На главную Обратная связь Карта сайта

Статьи по теплоизоляции

Коррозия металлов
Журнальчик «Новости теплоснабжения», № 1, (17), январь, 2002, С.34 – 39,
К.т.н. В.Б. Косачев, А.П. Гулидов, НПК «Вектор», г. Москва
В статье приведены сведения о коррозии металлов, которые могут быть полезны для широкого круга инженерно-технических работников, связанных по роду деятельности с воплощением практических мер по защите от коррозии оборудования теплоснабжающих организаций.
Коррозия и ее соц значение Хоть какой коррозионный процесс приводит к изменениям в свойствах конструкционных материалов. Результатом процесса является «коррозионный эффект», ухудшающий многофункциональные свойства сплава оборудования, среды и технических систем, расценивающийся как «эффект повреждения» либо «коррозионная порча».
Разумеется, что экономические утраты, связанные с коррозией металлов, определяются не столько стоимостью прокорродировавшего сплава, сколько стоимостью ремонтных работ, убытками за счет временного прекращения функционирования инженерных систем, затратами на предотвращение аварий, в неких вариантах полностью недопустимых исходя из убеждений экологической сохранности. Оценки издержек, связанных с коррозией (по данным забугорных источников) приводят к выводу, что общие годовые расходы на борьбу с последствиями коррозии составляют 1,5-2% валового государственного продукта. Часть этих издержек неизбежна; было бы нереально на сто процентов исключить все коррозионные разрушения. Тем более, можно существенно уменьшить коррозионные утраты за счет лучшего использования на практике скопленных познаний о коррозионных действиях и способов защиты от коррозии, которыми противокоррозионные службы располагают сейчас.
Процессы коррозии Понятие «коррозия металлов» включает огромную группу хим действий, приводящих к разрушению сплава. Эти процессы резко различаются друг от друга по наружным проявлениям, по условиям и средам в каких они протекают, также по свойствам реагирующих металлов и образующихся товаров реакции. Но для их объединения имеются все основания, т.к. невзирая на резкие отличия, все эти процессы имеют не только лишь общий итог – разрушение сплава, да и единую хим суть – окисление сплава.
Причина коррозии – термодинамическая неустойчивость металлов, вследствие чего же большая часть из их встречаются в природе в окисленном состоянии (оксиды, сульфиды, силикаты, алюминаты, сульфаты и т.д.). Таковым образом, коррозию можно найти как самопроизвольный процесс, протекающий при содействии сплава с окружающей средой, сопровождающийся уменьшением вольной энергии Гиббса и разрушением сплава. Коррозия протекает на границе раздела 2-ух фаз «металл – окружающая среда», т. е. является гетерогенным многостадийным действием и состоит как минимум из 3-х главных многократно циклических стадий:
2 фактически реакции взаимодействия сплава с коррозионной средой, итогом которой является переход некого количества сплава в окисленную форму с образованием товаров коррозии, а коррозионного агента в восстановленную форму;
3 отвод товаров коррозии из реакционной зоны.
Механизмы действий коррозии По механизму протекания процесса окисления сплава различают хим и химическую коррозию.
. К этому виду коррозии относятся такие процессы окисления сплава и восстановления коррозионного агента, при которых передача электронов сплава осуществляется конкретно атомам либо ионам окислителя (коррозионного агента), которым более нередко является кислород воздуха.
В практике теплоснабжения более всераспространенным и фактически принципиальным видом хим коррозии является газовая коррозия – коррозия металлов в сухих газах (воздух, продукты сгорания горючего) при больших температурах. Основными факторами, влияющими на скорость газовой коррозии, являются:
6 температура.
Так, для железа, основного компонента углеродистых сталей, применяемых для производства экранов топочного места и конвективной части водогрейных котлов, зависимость скорости газовой коррозии от температуры близко к экспоненциальной, рис. 1. Температура оказывает влияние на состав образующихся на стали оксидных пленок и законы их роста, табл. 1. От состава оксидных пленок зависят их механические и, соответственно, защитные характеристики, так как уплотненная сплошная оксидная пленка может защитить сплав от предстоящего окисления. Парциальное давление кислорода также оказывает влияние на скорость газовой коррозии. При окислении ряда металлов при неизменной и довольно высочайшей температуре с увеличением парциального давления кислорода (Ро
) скорость окисления поначалу резко возрастает, а потом, при достижении некого критического значения (Р о
) – резко миниатюризируется и в широком спектре давлений остается довольно низкой, набросок 2. Огромное влияние на скорость окисления металлов оказывает режим нагрева. Колебания температуры (переменный нагрев и остывание) даже в маленьких интервалах вызывают разрушение оксидных пленок вследствие появления огромных внутренних напряжений, в итоге чего же скорость окисления сплава резко возрастает.
Для защиты от газовой коррозии используют жаростойкое легирование сталей, делают защитные (восстановительные) атмосферы, употребляют термодиффузионные (на базе алюминия, кремния и хрома) и напыляемые (на базе оксидов алюминия, магния, циркония) защитные покрытия.
Химическая коррозия.
