Коррозионным разрушениям

Распространение результатов тестирования, выполненного для простой гипотезы, на случай сложной гипотезы требует известной осторожности. Однако достаточно высокие уровни значимости позволили отбросить нулевую гипотезу. Дополнительно был проведен графоаналитический анализ с помощью .-юрмальпой вероятностной бумаги (вероятностной сетки) [94, 99] (рнс. 18). который подтвердил нормальность выборки. Времена до разрушения магистральных газопроводов достаточно хорошо ложатся на линию, соо; ветствующую нормальному распределению, хотя, на первый взгляд, оно представляется вообще неприемлемым для описания статистики отказов трубопроводов, так как со временем накапливаются повреждения и частота отказов должна квазимонотонно расти. Но для рассматриваемой статистики отказов магистральных газопроводов, вызванных коррозионным растрескиванием, характерны следующие особенности: во-первых, коррозионное растрескивание, как правило, проявляется не на всей длине газопровода, а на участках, входящих в 30-километровую зону от компрессорной станции; во-вторых, ему свойствен своеобразный инкубационный период (10-12 лет), по истечении которого проводятся мероприятия по ликвидации отказов вплоть до замены участка в случае увеличения их частоты в пределах опасной, с точки зрения КР, зоны.

Наиболее опасным видом коррозионно-механического разрушения магистральных трубопроводов, наряду с рассмотренным в главах 1-4 коррозионным растрескиванием, является малоцикловая коррозионная усталость [12, 38], характерная в отличие от первого для магистральных нефтепродуктопроводов.

43. Инструкция по обследованию и идентификации разрушений, вызванных коррозионным растрескиванием под напряжением iKPH). M.: РАО "Газпром", 1994. 18 с.

и) коррозионным растрескиванием — коррозия металла при одновременном воздействии коррозионной среды и внешних или внутренних механических напряжений растяжения с образованием транскристаллитных (рис. 3, 2и) или межкристаллитных трещин (например, коррозия некоторых деформируемых сплавов магния с алюминием в атмосфере или воде при наличии растягивающих напряжений и так называемое сезонное растрескивание холодно деформированных а- и р-латуней, содержащих более 8—10% Zn, при коррозии в атмосфере, содержащей NH3, SO2 и др.

Характер деформации металла сильно сказывается па его склонности к коррозионному растрескиванию. Так, как правило, глубокая штамповка оказывает более сильное влияние, чем холодная прокатка или гибка. Те виды механической обработки, при которых в верхнем слое металла образуются сжимающие напряжения (проковка, обдувка дробью, обкатка роликами, опе-скоструирование и др.), уменьшают склонность металла к коррозионному растрескиванию. Эти виды обработки обычно рекомендуются для борьбы с коррозионным растрескиванием сварных швов. .

- коррозионным растрескиванием - образование треции у металлов при одновременном воздействии коррозионной среда

Иногда на поверхности некоторых полимерных материалов под одновременным воздействием химически активной среды и механических напряжений образуются тонкие трещины. Это явление, которое также характерно и для металлов, называется коррозией под напряжением, а вид разрушения - коррозионным растрескиванием.

Если металл при постоянном растягивающем напряжении в специфической коррозионной среде растрескивается сразу после нагружения или спустя определенное время, это разрушение называется коррозионным растрескиванием под напряжением (КРН). Такое определение приложимо и к растрескиванию, вызываемому абсорбцией водорода, выделяющегося в процессе коррозионной реакции. Различие между этими двумя типами растрескивания обсуждается в гл. 7.

Когда листовая сталь испытывает воздействие растягивающих напряжений, близких к пределу упругости, и при этом соприкасается с горячим концентрированным раствором щелочи или нитратов *, в ней происходит растрескивание по межкристаллит-ным границам. Это явление называется коррозионным растрескиванием под напряжением (КРН). Механизм его резко отличен от описываемого в разделе 7.1. Требуемое напряжение может быть как остаточным, так и приложенным; сжатие не вызывает

