Склад газового середовища 4 страница

Контактна корозіярозвивається в розчинах електролітів при контакті металів, що володіють різними електрохімічними властивостями, наприклад, системи вуглецева сталь / нержавіюча сталь, вуглецева сталь / алюміній (або його сплави) і ін Контактна корозія може виникати також у випадках, якщо відмінність електрохімічних властивостей обумовлена застосуванням паяння або зварювання

при виготовленні конструкції з одного і того ж металу;або при контакті деталей, виготовлених з металу однієї і тієї ж марки, але істотно різняться за своїми властивостями в її межах. Механічні напруги, що призводять до зміни електрохімічних характеристик металу, також можуть спричинити виникнення контактної корозії при з'єднанні деталей з одного і того ж металу, але по-різному механічно оброблених. Таким чином, погано продумані з точки зору конструкційного оформлення складні металеві об'єкти можуть достроково виходити з ладу внаслідок контактної корозії.

При контактної корозії на поверхні обох складових системи реалізується компромісний потенціал, який визначається перетином сумарних анодного і катодного поляризаційних кривих. Швидкості розчинення обох складових системи при цьому потенціалі будуть відрізнятися від індивідуальних швидкостей розчинення кожної зі складових у тому ж розчині.

Відмінною рисою процесів локальної корозії є ураження ними малих осередків поверхні металевих конструкцій, швидкість розчинення металу в яких істотно перевищує швидкість розчинення основної частки поверхні. Швидкість проникнення осередків локальної корозії вглиб металу може досягати десятків см / рік. Більшість процесів локальної корозії (за винятком селективного розчинення і контактної корозії) носить імовірнісний характер.

Зазначені риси хоча і є спільними, але не розкривають особливостей механізму локальних корозійних процесів. Більш важливі подібності, які спостерігаються при розгляді механізму процесів локальної корозії металів.

Як правило, всі локальні корозійні процеси протікають через кілька послідовних стадій, кожній з яких відповідає свій лімітуючий процес. Основними є:

• стадія зародження, відповідає порушенню рівномірного протікання корозії і переходу процесу до стаціонарного розвитку осередків локальної корозії; стадія має досить високу тривалість і називається індукційним періодом т_інд;

• стадія сталого функціонування осередка локальної корозії, протягом якої відбувається катастрофічно швидке руйнування локально активованих ділянок металу;

• завершальна стадія розвитку - заліковування (репасивація) осередків локальної корозії.

В процесі розвитку локальних корозійних процесів часто відбувається перехід одного виду в інший. Так, наприклад, початковою стадією розвитку виразкової, міжкристалітної і щілинної корозії, а також ряду корозійно-механічних пошкоджень при корозійно-втомних процесах або при статичній корозії під напругою, часто є пітингова корозія. Вид корозії, подібний пітинговій, розвивається а місцях несуцільності і відшарування покриттів різного типу.

3.2. Корозійно-механічна руйнація металів.

Металеві конструкції, що працюють в умовах одночасного впливу агресивних середовищ і механічних напруг, піддаються більш сильній руйнації.

В хімічній промисловості можна знайти численні приклади спільного впливу цих двох факторів.

Процеси синтезу аміаку, сечовини, метилового спирту протікають в агресивних середовищах, в умовах підвищених температур при русі газового потоку під тиском 35-40 МПа.

Вібраційні сита, грохоти, фільтри працюють в умовах корозійно активного середовища і механічних навантажень.

До корозійного розтріскування схильні випарні апарати, трубопроводи, автоклави та інші апарати.

Не менш небезпечне руйнування металу має місце при одночасному впливі на нього агресивного середовища і змінних навантажень. Такий вид впливу зазнають компресори та насоси, ротори, диски і лопатки турбін і т.д.

Розрізняють два види механічних напруг - внутрішні і зовнішні. Внутрішні напруження виникають при термічній і механічній обробці деталей, при зварюванні. Зовнішні, докладені ззовні напруги, можуть бути статичними і змінними.

Під впливом механічних напружень змінюється структура поверхневого шару металу, що може викликати зміну потенціала на його окремих ділянках, руйнування захисних плівок, і як наслідок цього - зміна швидкості корозії.

Розрізняють такі види корозійного руйнування металу під впливом ме-ханічних навантажень:

• корозійне розтріскування;

• корозійна втома;

• корозійна кавітація;

• корозійна ерозія або фретинг-корозія.
Корозійні руйнування не відносяться до процесів локальної корозії, але мають з ними багато спільних рис. Корозійно-втомні процеси або процеси при статичній корозії під напругою супроводжуються виникненням тріщин, при фретинг-корозії відзначають утворення пітингу.

Корозійні процеси при механічних навантаженнях протікають через три послідовні стадії: інкубаційний період, який відповідає відсутності видимих ​​руйнувань; період утворення осередків корозії; період швидкого масштабного руйнування.

Наявність механічних напруг в металі, що лежать в пружній області або пов'язаних з деформацією, призводить до порушення суцільності захисних плівок. Зазвичай розтягуючі або стискаючі напруги мало впливають на швидкість рівномірної корозії. Якщо під дією корозійного середовища відбувається локалізація механічного фактора, то це призводить до швидкого руйнування конструкції.

