Агрессивное воздействие

Коррозионное растрескивание метал- розии алюминия от нанря-лов под одновременным воздействием жения в растворах: агрессивной коррозионной среды и растягивающих напряжений (главным образом

1) коррозия под напряжением—коррозия при одновременном воздействии на металл агрессивной коррозионной среды и механических напряжений; в зависимости от характера напряжений различают коррозию при постоянных растягивающих внешних

нарастания уровня сигналов АЭ по времени резко меняется, что определяется дискретным переходом к другому углу наклона анализируемой зависимости суммарного сигнала АЭ от длительности циклического нагружения (рис. 1.25). Еще более эффективно использовать первую производную для этой зависимости. В этом случае удается автоматизировать процесс регистрации сигналов АЭ и фиксировать момент возникновения трещины даже в полых лопатках от внутренних поверхностей [129]. Эффективность такого контроля была подтверждена анализом поверхностей разрушения и оценкой по ним длительности роста выявленных усталостных трещин. Исследования закономерности изменения сигнала акустической эмиссии при возрастании скорости роста усталостной трещины (см. рис. 1.256, е) в сталях показали, что на воздухе и в агрессивной коррозионной среде 3 % раствора NaCl в воде имеется аналогичная, устойчивая связь между ними.

Защитные мероприятия делятся на активные и пассивные. Электрохимическая защита представляет собой важную и обширную часть защитных мероприятий, характеризующихся активным вмешательством в процессы коррозии. Пассивные защитные мероприятия заключаются в разъединении защищаемой поверхности и агрессивной коррозионной среды при помощи покрытия. Любые возможные активные и пассивные защитные мероприятия могут проводиться и отдельно, однако сочетание обоих способов защиты дает ряд преимуществ и в некоторых случаях даже настоятельно необходимо. Катодная защита и нанесение покрытий почти идеально дополняют друг друга. Это обусловливается, во-первых, экономическими причинами: в принципе можно активно защищать и сооружения без покрытий, но затраты на защитную установку и эксплуатационные расходы при этом будут бесспорно высокими, так как потребуется большой катодный защитный ток. Кроме того, в случае подземных трубопроводов имеются и технические соображения, по которым катодная защита поверхностей без покрытия нежелательна. В первую очередь имеется в виду влияние на близрасположенные металлические конструкции, вызывающее опасность их коррозии. Такая опасность может оказаться весьма значительной, и предотвратить ее техническими средствами либо вообще невозможно, лябо очень трудно.

После завершения процесса нанесения покрытия важно провести полную и тщательную промывку изделия, чтобы устранить остатки обрабатывающих растворов. В противном случае эти растворы, насыщенные, как правило, кислотами или щелочами, будут воздействовать на поверхность, вызывая точечную коррозию и (или) коррозию пятнами. После тщательной очистки обработанные изделия следует немедленно просушить, чтобы избежать пятен от воды или общей коррозии под действием влаги. Во многих случаях (например, при нанесении покрытия цинком и кадмием) металлическую поверхность, на которую нанесено покрытие, подвергают химической пассивации с целью предотвращения коррозии в умеренно агрессивной коррозионной среде. Во избежание потускнения из-за атмосферной коррозии можно использовать бесцветный лак (например, при нанесении медного покрытия).

Обычно КР под напряжением определяют как совместное воздействие агрессивной коррозионной среды и растягивающего напряжения (остаточного или приложенного), приводящее к растрескиванию, имеющему макроскопически вид хрупкого разрушения. В этом определении подразумевается, что КР представляет собой явление, а не механизм,-— именно так КР и трактуется в 14 этой главе. К таким же явлениям относится и водородное охрупчивание, ко-

Изменение гидравлических режимов работы нефтесборных коллекторов привело к тому, что большая их часть стала испытывать не только статические (давление газожидкостной смеси) и малоцикловые (связанные с периодическими изменениями загрузки трубопроводов), но и циклические нагрузки. Одновременное воздействие агрессивной коррозионной среды и циклических напряжений на металл трубопроводов приводит к коррозионной усталости металла, характеризующейся локализацией коррозионных процессов в вершинах коррозионно-механических трещин. При циклическом нагружении металла, упруго-пластические деформации, локализованные в концентраторе напряжений, приводят к интенсивной локальной коррозии (механохимическая коррозия) и развитию коррозионно-усталостной трещины.

