الصودا الكاويةيُعدّ هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) أحد أهم المواد الكيميائية الأولية، حيث يبلغ إجمالي إنتاجه السنوي 106 أطنان. ويُستخدم هيدروكسيد الصوديوم في الكيمياء العضوية، وإنتاج الألومنيوم، وصناعة الورق، وصناعة الأغذية، وصناعة المنظفات، وغيرها. ويُعتبر هيدروكسيد الصوديوم منتجًا ثانويًا في إنتاج الكلور، الذي يتم إنتاج 97% منه عن طريق التحليل الكهربائي لكلوريد الصوديوم.
تُؤثر الصودا الكاوية تأثيرًا بالغًا على معظم المواد المعدنية، لا سيما عند درجات الحرارة والتركيزات العالية. ومع ذلك، من المعروف منذ زمن طويل أن النيكل يُظهر مقاومة ممتازة للتآكل الناتج عن الصودا الكاوية في جميع التركيزات ودرجات الحرارة، كما هو موضح في الشكل 1. إضافةً إلى ذلك، باستثناء التركيزات ودرجات الحرارة العالية جدًا، يكون النيكل محصنًا ضد تشقق التآكل الإجهادي الناجم عن الصودا الكاوية. ولذلك، تُستخدم سبائك النيكل القياسية، السبيكة 200 (EN 2.4066/UNS N02200) والسبيكة 201 (EN 2.4068/UNS N02201)، في هذه المراحل من إنتاج الصودا الكاوية، والتي تتطلب أعلى مقاومة للتآكل. كما تُصنع الكاثودات في خلية التحليل الكهربائي المستخدمة في عملية الغشاء من صفائح النيكل. وتُصنع وحدات المعالجة اللاحقة لتركيز المحلول أيضًا من النيكل. وتعمل هذه الوحدات وفقًا لمبدأ التبخير متعدد المراحل، باستخدام مبخرات ذات غشاء رقيق متساقط في الغالب. في هذه الوحدات، يُستخدم النيكل على شكل أنابيب أو صفائح أنبوبية لمبادلات الحرارة قبل التبخير، وعلى شكل صفائح أو ألواح مُغلّفة لوحدات التبخير المسبق، وفي أنابيب نقل محلول الصودا الكاوية. وبحسب معدل التدفق، قد تُسبب بلورات الصودا الكاوية (المحلول فوق المشبع) تآكلًا في أنابيب مبادلات الحرارة، مما يستدعي استبدالها بعد فترة تشغيل تتراوح بين سنتين وخمس سنوات. تُستخدم عملية التبخير بالغشاء الرقيق المتساقط لإنتاج صودا كاوية لا مائية عالية التركيز. في عملية الغشاء الرقيق المتساقط التي طورها بيرترامز، يُستخدم الملح المنصهر عند درجة حرارة تقارب 400 درجة مئوية كوسيط تسخين. هنا يجب استخدام الأنابيب المصنوعة من سبيكة النيكل منخفضة الكربون 201 (EN 2.4068/UNS N02201) لأنه عند درجات حرارة أعلى من حوالي 315 درجة مئوية (600 درجة فهرنهايت) يمكن أن يؤدي المحتوى الكربوني الأعلى لسبيكة النيكل القياسية 200 (EN 2.4066/UNS N02200) إلى ترسب الجرافيت عند حدود الحبيبات.
يُعدّ النيكل المادة المُفضّلة في صناعة مُبخّرات الصودا الكاوية حيث لا يُمكن استخدام الفولاذ الأوستنيتي. في حال وجود شوائب مثل الكلورات أو مركبات الكبريت، أو عند الحاجة إلى مقاومة أعلى، تُستخدم في بعض الحالات مواد تحتوي على الكروم، مثل سبيكة 600 L (EN 2.4817/UNS N06600). كما تُعدّ سبيكة 33 (EN 1.4591/UNS R20033) الغنية بالكروم ذات أهمية كبيرة في البيئات الكاوية. عند استخدام هذه المواد، يجب التأكد من أن ظروف التشغيل لا تُؤدي إلى تشقق التآكل الإجهادي.
تُظهر سبيكة 33 (EN 1.4591/UNS R20033) مقاومةً ممتازةً للتآكل في محاليل هيدروكسيد الصوديوم بتركيز 25% و50% حتى درجة الغليان، وفي محلول هيدروكسيد الصوديوم بتركيز 70% عند درجة حرارة 170 درجة مئوية. كما أظهرت هذه السبيكة أداءً ممتازًا في الاختبارات الميدانية في مصنع مُعرَّض للصودا الكاوية الناتجة عن عملية تصنيع الأغشية.39 يُبيّن الشكل 21 بعض النتائج المتعلقة بتركيز محلول الصودا الكاوية هذا، والذي كان مُلوَّثًا بالكلوريدات والكلورات. حتى تركيز 45% من هيدروكسيد الصوديوم، تُظهر سبيكة 33 (EN 1.4591/UNS R20033) وسبيكة النيكل 201 (EN 2.4068/UNS N2201) مقاومةً فائقةً مُتقاربةً. ومع ارتفاع درجة الحرارة والتركيز، تُصبح سبيكة 33 أكثر مقاومةً من النيكل. وبالتالي، نتيجة لمحتواه العالي من الكروم، يبدو أن السبيكة 33 مفيدة في التعامل مع المحاليل الكاوية التي تحتوي على الكلوريدات والهيبوكلوريت من عملية الحجاب الحاجز أو خلية الزئبق.
تاريخ النشر: 21 ديسمبر 2022