Odporność korozyjna stali nierdzewnych na wapno chlorowane

Witam Które gatunki stali kwasoodpornych są odporne na 10% roztwór podchlorynu wapniowego (wapna chlorowanego) w temperaturze otoczenia?

Wapno chlorowane
Wapno chlorowane jest sprzedawane w formie suchej mieszaniny (typowo zawiera od 25% do 35% chloru aktywnego). Służy do dezynfekcji wody i ścieków, odkażania urządzeń sanitarnych i terenów oraz w przemyśle tekstylnym i papierniczym jako środek wybielający.
Wapno chlorowane nazywane też wapnem bielącym lub chlorkiem bielący jest mieszaniną podchlorynu wapniowego Ca(ClO)2 z zasadowym chlorkiem wapniowym Ca(OH)2*CaCl2. Wapno chlorowane ma postać białego proszku o własnościach silnie higroskopijnych (ulega zbryleniu) i zapachu chloru, który wydziela się podczas rozkładu, rozkładający się pod wpływem światła (powinien być przechowywany w szczelnych opakowaniach) [1]. Nie może być stosowany do dezynfekcji urządzeń ze stali nierdzewnej.
Wapno chlorowane oraz jego roztwory wodne (10-20%) są silnie utleniające i mają zastosowane jako środek bielący do tkanin i papieru oraz środek dezynfekcyjny. Miarą jego aktywności jest zawartość chloru aktywnego. Do przechowywanie tej substancji stosuje się szczelne opakowania z tworzyw sztucznych (polietylenu o dużej gęstości PE-HD) o ograniczonej przepuszczalności światła.
Inną formą wapna chlorowanego jest HTH (high test hypochlorite) – stężony podchloryn wapna także w formie proszku, lecz zawierający typowo 65% - 70% chloru aktywnego. Nazywany jest technicznym podchlorynem wapnia.

