Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Классификация коррозионных процессов

31.03.2019

Выбор комплекса превентивных мер, или как их чаще называют, защитных мероприятий, зависит в первую очередь от механизма развития процесса, а также от характера его проявления. Поэтому чаще всего коррозию классифицируют по этим двум принципам.

Понятие «механизм процесса» очень широкое. В первую очередь при его рассмотрении определяют механизм протекания химической реакции, лежащей в его основе. Если она идет в присутствии электролита, ей присущи закономерности электрохимических реакций. Весь процесс в этом случае разделяется на две сопряженные реакции — окислительную, анодную, в которой металл переходит в раствор в виде гидратированных ионов (электроны металла в этом процессе не участвуют), и восстановительную, катодную, в которой электроны металла ассимилируются какими-либо частицами раствора. Такая коррозия именуется электрохимической. За рубежом ее часто называют низкотемпературной, поскольку в присутствии электролита коррозионные процессы протекают с заметной скоростью уже при температуре выше 0°С (электролит, направляя процесс по характерному для электрохимических реакций пути, снижает энергию активации процесса взаимодействия металла с окислителем). Примером электрохимической коррозии заводского оборудования может служить разрушение верхних тарелок, верхнего днища и оборудования линии головного погона атмосферной колонны на установках AT и АВТ, разрушение оборудования установок производства серы под действием конденсирующихся серной и сернистой кислот и период вывода установки из рабочего режима, коррозия теплообменного оборудования под действием охлаждающей воды.

Если же реакция, лежащая в основе коррозионного процесса, проходит в отсутствие в системе электролита по обычному, неэлектрохимическому механизму, когда атомы поверхности металла непосредственно взаимодействуют с молекулами окислителя, коррозию принято называть химической. Строго говоря, это неверно: электрохимия — это просто раздел химии и было бы логичнее такой вид коррозии называть неэлектрохимической. К сожалению, в коррозионной практике это не единственная терминологическая неточность. Поскольку с заметной скоростью коррозия в отсутствие электролита протекает лишь при высокой температуре, за рубежом ее чаще называют высокотемпературной. Примером химической коррозии заводского оборудования может служить прогар печных змеевиков, высокотемпературная сероводородная коррозия реакторов крекинга и риформинга, водородная коррозия реакторов риформинга и гидроочистки.

Основные термодинамические и кинетические закономерности реакций, протекающих по электрохимическому и неэлектрохимическому механизму, различаются. Поэтому коррозию практически не удается предотвратить или затормозить, не определив предварительно, как протекают реакции, лежащие в ее основе.

Другим не менее важным для разработки системы антикоррозионныx мероприятий фактором является характер коррозионного поражения, по которому также классифицируют коррозионные процессы. При эксплуатации оборудования нефте- и газоперерабатывающих производств встречаются самые разнообразные виды коррозионных поражений, по-разному влияющие на надежность и долговечность аппаратуры. На рис. 1.1 схематически представлены основные виды коррозионных поражений.

Общая коррозия — это разрушение, которое развивается по всей поверхности металла, контактирующего с технологической средой (см. рис. 1.1, а—г). Общая коррозия может быть равномерной, если развивается по всей поверхности примерно с равной скоростью (см. рис. 1.1, а), и неравномерной, если глубина поражения одних участков поверхности больше, чем других (см. рис. 1.1, б). На рис. 1.2 изображения поперечных шлифов образцов углеродистой стали, пораженных равномерной (см. рис. 1.2, а) и неравномерной (см. рис. 1.2, б) коррозией. Общая коррозия — наиболее распространенный и наименее опасный вид разрушения. Пораженный участок, в случае, если он доступен для осмотра, легко идентифицируется визуально по присутствующим на нем продуктам коррозии. Также легко выявить пораженные участки по результатам ультразвуковой дефектоскопии, рассчитать скорость поражения. Если коррозия равномерная, обеспечение расчетного срока эксплуатации оборудования может, помимо специальных методов защиты, достигаться за счет увеличения толщины стенки аппарата или трубопровода. Опасность общей коррозии связана с тем, что она приводит к уменьшению как толщины стенки металлоконструкции, так и соответственно ее несущей способности. Оборудование, пораженное общей коррозией, может работать до тех пор, пока толщина стенки его не уменьшится до предельной величины, определяемой прочностным расчетом. На рис. 1.3 участок печного змеевика, подвергшегося неравномерной общей коррозии.
Классификация коррозионных процессов

К общей коррозии относится также структурно-избирательная коррозия — избирательное растворение отдельных структурных составляющих, например, в аустенито-ферритной стали — феррита (см. рис. 1.1, в). Этот вид поражения крайне редко встречается при эксплуатации заводского оборудования. Компонентно-избирательная коррозия — растворение отдельных компонентов сплава, например переход в раствор цинка из латуни (см. рис. 1.1, г), также является общей. Компонентно-избирательной коррозии подвергаются иногда латунные трубные пучки теплообменников.