На практике катодную защиту можно применять для предупреждения коррозии таких металлических материалов, .как сталь, медь, свинец и латунь, в любой почве и почти всех водных средах. Можно предотвратить также питтинговую коррозию пассивных металлов, например нержавеющей стали и алюминия. Катодную защиту эффективно применяют для борьбы с коррозионным растрескиванием под напряжением (например, латуней, мягких и нержавеющих сталей, магния, алюминия), с коррозионной усталостью большинства металлов (но не просто усталостью), межкристаллитной коррозией (например, дуралюмина, нержавеющей стали 18-8) или обесцинкованием латуней. С ее помощью можно предупредить КРН высоконагруженных сталей, но не водородное растрескивание. Коррозия выше ватерлинии (например, водяных баков) катодной защитой не предотвращается, так как пропускаемый ток протекает только через поверхность металла, контактирующую с электролитом. Защитной плотности нельзя также достигнуть на электрически экранированных поверхностях, например на внутренней поверхности трубок водяных конденсаторов (если в трубки не введены вспомогательные аноды), даже если сам корпус конденсатора достаточно защищен.

Латуни при содержании в них более 15% Zn подвергаются специфичен скому виду коррозионного разрушения - обесцинкованию с последующим коррозионным растрескиванием. Введение в них до 1,0% олова и сотых долей процента мышьяка делает латунь коррозионностойкой в морской воде.

Коррозионная стойкость хромистых сталей зависит также от режимов термической их обработки. Наиболее распространенным видом термической обработки, обеспечивающим высокую сопротивляемость коррозии хромистых сталей, содержащих хром в количестве около 13%, является закалка с отпуском. При нагреве сталей рассматриваемого типа до высоких температур (950—1000°С) достигаются условия, при которых карбиды хрома переходят в твердый раствор. Если фиксировать это состояние быстрым охлаждением (в масле или на воздухе), то углерод удерживается в твердом растворе. Следующий за процессом закалки отпуск при низкой температуре лишь снимает напряжения закалочного происхождения, незначительно изменяя основную структуру, и таким образом общая сопротивляемость стали коррозионным разрушениям сохраняется.

Следовательно, если какой-то котел подвергается коррозионным разрушениям при применении воды, прошедшей определенную подготовку, то нельзя с очевидностью сказать, является ли эта подготовка достаточной. Для окончательного ответа необходимы статистическая обработка данных обследования большого числа котлов или проведение фундаментальных исследований коррозионных процессов. Существует множество взаимодействующих факторов, связанных с составом питательной воды, кон^трук-цией котла, режимом работы котла и конденсатора. Эти факторы специфичны для каждой котельной установки, и они определяют, будут ли протекать коррозионные разрушения при определенном содержании в воде кислорода и меди.

Низкая коррозионная стойкость титана в кипящих растворах НС1 или H2SO4 (114 мм/год в 10 % НС1) повышается на три порядка в присутствии небольших количеств ионов Си2+ или Ре3* (0,15 мм/год в кипящей Ю % НС1 с добавкой 0,02 моль/л Си2+ или Fe3+) [8]. Присутствие небольшого, количества никеля как в среде, так и в виде легирующей добавки к титану повышает коррозионную стойкость. Показано, например, что титан пассивируется в кипящем 3 % растворе NaCl, подкисленном до рН = 1, если металл легировать 0,1 % № или ввести в раствор 0,2 мг/л Niz+ [9]. Наименьшим коррозионным разрушениям подвергается базисная плоскость гексагональной плотноупакованной решетки титана. Небольшие легирующие добавки палладия, платины или рутения также эффективно уменьшают скорость коррозии в кипящем Ю % растворе НС1 (2,5 мм/год для сплава с 0,1 % Pd; см. рис. 24.1) [10, 11]. Если на поверхности титана присутствует палладий, скорость коррозии в кипящем 1т растворе H2SO4 уменьшается в 1000 раз [12], причем одинаково эффективно по-

С конструкцией скважин (фонтанная, газлифтная, насосная) и условиями эксплуатации связаны структура газожидкостного потока и его -коррозионная агрессивность. При фонтанном способе добычи нефти продукция отличается малой обводненностью. Водная фаза стабилизирована внутри нефти и оказывает незначительное коррозионное воздействие на металл. При газлифтных способах добычи нефти агрессивность водонефтяного потока и его структура зависят от состава сжатого газа. При добыче сероводородсодержащей нефти присутствие воздуха приводит к значительным коррозионным разрушениям. При использовании неочищенных газов, содержащих сероводород, скорость коррозионного разрушения оборудования значительно возрастает. Изменение давления и температуры по стволу скважины влияет на агрессивность газожидкостного потока. Снижение температуры смеси на выходе из скважины приводит к выделению неорганических солей и парафинов, способствующих экранированию поверхности металла за счет образования защитных пленок. Однако в этих условиях усиливается действие макрогальванических пар, приводящих к локальному разрушению поверхности.

