Waarom is ammoniak niet compatibel met koper?

Ammoniak is een veel voorkomende chemische verbinding die wordt gebruikt als meststof, reiniger en in verschillende andere toepassingen, zoals metallurgische processen, zoals nitreerlegeringsplaten, die metalen oppervlakken harden. Het is een essentiële grondstof voor de productie van salpeterzuur, ammoniumzouten en aminen, het kan ook gemakkelijk worden omgezet in waterstof, dat wordt gebruikt bij las- en andere processen. Ammoniak kan ook grote hoeveelheden warmte opnemen, waardoor het een uitstekende keuze is voor koeltoepassingen, zoals in airconditioning- en koelapparatuur. Ammoniumhydroxide is echter zeer giftig, blootstelling aan de verbinding kan ernstige brandwonden aan ogen en huid veroorzaken, evenals irritatie van de luchtwegen. Het kan dodelijk zijn wanneer het in grote hoeveelheden wordt ingeademd. Het is echter zeer corrosief voor metalen, het is compatibel met koolstofstaal, ijzer, roestvrij staal, titaniumlegeringen en aluminiumlegeringen, maar is niet compatibel met koper. Koper komt in een blauwgroen zout terecht als het eraan wordt blootgesteld. Hoe is het gebeurd?

Corrosie van messing werd ontdekt in de vroege jaren 1900 als een scheur in de huls in de richting van het verfrommelde deel van de kernkop. Dit fenomeen komt vaak voor in de tropen, vooral in het regenseizoen, en wordt daarom ook wel season crack genoemd, ook wel ammoniak crack genoemd vanwege de associatie met ammoniak of derivaten van ammoniak. Koper - inclusief admiraliteitsmessing en aluminium-koper zijn de koperlegeringen die het meest vatbaar zijn voor ammonium-geïnduceerde spanningscorrosie (NH3SCC), met bijna geen contrast met Koper-nikkellegeringen. Ammoniakspanningscorrosiescheuren in warmtewisselaarbuizen van koperlegeringen worden gekenmerkt door oppervlaktescheuren, groen/lichtblauwe koper-ammoniakgascorrosiecomplexen (verbindingen) en de vorming van enkelvoudige of sterk vertakte scheuren op het buisoppervlak, die transkristallijn of interkristallijn, afhankelijk van de omgeving en het drukniveau. Vloeibare ammoniak spanningscorrosie zal worden gevormd wanneer het medium aan de volgende voorwaarden voldoet:

• Koper en zinklegeringen (messing), waaronder admiraliteitsmessing en Al-Cu, zijn vatbaar voor scheuren; Het zinkgehalte van messing beïnvloedt de gevoeligheid, vooral wanneer de massafractie van Zn 15% overschrijdt.
• Een waterige oplossing van NH3 of ammoniumverbinding, en aëroob.
• PH hoger dan 8.5.

Andere omgevingen die spanningscorrosie van koperlegeringen kunnen veroorzaken, zijn onder meer lucht, zoet water en zeewater dat ernstig vervuild is door SO2; Zwavelzuur, salpeterzuur, stoom, wijnsteenzuur, azijnzuur, citroenzuur en andere waterige oplossingen, ammoniak en kwik voor het reinigen van onderdelen. Waar vloeibare ammoniak (watergehalte niet meer dan 0.2%) verontreinigd kan zijn door lucht (zuurstof of kooldioxide); In feite zijn zuurstof en andere oxidatiemiddelen zoals water belangrijke voorwaarden voor spanningscorrosie van koper. Tijdens de verwerking heeft aardolieraffinage veel potentiële corrosie door onzuiverheden in ruwe olie en additieven. Soorten scheurcorrosie veroorzaakt door ammoniak zijn onder meer:

 

H2S-NH3-H2O Corrosie

Het hangt af van de concentratie, snelheid en eigenschappen van het medium. Hoe hoger de concentratie NH3 en H2S, hoe ernstiger de corrosie. Hoe hoger de vloeistofsnelheid in de koperen leiding, hoe sterker de corrosie. Lage stroomsnelheden leiden tot ammoniumafzetting en plaatselijke corrosie. Sommige media (zoals cyanide) kunnen corrosie verergeren, terwijl zuurstof (samen met het geïnjecteerde water) corrosie kan versnellen.

