Коррозионные поражения

Обычно коррозионные исследования проводят в такой последовательности: лабораторные, внелабораторные, эксплуатационные.

Коррозионные исследования рекомендуется проводить одновременно, в связи с трудностью в ряде случаев точного воспроизведения всех условий, и ставить их как сравнительные исследования: коррозионную стойкость новых сплавов сравнивать со стойкостью наиболее распространенных и хорошо изученных сплавов, эффективность противокоррозионного легирования определять сравнением с коррозионной стойкостью нелегированного металла, защитный эффект замедлителей коррозии оценивать по скорости коррозии металла в электролите с добавкой замедлителя и без нее, влияние напряжений и деформаций на коррозионный процесс оценивать относительно коррозии металла в их отсутствии и т. д.

Внелабораторные коррозионные исследования в заводской аппаратуре проводят, помещая исследуемые образцы металлов в соответствующие работающие аппараты и установки. Так, газовую коррозию металлов в заводских условиях изучают на образцах, которые с помощью специальных приспособлений устанавливают в промышленные нагревательные печи или аппараты, работающие в атмосфере газов при высоких температурах.

Эксплуатационные коррозионные исследования ^нуждаются в дальнейшем усовершенствовании существующих методов измерений и исследований, а также в разработке новых методов.

Исследования и преподавание коррозии в Массачусет-ском технологическом институте имеют многолетнюю историю. Основоположником этой традиции был профессор В. Р. Уитни, ставший впоследствии руководителем исследований для «Дженерал Электрик Компани». В 1903 г. в «Журнале Американского химического общества» он опубликовал свою классическую статью «Коррозия железа». Эта статья побудила начать важные коррозионные исследования.

Если температура в пласте отличается от комнатной температуры более чем на 5 ° С, то опыты проводят в термостатируемой ванне. Коррозионные исследования в пластовых водах ведут в герметичной ячейке. Скорость коррозии в лабораторных условиях может быть определена в основном тремя способами: гравиметрически, снятием анодной и катодной поляризационных кривых в полулогарифмических координатах и коррозиметром.

Коррозионные исследования проводятся с целью получения исходных данных для выбора трассы подземных металлических сооружений, типа и способа их прокладки, типа изоляции, а также для разработки проектов защиты подземных инженерных сооружений от электрохимической коррозии.

Коррозионные исследования предпринимают при решении многих задач, например при разработке новых материалов и средств защиты от коррозии, выборе конструкционного материала, контроле качества материалов и защитных средств, коррозионном мониторинге и анализе коррозионных происшедствий. При этом в дополнение к стандартным методам химического анализа, металлографических исследований и механических испытаний используют специальные методы экспонирования в коррозионной среде, коррозионного мониторинга, а также электрохимических и физических методов исследования поверхности. Ниже дается краткий обзор этих методов.

С помощью коррозионных исследований можно установить эффективность различных методов защиты металлов от коррозии. Коррозионные исследования бывают лабораторные, натурные и эксплуатационные. Лабораторные исследования проводят на образцах небольших размеров. Обычно это металлические пластины размером 50X25 мм или цилиндры диаметром 10— 20 мм и высотой 40 мм. Условия проведения испытаний выбирают предварительно и результаты оценивают количественно, например гравиметрическим методом. В большинстве случаев исследования проводят ускоренно, т. е. при усиленном воздействии отдельных факторов: температуры, концентрации и движения или перемешивания среды и т. д.

Обычно коррозионные исследования проводят в указанной последовательности, особенно при разработке новых металлов и средств защиты от коррозии.

Основным разделом справочника является его последняя, третья часть, содержащая систематизированные сведения о коррозионной стойкости материалов в различных жидких и газовых •средах. Для металлов приведены количественные данные по скоростям коррозии. В отличие от большинства справочников, в таблице указаны также специфические виды коррозии: точечная, язвенная, межкристаллитная, коррозионное растрескивание. Для неметаллических материалов принята трехиндексная качественная система оценки стойкости. В тех случаях, когда коррозионные исследования проводились на материалах уже устаревших марок, в таблицах 1 и 2 указаны, где возможно, современные марки, наиболее близкие к исследованным.

происходят по механизму вязкого или хрупкого разрушения. Заметим, что в кислых средах, вызывающих общую коррозию, часто отмечается заметное снижение относительного сужения, хотя равномерное удлинение может быть таким же, как и при испытаниях на воздухе. Важно подчеркнуть, что только лишь в условиях общей коррозии может реализоваться вязкое разрушение бездефектного металла оборудования при нормальных режимах эксплуатации. Это можно объяснить тем, что несмотря на постоянство действующей на объект нагрузки, из-за уменьшения рабочего сечения при коррозии напряжения и деформации возрастают, и в определенный момент времени возможно наступление текучести металла, а затем потеря устойчивости пластических деформаций (шейкообразова-ние) по аналогичному механизму при растяжении образца монотонно возрастающей нагрузкой (рис. 2.7). В условиях локализованной (язвенной, точечной) коррозии коррозионные поражения инициируются в областях с выраженной механохимической неоднородностью свойств. При этом окончательное разрушение происходит в результате сдвига или отрыва (рис. 2.6). Часто имеет место сквозное коррозионное поражение в виде язв без участков долома. Коррозионное растрескивание возможно даже при отсутствии макроскопических дефектов или концентраторов напряжений, например, в средах, содержащих влажный сероводород. Разрушение при коррозионном растрескивании, как правило, хрупкое. В сварных соединениях в большинстве случаев коррозионное растрескивание инициируется в местах перехода от металла шва к основному металлу (рис. 2.6,г). Особенностью разрушений при кор-розионно-механическом воздействии является наличие на изломах продуктов коррозии, большого количества коррозионных поражений, ветвление трещин и др.