Перебіг корозійного розтріскування під напругою відбувається при спільній дії корозійного середовища і механічних впливів. В початковий період зародження тріщини відбувається в результаті розтріскуючої дії при хемосорбції активних іонів корозійного середовища. Зародження тріщин може бути пов'язано з виникненням тунелів (розміром близько 0,05 мкм) і пітингів на ділянках металу, що має дефекти, наприклад, на межах зерен, включеннях, скупченнях дислокацій.

3.2.1. Корозійне розтріскування металів

Корозійне розтріскування (КР) - це руйнування металу внаслідок виникнення і розвитку тріщин при одночасному впливі розтягуючих напружень і корозійного середовища. Воно характеризується майже повною відсутністю пластичної деформації металу.

КР - це небезпечний вид руйнування металів. В хімічній апаратурі КР найбільш часто спостерігається в конструкціях, які мають залишкові напруги після термічної або механічної обробки, при монтажі і складання устаткування, під час зварювання, в умовах експлуатації при підвищених тисках і температурах. На виникнення КР і його інтенсивність дуже впливають характер агресивно-го середовища, його концентрація та склад. До КР в напруженому стані схильні майже всі метали і сплави. На частку КР в хімічній, нафтогазовій та теплоенер-гетичної галузях промисловості припадає від 20 до 40% всіх корозійних руйну-вань.

Для КР характерні такі особливості:

• утворення тріщин супроводжується виникненням крихкості металу;

• можливе виникнення міжкристалітної і транскристалітних тріщин з розгалуженнями;

• час індукційного періоду до утворення тріщини залежить від величини прикладених розтягуючих зусиль.

КР сталей відбувається в розчинах, що містять Н₂S , NНз, СO₂, нітрати, хлориди, кислоти і луги ). Вуглецеві сталі, що містять більше 0,2% С і мають феритно-перлітну або перлітну структуру, менш схильні до КР. Найбільш чутливою

є мартенситно структура. Всі режими термічної обробки, що викликають появу мартенситу, роблять сталь схильної до КР.

Полуферітні і ферітні хромисті сталі менш схильні до корозійного розтріскування, ніж аустенітні хромонікелеві сталі.

КР аустенітних хромонікелевих сталей зазначено на ряді хімічних виробництв. Це явище пов'язують з нестабільністю аустеніту в нержавіючих сталях.

Легування вуглецевих сталей, введення стабілізуючих добавок, збільшення вмісту нікелю не змінює істотно схильність аустенітних сталей до корозійного розтріскування. Кольорові метали та сплави також схильні до КР. Корозійне розтріскування спостерігається у алюмінієвомагнієвих і мідноцинкових сплавів.

Магнієві сплави в напруженому стані кородують з КР в розчинах хлоридів, сульфатів, карбонатів, хроматів. Сплави міді з цинком, оловом, алюмінієм руйнуються в присутності парів аміаку.

3.2.2 Корозійна втомаметаллу

Втома металу - це руйнування його під впливом періодичного динамічного навантаження при напругах значно менших, ніж межа міцності. В хімічній промисловості досить часто спостерігаються випадки такого руйнування деталей апаратів і машин. Втомне руйнування зазвичай супроводжується утворенням між- і транс-кристалітних тріщин, розвиток яких протікає головним чином у період дії розтягуючих напружень (рис. 5.6). Схильність металу до втомного руйнування характеризується межею витривалості. Під цим поняттям розуміють величину максимальної напруги, при якому втомне руйнування металів не настає через 107 і більше циклів. При одночасному впливі на метал змінних напруг і корозійного середовища число цих циклів зменшується, тобто межа втомної міцності знижується. На величину корозійної втоми впливає середовище..

Наприклад, втомна міцність сталі типу X13 у вакуумі значно вище, ніж

на повітрі, в прісній воді межа втоми знижується в 1,5-3 рази, а при переході від прісної до морської води знижується ще в 2 рази.

Режим термічної обробки сплавів змінює межа їх корозійної втоми. У результаті загартування з наступним відпуском значно підвищується втомна міцність в порівнянні зі станом після відпалу чи нормалізації.

3.2.3Фретинг-корозія

Корозію при терті називають фретинг-корозією. Вона характеризується виникненням ушкоджень на дотичних номінально нерухомих поверхнях, які роблять невеликі періодичні відносні зміщення. Цей процес відбувається у різних болтових, шліцьових, замкових, клепаних з'єднаннях. В процесі роботи ці з'єднання роблять повторні відносні переміщення, в результаті чого відбуваються механічні порушення поверхневих оксидних плівок. Дотичні поверхні при фреттинг ніколи не роз'єднуються, і, отже, продукти руйнування не мають виходу із зони контакту. Це підсилює корозію і знос металів.

Швидкість фретинг-корозії залежить від природи металу, складу середовища, температури, питомого навантаження.

Захист від фретинг-корозії здійснюють раціональним вибором контактуючих матеріалів, нанесенням покриттів, застосуванням мастил.