯装置和生产设备在开车过程中都存在着一系列严重的腐蚀情况，因氯离子腐蚀问题造成的事故及装置停产给公司造成了巨大的财产损失。通过对某次停车大修的MDI某中试装置的实际调研得知，该装置材质为金属，装置内的反应原料为含有微量水的丁二烯(C4H6)，反应催化剂的组分中含有四氯化钛(TiCl4)。对一个关键塔顶取样后发现取出液明显分层，其中下层的液体是水，据此可以推测该塔冷凝器因遭受腐蚀而发生破损，导致循环冷却水进入管程造成了生产故障。

本文以上述物料特性复杂的中试装置作为切入点，剖析了中试管线和装置中存在的氯离子腐蚀引发的失效问题并提出预防措施和选材推荐，本研究旨在为相关企业解决此类问题时提供科学、适用的理论参考依据。

1 腐蚀类型与机理分析

1.1 塔底管线孔蚀与腐蚀机理

对大修的装置内部做了整体水洗处理并进一步吹扫后，进而对管线系统进行了为期10余天的仔细排查，最终发现塔底管线出现了明显的漏液现象。为了方便观察和检测漏液发生的原因，对该管线进行拆卸后进行了水平剖分处理。图1展示了该管线上、下两部分的内部形貌图，从图中可以观察到管道内部普遍存在着锈蚀的痕迹，其中下半部分的锈蚀较为严重。此外，相比于上半部分(图1a)，管道的下半部分出现了明显且相互贯穿的点蚀坑(图1b)。

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