Следует отметить, что длительные выдержки напряженных образцов из титановых сплавов под слоем солей в интервале 250—500°С могут не привести непосредственно к коррозионным разрушениям, но резко снизить их работоспособность, в частности усталостную прочность. Интересные данные по этому вопросу получены Б.А. Колачевым с сотрудниками [46]. Для изучения влияния солевой коррозии на усталостные характеристики был взят сплав ОТ4 в виде листового материала 'толщиной 1,5 мм. Образцы, отожженные в вакууме при 670°С (2 ч) .выдерживали4 на воздухе без соли и с солевой коркой при 350 и 400°С в течение 96 ч под нагрузкой и без нее, а затем испытывали на усталость при 20°С. В табл. 7 представлены данные о влиянии солевой коррозии на число циклов до разрушения при растяжении-сжатии с коэффициентом асимметрии цикла 0,1. Максимальное напряжение цикла составляло 450 МПа. Выдержка образцов с солевой коркой при 350°С без приложения нагрузки не снижает числа циклов до разрушения. Число циклов до разрушения образцов с солевой коркой после выдержки при 400°С в 2,8 раза меньше,' чем образцов, выдержанных на воздухе при 400°С без солевой корки. При действии напряжений; (температура 350°С) число циклов до разрушения образцов с солевой коркой в 6 раз меньше, чем образцов без солевого покрытия. Очагами усталостных разрушений служат коррозионные повреждения поверхности.

Конструкционные материалы, находясь в различных условиях эксплуатации, подвергаются коррозионным разрушениям, в результате которых снижается их прочность и сокращаются сроки их службы, загрязняются продукты производства, что приводит к снижению их качества, ухудшается внешний вид материалов. Существуют внутренние и внешние факторы коррозии. К первым относятся факторы, связанные с природой материала (состав, структура, внутренние напряжения, состояние поверхности). Внешние факторы определяются составом коррозионной среды и условиями коррозии (температура, давление, скорость движения материала относительно среды и др.). По механизму коррозионных процессов, протекающих на металлических материалах, общепринято разделять химическую и электрохимическую коррозию.

Для металлов, подверженных местной коррозии и работающих в условиях механической нагрузки, оценку производят как по коррозионным разрушениям, так и по снижению механических свойств. Показателем снижения механических свойств в результате коррозии является (табл. 4, метод IX) уменьшение предела прочности при растяжении и относительного удлинения (в процентах от первоначальных значений).

Исследование склонности к коррозионным разрушениям в морской

2000 мг/л) при значительной концентрации хлоридов (до 500 мг/л). В данном случае после первичных гидравлических испытаний с использованием речной воды не была проведена продувка трубопровода, и вода, оставшаяся после испытаний, привела к серьезным коррозионным разрушениям. На нижней образующей трубопровода образовались сквозные свищи (до 2—3 сквозных свищей на 10 м трубы). В контрольных вырезанных участках трубопровода были обнаружены по 2—3 очага питтинговых разрушений на 1 м трубы. Детальный анализ не установил отклонений в качестве металла и в выполнении монтажных работ. В начальный эксплуатационный период опасность питтинговых сквозных разрушений не была полностью ликвидирована, что привело к выводу трубопровода из строя.

физической адсорбции конденсация влаги. Кроме того, в местах оседания частиц ухудшается сцепление продуктов коррозии с металлической поверхностью. Ясно, однако, что эти эффекты не являются решающими и не приводят к заметным коррозионным разрушениям железа. Частицы сульфата аммония (кривая 5) приводят, как и следовало ожидать, к сильному увеличению скорости коррозии.

Таким образом, бюлыиая скорость протекания катодного процесса сочетается почти с постоянным пребыванием пленки электролита той или иной толщины на поверхности металла. Все это вместе не может не привести к сильным коррозионным разрушениям.

верхноети в единицу времени, рассчитанную на всю поверхность корродирующего образца; интенсивностью коррозии назовем скорость коррозионного процесса, рассчитанную на единицу поверхности, подвергшейся коррозионным разрушениям. Для простоты расчета воспользуемся упрощенной поляризационной диаграммой, согласно которой потенциалы электрода изменяют свои значения в зависимости от силы тока по линейному закону (см. рис. 3,1).