Если разрушение под действием внешней среды развивается не по всей поверхности, а лишь на отдельных ее участках, то коррозия называется локальной, или местной (см. рис. 1.1 д—з). К локальным относятся такие виды поражения, как язвенное, питтинговое, межкристаллитное и др.

Язвенная коррозия — это разрушение поверхности, которое развивается на отдельных участках, причем площадь пораженной поверхности существенно превышает ее глубину (см. рис. 1.1, д). Так же, как и общую коррозию, язвенную легко обнаружить визуально. При проведении ультразвуковой дефектоскопии аппаратов и трубопроводов участки с язвенным поражением могут, не попав в область дефектоскопии, остаться незамеченными. Соответственно язвенное поражение опаснее общего: так же, как и неравномерная общая коррозия, язвенная может привести к появлению сквозного поражения — свища. На рис. 1.4 участок емкости для воды со свищом, образовавшимся вследствие язвенной коррозии днища аппарата. Как правило, язвенное поражение не приводит к катастрофическому разрушению оборудования.

Питтинговая (точечная) коррозия — это вид локального разрушения, при котором глубина пораженного участка существенно больше площади поражения (см. рис. 1.1, е). На рис. 1.5 пораженный питтинговой коррозией участок образца. Обнаружить подобные участки очень трудно. Ультразвуковая дефектоскопия в таком случае практически бессильна. В связи с этим питтинговая коррозия существенно опаснее общей и язвенной. Сами питтинги развиваются обычно со скоростью, соизмеримой со скоростью развития общей и язвенной коррозии. Ho очень часто в металлоконструкциях, работающих под действием растягивающих нагрузок, вершина питтинга является концентратором напряжений, с которого начинается коррозионная трещина. Питтинговая коррозия очень опасна при эксплуатации тонкостенных элементов оборудования. Например, при появлении сквозных коррозионных питтингов в трубках теплообменников, в которых среда трубного пространства содержит кислород (оборотная вода), a межтрубного — водород, происходит взрыв за счет образования гремучей смеси.

Межкристаллитная коррозия (MKK) — это вид локального разрушения, которое развивается вглубь металла, поражая границы зерен (см. рис. 1.1, ж). На рис. 1.6 поперечный шлиф образца аустенитной стали, подверженной MKK. На поверхности участка, пораженного межкристаллитной коррозией, нет продуктов коррозии и визуально она практически неотличима от непораженного металла. Ho поскольку MKK нарушает сцепление между отдельными зернами металла, она сильно снижает прочность и пластичность прокорродировавшего участка, вследствие чего возникают течи по сварным соединениям, пораженным коррозией. На НПЗ от MKK в наибольшей степени страдают печные змеевики и другое высокотемпературное оборудование установок крекинга, гидроочистки и риформинга, выполненное из нержавеющих сталей.

Коррозионное растрескивание (KP) также представляет собой один из видов локальной коррозии (см. рис. 1.1, з). Оно связано с появлением трещин в металле под действием двух факторов коррозионно-активной среды и растягивающих нагрузок и является наиболее опасным видам коррозионного разрушения. Оно может инициироваться коррозионной язвой, питтингом или любым другим видом локального поражения поверхности, способным служить концентратором напряжений. На рис. 1.7, а внешний вид коррозионной трещины, а на рис. 1.7, б — поперечный шлиф пораженного металла. Коррозионная трещина на первом этапе своего существования растет очень медленно, пока не достигнет критических размеров. С этого момента наблюдается лавинный рост трещины, который приводит к катастрофическому разрушению оборудования. На рис. 1.8 установка комплексной подготовки газа Оренбургского месторождения после коррозионного растрескивания одного из сепараторов.

Коррозионный блистеринг (расслоение) — это вид локального коррозионного поражения, связанный с появлением в толще металла несплошности, снижающей несущую способность металлоконструкции. Это разрушение характерно для аппаратов и трубопроводов из низкопрочных углеродистых и низколегированных сталей, работающих в атмосфере влажного сероводорода. Развивается оно довольно медленно, легко диагностируется при помощи ультразвуковой дефектоскопии. Аппарат или трубопровод, пораженный блистерингом, может работать иногда еще в течение относительно длительного времени. От блистеринга чаще всего страдает колонное и емкостное оборудование установок газофракционирования.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: