Види корозійних руйнувань
Корозія в залежності від характеру корозійних руйнувань ділиться на суцільну та місцеву.
Суцільна корозія– з'являється за відсутності захисних плівок на
поверхні металу або при рівномірному розподілі анодних та катодних ділянок. Втрата міцності зразка пропорційна втраті маси і тому цей вид корозії менш небезпечний.
Місцева корозія- має кілька різновидів: плямиста, виразкова, підповерхнева, міжкристалітна.
Плямиста корозія- відзначається велика площа вогнищ та їх мала глибина. За характером руйнувань близька до суцільної корозії.
Виразкова корозія– відзначається значна глибина руйнувань,
яка перевищує їх протяжність (піттингова корозія).
Точкова корозія- спостерігаються глибокі руйнування, часто з утворенням наскрізних отворів. Більш небезпечний вид руйнування, ніж при
суцільної та плямистої корозії, оскільки втрати маси менші, ніж втрати
Підповерхнева корозія– характеризується поширенням
вогнища руйнування під поверхнею металу, що призводить до спукування та
розшарування металу продуктами корозії.
Виборча корозія–зумовлена руйнуванням одного з
компонентів або однієї із фаз гетерогенного сплаву. До виборчої корозії можна віднести міжкристалітну корозію, коли він руйнація йде межам зерен кристалів. У деяких випадках руйнування може поширюватися всередину металу, що призводить до значного зниження міцності зразка. Цей вид корозії найбільш небезпечний, тому що важко контрольований і називається транскристалітною (внутрішньокристалічною) корозією.
Щілева корозія– обумовлена нерівномірним обтіканням, середовищем
різних ділянок апарату, що призводить до утворення катодних та анодних ділянок. Щілинна корозія є різновидом електрохімічної корозії.
Наприклад розглянемо деякі особливості корозії нержавіючих сталей та способи боротьби з нею. Висока корозійна стійкість нержавіючих сталей визначається їх здатністю легко (покриватися захисною плівкою) навіть у звичайних атмосферних умовах.
рахунок кисню повітря.
Корозійна стійкість нержавіючих сталей залежить:
1. Від вмісту хрому, основного легуючого компонента, зі збільшенням вмісту якого різко зростає корозійна стійкість сталі.
2. Від вмісту вуглецю, зі збільшенням якого корозійна
стійкість сталі значно знижується.
3. Від структурного стану сталей. Найбільшу корозійну стійкість мають тверді розчини, леговані хромом і нікелем. Порушення однорідності структури, внаслідок утворення карбідів або нітридів, призводить до зменшення вмісту хрому у твердому розчині та зниження корозійної стійкості.
4. Від природи агресивного середовища та стійкості пасивної плівки.
Нержавіючі сталі стійкі в розчинах азотної кислоти, різних нейтральних та слабокислих розчинах при доступі кисню та нестійкі в соляній, сірчаній та плавиковій кислотах. Сталі втрачають свою стійкість у сильно окисних середовищах внаслідок руйнування пасивних плівок, наприклад, висококонцентрованої азотної кислоти при високих температурах.
5. Від температури – з підвищенням температури корозійна стійкість нержавіючих сталей різко погіршується як і окислювальних, і у неокислювальних середовищах.
Корозія в нержавіючих сталях може протікати як електрохімічному, так і хімічному механізму.
Зважаючи на складний структурний стан і велику різницю в електрохімічних і корозійних властивостях структурних складових, нержавіючі сталі особливо схильні до прояву локальних руйнувань.
(Міжкристалітна корозія, точкова, виразкова).
У складних конструкціях, що мають зазори та щілини, характерний прояв щілинної корозії.
Міжкристалітна корозія найчастіше виявляється у зварних з'єднаннях.
та у разі неправильної термічної обробки. При цьому зерна знаходяться в пасивному стані, а межі зерен в активному внаслідок утворення карбіду хрому. З підвищенням вмісту в сталі вуглецю чутливість до міжкристалітної корозії різко зростає. Істотний вплив на чутливість сталей до міжкристалітної корозії має розмір зерен, причому чим менше розмір зерна, тим менша чутливість сталі до корозії.
Існує кілька ефективних способів боротьби з міжкристалітною корозією:
2. Застосування загартування у воду із високих температур. При цьому карбіди хрому по межах зерен переходять у твердий розчин.
3. Застосування стабілізуючого відпалу при 750-900 °С, при цьому відбувається вирівнювання концентрації хрому по зерну та по межах зерен.
4. Легування сталей стабілізуючими карбідоутворюючими елементами – титаном, ніобієм, танталом. Замість карбідів хрому вуглець зв'язується з карбідами титану, танталу, ніобію, а концентрація хрому в твердому розчині залишається постійною.
Виробництво двошарових сталей – аустенітно-феритних. Точкова та
виразкова корозія нержавіючих сталей часто зустрічається під час експлуатації
виробів у морській воді. Це пов'язано з адсорбцією хлоріонів на деяких
ділянках поверхні сталі, внаслідок чого відбувається локалізація корозії.Легування молібденом різко збільшує опір металу дії хлоріонів.
Для виробів з нержавіючої сталі складних конструкцій, що мають
щілини, зазори, кишені, характерна щілинна корозія. Її механізм пов'язаний з
утрудненням дифузії кисню або іншого окислювача або анодних уповільнювачів корозії у важкодоступні ділянки конструкції, внаслідок
чого цих ділянках сталь перетворюється на активний стан.
