Коррозия оборудования и меры противокоррозийной защиты.............ПО

Виды коррозии

Более половины оборудования химической промышленности работает в условиях действия сильноагрессивных сред, когда скорость коррозии незащищенного металла превышает 3 мм/год.

Коррозия (разъедание) - это самопроизвольное разрушение материалов, вызванное химическими и электрохимическими процессами. Причина коррозии - термодинамическая неустойчивость металлов, вследствие чего в природе они всегда находятся в окисленном состоянии. Реальная скорость коррозии определяется многими факто рами: состоянием поверхности металла и особенностями его структуры; температурой; влажностью; составом и скоростью движения коррозионной среды и др.

По механизму протекания различают химическую и электрохимическую коррозию.

Электрохимическая коррозия сопровождается появлением электрического тока при взаимодействии металла с растворами электролитов. Наиболее опасна межкристаллитная коррозия, особенно в зоне сварки. Очаг разрушения может быть скрыт под поверхностью металла, т.е. продукты коррозии бывают сосредоточены внутри некоторых областей металла. Такая коррозия характерна для алюминиевых сплавов.

Химическая коррозия возникает в результате действия реагента на металлическую поверхность. При этом образуются химические соединения, чаще всего - пленки окислов. Практически наиболее важным видом химической коррозии является взаимодействие металла при высоких температурах с кислородом и другими газообразными активными средами (H2S, SO2, СО2, галогенами, водяным паром и др.). Подобные процессы химической коррозии металлов называют газовой коррозией. Многие ответственные детали инженерных конструкций сильно разрушаются от газовой коррозии (элементы электронагревателей, лопатки газовых турбин, колосники, арматура печей и т.д.).

Наиболее коррозионно-активны по отношению к металлу сероводород и меркаптаны, обладающие кислыми свойствами. Особенно интенсивно коррозионное разрушение металлов при совместном действии хлористого водорода и сероводорода.

Уложенные в грунт трубопроводы подвергаются почвенной коррозии, возникающей вследствие химического или электрохимического процессов. Последние обусловлены содержанием в грунте солей, кислот, щелочей, органических веществ.

В целом по условиям протекания коррозии, которые весьма разнообразны, различают несколько видов коррозии.

Газовая коррозия - это коррозия металлов в газах при высоких температурах (например, окисление и обезуглероживание стали при нагревании).

Атмосферная коррозия - это коррозия металлов в атмосфере воздуха, а также любого влажного газа (например, ржавление стальных конструкций в цехе или на открытом воздухе).

Жидкостная коррозия - это коррозия металлов в жидкой сре де: в неэлектролите (бром, расплавленная сера, органический растворитель, жидкое топливо) и в электролите (кислотная, щелочная, солевая, морская, речная коррозия, коррозия в расплавленных солях и щелочах). В зависимости от условий взаимодействия среды с металлом различают: жидкостную коррозию металла (при полном, неполном и переменном погружении); коррозию по ватерлинии (вблизи границы между погруженной и не погруженной в корро-зионную среду частью металла); коррозию в неперемешиваемой (спокойной) и перемешиваемой (движущейся) коррозионной среде.

Подземная коррозия - коррозия металлов в почвах и грунтах (например, ржавление подземных стальных трубопроводов).

Биокоррозия - это коррозия металлов под влиянием жизнедеятельности микроорганизмов (например, усиление коррозии стали в грунтах сульфатредицирующими бактериями).

Структурнуя коррозия - это коррозия, связанная со структурной неоднородностью металла (например, ускорение коррозионного процесса в растворах H2SO4 или НС1 катодными включениями: карбидами в стали, графитом в чугуне, интерметаллидом CuAL2 в дюралюминии).

Коррозия внешним током - это электрохимическая коррозия металлов под воздействием тока от внешнего источника (например, растворение стального анодного заземления станции катодной защиты подземного трубопровода).

Коррозия блуждающим током - это электрохимическая коррозия металла (например, подземного трубопровода) под воздей-ствием блуждающего тока.

Контактная коррозия - это электрохимическая коррозия, вызванная контактом металлов, имеющих разные стационарные потенциалы в данном электролите (например, коррозия в морской воде деталей из алюминиевых сплавов, находящихся в контакте с медными деталями).

Щелевая коррозия - это усиление коррозии в щелях и зазорах между металлами (например, в резьбовых и фланцевых соединениях стальных конструкций, находящихся в воде), а также в местах неплотного контакта металла с неметаллическим коррозионно-инертным материалом.

