Miksi ammoniakki ei ole yhteensopiva kuparin kanssa?

Ammoniakki on yleinen kemiallinen yhdiste, jota käytetään lannoitteena, puhdistusaineena ja monissa muissa sovelluksissa, kuten metallurgisissa prosesseissa, kuten metallipintoja kovettavissa typpiseoslevyissä. Se on välttämätön raaka-aine typpihapon, ammoniumsuolojen ja amiinien valmistuksessa, se voidaan myös helposti muuttaa vedyksi, jota käytetään hitsauksessa ja muissa prosesseissa. Ammoniakki voi myös imeä suuria määriä lämpöä, joten se on erinomainen valinta jäähdytyssovelluksiin, kuten ilmastointi- ja jäähdytyslaitteissa. Ammoniumhydroksidi on kuitenkin erittäin myrkyllistä, altistuminen yhdisteelle voi aiheuttaa vakavia palovammoja silmille ja iholle sekä hengitysteiden ärsytystä. Se voi olla hengenvaarallinen, kun sitä hengitetään suuria määriä. Se on kuitenkin erittäin syövyttävää metalleille, se on yhteensopiva hiiliteräksen, raudan, ruostumattoman teräksen, titaaniseoksen ja alumiiniseosten kanssa, mutta ei ole yhteensopiva kuparin kanssa, kupari joutuu sinivihreäksi suolaksi, jos se altistuu sille. Miten se tapahtui?

Messingin korroosio havaittiin 1900-luvun alussa halkeamana ammuksen kotelossa kohti taistelukärjen rypistynyttä osaa. Tämä ilmiö esiintyy usein tropiikissa, erityisesti sadekaudella, ja siksi sitä kutsutaan kausihalkeamaksi, joka tunnetaan myös nimellä ammoniakkihalkeama, koska se liittyy ammoniakkiin tai ammoniakin johdannaisiin. Kupari – mukaan lukien Admiralty-messinki ja alumiini-kupari ovat kupariseoksia, jotka ovat herkimpiä ammoniumin aiheuttamalle jännityskorroosiohalkeamiselle (NH3SCC), ja ne eivät juuri eroa. Kupari-nikkeli-seokset. Ammoniakin jännityskorroosiohalkeilu kupariseoksessa olevissa lämmönvaihdinputkissa on tunnusomaista pintahalkeilusta, vihreä/vaaleansininen kupari-ammoniakkikaasu-korroosiokompleksit (yhdisteet) ja yksittäisten tai voimakkaasti haarautuneiden halkeamien muodostuminen putken pintaan, jotka voivat olla transkiteisiä tai kiteiden välinen, riippuen ympäristöstä ja painetasosta. Nestemäisen ammoniakin jännityskorroosiota muodostuu, kun väliaine täyttää seuraavat ehdot:

• Kupari- ja sinkkiseokset (messinki), mukaan lukien Admiralty-messinki ja Al-Cu, ovat alttiita halkeilulle; Messingin sinkkipitoisuus vaikuttaa herkkyyteen, varsinkin kun Zn:n massaosuus ylittää 15 %.
• NH3:n tai ammoniumyhdisteen vesiliuos ja aerobinen.
• PH yli 8.5.

Muita ympäristöjä, jotka voivat aiheuttaa kupariseosten jännityskorroosiota, ovat ilma, makea vesi ja merivesi, jotka ovat vakavasti saastuneita rikkidioksidilla; Rikkihappo, typpihappo, höyry, viinihappo, etikkahappo, sitruunahappo ja muut vesiliuokset, ammoniakki ja elohopea osien puhdistukseen. Jos nestemäinen ammoniakki (vesipitoisuus enintään 2 %) voi olla ilman (happi tai hiilidioksidi) saastuttama; Itse asiassa happi ja muut hapettavat aineet, kuten vesi, ovat tärkeitä olosuhteita kuparin jännityskorroosiolle. Jalostuksen aikana öljynjalostuksessa on paljon mahdollista korroosiota raakaöljyn epäpuhtauksien ja lisäaineiden vuoksi. Ammoniakin aiheuttamia halkeilukorroosiotyyppejä ovat:

 

H2S-NH3-H2O Korroosio

Se riippuu väliaineen pitoisuudesta, nopeudesta ja ominaisuuksista. Mitä korkeampi NH3- ja H2S-pitoisuus on, sitä vakavampi korroosio on. Mitä suurempi nesteen nopeus kupariputkessa, sitä voimakkaampi on korroosio. Alhaiset virtausnopeudet johtavat ammoniumin kerrostumiseen ja paikalliseen korroosioon. Jotkut väliaineet (kuten syanidi) voivat pahentaa korroosiota, kun taas happi (yhdessä ruiskutetun veden kanssa) voi kiihdyttää korroosiota.

