12.2.2. Виды коррозионных разрушений

Коррозия в зависимости от характера коррозионных разрушений делится на сплошную и местную.

Сплошная коррозия - появляется при отсутствии защитных пленок на поверхности металла или при равномерном распределении анодных и катодных участков. Потеря прочности образца пропорциональна потере массы и поэтому этот вид коррозии менее опасный.

Местная коррозия - имеет несколько разновидностей: пятнистая, язвенная, подпо

верхностная, межкристаллитная.

Пятнистая коррозия - отмечается большая площадь очагов и их малая глубина. По характеру разрушений близка к сплошной коррозии.

Язвенная коррозия - отмечается значительная глубина разрушений, которая превы-

шает их протяженность (питтинговая коррозия).

Точечная коррозия - наблюдаются глубокие разрушения, часто с образованием сквозных отверстий. Более опасный вид разрушения, чем при сплошной и пятнистой коррозии, так как потери массы меньше, чем потери механической прочности.

Подповерхностная коррозия - характеризуется распространением очага разрушения под поверхностью металла, что приводит к вспучиванию и расслоению металла продуктами коррозии.

Избирательная коррозия - обусловлена разрушением одного из компонентов или одной из фаз гетерогенного сплава. К избирательной коррозии можно отнести межкристаллитную коррозию, при которой разрушение идет по границам зерен кристаллов. В некоторых случаях разрушение может распространяться внутрь металла, приводя к значительному снижению прочности образца. Этот вид корро-

зии наиболее опасный, так как трудно контролируемый, и называется транскри-

сталлитной (внутрикристаллической) коррозией.

Щелевая коррозия - обусловлена неравномерным обтеканием средой различных участков аппарата, что приводит к образованию катодных и анодных участков. Щелевая коррозия является разновидностью электрохимической коррозии.

12.2.3. Способы борьбы с коррозией

Для примера рассмотрим некоторые особенности коррозии нержавеющих сталей и способы борьбы с ней. Высокая коррозионная стойкость нержавеющих сталей определяется их способностью легко пассивироваться (покрываться защитной пленкой) даже в обычных атмосферных условиях за счет кислорода воздуха.

Коррозионная стойкость нержавеющих сталей зависит:

1.От содержания хрома, основного легирующего компонента, с увеличением содер

жания которого резко возрастает коррозионная стойкость стали.

2.От содержания углерода, с увеличением которого коррозионная стойкость стали значительно снижается.

3.От структурного состояния сталей. Наибольшей коррозионной стойкостью обла-

дают твердые растворы, легированные хромом и никелем. Нарушение однородности структуры, вследствие образования карбидов или нитридов, приводит к уменьшению содержания хрома в твердом растворе и снижению коррозионной стойкости.

4.От природы агрессивной среды и устойчивости пассивной пленки. Нержавеющие стали устойчивы в растворах азотной кислоты, различных нейтральных и слабокислых растворах при доступе кислорода и неустойчивы в соляной, серной и плавиковой кислотах. Стали теряют свою устойчивость в сильно окислительных средах вследствие разрушения пассивных пленок, например, в высококонцентрированной азотной кислоте при высоких температурах.

5.От температуры - с повышением температуры коррозионная стойкость нержаве-

ющих сталей резко ухудшается как в окислительных, так и в неокислительных сре-

дах.

Коррозия в нержавеющих сталях может протекать как по электрохимическому, так по химическому механизму. Ввиду сложного структурного состояния и большой разницы в электрохимических и коррозионных свойствах структурных составляющих, нержавеющие стали особенно склонны к проявлению локальных разрушений (межкристаллитная коррозия, точечная, язвенная). В сложных конструкциях, имеющих зазоры и щели, характерно проявление щелевой коррозии.

Межкристаллитная коррозия чаще проявляется в сварных соединениях и в случае неправильной термической обработки. При этом зерна находятся в пассивном состоянии, а границы зерен в активном вследствие образования карбида хрома. С повышением содержания в стали углерода чувствительность ее к межкристаллитной коррозии резко возрастает. Существенное влияние на чувствительность сталей к межкристаллитной коррозии оказывает размер зерен, причем, чем меньше размер зерна, тем меньше чувствительность стали к коррозии.

Существует несколько эффективных способов борьбы с межкристаллитной корро-

зией:

1.Снижение содержания углерода, вследствие чего уменьшается карбидообразование по границам зерен. Менее чувствительные стали с содержанием углерода менее 0,3%.

2.Применение закалки в воду с высоких температур. При этом карбиды хрома по границам зерен переходят в твердый раствор.

3.Применение стабилизирующего отжига при 750 - 900 ⁰С, при этом происходит выравнивание концентрации хрома по зерну и по границам зерен.

4.Легирование сталей стабилизирующими карбидообразующими элементами - титаном, ниобием, танталом. Вместо карбидов хрома углерод связывается в карбиды титана, тантала, ниобия, а концентрация хрома в твердом растворе остается постоянной.

5.Создание двухслойных сталей - аустенитно-ферритных.

Точечная и язвенная коррозия нержавеющих сталей часто встречается при эксплуатации изделий в морской воде. Это связано с адсорбцией хлор - ионов на некоторых участках поверхности стали, вследствие чего происходит локализация коррозии. Легирование молибденом резко увеличивает сопротивляемость металла действию хлор - ионов.