Коррозия под напряжением - это коррозия металлов при одновременном воздействии коррозионной среды и механических напряжений. В зависимости от характера нагрузок может быть коррозия при постоянной нагрузке (например, коррозия металла паровых котлов) и коррозия при переменной нагрузке (например, коррозия осей и штоков насосов, рессор, стальных канатов). Одно-временное воздействие коррозионной среды и знакопеременных или циклических растягивающих нагрузок часто вызывает коррозионную усталость -понижение предела усталости металла.

Коррозионная кавитация - разрушение металла, вызванное одновременным коррозионным и ударным воздействием внешней среды (например, разрушение лопастей гребных винтов морских судов).

Коррозия при трении (коррозионная эрозия) - это разрушение металла, вызываемое одновременным воздействием коррозионной среды и трения (например, разрушение шейки вала при трении о подшипник, омываемый морской водой).

Фреттинг-коррозия - это коррозия металлов при колебательном перемещении двух поверхностей относительно друг друга в условиях воздействия коррозионной среды (например, разрушение двух поверхностей металлических деталей машины, плотно соединенных болтами, в результате вибрации в окислительной атмосфере, содержащей кислород).

По характеру коррозионного разрушения различают несколько видов коррозии.

  • 1) Сплошная, или общая коррозия (рис. 4.8, la-в), охватывающая всю поверхность металла, находящуюся под воздействием данной коррозионной среды. Сплошная коррозия бывает:
    • а) равномерной (рис. 4.8, 1а), которая протекает с одинаковой скоростью по всей поверхности металла (например, коррозия углеродистой стали в растворах H2SO4);
    • б) неравномерной (рис. 4.8, 16), которая протекает с неодинаковой скоростью на различных участках поверхности металла (например, коррозия углеродистой стали в морской воде);
    • в) избирательной (рис. 4.8, 1в), при которой разрушается одна структурная составляющая сплава (графитизация чугуна) или один компонент сплава (обесцинкование латуней).
  • 2) Местная коррозия (рис. 4.8, 2а-и), охватывающая отдельные участки поверхности металла. Местная коррозия бывает:
    • а) пятнами (рис. 4.8, 2а) - в виде отдельных пятен (например, коррозия латуни в морской воде);
    • б) язвами (рис. 4.8, 26) - коррозионное разрушение, имеющее вид раковины (например, коррозия стали в грунте);
Характер коррозионных разрушений

Рис. 4.8. Характер коррозионных разрушений

  • в) точечной (питтинг) - в виде отдельных точечных поражений (рис. 4.8, 2в) - например, коррозия аустенитной хромоникелевой стали в морской воде;
  • г) сквозной (рис. 4.8, 2г), которая вызывает разрушение металла насквозь (например, при точечной или язвенной коррозии листового металла);
  • д) нитевидной (рис. 4.8, 2д), распространяющейся в виде нитей преимущественно под неметаллическими защитными покрытиями (например, на углеродистой стали под пленкой лака);
  • е) подповерхностной (рис. 4.8, 2е), начинающейся с поверхности, но распространяющейся преимущественно под поверхностью металла таким образом, что разрушение и продукты коррозии оказываются сосредоточенными в некоторых областях внутри металла; данная коррозия часто вызывает вспучивание металла и его расслоение (например, образование пузырей на поверхности недоброкачественноного прокатанного листового металла при коррозии или травлении);
  • ж) межкристаллитной (рис. 4.8, 2ж), распространяющейся по границам кристаллитов (зерен) металла (например, коррозия в некоторых условиях хромоникелевой стали Х18Н10 после ее замедленного охлаждения или нагрева при 500-859°С); этот вид коррозии осо бенно опасен тем, что, зачастую, не изменяя внешнего вида металлической конструкции, ведет к быстрой потере металлом прочности и эластичности;
  • з) ножевой (рис. 4.8, 2з) - локализованной коррозией металла, имеющей вид надреза ножом в зоне сплавления сварных соединений в сильноагрессивных средах (например, случаи коррозии сварных швов хромоникелевой стали Х18Н10 с повышенным содержанием углерода в крепкой HNO3);
  • и) коррозионным растрескиванием (рис. 4.8, 2и) - коррозией металла при одновременном воздействии коррозионной среды и внешних или внутренних механических напряжений растяжения с образованием транскристаллитных или межкристаллитных трещин (например, коррозия некоторых деформируемых сплавов магния с алюминием в атмосфере или воде при наличии растягивающих напряжений и так называемое сезонное растрескивание холоднодеформированных а-и b-латуней, содержащих более 8-10 % Zn, при коррозии в атмосфере, содержащей NH3, SO2 и др.;
  • к) коррозионной хрупкостью, приобретенной металлом в результате коррозии (например, водородное охрупчивание труб из высокопрочных сталей в условиях сероводородных нефтяных скважин); под хрупкостью следует понимать свойство материала разрушаться без заметного поглощения механической энергии в необратимой форме.