Odporność korozyjna stali nierdzewnych na wapno chlorowane
Podchloryn wapnia stosowany na przykład do dezynfekcji wody basenowej jest dostarczanym w postaci pastylek. Jest odporny na działanie światła i ciepła, o trwałości do około 12 miesięcy i jest dozowany w postaci roztworu podchlorynu wapnia. Przy dezynfekcji chlorem, ustala się koncentrację chloru w wodzie basenowej na poziomie od 0,4 do 0,6 mg/l. Stosowanymi chemikaliami są także podchloryn sodu i chlor gazowy. Odporność korozyjną stali nierdzewnych na podchloryn sodu opisano w Poradach eksperta: Kontakt z podchlorynem sodu zamieszonych na naszej stronie internetowej [2].
Zastosowanie wapna chlorowanego do dezynfekcji powierzchni ze stali nierdzewnych może powodować ich korozję. Krótkotrwałe oddziaływanie powszechnie stosowanych roztworów wodnych wapna chlorowanego może powodować korozję wżerową stali nierdzewnych. Do oceny podatności stali nierdzewnych na ten typ korozji można posłużyć się wykresem podatności na korozję wżerową w zależności od stężenia chlorków i odczynu pH roztworu oraz stężenia molibdenu w stali (rys. 1). Wyższe stężenie molibdenu w stali zwiększa dopuszczalne stężenie chlorków w roztworach o niskim odczynie pH, przy którym nie wystąpi korozja wżerowa. Jony chlorkowe (Cl-) i w przypadku wapna chlorowanego jony podchlorynowe (ClO-) w wysokim stężeniu powodują korozję wżerową i naprężeniową stali nierdzewnych. Generalnie przyjmuje się, że nie stosuje się stali nierdzewnych do przechowywania i transportowania podobnych związków.
Oddziaływanie wapna chlorowanego na powierzchnię stali nierdzewnych powinno być ograniczone do niezbędnego minimum, a po aplikacji powierzchnię stali – instalację należy dokładnie spłukać strumieniem czystej wody. Stale nierdzewne w zależności od stężenia i temperatury podchlorynu wapnia będą wykazywać różną odporność korozyjną (tablica 1). Do najbardziej nieodpornych należą stale nierdzewne chromowo – niklowe np. gatunki EN 1.4301, 1.4541, 1.4306. Podwyższenie odporności korozyjnej na oddziaływanie chlorków uzyskuje się przez wprowadzenie dodatku molibdenu (rys.1) do stali (gatunki EN 1.4401, 1.4404) oraz kolejne zwiększanie stężenia chromu, niklu, molibdenu i azotu – wysokostopowe stale austenityczne (gatunki EN 1.4438, 1.4439, 1.4539). Jeszcze wyższą odporność korozyjną wykazują wysokostopowe austenityczne stale nierdzewne z 6-7% dodatkiem molibdenu np. 254 SMO (EN 1.4547) i 654 SMO (EN 1.4652). Ponadto stale dwufazowe ferrytyczno – austenityczne typu duplex charakteryzują się równie dobrą odpornością korozyjną w tak agresywnym środowisku. W przeciwieństwie do stali austenitycznych są one bardziej odporne na korozje pękanie naprężeniowe w obecności chlorków (korozja naprężeniowa). W środowisku podchlorynu wapnia z powodzeniem stosuje się stale gatunków EN 1.4462 i 1.4410.
W instalacjach przemysłu celulozowo papierniczego pracujących pod obciążeniem podchlorynów stosuje się z powodzeniem stele austenityczne gatunków EN 1.4439 i 1.4539 (minimum EN 1.4404), które to coraz częściej są zastępowane przez gatunki stali typu duplex EN 1.4462 (2205) i przede wszystkim stale austenityczne z 6% dodatkiem Mo (gatunek EN 1.4547), które są powszechnie stosowane w instalacjach bielenia celulozy z zastosowaniem chloru [4,5].
Dla jeszcze bardziej surowych warunków eksploatacji zamiast stali nierdzewnych Cr-Ni-Mo stasuje się stopy niklu typu Hastelloy C (16,5%Cr, 17%Mo, 6%Fe, 4%W, 1%Si, 1%Mn, 0,12%C) i Chlorimet 3 (19%Cr, 19%Mo, 3%Fe, 1%Si, 1%Mn, 0,07%C), które wykazują znacznie wyższą odporność korozyjną w środowisku Ca(CIO)2 (tab. 2) [4,5].
Podsumowując, stale nierdzewne w kontakcie z podchlorynem wapnia mogą ulegać korozji wżerowej, więc należy ograniczyć do niezbędnego minimum czas oddziaływania tej substancji na powierzchnię stali. Odporność korozyjna na podchloryn wapnia (oraz inne podobne środki bielące, dezynfekcyjne - podchloryn sodu) wzrasta wraz ze stężeniem pierwiastków stopowych w stali: chromu niklu i głównie molibdenu, który podwyższa odporność na korozję wżerową. Dobrą odporność na takie związki chemiczne wykazują stale nierdzewne o strukturze austenitycznej minimum gatunek EN 1.4404 i gatunki EN 1.4439 i 1.4539 oraz stale dwufazowe typu duplex EN 1.4462 i 1.4410, które dodatkowo są odporna na korozję naprężeniową. Najwęższą odpornością w kontakcie z podchlorynem wapnia wykazują stale o wysokim stężeniu molibdenu tj. gatunki 254 SMO (EN 1.4547) i 654 SMO (EN 1.4652).
 

Literatura

1. Karta charakterystyki preparatu niebezpiecznego, wapna chlorowanego, Zakłady Azotowe w Tarnowie-Mościcach S.A.
2. Porady eksperta, Kontakt z podchlorynem sodu, www.stalenierdzewne.pl
3. Outokompu, Steel Professional Tool, www.outokumpu.pl
4. L Garverick, Corrosion in the petrochemical industry, ASM International, 1994.
5. Stainless Steels and Specialty Alloys for Modern Pulp and Paper Mills, Nickel Development Institute, Reference Book Series No 11 025.