烧碱（NaOH）是重要的化工原料,广泛应用于造纸、纺织、印染等行业[1],2021年中国烧碱产量达3 891万t。在烧碱生产中,随着各工序的推进,碱液含量和温度不断升高,环境腐蚀性越来越强,因此在制碱各阶段会选用不同的金属材料,如碳钢、不锈钢、镍基合金等[2]。降膜蒸发器属于固碱最终浓缩系统,接触高温高含量碱液,其适用的耐碱蚀材料只有工业纯镍。另外,制碱过程中残留的杂质如NaCl、NaClO3等也加剧了碱液对材料的腐蚀[3]。在热浓烧碱中,镍腐蚀主要表现为均匀腐蚀,受碱液温度、NaOH含量、流速、和杂质含量等因素的影响[4-5],另外,在300~500 ℃热浓烧碱（NaOH质量分数75%~98%）中没有退火处理的镍易发生晶间腐蚀。工艺环境不同将导致镍的腐蚀状态存在差异。
国内某化工厂降膜蒸发器降膜管（纯镍管）在使用1 a多后就发生了泄漏。该降膜蒸发器具有内外两层结构,如图1所示。降膜管为内层,其内部介质是碱液,160 ℃、60%（质量分数）NaOH溶液从降膜管上端口流入,加热浓缩后从下端口出；内外层间介质为高温熔盐,其入口温度为390~430 ℃。为分析蒸发器降膜镍管的腐蚀泄漏原因,避免类似事故再次发生,采用光学显微镜、扫描电镜和电子探针等分析手段对泄漏管材的外观、化学成分、显微组织、断口形貌进行检验,研究了镍管在特定高温高浓度烧碱中的腐蚀行为。
1. 理化检验与结果
从现场4支泄漏失效镍管的泄漏区域（均位于管中下部）锯切1.2~1.5 m长的管道用于测试分析,如图2所示。
1.1 壁厚检测
样品解剖分析前,将样品锯切为4部分,其中截面3和截面4之间为管材泄漏部位,如图3所示。采用壁厚千分尺分别测量5个截面上均匀分布的8个测试点处壁厚,结果如图4所示。可以看出,4根管材均存在不同程度的腐蚀,由截面1到泄漏部位壁厚逐渐减薄,随后壁厚又逐渐增加,说明腐蚀在泄漏部位最严重,向两端逐渐减弱,且腐蚀不是均匀腐蚀,同一截面不同测试点壁厚也存在较大差异,在截面3和截面4上,壁厚差异最明显,存在明显的一半壁薄,一半壁厚的现象,且泄漏位置正好位于壁薄一侧。
1.2 宏观检查
将管道切开后,观察其内壁。结果发现,管道内壁发生严重腐蚀,存在腐蚀坑和裂纹。其中,1号,3号管腐蚀以点蚀为主,1号管减薄区域出现直径约50 mm的蚀坑,如图5（a）所示,3号管泄漏处出现直径约4 mm的蚀坑,如图5（c）所示；2号、4号管泄漏区域出现沿径向蔓延的裂纹,裂纹约占管道径向周长的1/3,如图5（b）、5（d）所示。
1.3 组织分析
利用电火花线切割从4支镍管泄漏区域取直径约25 mm的样品,然后采用OLYMPUS-GX51金相显微镜对试样的显微组织进行观察,结果如图6所示。由图6可见,4支镍管基体组织均为奥氏体孪晶组织。1号、2号管内壁出现明显的因腐蚀导致的壁厚减薄,晶界处未发现裂纹,如图6（a）、（b）所示；3号、4号管内壁的晶界较宽,存在沿晶腐蚀痕迹,而外壁晶界无变化,如图6（c）、（d）所示,说明腐蚀从管内壁开始沿晶界向外壁扩展。
1.4 腐蚀形貌及腐蚀产物组成
从镍管泄漏区域取样,采用EVO 10扫描电镜（SEM）观察试样表面和断口腐蚀形貌,结果如图7~10所示。结果表明,4支镍管内壁呈大面积不同程度的腐蚀。其中,1号,2号管内表面呈局部液流冲刷腐蚀形成的坑、沟槽形貌,在1号管断口处可观察到结晶盐状形貌,见图7（b）；而3号,4号管内表面光滑,腐蚀产物呈片层状,放大后可观察到有网状裂纹痕迹,形状与晶界图案类似,在3号管断口可观察到大量整齐排布的四棱锥形晶粒,见图9（c）。
采用EPMA 1720电子探针附带的能谱仪（EDS）对1号管断口腐蚀区域结晶盐状形貌和3号管泥巴纹状腐蚀产物的化学成分进行分析,结果如表1所示。结果表明,1号管断口处结晶盐状形貌的腐蚀产物主要由Ni和O组成,点2处Ni含量明显低于点1处,同时还含有0.23%（质量分数）Cl-,说明该区域腐蚀产物主要是NiO晶体,同时含有NaCl等盐类杂质。3号管泥巴纹状腐蚀产物的主要元素也是Ni和O,所以该区域腐蚀产物主要由NiO晶体构成,且点2处O含量明显高于点1处。