 

Ammoniakkikorroosiota rikkihappoalkylointitornin huipulla

Alkalipesu- ja pesureaktorituotteet ovat tärkeitä happamien epäpuhtauksien poistamisessa, jotta voidaan hallita liiallista korroosiota fraktiointivyöhykkeen tornin yläosassa. Korroosionopeuden vähentämiseksi ja käytetyn inhibiittorin määrän vähentämiseksi neutraloiva amiini tai NH3 voi neutraloida tornin yläosan vesikondensaatin pH-arvoon 6–7. Joissakin tapauksissa NH3 voi kuitenkin aiheuttaa jännityskorroosiohalkeilua laivaston messinkiputkien yläpuolella. lauhduttimet.

 

Ammoniakin korroosio katalyyttisessä reformointilaitoksessa

Ammoniakin aiheuttama jännityskorroosiohalkeilu on yksi useista jännityskorroosiohalkeilutyypeistä katalyyttisissä reformointiyksiköissä. NH3:a esiintyy esikäsittelyreaktorin ja reformointireaktorin jätevesissä ja liukenee veteen muodostaen ammoniakkia, mikä johtaa nopeaan jännityskorroosiohalkeamiseen CU-pohjaisissa metalliseoksissa.

 

Ammoniakkikorroosio viivästetyssä koksausyksikössä

Viivästettyjen koksausyksiköiden laitteet ovat alttiita matalan lämpötilan korroosiomekanismeille, mukaan lukien ammoniakin aiheuttama kuparipohjaisten metalliseosten jännityshalkeilu. Näillä korroosiomekanismeilla on rooli vesisammutuksessa, höyrykoksin puhdistuksessa ja tuuletuksessa. Kaikissa koksaustorneissa on kuitenkin yleensä pakoputket ja -säiliöt, jotka ovat lähes jatkuvasti alttiina kosteille pakokaasuhöyryille ja -nesteille. Äkillisen jäähtymisen seurauksena muodostuneet ja poistuvat höyryt ja nesteet sisältävät yleensä suuria määriä H2S, NH3, NH4Cl, NH4HS ja syanidia, jotka vapautuvat koksaamolle menevän syötön lämpökrakkausreaktiosta. Koska koksausyksiköissä on NH3:a, korkean pH-arvon omaavissa kupariseosputkissa voi esiintyä ammoniakin aiheuttamaa jännityskorroosiohalkeilua.

 

Ammoniakkikorroosio rikin talteenottoyksiköissä

Kaasusyöttö sisältää yleensä runsaasti H2S:tä ja kyllästettyä vesihöyryä, ja siihen voidaan myös sekoittaa hiilivetyjä ja amiineja, mikä saattaa aiheuttaa H:n tunkeutumisen metalliin, jossa vedyn aiheuttamasta halkeilusta (mukaan lukien vedyn pullistuminen) ja sulfidijännityshalkeilusta (SSC) aiheutuvat kaasut. ) saattaa olla läsnä. Lisäksi kaasusyötössä voi olla NH3:a, mikä johtaa jännityskorroosiohalkeiluihin, kun taas syanidi voi myös nopeuttaa korroosiota.

 

Alle 20 % sinkkiä sisältävä messinki ei yleensä kärsi jännityskorroosiohalkeilusta luonnollisessa ympäristössä. Mitä suurempi messingin sinkkipitoisuus on, sitä suurempi on jännityskorroosion murtumisherkkyys. Alumiinin, nikkelin ja tinan lisääminen messingiin voi vähentää jännityskorroosiohalkeilua. Kun Zn-pitoisuus on alle 15 %, Cu-Zn-seoksen korroosionkestävyys paranee.

Jännityksenpoisto hehkuttamalla on yleisimmin käytetty tehokas keino estää messingin jännityskorroosiohalkeilu. Höyryympäristössä olevaa SCC:tä voidaan joskus hallita estämällä ilman sisäänpääsy, kupariseosten herkkyys on arvioitava tarkistamalla ja tarkkailemalla vesinäytteiden ja NH3:n pH aika ajoin ja virran tarkastus tai pyörrevirtojen silmämääräinen tarkastus voidaan tehdä. käytetään määrittämään, onko lämmönvaihdinpalkki rikki. Lyhyesti sanottuna kuparia ja sen seoksia tulisi kuitenkin välttää ammoniakin ja nestemäisen ammoniakin tuotannossa.