Керметы. Керметами называются порошковые сплавы, являющиеся композициями- керамических материалов с металлами и предназначаемые для деталей, работающих при высоких температурах или в агрессивной коррозионной среде.

Влияние базы и частоты испытаний на предел выносливости и пороговый коэффициент интенсивности напряжений. В предложенной модели предел выносливости и пороговый коэффициент интенсивности напряжений фигурируют как константы материала. Однако известно, что это далеко не так. База испытаний и частота нагружения существенно влияют на эти величины (табл. 24, 25) [54, 185]. При испытаниях на воздухе это влияние не так уж велико, особенно для нержавеющих сталей и титанового сплава. В агрессивной коррозионной среде — 3 % NaCI предел выносливости все время понижается с увеличением базы. Если учитывать, что на практике дают коэффициент запаса по напряжению, то нет особых сложностей с выбором базы испытаний, так как если коэффициент запаса составляет, например, 1,5, то уточнение экспериментального предела выносливости на 10 % при увеличении базы испытаний на два порядка вряд ли оправдано.

Хромоникелевые аустенитные стали типа 18-8 приобретают склонность к межкристаллитной коррозии после нагрева при 400— 800° С. При действии агрессивной коррозионной среды участки металла, которые подвергались такому нагреву, разрушаются межкристаллитной коррозией, скорость которой зависит от структурных изменений в стали, вызванных нагревом [469—475].

Сплавы АМг2, АМгЗ применяются в слабонагруженных сварных конструкциях, способных работать длительное время в достаточно агрессивной коррозионной атмосфере. Эти сплавы наиболее широко используются и главным образом в виде листов.

Никелевые покрытия в основном получают электроосаждением. Металл наносят или непосредственно на сталь или иногда на промежуточное медное покрытие. Подслой меди нужен, чтобы облегчить полировку никелируемой поверхности (медь мягче стали). Это позволяет также уменьшить толщину никелевого слоя (никель дороже меди), необходимую для обеспечения минимальной пористости. Правда, в промышленной атмосфере слишком тонкие никелевые покрытия, нанесенные на медь, могут корродировать быстрее покрытий непосредственно на стали, в основном из-за того, что продукты коррозии меди, образующиеся в порах никелевого покрытия, усиливают агрессивное воздействие на никель [3]. Но такая ситуация не обязательно возникает в других атмосферах.

При кратковременных испытаниях в водных средах при ком-• натной температуре наименьшая скорость общей коррозии наблюдается в интервале рН = 7-=-12 (рис. 13.3). В кислых или сильнощелочных средах агрессивное воздействие обусловлено в основном выделением водорода. При рН »> 12,5 цинк быстро реагирует с образованием растворимых цинкатов согласно реакции

Коррозия усиливается при наличии в водной сероводород-содержащей среде хлоридов, оказывающих дополнительное агрессивное воздействие. В [11, 12] установлен экстремальный характер зависимости скорости коррозии от концентрации МаС1 с максимумом при 100 г/л, что объясняется конкуренцией фак-

Оборудование предприятий нефтехимии и нефтепереработки работает в условиях действия механических напряжений, высоких температур, природных и технологических коррозионно-активных сред, инициирующих возникновение и накопление повреждений, приводящих со временем к нарушению его работоспособности. Преобладающая часть парка оборудования нефтепереработки имеет поверхностный контакт с рабочей средой, эксплуатируется в очень жестких режимах — в условиях действия высоких давлений и температур. Современные технологические процессы ориентированы на углубление переработки нефтяного сырья. Увеличение выхода светлых нефтепродуктов связано с повышением роли деструктивных процессов переработки нефти, что в свою очередь ведет к интенсификации технологических процессов и усложнению конструкции оборудования. В последние годы в переработку вовлекаются все большие объемы нефтей с повышенным содержанием сероводорода, минеральных солей и газоконденсатов с высоким содержанием агрессивных компонентов. Это обстоятельство значительно усложняет условия эксплуатации оборудования, вызывая интенсивное развитие различных коррозионных процессов. Коррозионная активность технологических сред является одним из основных факторов, снижающих надежность металлических конструкций и способствующих зарождению трещин [4]. Агрессивное воздействие рабочих сред обусловлено обводненностью нефти, наличием в ней кислых компонентов, сернистых и хлористых соединений, а так же применением в процессе подготовки и переработки коррозионно-активных реагентов. Как показали результаты диагностирования 59 резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов (годы постройки 1975 — 80 , объем резервуаров 20 000 NT), при суммарном содержании в нефти воды, хлора и серы более 3 % коррозионное растрескивание имело место во всех резервуарах, эксплуатировавшихся более 15 лет [3]. Особую опасность представляет разрушение оборудования в условиях действия водороДосодержащих и водородо-выделяющих сред.