Напряжения оказывают определенное влияние на коррозию металлов и заслуживают особого внимания со стороны конструкторов. Эти вопросы подробно рассмотрены в гл. VII. Концентрация напряжений, возникающих при штамповке и сварке, так же как и сильные местные напряжения, возникающие в результате неправильного конструирования, могут ускорить процесс коррозии металлов. Имеется значительное количество данных, подтверждающих, что при наличии в металле остаточных напряжений или приложенных извне нагрузок могут образоваться локальные гальванические элементы. В результате на участках металла, подверженных действию наибольших напряжений, появляются коррозионные поражения в виде трещин.

Можно отметить следующие особенности разрушений при статическом нагружении при одновременном действии механических нагрузок и рабочих сред. В условиях общей коррозии характер разрушений мало отличается от такового при статическом нагружении в нейтральной среде. В зависимости от качества металла и свойств коррозионной среды разрывы происходят по механизму вязкого или хрупкого разрушения. Важно подчеркнуть, что только лишь в условиях общей коррозии может реализоваться вязкое разрушение бездефектного металла оборудования при нормальных режимах эксплуатации. Это можно объяснить тем, что, несмотря на постоянство действующей на объект нагрузки, из-за уменьшения рабочего сечения при коррозии напряжения и деформации возрастают, и в определенный момент времени возможно наступление текучести металла, а затем потеря устойчивости пластических деформаций (шейкообразование) по аналогичному механизму при растяжении образца монотонно возрастающей нагрузкой. В условиях локализованной (язвенной, точечной) коррозии коррозионные поражения инициируются в областях с выраженной механохимической неоднородностью свойств. При этом окончательное разрушение происходит в результате сдвига или отрыва. Часто имеет ме-

На основании анализа разрушений с использованием данного подхода были определены критические размеры коррозионных пвв. Так, участки трубопроводов, имеющих коррозионные поражения глуби-иой 80 X от толщины отенки и более, подлежат обязательной замене. Коррозионные яавы глубиной не более 10 % от толщшш стенки не

— удовлетворительное в области от устья до глубины 2000 м (встречаются незначительные коррозионные поражения труб глубиной до 1-2 мм);

— от 2000 до 3500 м — коррозионные поражения глубиной от 2 до 3,5 мм;

ности;в сварных соединениях из ферромагнитного металла без предварительной зачистки валика усиления сварного шва. Минимальные размеры выявляемых дефектоскопом трещин, мм: глубина -0,1; длина - 1; ширина — 0,01. Прибор позволяет выявлять подповерхностные трещины и коррозионные поражения в немагнитных и слабомагнитных металлах под слоем металла до 2 - 8 мм. Погрешность измерения глубины дефекта в диапазоне 0,5 - 5 мм составляет около 20 % от измеряемой величины.

Число образцов, имеющих коррозионные поражения под резиной

Электродренажная защита сооружений от коррозии, вызываемой блуждаю-щими токами. Блуждающие токи возникают в основном при работе электрифицированного транспорта (железная дорога, трамвай) и линий электропередачи постоянного тока по системе провод — земля. Особую опасность пведставляют 'блуждающие токи от источников постоянного тока. Один ампер тока уносит •около 10 кг железа в год. Блуждающие токи, которые собираются трубопроводом, достигают сотен ампер. Поэтому коррозионные поражения, обусловленные воздействием блуждающих токов, могут возникнуть уже на стадии строитель-•ства. Это объясняет важность принятия мер защиты от блуждающих токов с •момента укладки сооружения в грунт.

Влияние температуры на усталостно-коррозионное разрушение материалов прежде всего связано с процессом подвода деполяризатора, природой и свойствами пленок, образующихся на поверхности металла, их способностью раскрывать и залечивать коррозионные поражения. Результаты коррозионно-усталост-ных испытаний при повышенных температурах, проведенных применительно к бурильным трубам в аэрированном буровом растворе, приведены на рис. 53. С ростом температуры до 60°С увеличивается растворимость кислорода в буровом растворе, условный предел коррозионной усталости на базе 10 млн. циклов снижается, а при температуре 90 °С в связи с уменьшением растворимости кислорода скорость коррозии снижается. Условный предел коррозионной усталости при 90 °С растет более чем в 1,5 раза по сравнению с испытаниями при 60 "С.

При этом разность потенциалов между изолированным от трубопровода стальным электродом и внутренней поверхностью трубы изменяется от верхней образующей к нижней от 30 до 160 мВ, т. е. электрод, помещенный в нижнюю часть трубопровода, а но дно поляризуется на величину до 130 мВ. Коррозионные поражения сосредоточены в нижней части трубопровода.