Методи боротьби з цим видом корозії зводяться насамперед усунення зазорів, кишень, щілин, контактів стали з неметалевими матеріалами, т. е. до конструктивним заходам. Дуже ефективно також збільшення концентрації окислювача або анодних сповільнювачів у розчині.
Корозійна стійкість нержавіючих сталей може бути значною.
підвищена методами легування, застосування оптимальних режимів термічної, механічної та хіміко-термічної обробки сталей.
Найбільш ефективним є збільшення вмісту хрому та зниження вмісту вуглецю. Значно підвищується корозійна стійкість сталей при введенні нікелю, молібдену, міді, титану, танталу, ніобію, а також паладію та платини. Корозійна стійкість нержавіючих сталей значною мірою визначається захисними властивостями поверхневої пасивної плівки, які залежать від складу сталі та якості обробки поверхні.
Найбільша корозійна стійкість в атмосферних умовах досягається полірованому стані.
Для захисту сталей від окислення використовуються термодифузійні.
способи насичення поверхні стали металами, що підвищують жаростійкість (хромування, алітування, силікування).
Відомо багато способів захисту металевих поверхонь від корозійного впливу середовища.
Найбільш поширеними є такі:
1. Гумування – захисне покриття на основі гумових сумішей з
наступною їх вулканізацією. Покриття мають еластичність, вібростійкість, хімічну стійкість, водо- і газонепроникність. Для захисту хімічного обладнання застосовують склади на основі натурального каучуку та синтетичного натрій-бутадієнового каучуку, м'яких гум, напівебонітів, ебонітів та інших матеріалів.
2. Торкретування – захисне покриття на основі торкрет-розчинів, що є сумішшю піску, кремнефториду натрію і рідкого скла. Механізоване пневмонанесення торкрет-розчинів на поверхню металу дозволяє отримати механічно міцний захисний шар, що має високу хімічну стійкість до багатьох агресивних середовищ.
3. Лакофарбові покриття – широко застосовуються для захисту металів від корозії, а неметалевих виробів – від гниття та зволоження.
Є рідкі або пастоподібні розчини смол (полімерів) в органічних розчинниках або рослинні олії з додаванням до них тонкодисперсних мінеральних або органічних пігментів, наповнювачів та інших спеціальних речовин. Після нанесення на поверхню виробу утворюють тонку (до 100.150 мкм) захисну плівку, що має цінні фізико-хімічні властивості.
Лакофарбові покриття для металів зазвичай складаються з шару грунтовки, що володіє антикорозійними властивостями і зовнішнього шару - емалевої фарби, що перешкоджає проникненню вологи і агресивних іонів до поверхні металу. З метою забезпечення гарного зчеплення (адгезії) покриття з поверхнею її ретельно знежирюють і створюють певну шорсткість, наприклад, гідроабо дробо- та піскоструминною обробкою.
4. Лакофарбові покриттятермостійкі - покриття здатні витримувати температуру більше 100 ° С протягом певного часу без
помітного погіршення фізико-механічних та антикорозійних властивостей.
Залежно від природи плівкоутворювального компонента розрізняють такі види термостійких лакофарбових покриттів:
- етилцелюлозні – при 100 °С;
- алкідні на висихаючих оліях – при 120-150 °С;
- фенольно-олійні, поліакрилові, полістирольні – при 200 °С;
- епоксидні – за 230.250 °С;
- полівінілбутиральні - при 250-280 ° С;
- полісилоксанові, залежно від типу смоли – при 350-550 °С, та
5. Латексні покриття – на основі водних колоїдних дисперсій
каучукоподібних полімерів, призначених для створення безшовного,
непроникного підшару під футерування штучними кислототривкими виробами або іншими футерувальними матеріалами. Латексні покриття мають гарну адгезію з багатьма матеріалами, у тому числі і з металами.
Вони застосовуються у виробництвах фосфорної, плавикової, кремнефторістоводневої кислот, розчинів фторвмісних солей при температурі не більше 100 °С.
6. Футерування хімічного устаткування термопластами. Захисне
дія полімерних покриттів та футеровок у загальному випадку визначається
їх хімічною стійкістю в конкретному агресивному середовищі, ступенем непроникності (бар'єрний захист), міцністю адгезійної сполуки з
підкладкою, стійкістю до розтріскування та відшарування, що залежить від внутрішніх механічних властивостей полімеру та підкладки, нерівноважністю
процесів формування захисних шарів та з'єднань.
Найбільшого поширення при футеруванні хімічного обладнання набули листи та плівки з поліетилену (ПЕ), поліпропілену (ПП),політетрафторетилену (ПТФЕ), полівінілхлориду (ПВХ), пентапласту (ПТ) та інших композиційних матеріалів. Для підвищення фізико-механічних та захисних властивостей, зносостійкості листові футерувальні матеріали наповнюють мінеральними наповнювачами (сажа, графіт, сірчанокислотна обробка, іонне бомбардування та ін.).
Для підвищення адгезійної активності до клеїв листові матеріали дублюють різними тканинами.
Правильно обраний спосіб антикорозійного захисту дозволить
забезпечити максимальну довговічність захисту хімічного обладнання