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锂电前工序的不锈钢:304 撑不过三个月

康林旺不锈钢 2023-03-14 4 浏览
导读

磷酸铁锂浆料 pH 10.4,氯离子三十五个 ppm,304 中转罐三个月就出点蚀坑,浆料里的铁从 30ppb 涨到 180ppb。换 316L,一台罐多花两千一。

  • 栏目材料与选型
  • 篇幅1,375 字
  • 发布2023年3月14日
锂电前工序的不锈钢:304 撑不过三个月

2022 年 9 月,一个做磷酸铁锂的客户找我们做五立方的浆料中转罐,指定 304,二点五的板。他说前一家也是 304,用了两年没出事。

三个月后他打电话来,语气不好。罐子内壁一片麻点,浆料里的铁含量从 30ppb 涨到 180ppb,他的一条线因此停了两天。

三吨浆料,pH 10.4

磷酸铁锂浆料是碱性的,pH 在 10.2 到 10.6 之间,固含 55%,搅拌的时候温度能到四十五度。原料里带的氯离子,实测三十五个 ppm,高的时候四十。

这三个条件叠在一起,304 就吃力了。碱性本身不咬不锈钢,氯离子咬;温度每升十度,点蚀的倾向翻一倍。四十五度加三十五 ppm 氯离子,304 的钝化膜一直在破和补之间来回。

客户不知道这些。他只知道前一家用了两年没事,我们用了三个月出事。这种时候讲道理没有用,得把罐子切开给他看。

三个月,罐壁上全是麻点

切开以后,点蚀坑集中在三个位置:液面线上下五十毫米、搅拌桨正对的罐壁、还有内壁的焊缝两侧。深度 0.4 毫米,密度二十个每平方分米。

液面线是因为干湿交替,氧气足,氯离子浓缩。搅拌桨正对的位置是流速高,冲刷加腐蚀。焊缝两侧是组织不均,铬贫化,本身就最弱。

这三个位置有个共同点:都是 304 撑不住的地方,换成 316L 也未必全好,但能撑住。钼的作用就是在这种含氯的环境里把点蚀电位往上抬。

铁是从哪儿来的

客户最在意的不是罐子,是浆料里的铁。正极材料里铁超标,电池自放电大,一批货全废,损失比罐子贵几十倍。

铁有两个来源。一是罐壁点蚀,金属直接溶进浆料;二是我们打磨焊缝用的钢丝刷。那批罐子有一道内壁焊缝,工人图快,拿了碳钢刷清渣,刷过的地方一个月后锈成一排点。

游离铁污染这件事,在当时不算新鲜,但真落到锂电上就是致命的。后来我们内壁一律用不锈钢专用刷,刷完做铁氰化钾显色试验,蓝点超过三个就重洗。

316L 贵两千一,贵在钼

同样五立方,304 换 316L,板差价按二点零厚一平方四十五块算,二十六平方一千一百七;加工费多九百,因为 316L 更难折、更粘刀。合两千一。

两千一放在一台罐子上不算什么,放在一百台上是二十一万。所以客户一开始不接受全换,问能不能只把接触浆料的部位换掉。

我们给的方案是罐体 316L,支架和保温外皮 304。接触面占比不到六成,成本只涨一千三。他认了这个方案,后面八十台都这么做。

焊缝才是真麻烦

316L 也不代表不出事。内壁焊缝要全焊透,背面充氩,焊完酸洗钝化,钝化液用柠檬酸不用硝酸,硝酸在碱性浆料残留里会起反应。

焊完还要抛光。内壁 Ra 做到 0.8 以下,粗糙度高的地方容易挂料,挂住的料在死角里变质,下次开机冲不干净,又是一批铁。

我们有一台罐,钝化漏了半小时,当时没看出来。两个月后焊缝两侧出现一条褐色带,客户拍照片过来,我们连夜派人去重新钝化,来回四天。

后来定的三条

接触碱性浆料、含氯离子超过二十 ppm、温度超过四十度,三条里中两条就用 316L。这条写进了我们的选材表,销售报价前要先问介质。

内壁焊缝必须酸洗钝化,必须有记录,记录上写时间、浓度、温度。这条是被那次漏钝化逼出来的,现在没有记录不许交检。

打磨只用不锈钢专用工具,碳钢刷一件都不许进洁净区。这条最简单,也最容易破,班组换人的时候要重新讲一遍。

316L 与 304 的分界在食品线上的 316L 与 304,食品设备为什么指定 316L 见食品设备为什么指定 316L,钝化液怎么换可以看钝化液从硝酸换成柠檬酸。

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