アンモニアが銅と相容れないのはなぜですか?

アンモニアは、肥料、洗浄剤、および金属表面を硬化させる窒化合金シートなどの冶金プロセスなどのさまざまな用途で使用される一般的な化合物です。 硝酸、アンモニウム塩、アミンの製造に不可欠な原料であり、溶接やその他のプロセスで使用される水素に簡単に変換できます。 アンモニアは大量の熱を吸収することもできるため、空調や冷凍装置などの冷却用途に最適です。 しかし、水酸化アンモニウムは非常に有毒であり、化合物にさらされると、目や皮膚に重度のやけどを引き起こしたり、気道を刺激したりする可能性があります. 大量に吸い込むと致命的になる可能性があります。 ただし、金属に対する腐食性が高く、炭素鋼、鉄、ステンレス鋼、チタン合金、アルミニウム合金には適合しますが、銅には適合せず、銅にさらされると青緑色の塩になります。 どうやってそうなった？

真ちゅうの腐食は、1900 年代初頭に弾頭のしわくちゃの部分に向かうシェル ケーシングの亀裂として発見されました。 この現象は、熱帯地方、特に雨季によく発生するため、シーズン クラックと呼ばれ、アンモニアまたはアンモニアの誘導体との関連から、アンモニア クラックとも呼ばれます。 銅 — アドミラルティ ブラスおよびアルミニウム-銅を含む銅合金は、アンモニウム誘起応力腐食割れ (NH3SCC) に対して最も影響を受けやすく、対比はほとんどありません。 銅ニッケル合金. 銅合金熱交換器チューブのアンモニア応力腐食割れは、表面割れ、緑色/水色の銅-アンモニアガス-腐食複合体 (化合物)、およびチューブ表面の単一または高度に分岐した亀裂の形成によって特徴付けられます。環境と圧力レベルに応じて、結晶間。 液体アンモニア応力腐食は、媒体が次の条件を満たしている場合に形成されます。

• アドミラルティ ブラスや Al-Cu などの銅および亜鉛合金 (真鍮) は、割れやすい傾向があります。 黄銅の亜鉛含有量は、特に Zn の質量分率が 15% を超える場合に感度に影響します。
• NH3またはアンモニウム化合物の水溶液で、好気的。
• PH8.5以上。

銅合金の応力腐食を引き起こす可能性のあるその他の環境には、SO2 によってひどく汚染された空気、淡水、海水が含まれます。 硫酸、硝酸、水蒸気、酒石酸、酢酸、クエン酸などの水溶液、部品洗浄用のアンモニア、水銀。 液体アンモニア（含水率が0.2％以下）が空気（酸素または二酸化炭素）によって汚染される可能性がある場合; 実際、酸素や水などの他の酸化剤は、銅の応力腐食の重要な条件です。 処理中、石油精製は、原油中の不純物や添加剤による潜在的な腐食が多くあります。 アンモニアによって引き起こされる亀裂腐食の種類は次のとおりです。

 

H2S-NH3-H2O 腐食

それは、媒体の濃度、速度、および特性に依存します。 NH3 と H2S の濃度が高いほど、腐食は深刻になります。 銅管内の流速が速いほど、腐食が強くなります。 流量が少ないと、アンモニウムの堆積と局部的な腐食が発生します。 一部の媒体 (シアン化物など) は腐食を悪化させる可能性があり、酸素 (注入された水と一緒に) は腐食を加速させる可能性があります。

 

硫酸アルキル化塔塔頂のアンモニア腐食

アルカリ洗浄および洗浄反応器生成物は、分留ゾーン塔頂システムでの過度の腐食を制御するために酸性不純物を除去するために重要です。 腐食速度を下げ、使用する抑制剤の量を減らすために、アミンまたは NH3 を中和することで、塔頂水凝縮液を pH 6 ～ 7 に中和することができます。ただし、場合によっては、NH3 がオーバーヘッドのネイビー真鍮管の応力腐食割れを引き起こす可能性があります。コンデンサー。

 

接触改質プラントにおけるアンモニア腐食

アンモニアによって引き起こされる応力腐食割れは、接触改質装置における応力腐食割れのいくつかのタイプの 3 つです。 NHXNUMX は、前処理反応器と改質反応器の流出物に存在し、水に溶解してアンモニアを形成し、CU 基合金の急速な応力腐食割れを引き起こします。

 

ディレードコーキング装置のアンモニア腐食

ディレード コーキング ユニットの装置は、アンモニアによって引き起こされる銅ベースの合金の応力亀裂など、低温腐食メカニズムの影響を受けやすくなっています。 これらの腐食メカニズムは、水によるクエンチング、スチーム コークスの洗浄、およびガス抜きにおいて役割を果たします。 ただし、通常、すべてのコークス塔には排気パイプとタンクがあり、これらはほぼ継続的に湿った排気蒸気と液体にさらされています。 急冷によって生成および排出される蒸気および液体には、通常、大量の H2S、NH3、NH4Cl、NH4HS、およびシアン化物が含まれており、これらはコークス工場への供給原料の熱分解反応から放出されます。 コーキング装置に NH3 が存在するため、pH 値が高い銅合金管では、アンモニアによる応力腐食割れが発生する可能性があります。

 

硫黄回収装置のアンモニア腐食

ガス供給は、通常、H2S と飽和水蒸気に富んでおり、H が金属に浸透する原因となる可能性がある炭化水素やアミンと混合されることもあります。 ) が存在する可能性があります。 さらに、NH3 がガス供給中に存在し、応力腐食割れを引き起こす可能性がありますが、シアン化物も腐食を加速させる可能性があります。

 

亜鉛含有量が 20% 未満の黄銅は、通常、自然環境で応力腐食割れを起こすことはありません。 黄銅の亜鉛含有量が高いほど、応力腐食割れ感受性が高くなります。 真鍮にアルミニウム、ニッケル、スズを添加すると、応力腐食割れを減らすことができます。 Zn含有量が15%未満の場合、Cu-Zn合金の耐食性が向上します。

焼鈍による応力除去は、黄銅の応力腐食割れを防止するために最も一般的に使用される有効な手段です。 蒸気環境での SCC は、空気の侵入を防ぐことで制御できる場合があります。銅合金の感度は、水サンプルと NH3 の PH を時々チェックして監視することで評価する必要があり、渦電流の電流検査または目視検査を行うことができます。熱交換ビームが壊れているかどうかを判断するために使用されます。 しかし要するに、銅とその合金は、アンモニアと液体アンモニアの製造では避けるべきです。