ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Периодический метод электролитического концентрирования дейтерия из "Электролиз воды" При длительной работе электролизеров фильтрпрессного типа коррозии в различной степени подвергаются почти все их детали. Причины частичного или полного разрушения довольно разнообразны и сложны. Понадобились длительные исследования, наблюдения за всеми видами коррозии в электролизере и обобшение большого эксплуатационного опыта, чтобы установить зависимость вида коррозии от конструктивных особенностей аппарата и режима его работы. [c.215] Целесообразность мероприятий по устранению коррозии можно оценивать только после их длительной проверки в рабочих условиях. Иногда наблюдались случаи, когда меры, принятые для устранения одного вида коррозии, неожиданно вызывали возникновение коррозии другого вида. Так, применение фланцевого соединения газовых ппуцеров с рамой в электролизерах типа ФВ привело к коррозии кислородных отверстий рамы, которая никогда не наблюдалась при сварном соединении. Нанесение футеровки даже на одну нижнюю полку рамы почти полностью устраняет коррозию рам. Поэтому при конструктивных изменениях того или иного узла электролизера необходимо учитывать, как они могут сказаться на коррозии других деталей. [c.215] Сведения о коррозии деталей электролизеров, приведенные в данном разделе, основаны на богатом фактическом материале, собранном и обобшенном в результате длительных наблюдений за коррозионными процессами в электролизерах и осмотра десятков тысяч их деталей. Здесь описаны коррозионные процессы в электролизерах ФВ-500, поскольку они наиболее широко используются в крупных промышленных установках для производства водорода. Почти все виды коррозии, отмеченные в электролизерах ФВ-500, характерны и для других конструкций электролизеров фильтрпрессного типа, особенно для аппаратов с большим количеством ячеек. В биполярных электролизерах меньшей мощности с меньшим количеством последовательно включенных ячеек некоторые виды коррозии обычно наблюдаются в меньшей степени, а другие могут отсутствовать. [c.215] При длительной работе электролитических ячеек неблагоприятные условия, вызывающие усиленную коррозию, могут создаваться в результате заметных утечек тока между отдельными деталями или узлами электролизера, местного обеднения электролита щелочью, загрязнения его вредными примесями, нарушений температурного и концентрационного режимов работы электролизера и т. д. [c.215] О недостаточной скорости общей циркуляции электролита в аппарате, которая приводит к нарушению концентрационного и температурного режима процесса электролиза, можно судить по разности концентраций анолита и католита и по перепаду температур на входе и выходе электролита из средней камеры. [c.215] Поэтому основные данные об интенсивности и характере коррозии деталей, позволяющие определить ее причины, получают при осмотре электролизеров во время их разборки для капитального ремонта после длительной эксплуатации. Изучение внешдего вида деталей, подвергшихся коррозии, характера ее протекания, расположения разрушенного участка на детали, зависимость степени коррозии от расположения детали в ячейке (или в электролизере) и от длительности эксплуатации позволили установить определенные закономерности коррозионных процессов в фильтрпрессных электролизерах. Обобщение результатов исследований поведения железа, никеля и других металлов под действием тока в растворах щелочей при различных концентрациях и температурах электролита и фактические данные, полученные при осмотре деталей электролизеров, помогли установить (или достаточно обоснованно предположить) причины различных видов коррозии. Это в свою очередь позволило разработать меры предотвращения или ослабления основных коррозионных процессов при эксплуатации электролизеров. Усовершенствованные конструкции современных электролизеров, изготовленных с учетом таких мероприятий, в условиях нормального режима эксплуатации могут иметь пробег между капитальными ремонтами не менее 10 лет. [c.216] В основу приведенных ниже данных о коррозии положены обобщенные результаты осмотра первых промышленных электролизеров ФВ-500 отечественной конструкции при разборке их для капитального ремонта после длительной эксплуатации. Эти данные дополнены результатами последующих наблюдений за коррозионными процессами в аппаратах такого же типа, но с несколько измененной конструкцией отдельных узлов и деталей. Отметим, что в процессе освоения техники электролиза воды и эксплуатации электролизных установок интенсивность коррозионных процессов была значительно уменьшена, а многие виды коррозии совсе м устранены и могут наблюдаться лишь как исключение. [c.216] Коррозионная стойкость анодного выносного листа зависит прежде всего от качества никелирования, определяемого толщиной и пористостью никелевого покрытия. Его толщина имеет значение лишь потому, что не удается получить беспористый слой никеля при малой толщине покрытия. Никелирование анодных поверхностей ранее выполнялось раздельно сначала никель наносили на основной лист, затем после наклепки — на выносной лист. [c.217] Электроды с никелевым покрытием толщиной 50 мк, имеющим до 500 пор на 1 дм , оказались недостаточно стойкими при эксплуатации. После 6—10 лет работы 70—80% таких электродов имели значительные коррозионные разрушения с анодной стороны, в остальных электродах сохранился неразрушенный стальной лист, но было заметно ослаблено никелевое покрытие. Поэтому все электроды нуждались в капитальном ремонте и повторном никелировании. [c.217] Коррозия анодов начиналась с растворения железа в порах никелевого покрытия, что приводило к шелушению, а при плохом сцеплении металлов и к отслаиванию никеля. Вследствие этого на незащищенных участках электрода железо интенсивно