SE519589C2 - Användning av höghållfast rostfritt stål i apparatur för framställning av kaustiksoda - Google Patents

Description

519 589 2 Kaustiksoda framställs bland annat genom elektrolys av natriumkloridlösningar, varvid även klorgas produceras. Då diafragmametoden används har den erhållna natriumhydroxiden en koncentration kring 12% efter elektrolysen och innehåller även klorider och i vissa fall klorat. Lösningens koncentration ökas genom indunstning i flera steg i så kallade lutindunstare. I dessa upphettas lösningen under tryck, vattenånga avgår och klorider avlägsnas (efter kristallisering). I de sista indunstningsstegen når koncentrationen av NaOH upp till 47% och högre. Trots att klorider avlägsnats i flera steg har restmängder av både fast (upp till 8%) och löst klorid (upp till 7%) kunnat påvisas. Temperaturen i de lutindunstare dör NaOH-koncentrationen är som högst är 160-1 70°C.

Korrosionshastigheterna i en lutindunstare kan variera kraftigt, framförallt beroende på temperatur och strömningshastigheter. Vad gäller temperaturen kan variationer i samma apparatdel, till exempel ett indunstarrör eller en slitplåt, orsaka så höga korrosionshastigheter lokalt att oacceptebelt låg livslängd erhålls, samtidigt som större delen av materialet endast uppvisar försumbar korrosion. Vid de normalt förekommande temperaturskillnaderna, i till exempel ett lutindunstarrör, eller vid temperaturändring i samband med processförändringar, kan därför material, som tidigare uppvisat god livslängd, uppvisa höga korrosionshastigheter, vilket resulterar i avsevärt förkortad livslängd för detsamma.

Speciellt höga strömningshastigheter förekommer, förutom i indunstarrören, även vid cirkulationspumpens propeller och vid luftfördelaren (diffusören). Dessa delar riskerar därmed att utsättas för erosionskorrosion, vilken förvärras ytterligare vid ökande mängder olöst salt i lösningen, och uppvisar följaktligen höga avverkningshastigheter. Flera material som utnyttjats för konstruktion av lutindunstare, har i många fall oacceptabelt låg livslängd i dessa utsatta delar. lx) UI 519 589 2 De material som nu dominerar vid konstruktion av lutindunstare är 26-1 (UNS S 44626), Nickel 200 (UNS NO2200) .och Sanicro 28 (UNS NO8028). Vissa problem med höga korrosionshastigheter samt erosionskorrosion finns dock, vilket leder till förkortad livslängd hos konstruktionen. Nickel 200, som väsentligen innehåller 0,15 C (max), 99 Ni, 0,10 Cu (max) och 0,20 Mg (max), är idag det dominerande materialvalet tack vare dess höga beständighet mot korrosion från processlösningen vid lutindunstning. Försök med Sanicro 28 har gjorts, men materialet har begränsad livslängd på grund av korrosion.

Nickel 200 har dock begränsningen att materialets erosionsbeständighet är reducerad jämfört med rostfria stål såsom Sanicro 28. Kombinationen hög erosionsbeständighet och samtidigt hög beständighet mot processlösningen vid lutindunstning vore därför optimalt.

I syfte att utröna det ferrit-austenitiska materialets resistens och egenskaper vid exponering i skilda kaustiksodamiljöer har ett antal tester genomförts. Paralllellt med värt nya material, som vi valt att beteckna SAF 2906, har ett antal andra kommerisella material medtagits. Riktanalyserna för vårt nya material SAF 2906 liksom för övriga jämförelsematerial finns upptagna i Tabell 1 nedan.