Для изделий из нержавеющей стали сложных конструкций, имеющих щели, зазо-

ры, карманы, характерна щелевая коррозия. Ее механизм связан с затруднением

диффузии кислорода или другого окислителя или анодных замедлителей коррозии в труднодоступные участки конструкции, вследствие чего на этих участках сталь переходит в активное состояние. Методы борьбы с этим видом коррозии сводятся, прежде всего, к устранению зазоров, карманов, щелей, контактов стали с неметаллическими материалами, т.е. к конструктивным мерам. Весьма эффективно также увеличение концентрации окислителя или анодных замедлителей в растворе.

Коррозионная стойкость нержавеющих сталей может быть значительно повышена методами легирования, применения оптимальных режимов термической, механической и химико-термической обработки сталей. Наиболее эффективным является увеличение содержания хрома и снижение содержания углерода. Значительно повышается коррозионная стойкость сталей при введении никеля, молибдена, меди, титана, тантала, ниобия, а также палладия и платины. Коррозионная стойкость нержавеющих сталей в значительной степени определяется защитными свойствами поверхностной пассивной пленки, которые зависят от состава стали и качества обработки поверхности. Наибольшая коррозионная стойкость в атмосферных условиях достигается в полированном состоянии поверхности стали.

Для защиты сталей от окисления используются термодиффузионные способы на-

сыщения поверхности стали металлами, повышающими жаростойкость (хромирование, алитирование, силицирование).

Известно большое количество способов защиты металлических поверхностей от коррозионного воздействия среды. Наиболее распространенными являются следующие:

Гуммирование - защитное покрытие на основе резиновых сме­сей с последующей их вулканизацией. Покрытия обладают эластичностью, вибростойкостью, химической стойкостью, водо- и газонепроницаемостью. Для защиты химического оборудования применяют составы на основе натурального каучука и синтетического натрий-бутадиенового каучука, мягких резин, полуэбонитов, эбонитов и других материалов.

Торкретирование - защитное покрытие на основе торкрет-растворов, представляющих собой смесь песка, кремнефторида натрия и жидкого стекла. Механизированное пневмонанесение торкрет-растворов на поверхность металла позволяет получить механически прочный защитный слой, обладающий высокой химической стойкостью ко многим агрессивным средам.

Лакокрасочные покрытия - широко применяются для защиты металлов от коррозии, а неметаллических изделий - от гниения и увлажнения. Представляют собой жидкие или пастообразные растворы смол (полимеров) в органических растворителях или растительные масла с добавленными к ним тонкодисперсными минеральными или органическими пигментами, наполнителями и другими специальными веществами. После нанесения на поверхность изделия образуют тонкую (до 100 - 150 мкм) защитную пленку, обладающую ценными физико-химическими свойствами. Лакокрасочные покрытия для металлов обычно состоят из грунтовочного слоя, обладающего антикоррозионными свойствами и внешнего слоя - эмалевой краски, препятствующей проникновению влаги и агрессивных ионов к поверхности металла. С целью обеспечения хорошего сцепления (адгезии) покрытия с поверхностью ее тщательно обезжиривают и создают определенную шероховатость, например, гидро - или дробе - и пескоструйной обработкой.

Лакокрасочные покрытия термостойкие - покрытия способные выдерживать температуру более 100 °С в течение определенного времени без заметного ухудшения физико-механических и антикоррозионных свойств. В зависимости от природы пленкообразующего компонента различают следующие виды термостойких лако-

красочных покрытий:

- этилцеллюлозные - при 100 °С;

- алкидные на высыхающих маслах - при 120 - 150 °С;

- фенольно-масляные, полиакриловые, полистирольные - при 200 ⁰С;

- эпоксидные - при 230 - 250 °С;

- поливинилбутиральные - при 250 - 280 °С;

- полисилоксановые, в зависимости от типа смолы - при 350 - 550 ⁰С, и др.

Латексные покрытия - на основе водных коллоидных дисперсий каучукоподобных полимеров, предназначенных для создания бесшовного, непроницаемого подслоя под футеровку штучными кислотоупорными изделиями или другими футеровочными материалами. Латексные покрытия обладают хорошей адгезией со многими материалами, в том числе и с металлами. Они применяются в производствах фос-

форной, плавиковой, кремнефтористоводородной кислот, растворов фторсодержа

щих солей при температуре не более 100 °С.

Футерование химического оборудования термопластами. Защитное действие поли

мерных покрытий и футеровок в общем случае определяется их химической стойкостью в конкретной агрессивной среде, степенью непроницаемости (барьер-

ная защита), адгезионной прочностью соединения с подложкой, стойкостью к растрескиванию и отслоению, зависящей от внутренних механических свойств полимера и подложки, неравновесностью процессов формирования защитных слоев и соединений.

Наибольшее распространение при футеровании химического оборудования получили листы и пленки из полиэтилена (ПЭ), полипропилена (ПП), политетрафтор

этилена (ПТФЭ), поливинилхлорида (ПВХ), пентапласта (ПТ) и других композиционных материалов. Для повышения физико-механических и защитных свойств, износостойкости листовые футеровочные материалы наполняют минеральными наполнителями (сажа, графит, сернокислотная обработка, ионная бомбардировка и др.). Для повышения адгезионной активности по отношению к клеям листовые материалы дублируют различными тканями.

Правильно выбранный способ антикоррозионной защиты позволит обеспечить максимальную долговечность защиты химического оборудования в конкретных условиях его эксплуатации.