 

Ammoniakcorrosie aan de bovenkant van de zwavelzuuralkyleringstoren;

Alkaliwas- en wasreactorproducten zijn belangrijk voor het verwijderen van zure onzuiverheden om overmatige corrosie in het torentopsysteem van de fractioneringszone te beheersen. Om de corrosiesnelheid te verminderen en de hoeveelheid gebruikte remmer te verminderen, kan neutraliserende amine of NH3 het condensaat van het water van de toren neutraliseren tot een pH van 6 tot 7. In sommige gevallen kan NH3 echter spanningscorrosie veroorzaken in marineblauwe koperen buizen in de lucht condensors.

 

Ammoniakcorrosie in katalytische reformeringsfabriek

Scheurvorming door spanningscorrosie veroorzaakt door ammoniak is een van de verschillende soorten spanningscorrosie in katalytische reformeringseenheden. NH3 komt voor in het effluent van de voorbehandelingsreactor en de reformeringsreactor en lost op in water om ammoniak te vormen, wat resulteert in snelle spanningscorrosiescheuren van op CU gebaseerde legeringen.

 

Ammoniakcorrosie in de vertraagde cokeseenheid

De apparatuur van vertraagde verkooksingsinstallaties is gevoelig voor corrosiemechanismen bij lage temperaturen, waaronder spanningsscheuren van legeringen op koperbasis, veroorzaakt door ammoniak. Deze corrosiemechanismen spelen een rol bij het blussen van water, het reinigen van stoomcokes en het ontluchten. Alle cokestorens hebben echter meestal uitlaatpijpen en tanks die bijna continu worden blootgesteld aan vochtige uitlaatdampen en vloeistoffen. De dampen en vloeistoffen die worden gevormd en afgevoerd door plotselinge afkoeling bevatten meestal grote hoeveelheden H2S, NH3, NH4Cl, NH4HS en cyanide, die vrijkomen bij de thermische kraakreactie van de voeding naar de cokesfabriek. Door de aanwezigheid van NH3 in verkooksingsinstallaties kan spanningscorrosie, veroorzaakt door ammoniak, optreden in buizen van koperlegeringen met hoge pH-waarden.

 

Ammoniakcorrosie in zwavelterugwinningsinstallaties

De gastoevoer is gewoonlijk rijk aan H2S en verzadigde waterdamp, en kan ook worden gemengd met koolwaterstoffen en aminen, waardoor H het metaal kan doordringen, waar gassen van waterstofgeïnduceerd kraken (inclusief waterstofbolling) en sulfidespanningsscheuren (SSC ) aanwezig kan zijn. Daarnaast kan NH3 in de gastoevoer aanwezig zijn, wat leidt tot spanningscorrosiescheuren, terwijl cyanide ook corrosie kan versnellen.

 

Messing dat minder dan 20% zink bevat, heeft in het algemeen geen last van spanningscorrosie in de natuurlijke omgeving. Hoe hoger het zinkgehalte van messing, hoe groter de gevoeligheid voor spanningscorrosie. Het toevoegen van aluminium, nikkel en tin aan messing kan spanningscorrosie verminderen. Wanneer het Zn-gehalte lager is dan 15%, wordt de corrosieweerstand van de Cu-Zn-legering verbeterd.

Het elimineren van spanning door gloeien is de meest gebruikte effectieve maatregel om spanningscorrosie van messing te voorkomen. SCC in de dampomgeving kan soms worden gecontroleerd door het binnendringen van lucht te voorkomen, de gevoeligheid van koperlegeringen moet worden beoordeeld door de PH van watermonsters en NH3 van tijd tot tijd te controleren en te bewaken, en huidige inspectie of visuele inspectie van wervelstromen kan worden gebruikt om te bepalen of de straal van de warmtewisselaar is gebroken. Maar kortom, koper en zijn legeringen moeten worden vermeden bij de productie van ammoniak en vloeibare ammoniak.