Агрессивное воздействие коррозионных сред приводит к усиленной коррозии оборудования установок по подготовке нефти — теплообменников, резервуаров различного назначения, насосов, трубопроводной сети.

Низкая работоспособность насосов имеет в основном две причины: одна связана с нарушением технологических правил эксплуатации насосов, а другая — основная,—с агрессивными свойствами перекачиваемой воды. К первой группе причин следует отнести изменение режима пуска и остановки насосов. Так, при внезапной остановке насоса происходит резкое изменение гидравлической характеристики потока жидкости, усугубляющее агрессивное воздействие сточной воды. Совместное влияние технологических и коррозионных факторов

Оборудование предприятий нефтехимии и нефтепереработки работает в условиях действия механических напряжений, высоких температур, природных и технологических коррозионно-активных сред, инициирующих возникновение и накопление повреждений, приводящих со временем к нарушению его работоспособности. Преобладающая часть парка оборудования нефтепереработки имеет поверхностный контакт с рабочей средой, эксплуатируется в очень жестких режимах - в условиях действия высоких давлений и температур. Современные технологические процессы ориентированы на углубление переработки нефтяного сырья. Увеличение выхода светлых нефтепродуктов связано с повышением роли деструктивных процессов переработки нефти, что в свою очередь ведет к интенсификации технологических процессов и усложнению конструкции оборудования. В последние годы в переработку вовлекаются все большие объемы нефтей с повышенным содержанием сероводорода, минеральных солей и газоконденсатов с высоким содержанием агрессивных компонентов. Это обстоятельство значительно усложняет условия эксплуатации оборудования, вызывая интенсивное развитие различных коррозионных процессов. Коррозионная активность технологических сред является одним из основных факторов, снижающих надежность металлических конструкций и способствующих зарождению трещин [4]. Агрессивное воздействие рабочих сред обусловлено обводненностью нефти, наличием в ней кислых компонентов, сернистых и хлористых соединений, а так же применением в процессе подготовки и переработки коррозионно-активных реагентов. Как показали результаты диагностирования 59 резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов (годы постройки 1975 - 80 , объем резервуаров 20 000 м~'), при суммарном содержании в нефти воды, хлора и серы более 3 % коррозионное растрескивание имело место во всех резервуарах, эксплуатировавшихся более 15 лет [3]. Особую опасность представляет разрушение оборудования в условиях действия водородосодержащих и водородо-выделяющих сред.

Рациональным выбором режимов кислотно-химических промывок, исключающих чрезмерно агрессивное воздействие кислот и других моющих средств на участки с ослабленной коррозионной стойкостью металла, несомненно, удалось бы избежать отмеченных неприятностей в эксплуатации оборудования. Подобная задача может быть сравнительно легко разрешена на основе применения так называемого струйно-зонного метода коррозионных испытаний и использования его для проверки агрессивности среды не только по отношению к целому металлу, но и, что особенно важно, по отношению к участ-

еых водах типа морских (срок его эксплуатации не •более 8—10 лет). Если в воде присутствуют комплек-сообразующие ионы — полифосфаты, поверхностно-активные вещества, агрессивное воздействие солевого состава охлаждающей воды на латуни и сплав МНЖ 5—1 усиливается.

Опыты по малоцикловой усталости аустенитных нержавеющих сталей показали, что сопротивление усталости стали в не-ингибированном насыщенном кипящем растворе MgCl2 при самом высоком уровне деформации в сравнении с сопротивлением усталости на воздухе уменьшав!ся в 2,5 раза, а при самом низком — в 13 раз, в связи с большей продолжительностью контакта металла с агрессивной средой. При введении в среду 1,5 кг/мэ йодистого бензилхинолиния сопротивление усталости существенно увеличивается и практически не отличается от значений, полученных для образцов в воздухе, т. е. ингибитор по сути полностью устраняет агрессивное воздействие среды. Аналогичный защитный эффект наблюдается при. использовании ингибиторов АГМИБ, КПИ и ХОСП-10.

При 98°С агрессивное воздействие 1%-ной Н3РО4 слабее, чем при 20°С, поскольку образуется защитная пленка.