Tabell 1. Kemisk sammansättning ivikts-°/6, hos försökslegeringarna. '~ * legeringar enligt uppfinningen ** 254 SMO är ett varumärke tillhörande Avesta Sheffield AB 8101111 c si Mn cr Ni M6 N Cu (36 841? 2906* 0,02 0,3 1,0 29,0 6,7 2,2 , 0,37 111611 0,5 8.46 2205 0,02 0,5 0,85 22,1 5,6 3,1 i 0,17 0,5 0,5 SAF 2304 0,03 0,5 1,0 22,5 4,8 0,3 ' 0,1 0,5 0,5 SAF 2507 0,02 0,4 0,6 25,4 6,8 3,8 0,3 0,5 0,5 86111616 28 0,02 0,45 1,75 27 31 3,3 0,06 1,0 254 sMo** 0,02 1,0 1,0 20 18 6,1 I 0,20 0,7 519 589 Testerna har innefattat korrosionsprovning i kokande NaOH med olika koncentration. Resultatet illustrerats i Fig 1. De duplexa rostfria stålen har erkänt gott motstånd mot spänningskorrosion. Vid lutindunstning erhålls miljöer med upp till 50% NaOH, där till exempel de duplexa SAF 2205, SAF 2304 och SAF 2507 uppvisar höga korrosionshastigheter. Sanicro 28 uppvisar en bättre beständighet än dessa stålsorter. Den nyutvecklade stålsorten som beskrivs i patent 9302139-2 har korrosionsprovats i kokande NaOH av olika koncentration. Överraskande visar det sig att mycket låg korrosionshastighet erhålls, bättre beständighet än för hittills kända duplexa stål uppnås och även bättre än för Sanicro 28.

Parallellt härmed har vidare provning gjorts av vårt nya material SAF 2906 i lösningar av NaOH/NaCl/NaCl3 vid två olika koncentrationer; den ena innehållande 10% NaOH och 2% NaCl, den andra innehållande 50% NaOH och 7% NaCl. l samtliga fall har lösningarna innefattat 800 ppm C103. Resultaten har erhållits såsom uppmätt mängd avfrätt material i mm/år vilka redovisas i Tabell 2 nedan.

Legering Miljö Temperatur °C Korrosions- hastighet mm/år SAF 2906 10% NaOH, 2% NsCl, 800 ppm ClO3 100 0,001 Kokande 0,001 50% NaOH, 7% NaCl, 800 ppm ClO3 100 0,001 Kokande 0,016 Sanicro 28 10% NaOH, 2% NaCl, 800 ppm ClOg, 100 0,001 Kokande 0,001 50% NaOH, 7% NaC|, 800 ppm CIO; 100 0,007 Kokande 0,34 Ni 200 10% NaOH, 2% NaCl, 800 ppm ClO3 100 0 Kokande 0,001 50% NaOH, 7% NaCl, 800 ppm ClO3 100 0,003 Kokande 0,15 519 589 Såsom framgàr därav har det överraskande visat sig att det nya materialet , betecknat SAF 2906, är avsevärt bättre än de hittills varande bästa materialen Sanicro 28 och Ni 200. Dessutom har austenit-ferritiska stal erkänt god beständighet mot erosionskorrosion. Som synes visar de redovisade resultaten möjlighetetn av en väsentlig livslängdsökning vidd materialval i lutindunstare.

Denna livslängdsökning förutses möjlig att uppná vid materialets (SAF 2908) användning i form av rör, plåt, stàng, svetsmaterial och gjutgods.

Claims (4)

10 15 20 25 30 519 589 Patentkrav

1. Användning av en ferrit-austenitisk rostfri stållegering k ä n n e t e c k n a d av, att den väsentligen består av i vikt-%: -C max 0,05 -Si max 0,8 -Mn 0,3-4 -Cr 28-35 -Ni 3-10 -Mo 1,0-4,0 -N 0,2-0,6 -Cu max 1,0 -W max 2,0 -S max 0,010 -Ce max 0,2 samt balans Fe jämte normalt förekommande föroreningar och tillsatser, varvid ferrithalten utgör 30-70 vol-%, såsom material för framställning av apparatur som ska tillgodose krav på god erosions- och korrosionsbeständighet mot NaOH-processlösningar vid framställning av kaustiksoda.

2. Användning av ett ferrit-austenitiskt rostfritt stål enligt krav 1, k ä n n e t e c k n at av, att legeringen i vikt-% innehåller 29-33% Cr och 3-7 % Ni.

3. Användning av ett ferrit-austenitiskt rostfritt stål enligt krav 1 eller 2, k ä n n e te c k n at av, att legeringen i vikt-% innehåller 1-3% Mo.

4. Användning av ett ferrit-austenitiskt rostfritt stål enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n at av, att materialet används till lutindunstare i form av rör, plåt, stång, svetsmaterial eller gjutgods.