Коррозия емкостного оборудования

     2.3 Сплавы железоникелевые

     Использование сплавов железо-никель обусловлено  их особыми физическими свойствами — немагнитностью (для сплавов, содержащих 35; 60 и 80% Ni) и очень низким коэффициентом  термического расширения. Обычно они не используются в качестве коррозионноетойких сплавов, но в следствие повышенной коррозионной стойкости успешно применяются в ряде специальных производств.

     При легировании железа никелем коррозионная стойкость сплавов возрастает с  увеличением содержания в них  никеля. Эти сплавы более устойчивы, чем углеродистые стали в атмосферных условиях, в морской воде, а также в растворах солей, кислот, щелочей. Например, при циклическом погружении в 5%-ном NaCl скорость коррозии сплавов Fe+37% Ni и Fe+80% Ni была в 15 - 18 раз ниже чем у железа. В растворах серной кислоты (5 - 20%, 60 и 80°С) при увеличении содержания Ni наблюдается значительное снижение скорости коррозии и особенно резкое при 27% Ni.

  В щелочах  коррозионная стойкость сплавов Fe-Ni также возрастает с увеличением  содержания никеля и становится очень высокой в сплавах с 30% Ni и выше. Сплавы, содержащие 60-80% Ni, отличаются высокой коррозионной стойкостью в плавиковой кислоте. Сплавы железо-никель в качестве коррозионностойких практически применяют только в виде аустенитных никелевых чугунов. [3]

     2.4 Сплавы железо-аллюминий

     Сплавы  железа с 10-18% А1 - альфенол (Fe-F + 16% А1) и  терменол (Fe+16% Al + 3% Mo или V) - обладают высокой  твердостью, износостойкостью, окалиностойкостью. Они стойки и в сильно окислительных средах (например, дымящей HN0₃, органических кислотах). Так, терменол более стоек к коррозии при испытании в камере с солевым разбрызгиванием, чем хромистая нержавеющая сталь типа Х12, при этом у терменола коррозия равномерная, а у нержавеющей стали - питтинговая.

     Промышленное  использование сплавов (железа с алюминием затрудняет их нетехнологичность. Однако имеются данные о том, что улучшение технологии плавки (плавка в вакууме с последующим наложением атмосферы водорода или гелия с раскислением углерода, или тщательный контроль чистоты шихтовых материалов, раскисление при выплавке в открытой печи) позволяет резко повысить пластичность сплава. В сплавах 10-20% А1 образуется сверхструктура с решеткой типа Fe₃Al, которая более пластична, чем твердый раствор.

     Используя температурные интервалы, в которых происходит образование сверхструктуры, удалось получить при прокатке этого сплава ленты толщиной 0,1 мм и более тонкие (75-7,5 мкм). Улучшение свойств этих сталей, повышение их технологичности, создаст возможность внедрения их в ядерную энергетику и другие отрасли промышленности. [3]

     3. Защита металлов  от коррозии

     Уменьшение  коррозионной активности среды, действующей  на металлы и сплавы, может быть осуществлено следующими путями:

• удалением из агрессивной среды некоторых составляющих, вызывающих коррозию металлов, как, например, освобождение питательной воды паровых котлов от кислорода и углекислоты, термическая обработка металлов в атмосфере, из которой удален кислород, и др.;
• введением в агрессивную среду специальных веществ, обычно в небольших количествах, которые вызывают значительное снижение скорости коррозионного процесса, а в некоторых случаях могут практически полностью приостановить разрушение металла. Такие вещества называются замедлителями или ингибиторами коррозии;
• нанесение защитных пленок и т.д.

     Значительное  распространение нашел второй способ обработки коррозионной среды, т. е. применение замедлителей коррозии.

     3.1 Анодные замедлители  коррозии

     Анодные замедлители коррозии, в первую очередь  окислители, большей частью обладают пассивирующими свойствами. Принцип торможения коррозии анодными замедлителями сводится к тому, что они уменьшают скорость перехода ионов металла в раствор или уменьшают анодные участки металлической поверхности за счет изоляции их образовавшимися нерастворимыми защитными пленками, часто окисными.

     Однако  замедлители коррозии — окислители, тормозящие анодный процесс, в некоторых  случаях могут стимулировать  коррозионный процесс, являясь катодными  ускорителями коррозии. Так, например, кислород и перекись водорода являются замедлителями коррозии только при значительных концентрациях и при отсутствии активаторов (Cl^-, Br^-, J^-) что обеспечивает образование хороших пассивных пленок. Таким образом, анодные замедлители коррозии — сильные окислители в общем случае могут рассматриваться как опасные замедлители коррозии, особенно при наличии в растворе стимуляторов коррозии. В последнем случае металлическая поверхность пассивируется только частично, сокращается площадь анодов и одновременно увеличивается площадь катодных участков. [2]

     В связи с этим замедлители коррозии часто делят на «безопасные» и  «опасные»: которые не могут увеличить  скорость коррозии и которые могут  привести к ее увеличению. Если в  коррозионный раствор вводится достаточное  количество анодного замедлителя, то коррозионный процесс в большинстве случаев подавляется полyостью, т.е. при правильном использовании этих замедлителей они являются весьма эффективными.