растворялось, иногда вплоть до полного разрушения стального выносного листа. На лобовой поверхности анода в этих случаях оставалась только полуразрушенная никелевая пленка, удерживаемая сильно источенными коррозией анкерами. [c.217] Массовое распространение имела коррозия никелевого покрытия выносного листа под паронитовыми пятачками , где образовывались раковины и желобки, обрамляющие анкер. Наиболее интенсивдая коррозия отмечена на анкерных участках по границе пятачка , в местах расклепки анкеров, а также по краям электрода, т. е. там, где качество никелевого покрытия хуже, чем на остальной поверхности электрода. На 70% электродов наблюдалась совершенно однотипная сквозная коррозия у трех верхних (или симметрично расположенных трех нижних) анкерных болтов (см. рис, У-З), Она вызвана неравномерным распределением тока при никелировании из-за неправильной подвески электродов, в результате которой ток во время никелирования подавался только через эти три анкера. Очень высокая плотность тока на данных участках была причиной низкого качества защитного никелевого покрытия. Степень разрушения анодов заметно зависела от продолжительности эксплуатации электролизера чем дольше он работал, тем сильнее была коррозия и больше количество деталей, пораженных коррозией. [c.218] При устранении дефектов никелирования анодов, увеличении толщины никелевого слоя до 180—200 мк и резком уменьшении его пористости (не более 20 пор на 1 дм ) все ранее наблюдавшиеся коррозионные разрушения анодного выносного листа практически прекратились. Позднее было установлено, что беспористое покрытие толщиной 125—135 мк также надежно и в течение длительного времени защищает анод от разрушений. Устранение причин коррозии в первую очередь было связано с общим улучшением качества никелирования. Более тщательная предварительная подготовка детали (пескоструйная обработка, обезжиривание щелочью, промывка водой), изменение способа подвески электродов, уточнение режима никелирования (состав ванны, плотность тока, температура, продолжительность) и строгий контроль за качеством никелевого покрытия позволили в дальнейшем практически полностью исключить коррозию анодов. [c.218] При недостаточно высоком качестве никелевого покрытия на анодной стороне основного листа электрода раньше наблюдались коррозионные разрушения никеля, аналогичные описанным. Происходило шелушение, отслаивание и разрушение защитного никелевого слоя, преимущественно в верхней части основного листа, не закрытой выносным электродом, вдоль паронитовой прокладки, в местах скопления пены и накипи. [c.218] Известны случаи сквозной, быстро протекающей локализованной коррозии основного листа, начинающейся с анодной стороны. Из-за внешнего сходства (форма, глубина, сравнительно небольшая площадь пораженного участка) такая коррозия, наблюдаемая и на других деталях электролизера, получила наименование прожога . Обычно прожоги возникают внизу, в местах скопления шлама, особенно на границе изолирующей прокладки с металлом, реже — сбоку, совсем редко — в верхней части основного листа. В ячейках, расположенных на концах электролизера, прожоги наблюдались чаще, чем в ячейках, находящихся ближе к средней камере. Наибольшее число прожогов зафиксировано на анодных монополярных электродах. [c.219] Прожоги тоже заметно сократились при улучшении качества никелирования электродов. [c.219] Отметим, что при низком качестве никелевого покрытия в электролизерах, работавших на электролите с большим содержанием хлор-ионов (до 8 г/л), карбонатов (до 70—80 г/л) и других анионов, зафиксировано значительно больше прожогов, чем в электролизерах, где содержание этих примесей было меньше (до 1—3 г/л хлора и 30—40 г/л карбонатов). На тех установках, где поддерживают высокую чистоту электролита, периодически очищают его от загрязняющих анионов, систематически добавляют в электролит хромпик, прожоги электродов с хорошо никелированными анодными поверхностями практически ликвидированы (известны лишь единичные случаи). [c.219] На участках, где возможно обеднение электролита щелочью, следует отметить особую нежелательность присутствия ионов хлора, которые кроме увеличения общей скорости растворения металла способствуют возникновению питтинговой (точечной) коррозии, приводящей к более быстрому и глубокому разрушению деталей. При хорошем качестве никелевого покрытия, чистом электролите и высокой культуре эксплуатации электролизеров исключаются условия образования прожогов, что убедительно подтверждается производственным опытом. [c.220] Прожоги выносных листов были довольно редки и вызывались коротким замыканием выносного электрода на соседнюю деталь. В одних случаях это обусловливалось местными неровностями поверхности выносного листа (особенно по краям), в других — постепенным прорастанием железных мостиков через диафрагму (при большом содержании ионов железа в электролите), в третьих — соприкосновением электрода и металлической прокладки, закрепляющей диафрагму (при разрушении заклепок). [c.220] В несколько меньшей степени такая же коррозия наблюдается с катодной стороны основного листа около переточных отверстий. При этом края отверстия и участок вокруг него на расстоянии 5—6 мм обычно не разрушаются (см. рис. У-4). [c.221] Остальная часть катодной поверхности основного листа обычно покрыта налетом мелкодисперсного пирофорного губчатого железа, которое более интенсивно отлагается на участках, не закрытых выносным электродом. Выносные катодные листы совершенно не подвергаются коррозии, за 5—6 лет работы они покрываются слоем рыхлого губчатого железа толщиной 3—4 мм. Промытый от щелочи осадок пирофорного железа на катоде при соприкосновении с воздухом окисляется в первое время настолько активно, что иногда раскаляется докрасна. [c.221] Вернуться к основной статье