5. Обоснование выбора конструкционных материалов и методов защиты от коррозии

Выбор конструкционных материалов и методов защиты от коррозии проводят с учетом механических и химических свойств материалов, условий работы оборудования и характера разрушения материалов.

При выборе материалов для изготовления конструкций руководствуются сведениями, характеризующими следующие свойства:

- прочность материала в условиях эксплуатации оборудования при высоких механических напряжениях и температурах;

- стабильность структуры материала при термическом или механическом воздействии;

- пластичность материала при ударных и знакопеременных механических нагрузках;

- стойкость к действию тепловых ударов при резких сменах температуры в химических реакторах;

- однородность материала;

- отсутствие внутренних дефектов материала: расслоения, раковины, трещины и т.п.;

- склонность к старению;

- склонность к накоплению статического электричества;

- степень чистоты поверхности.

Для изготовления оборудования химических предприятий рекомендуется выбирать материалы, не имеющие внутренних дефектов. Остальные требования выполняются по мере необходимости обеспечения нужных физико-механических свойств. Например, если производство взрывоопасное, то недопустимо применять материалы, склонные к накоплению статического электричества.

Для выбора материалов, предназначенных для изготовления аппаратов, коммуникаций, оборудования и зданий, необходимы подробные сведения о составе агрессивных сред, условиях их воздействия на материалы и характере коррозионных разрушений. Эти сведения можно получить при анализе регламента химико-технологического процесса.

Для предотвращения нежелательных коррозионных разрушений в соседнем цехе (производственном помещении) в случае аварии с выбросом агрессивных веществ целесообразно провести дополнительные антикоррозионные мероприятия с учетом "розы ветров".

Из справочной литературы выписывают значения скорости коррозии (глубинный показатель коррозии - h, мм/год) для всех рассматриваемых материалов в условиях работы оборудования, аппаратов, отдельных узлов и т.п.

В случаях, когда нет ограничений по содержанию продуктов коррозии в реакционной массе, целевом продукте и т.д., материалы первых трех групп применяют без защиты от коррозии и допуска на коррозию (с). Материалы, относящиеся к IV группе, применяют с допуском на коррозию или с использованием защиты от нее. Материалы, относящиеся к V группе стойкости, целесообразно применять с антикоррозионной зашитой. Материалы со скоростью коррозии, соответствующей VI группе стойкости, применяют с комбинированной защитой от коррозии.

Допуск на коррозию рассчитывают по формуле с = ht, где с - допуск на коррозию, мм; h - глубинный показатель коррозии, мм/год; t - срок службы изделия, год.

Дальнейший выбор материала для изготовления конкретных деталей, углов и т.д. проводят с учетом экономических требований: минимальные затраты при максимальной надежности проектируемого оборудования.

При невозможности подбора достаточно коррозионностойкого материала прибегают к использованию методов защиты от коррозии. Выбор метода защиты от коррозии необходимо начинать с определения механизма коррозии материалов в реальных условиях работы аппаратов, оборудования и т.п.

Для защиты от электрохимической коррозии возможно применение электрохимических методов защиты (катодная, анодная или ингибиторная защита) и защитных покрытий, тогда как от химической коррозии возможна защита только покрытиями (металлические, химические соединения металлов, полимерные, лакокрасочные, смазки и т.д.).

Главным методом защиты от коррозии является рациональное конструирование. Необходимо избегать в конструкциях узлов, вызывающих образование застойных зон. В застойных зонах аппаратов скапливаются продукты коррозии. При этом возникает дополнительная неравномерность концентрации агрессивных веществ и коррозия, как правило, усиливается, при электрохимическом механизме коррозионного разрушения также недопустимо пренебрегать опасным влиянием на скорость коррозии электрического контакта узлов, выполненных из различных металлов. Возможно возникновение коррозионных макрогальванических элементов: узел, выполненный из металла с более электроотрицательным электродным потенциалом, подвергается более интенсивному разрушению, чем в отсутствие контактной коррозии.

Принято считать, что абсолютно допустимым является контакт двух металлов, если скорость коррозии менее 50 г/(м²∙год). При скорости коррозии от 50 до 150 г/(м²∙год) - контакт двух металлов условно допустим, а при скорости коррозии выше 150 г/(м²∙год) - не допустим.

Если выполнение отдельных узлов аппарата необходимо осуществить из разных металлов с сильно различающимися электродными потенциалами, то прибегают к соединению их через электроизоляционные прокладки.