сы. Например, 1 % Ba, введенного в жидкий натрий при Т = 550 °С, снижает перенос массы в контуре из нержавеющей стали в 10–100 раз.

При использовании инертных газов в качестве защитной атмосферы содержание в них неметаллических примесей не должно превышать предельно допустимых концентраций.

В процессе эксплуатации жидкометаллической системы должна быть исключена или сведена к минимуму возможность аварийного попадания в теплоноситель коррозионно-опасных примесей (например, углерода в активных формах и воды) для предотвращения ускоренного повреждения или разрушения узлов системы. Этого можно достигнуть с помощью правильного выбора конструкции, конструкционных материалов, их сочетаний, режимов их эксплуатации, тщательного проведения технологических операций сборки изделия, (включая операции сварки и термообработки), всестороннего контроля состояния металла изделия и исключения ошибок при эксплуатации.

7.5.Защита от коррозии на стадии проектирования

иразработки конструкций

7.5.1.Коррозия и вопросы конструирования

Среди большого числа вопросов, которые необходимо решить при конструировании наиболее стойкой и надежной в коррозионном отношении конструкции с заданным сроком службы, основными являются следующие:

1)правильный выбор материалов и средств противокоррозионной защиты;

2)нахождение наиболее удачной конструктивной формы элементов и конструкций;

3)применение методов сборки элементов, исключающих по возможности локальные виды коррозии (щелевую и питтинговую);

4)рациональные методы сочетания разнородных материалов, исключающих контактную коррозию.

575

7.5.2.Выбор материалов и их совместимость

вконструкции

При конструировании отдельных узлов или конструкций материалы выбирают с учетом их рабочих характеристик. В то же время следует рассматривать не каждый материал в отдельности, а весь комплекс материалов как единое целое. Необходима оценка стойкости материалов к коррозии в различных условиях в конкретной среде, влияние продуктов коррозии на объект или среду, склонность к виду коррозии, тенденция к коррозионным разрушениям в результате применения таких операций при изготовлении и сборке, как сварка, штамповка, механическая обработка, термообработка, металлизация и т.п.

Неметаллические конструкционные материалы должны иметь низкое влагопоглощение, стойкость к грибкам и микроорганизмам, стойкость против разрушения в заданном интервале температур, химическую совместимость с другими материалами, стойкость к воспламенению и электрическим разрядам. Более стойкие материалы надо применять для изготовления наиболее ответственных деталей.

Для теплопередающих узлов не должны применяться материалы, на которых при эксплуатации образуется толстая окалина.

Проектируемая конструкция должна быть ремонтно-пригодной как для замены отдельных деталей, так и для возобновления средств защиты. При конструировании не подлежащих ремонту узлов не следует сочетать материалы с кратковременным и длительным сроками службы.

В процессе проектирования следует выбирать материалы, образующие совместимые пары или сочетания при эксплуатации их в электропроводящей среде. Для этого необходимо оценить взаимное влияние материалов, вызываемое различными причинами: непосредственным контактом между различными металлами, изменениями полярности, электролитическим переносом через среду, перемещением металлических частиц с потоком жидкости (теплоносителем), вредным влиянием блуждающих токов и другими отрицательными эффектами (химическими, термическими, радиационными и др.), возникающими вследствие близкого расположения материалов.

576

Желательно использовать металлы, близко расположенные в ряду напряжений (см. табл. 7.10), если известны величины плотности токов, протекающих между ними в условиях эксплуатации.

Рис. 7.50. Защита деталей из несовместимых металлов диэлектрическими прокладками

Крепежные детали и изделия (заклепки, болты, гайки, шайбы) должны быть изготовлены из металла, совместимого с обеими соединяемыми деталями и обладать слабыми катодными свойствами.

Если нельзя избежать соединения несовместимых металлов (например, медный сплав и алюминий), следует разделять их диэлектриком (рис. 7.50) или третьим металлом, уменьшающим разность потенциалов между ними (рис. 7.51).

Рис. 7.51. Применение металлических прокладок для защиты деталей:

а– в виде биметаллического пакета; б – в виде металлизационного покрытия обоих металлов, образующих подвижное или фиксированное соединение

577

Контактирующие с бронзой (например, водопроводный кран) участки стальных деталей (трубы) покрывают цинком или лаком.

Защиту деталей из несовместимых металлов можно осуществлять и за счет удлинения путей электролитического переноса (рис. 7.52).

Рис. 7.52. Защита деталей из несовместимых металлов:

а– расположение нагревательного элемента дальше от стенок стальной ёмкости;

б– трубки из разных металлов соединяются через удлинитель

Площадь анодной поверхности соединяемых деталей (из менее благородных металлов) должна быть как можно больше (рис. 7.53) или между ними должен находиться слой изоляции.

Рис. 7.53. Влияние соотношения площадей анодной и катодной поверхностей на коррозию в сварных и заклёпочных соединениях

7.5.3.Выбор рациональной формы элементов

иконструкций

При разработке отдельной детали ее геометрические формы должны определяться применением и взаимосвязью с другими деталями конструкции и окружающей средой. Формы деталей должны быть простыми, плавными и обтекаемыми, обеспечивающими

578

равные условия воздействия среды и функционирования всех частей проектируемой конструкции.

При выборе рациональных форм элементов металлоконструкций и их сочетаний важно исключить доступ и удержание влаги в виде конденсата на ответственных участках, скопление нежелательных твердых частиц или отходов, которые могут воздействовать на внутренние поверхности изделия (рис. 7.54).

Рис. 7.54. Примеры выбора рациональных форм изделий (деталей) и их сочетаний

Закругленные контуры и углы лучше обеспечивают непрерывность поверхности и предпочтительнее поверхностей, образующих острые углы, что позволяет получать на них равномерные защитные (органические и неорганические) покрытия (рис. 7.55).

По возможности следует избегать соединений деталей из разнородных металлов внахлестку и образования зазоров и щелей, где коррозия протекает значительно активнее, чем при плотном контакте. Особенно это относится к поверхностям теплообмена, границам между металлами и пористыми материалами или к условиям, характеризуемым наличием неорганических химических веществ или растворенного кислорода в окружающей водной среде

(рис. 7.56).

579

Рис. 7.55. Варианты форм конструктивных элементов, подлежащих защитным покрытиям

Рис. 7.56. Варианты соединения элементов металлоконструкций из листового материала

Если нельзя избежать зазоров и щелей, необходимо принимать меры для предотвращения доступа к ним коррозионно-активных веществ путем улучшения геометрических форм, подгонки деталей друг к другу и обеспечения чистоты обработки поверхности, либо тщательно их герметизировать.

При разработке конструкций, испытывающих воздействие потоков жидкости, необходимо придавать проектируемым объектам формы, способствующие снижению слишком высокой скорости, турбулентности потока и образованию газовых пузырьков (рис. 7.57). При необходимости надо предусмотреть отражатели или сменные пластины для защиты от ударного воздействия струи.

При конструировании оборудования, включающего резервуары, сосуды и транспортирующие жидкость трубопроводы, придавать их внутренним поверхностям обтекаемые формы, облегчающие

580