Этот вид коррозии более всераспространен и включает те случаи, когда процессы окисления сплава и восстановления окислительного компонента протекают раздельно в среде водянистого электролита, т.е. в среде, проводящей электрический ток. Таковыми средами могут являться: природная вода, водные растворы солей, кислот, щелочей, также воздух, почва и теплоизоляционные конструкции, содержащие электролит (воду) в определенном количестве. Таковым образом, процесс химической коррозии представляет собой совокупа 2-ух сопряженно протекающих реакций:
(2),
) (3),
где D – деполяризатор (окислитель), присоединяющий к для себя электроны сплава. В качестве деполяризатора могут выступать: кислород, растворенный в электролите, ионы водорода (Н
) и неких металлов. Общественная схема химического коррозионного процесса сплава приведена на рисунке 3, а личный вариант ржавления железа описывается реакцией:
(4).
Появление гальванических частей «катод – анод» на углеродистых сталях (основного конструкционного материала трубопроводов) при их контакте с электролитами происходит в основном из-за дифференциации поверхности сталей на участки с разными электродными потенциалами (теория локальных коррозионных частей). Предпосылки дифференциации могут быть различны:
7 неоднородность структуры сплава (в углеродистых сталях находятся фазы – феррит и цементит, структурные составляющие – перлит, цементит и феррит, имеющие разные электродные потенциалы);
8 наличие на поверхности сталей оксидных пленок, загрязнений, неметаллических включений и т.п;
9 неравномерное распределение окислителя на границе «металл-электролит», к примеру, разные влажность и аэрация на разных участках поверхности сплава;
11 контакт разнородных металлов.
Сводные данные по Н.Д. Томашову о гальванических коррозионных парах (табл. 2), образование которых может быть на работающих трубопроводах тепловых сетей в присутствии воды либо ее следов, разрешают утверждать
, что все случаи ржавления трубопроводов и металлоконструкций тепловых сетей происходят в итоге химической коррозии.
Главные виды химической коррозии и нрав коррозионных повреждений сплава В зависимости от критерий протекания процесса химической коррозии (вида коррозионной среды) различают атмосферную, землянную, микробиологическую и жидкостную (кислотную, щелочную, солевую, морскую и пресноводную) коррозию. В зависимости от критерий эксплуатации хоть какой из вышеприведенных видов коррозии может протекать при наложении таковых эксплуатационных причин как трение, кавитация, напряжения в сплаве, действие наружных источников неизменного и переменного тока.
В таблице 3 представлены вероятные виды химической коррозии трубопроводов и емкостного оборудования теплоснабжающих компаний, также неблагоприятные эксплуатационные причины, содействующие возрастанию скорости коррозионных действий. На рисунках 5-9 приведены более соответствующие коррозионные повреждения конструкционных углеродистых сталей, вызываемые разными видами химической коррозии.
Способы защиты от химической коррозии Защита от химической коррозии представляет комплекс мероприятий, направленных на предотвращение и ингибирование коррозионных действий, сохранение и поддержание работоспособности оборудования и сооружений в требуемый период эксплуатации.
Способы защиты металлоконструкций от коррозии основаны на целенаправленном действии, приводящем к полному либо частичному понижению активности причин, содействующих развитию коррозионных действий. Способы защиты от коррозии можно условно поделить на способы действия на сплав и способы действия на среду, также комбинированные способы. Классификация способов представлена на рисунке 10.
Посреди способов действия на сплав, в практике защиты оборудования и трубопроводов теплоснабжающих организаций наибольшее распространение получили защитные и изолирующие покрытия неизменного деяния (полимерные, стеклоэмалевые, железные цинковые и дюралевые). Действие на коррозионную среду (вода) применяется при защите от внутренней коррозии емкостного оборудования и трубопроводов методом ее ингибирования и деаэрации.
В значимой степени сбавить скорость коррозионных действий на трубопроводах можно, применяя химическую защиту. При данном виде защиты химический потенциал трубопровода сдвигают в нужную (защитную) область потенциалов (поляризация конструкции) методом его подключения к наружному источнику тока – станции катодной защиты либо протектору.
Следует отметить, что вариант защиты для определенного объекта должен выбираться исходя из анализа критерий его эксплуатации. При всем этом должны учитываться требования к показателям, характеризующим нужное качество работы объекта, технологические индивидуальности внедрения избранного способа (способов) защиты и достигаемый при всем этом экономический эффект.
Усложнение критерий эксплуатации оборудования и, сначала, теплопроводов, возникновение специфичных загрязнений воздуха и воды просит неизменного совершенствования способов защиты от коррозии. Основываясь на анализе обобщенной инфы о коррозионных повреждениях различного оборудования теплоснабжающих компаний, можно заключить, что основными направлениями при совершенствовании способов защиты от коррозии в теплоснабжении являются: внедрение противокоррозионных и водоизоляционных покрытий для внешних поверхностей трубопроводов с усовершенствованными потребительскими качествами; применение для горячего водоснабжения труб со стеклоэмалевыми и полимерными внутренними покрытиями; применение комбинированных вариантов защиты с совместным внедрением установок химической защиты и защитных покрытий.
Таблица 3.
Рекомендуем еще поглядеть по теме .