     Такие окислители, как хроматы и бихроматы, являются плохими катодными деполяризаторами и в то же время сильно пассивируют практически важные металлы (Fe, Al, Zn, Сu). Достаточно добавить в водопроводную воду 0,1% двухромовокислого калия,

чтобы резко  снизить скорость коррозии углеродистой стали и алюминия. При содержании в воде сильных активаторов коррозии (например, хлористых солей) концентрацию бихромата следует увеличить до 2—3%. Хроматы и бихроматы относятся к типу смешанных замедлителей коррозии, но тормозят преимущественной анодный процесс.

     К анодным замедлителям относятся  также нитриты и нитраты. Нитрит натрия значительно уменьшает скорость коррозии стали и некоторых цветных металлов в растворах ряда солей, в том числе и в морской воде. Действие нитрита натрия сказывается в том, что ион NO₂^-, окисляет продукты коррозии металлов — соединения Fe²⁺ или Sn²⁺ — в окисные соединения, которые осаждаются на поверхности металла.

     Силикаты  щелочных металлов, главным образом Na₂Si0₃, являются замедлителями коррозии стали в нейтральных водных растворах. Защитное действие силиката натрия обусловлено образованием на поверхности металла защитной пленки. Уже при небольшой концентрации силиката натрия, скорость коррозии стали снижается более чем в 5 раз.

     Известны  также анодные замедлители коррозии вторичного действия, образующие на анодных  участках корродирующей поверхности металла нерастворимые продукты коррозии вследствие взаимодействия ионов растворяющегося металла с замедлителем. К числу таких замедлителей коррозии углеродистой стали относятся едкий натр, углекислый натрий, которые образуют на металлической поверхности нерастворимый слой гидроокиси, и фосфатные соли, которые образуют нерастворимые фосфаты железа. [2]

     3.2 Катодные замедлители  коррозии

     Уменьшение  скорости коррозии металлов катодными  замедлителями может быть осуществлено одним из следующих путей:

• торможением отдельных стадий катодного процесса;
• сокращением площади катодных участков.

     Торможение  катодного процесса основано или  на обескислороживании раствора электролита  с целью уменьшения скорости коррозии металлов с кислородной деполяризацией, или на повышении перенапряжения катодного процесса. Характерными примерами обескислороживания агрессивной среды являются способы обработки котловой воды различными поглотителями кислорода.

     В процессах коррозии металлов, протекающих  с водородной деполяризацией, торможение катодной реакции восстановления водорода достигается путем повышения перенапряжения водорода добавкой в раствор солей некоторых тяжелых металлов

(AsCl₃, Bi₂(S0₄)₃), катионы которых восстанавливаются на микрокатодах и повышают перенапряжение водорода. Эти замедлители неэффективны в процессах коррозии металлов с кислородной деполяризацией.

     Сокращение  площади катодных участков с целью  уменьшения скорости коррозии достигается  такими замедлителями коррозии, которые  образуют на микрокатодах нерастворимые  соединения, отлагающиеся в виде изолирующего защитного слоя. Так, бикарбонат кальция в подщелоченной среде (у катодныхучастков корродирующей поверхности металлов) дает нерастворимые соединения СаСОз, осаждающиеся и изолирующие часть поверхности от действия электролита. Этим, в частности, объясняется меньшая скорость коррозии стали в жесткой воде по сравнению с дистиллированной водой.

     Катодные  замедлители коррозии металлов совершенно безопасны, так как они никогда  не приводят к увеличению интенсивности  коррозии. Наиболее эффективными замедлителями коррозии металлов в нейтральных и щелочных средах являются неорганические вещества, в кислых агрессивных средах предпочтение следует отдать органическим веществам. [2]

     3.3 Органические замедлители  коррозии

     К органическим замедлителям коррозии относятся органические коллоиды (агар-агар, желатина, декстрин, животный клей и др.), органические вещества, содержащие в молекуле полярные группы (амины и их соли), альдегиды, гетероциклические соединения и многие другие органические соединения.

     Механизм  действия органических замедлителей коррозии в основном сводится к их адсорбции  на катодных участках корродирующего металла и повышению перенапряжения водорода, что затрудняет протекание катодного процесса коррозии. Некоторые  органические замедлители коррозии адсорбируются на анодных участках корродирующего металла и затормаживают протекание анодного процесса коррозии.

     Замедлители коррозии применяются в качестве присадок при кислотном травлении  стали, при бурении нефтяных скважин  с целью предохранения металлического оборудования от действия соляной кислоты, а также при очистке паровых котлов от накипи.

     При очистке котлов от накипи соляной  кислотой замедлители тормозят реакцию  взаимодействия металла котла с  кислотой.

     Существует  возможность торможения коррозии углеродистой стали не только в соляной и серной кислотах, но и в азотной кислоте, даже при сравнительно высоких ее концентрациях, применением в качестве замедлителя коррозии тиомочевины. С увеличением температуры уменьшается адсорбция и снижается эффективность замедляющего действия этих веществ на коррозию металлов. [2] 

Заключение

     В данной работе были подробно рассмотрены  основные причины коррозии промышленного  оборудования, связанные с конструктивными  особенностями последних. Описаны  основные сплавы сталей применяемых в промышленности, их краткая характеристика и сфера применения. Также приведены методы борьбы с коррозией, основанные на введение в агрессивную среду веществ, замедляющих коррозию – ингибиторов.

Список  литературы