炭素鋼がNaOHと反応してアルカリ脆化する条件に注意せよ

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この投稿は、2020年4月6日09:56に王巍2によって最終的に編集されました。炭素鋼がNaOHと反応してアルカリ脆化を起こす条件に注意してください。30％水酸化ナトリウムを貯蔵するためのタンクで、直径は1.2メートル、高さは1.4メートルで、炭素鋼で作られています。貯蔵タンクの筒体の外側にはジャケットが溶接されており、30～50℃の温水を流して水酸化ナトリウム溶液の温度を維持するために使用される。北方では冬の気温が低いため、一部の工場ではジャケット内に0.2Mpaの蒸気を流すように変更している。すぐに缶の底から漏れていることがわかった。検査の結果、タンク底部のアルカリ液出口管周辺に放射状のひび割れが見られました。上の管口から蒸気を導入すると、ジャケットとシリンダーの溶接部にすぐに亀裂が発生する。 解説：この腐食損傷は典型的なアルカリ脆性である。応力を受けた金属材料が水酸化ナトリウム溶液中で生じる応力腐食割れ。炭素鋼はアルカリ脆性を起こしやすい金属材料の一種です。多数の実験および製造での適用経験をもとに、炭素鋼がアルカリ脆化を起こす水酸化ナトリウム濃度と温度範囲が明らかになった。30％のNaOH溶液において、温度が55℃を超えると、炭素鋼がアルカリ脆化を起こす可能性がある。本件例において、30～50℃の温水を使用した場合、腐食の問題は発生しなかった。一方、蒸気が流れるところでは、蒸気の入口付近の温度が非常に高く、55℃という温度限界をはるかに超えている。では、蒸気の入口付近は？上面でも下面でも、その近くこそが溶接による応力が集中する部分なのです。貯蔵タンクがアルカリ脆性破壊を起こすのは、全く不思議ではない。図に示されている関係は、早くも1950年代初頭に発表され、多くの腐食に関する論文で引用されてきたが、数十年経った今でも多くの炭素鋼製機器がアルカリ脆性破壊を起こしており、それは明らかに「破壊領域」の環境条件下で起きている。なぜ同じ過ちを繰り返すのでしょうか？この事例においては、タンクがアルカリ脆化を起こさないようにするために、装置の構造を改良し、温度をできるだけ均一にし、局部的な過熱を避ける必要があります。特に温度が高くなりやすい部分では、溶接による応力が集中しないようにしなければなりません。例えば、ある工場ではジャケット加熱をコイル加熱に変更したことで、アルカリ脆性破壊が発生しなくなった。もちろん、溶接応力を除去することも有効です。