关于电解槽阳极出口嘴腐蚀现象分析

王小敏，侯方敏，苏武臣，程传明

（中国平煤神马集团开封东大化工有限公司，河南 开封 475003）

1 异常现象

开封东大化工公司共有10万t/a烧碱和5万t/a烧碱2个电解系统，2017年8月和9月分别对10万t/a系统C/D/E 3台槽进行了膜极距改造，C/D 2台槽改造后一个月，发现槽电压上升较快，停车检查发现阴极进口总管和过滤器内有黑色鳞片状物质，经过化验分析:含离子镍57%，铁离子1%。运行到第5个月后，开始多次出现阳极出口软管螺纹内侧腐蚀透，泄漏盐水等现象，频繁被动停车检修。具体现象如下。

（1）2018年1月24日新电解D槽8#阳极出口软管泄漏盐水，停车洗槽后，拉开槽子，检查发现牺牲电极完好，垫片下部的螺纹内侧与牺牲电极连接处腐蚀呈凹坑状小洞；

（2）2018年2月10日新电解C槽13#阳极出口软管泄漏盐水，停车检查发现出口嘴和牺牲电极均发生腐蚀，牺牲电极与淡盐水接触的部分已全部消失，与氯气接触的部分尚在，但颜色变紫，出口嘴螺纹内侧与牺牲电极连接处也腐蚀呈现凹坑状小洞；

（3）2018年3月15日新电解D槽6#阳极出口软管泄漏盐水，停车检查腐蚀现象与2月10日类似。

（4）2018年3月17日新电解C槽11#阳极出口软管泄漏盐水，停车后检查腐蚀现象与2月10日和3月15日基本一样。

由于尚未对电解槽采取有效措施，5月4日和5月7日C、D槽分别出现多个出口嘴腐蚀透，造成盐水泄漏停车。

（5）5月 4日 C 槽 3#、4#、5#、7#、25# 等 5 片单元槽阳极出口牺牲电极腐蚀，同时3#、4#、5#槽3片槽出口嘴腐蚀透，停车将3#、4#、5#槽取下，更换上两片嘴部修复过的电解槽C27B12和169B08，更换7#和25#槽牺牲电极。

（6）5 月 7 日 D 槽 169B02、B03、B09、B25 槽阳极出口牺牲电极腐蚀，停车将169B01、B02、B09、B11、B25被腐蚀的牺牲电极拆下，焊接新牺牲电极（修槽厂家提供）后重新装上，169B11、B17、B20、B21出口嘴腐蚀透，将 B17、B20、B21、B88 号槽取下（B88槽内漏），更换上3片 168B34，167B61，227B49膜极距新槽和一片227B71高电密槽子。

2 腐蚀现象原因分析

鉴于新电解C、D槽反复出现阳极出口嘴和牺牲电极腐蚀而造成停车事故，该公司召开了事故分析会，总结导致腐蚀的原因主要有:电解槽接地不良，杂散电流高发生电化学腐蚀，牺牲电极涂层脱落等。

3 杂散电流产生原因分析[1]

（1）杂散电流的腐蚀。在电解槽工作时，由于通入大的直流电流进行食盐水溶液的电解反应制取氯、氢和烧碱，往往会出现电流的泄漏，使金属构件的局部区域受到很大电流密度的阳极极化，很快发生电蚀现象，这是由于杂散电流引起的阳极溶解的缘故。

（2）在正常情况下，电流按照设计的要求在指定的导体内流动。若由于某些原因，一部分电流离开了指定的导体而在原来不应有电流的导体内流动，这部分电流就叫做杂散电流。当杂散电流在金属构件的某一表面区城离开金属（电子导体相）而进入介质（离子导体相）时，对于金属构件的这一表面区域来说，是阳极电流，加速金属的阳极溶解，造成由杂散电流引起的腐蚀破坏。

（3）一般来说，杂散电流的形成主要有下列2种情况:

a.由于金属构件本身某些部位导电不良，使得全部的或一部分的电流从装接部位的一侧离开金属进入介质，而在装接部位的另一侧从介质流入金属。

b.电流本来应当在介质中流动，由于介质具有一定的电阻率，在电流流过介质时，介质中形成具有一定大小场强的电场。如果有一个金属构件处在这个电场中，那就会使得一部分电流在金属构作的某个表面区域进入金属，而在金属构件的另一表面区域从金属流向介质，引起这个部位腐蚀加速。

（4）由直流的杂散电流引起金属腐蚀的特点是破坏区域比较集中，破坏速度比较快。

（5）在正电位区的杂散电流是经过设备、管件等导入大地的，出现的腐蚀部位往往是在物料的出口或接近地面处，如盐水支管的根部腐蚀。在负电位区的杂散电流是由大地经过设备、管件等进入电路系统，因此，发生的腐蚀部位多数是在物料的入口面靠近电路的地方，如盐水支管的顶部腐蚀，电解液管线上的漏斗溢碱处的支管界面和焊接处的腐蚀。该公司于2017年8月对新电解C/D/E 3台槽进行膜极距改造后，阴极曾出现不同程度的电化腐蚀，开车几天后停车冲洗阴极进口总管时，发现管道内有许多鳞片装黑色物质，经化验分析其主要成分是镍和铁。

（6）离子膜电解槽有槽内短路杂散电流和槽外对地两种泄漏电流，零电位在最中间一个单元槽时，无对地泄漏电流，零电位偏移时才有。对于离子膜电解槽来说，由于每个单元槽在电解的过程中，均有一个相对的槽电压，所以，单元槽对于零电位有一定的电动势，在这种电动势的作用下，若有金属导体或具有导电离子的电解液，就会发生电流自高电动势的部位流向低电动势的部位，从而形成泄漏电流。尤其是在复极式离子膜电解槽上，由于离子膜电解槽是串联在一起，其靠近离子膜电解槽两端的单元槽的电动势相对于零电位更加突出，更容易产生泄漏电流，从而加剧泄漏电流腐蚀。离子膜电解槽的总管是接地的，处于零电位，单元槽虽然和总管之间不存在金属导电连接，但通过进出口软管中的阴阳极电解液，可以形成泄漏电流[2]。

4 如何防止杂散电流腐蚀

复极式离子膜电解槽在防止杂散电流腐蚀方面采取以下几种措施:

（1）整台电解装置的单元槽有良好的绝缘；（2）在单台离子膜电解槽的氧化区（即高电位区）采用外加牺牲电极；（3）在电解液总管内增加牺牲电极；（4）整台离子膜电解槽的总管具有良好的接地装置；（5）离子膜电解槽和总管之间采用一定长度的绝缘软管连接；（6）有效控制零电位的漂移。

5 对C/D槽采取的检修措施

（1）5月4日和5月7日停车期间，分别对C、D槽接地线重新安装；（2）5月24日、25日整体更换了2台槽阳极出口牺牲电极。5月至10月尚未出现阳极出口嘴和牺牲电极腐蚀现象。