Stal AISI 316 i odporność na KOH
Proszę o opinię dotyczącą doboru stali na KOH - stężenie 40% temp. 75 st. C. Wstępnie dobrałam stal AISI 316, ciężko jest mi natomiast odnaleźć informacje dotyczące odporności stali 316 konkretnie na KOH.
W tematyce doboru stali nierdzewnej do pracy w środowisku zasadowym KOH polecamy już publikowane na naszej stronie internetowej porady [1, 2]. Odporność na oddziaływanie KOH w niektórych stężeniach i temperaturach roztworu podano także w tablicach odporności korozyjnej stali nierdzewnych, dostępnych w formie elektronicznej na stronie Outokumpu [3].
Dla podanego środowiska pracy stal 316L jest uważana za odporną na korozję, zwłaszcza korozję naprężeniową (SSC – stress corrosion cracking) wywołaną przez chlorki. Konstrukcje wysokociśnieniowych (15-30 bar) elektrolizerów ze stali nierdzewnej AISI 316L pracują w temperaturze 70-80°C przy stężeniu wodorotlenku potasu (KOH) 30-40%. W takich warunkach austenityczna stal nierdzewna AISI 316L jest z powodzeniem eksploatowana, choć są to warunki graniczne. Należy brać pod uwagę, że różne badania eksperymentalne wykazują próg stosowania tego gatunku do temperatury około 85-90°C przy stężeniu KOH 30-40% [4] przy podwyższonym ciśnieniu medium, co wynika z wysokiego ciśnienia tlenu w podanym zastosowaniu. W literaturze limit występowania korozji naprężeniowej dla austenitycznej stali nierdzewnej AISI 316L w ośrodkach silnie zasadowych w rzeczywistości jest nieco wyższy i tak dla ciśnienia atmosferycznego wynosi on 100°C, tak jak dla wodorotlenku sodu (NaOH) – rys. 1. Generalnie przyjmuje się, że austenityczne stale nierdzewne typu AISI 304, 316 wykazują niski poziom korozji w środowiskach zasadowych o stężeniu od 50 do 70%. Dla stężeń 40-50% (np. NaOH) i temperatury od 80 do 100°C gatunki te wykazują dużą niestabilność warstwy pasywnej, co sprawia, że mogą ulegać silnej korozji [5].
Z tych względów zastosowanie stali nierdzewnej AISI 316L w KOH o stężeniu 40% i temperaturze 75°C należy rozpatrywać podobnie jak środowisko NaOH i ostrożnie podchodzić do jej zastosowania mając na względzie, że są to warunki graniczne dla tego typu stali. W rzeczywistych warunkach eksploatacji temperatura medium roboczego może się nieznacznie zmienić np. o 20°C co będzie powodować wystąpienie warunków sprzyjających korozji stali nierdzewnej typu AISI 316. Jeżeli w warunkach eksploatacji nie przekroczy się 75°C to zakładając cykliczna kontrolę instalacji będzie można z ostrożnością zastosować ten gatunek stali. W podanych warunkach (75°C) a nawet do wyższej temperatury eksploatacji rzędu 100°C z powodzeniem można zastosować nierdzewną stal duplex typu 1.4462 oraz stopy nikli 1.4563 (Senicro 28).
Rys. 1. Podatność na korozję naprężeniową (Stress Cracking) w wodorotlenku sodu NaOH (sodium hydroxide, %), Stress Cracking Zone – obszar tempery i stężenia, gdzie wystąpi korozja naprężeniowa, Atmospheric Boiling Point – Temperatura wżenia w atmosferze pokojowej
Literatura
[1]. Dobór stali dla H2SO4 i KOH,
[2]. Stal nierdzewna odpowiednia do pracy w roztworze wodorotlenku potasu,
[3]. Stainless steel corrosion tables,
[4]. K. Haraldsen, H. Leth-Olsen, Norks Hydro ASA, Corporate Research Centre, Stress corrosion cracking of stainless steel In high pressure alkaline electrolyser, HySafe conference, Pisa 2005-09-08.