Защита металлических изделий от коррозии осуществляется следующими методами:

  • 1) Применение стойкого металла или сплава для данных деталей аппарата, трубопровода, арматуры.
  • 2) Изоляция защищаемой поверхности от агрессивной среды (лакокрасочные, металлические, пластмассовые покрытия, смазки, эмали).

Коррозия незащищенного металла превышает 3 мм в год, поэтому на металлическое оборудование наносят защитные покрытия. Для защиты сталей от газовой коррозии на их поверхность наносят различными методами сплавы Al, Сг, SI, ZN, Cd, Ni и некоторые другие жаростойкие сплавы. Неметаллические защитные покрытия подразделяют на футеровочные, гуммированные, лакокрасочные и коррозионно-стойкие.

3) Электрохимическая защита металлов в виде катодной защиты или протекторной защиты.

Суть протекторной защиты состоит в том, что к защищаемому металлу подключают металл с большим отрицательным потенциалом, при этом последний растворяется, предохраняя таким образом основной металл от коррозии.

При катодной защите защищаемый аппарат подключается к катоду источника постоянного тока. К аноду подключают пластинку из графита или металла, при этом будет разрушаться присоединенный анод. В последнее время катодная защита находит широкое применение для предохранения от коррозии теплосилового оборудования и заводской аппаратуры на предприятиях химической промышленности.

  • 4) Применение замедлителей коррозии, например, хроматов, нитратов, мочевины, меркаптанов.
  • 5) Применение ингибиторов коррозии.
  • 6) Удаление агрессивного агента из среды, действующей на металл (например, осушка воздуха, вакуумирование).
  • 7) Максимально возможное сокращение числа неоднородных металлов и сплавов, из которых изготовляют детали и узлы проектируемого изделия.
  • 8) Введение в сплав легирующих компонентов, например, хрома - в железо, марганца - в магниевые сплавы, никеля - в желез-ные сплавы и т.д.
  • 9) Применение оборудования из конструкционных пластмасс для хранения, транспортировки жидких агрессивных сред, отсоса газовоздушных смесей.
  • 10) Повышение коррозионной стойкости полировкой поверхности металла.

Применение полимерных материалов

Для конструирования и ремонта химического оборудования в настоящее время применяют различные виды полимерных материалов, наиболее часто - полиолефины (полиэтилен, полипропилен), фторированные полимеры, поливинилхлорид, фаолит, стекло- и углепластики, бипластмассы.

Полиэтилен и полипропилен имеют высокую прочность и химическую стойкость к кислотам, щелочам, органическим растворителям при температурах до 600°С. Они хорошо свариваются, обрабатываются металлорежущим инструментом.

Фторопласт имеет теплостойкость до 260°С, химическую стойкость ко всем кислотам, щелочам, растворителям при температурах до 1600°С. Из фторопласта изготавливают уплотнения, прокладки, теплообменные аппараты.

Поливинилхлорид применяют в жестком (винипласт) и пластифицированном (пластикат) виде.

Винипласт имеет высокую механическую прочность и химическую стойкость к действию кислот и щелочей при температурах до 60°С. Легко обрабатывается металлорежущим инструментом, штампуется, сваривается.

Пластикат отличается эластичностью и высокой химической стойкостью в различных средах, кроме органических растворителей. Температурный предел применения - 60°С.

Фаолит - пластмасса на основе фенолоформальдегидной смолы, наполненной асбестом, тальком, кварцевым песком. Фаолит кислотостоек, температурный предел его применения - до 120°С. Из него изготавливают емкостные аппараты и аппараты колонного типа.

Стеклопластики и углепластики - полимерные материалы, армированные специальными стекловолокнистыми наполнителями, обеспечивающими высокие прочностные и другие характеристики. Из стеклопластиков изготавливают технологические трубопроводы, колонную и емкостную аппаратуру.

Бипластмассы - конструкционные материалы, изготовленные из упрочненных стеклопластиками термопластов. Бипластмассы имеют высокую теплостойкость и механическую прочность. Из них изготавливают гальванические ванны, воздуховоды, цилиндрические аппараты.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >