Межкристаллитная коррозия оборудования

Межкристаллитная коррозия (МКК) — вид локального разрушения металла, развивающегося по границам зерен. Внешне металл не меняется, на поверхности отсутствуют продукты коррозии, но из-за нарушения сцепления между зернами сильно снижается прочность и пластичность металла. При эксплуатации нефтезаводского оборудования с проблемами MKK чаше всего встречаются на установках крекинга, гидроочистки и риформинта страдает высокотемпературное оборудование, выполненное из сталей аустенитного класса. Разрушение наблюдается чаще всего при появлении в среде серной, сернистой или политионовых кислот.

Склонность к MKK развивается, как правило, в интервале температур 400—600°С. Такая температура реализуется при охлаждении металла после горячей прокатки или, чаще, при сварке, — в ионе термического влияния шва. При эксплуатации печного и реакторного оборудования установок крекинга и риформинга рабочие температуры аппаратов также находятся в этой области температур. MKK появляется вследствие того, что на границах зерен аустенитных и аустенито-ферритных сталей нарушается пассивное состояние и электродный потенциал этих границ становится значительно отрицательнее потенциала тела зерна. Возникает пара граница зерна — тело зерна, в которой лишенная пассивности граница выступает активным анодом и легко растворяется. Основная причина появления такой неоднородности следующая.

Границы зерен по своим свойствам сильно отличаются от тела зерна. Они имеют разупорядоченную структуру, характеризуются высокой концентрацией дефектов кристаллического строения — вакансий и дислокаций. Поэтому в кристалле имеет место направленная диффузия атомов элементов, растворенных в металле, к границам зерен. Скорость диффузии атомов углерода существенно превосходит скорость диффузии атомов хрома. В результате притока атомов углерода из тела зерна к границам, твердый раствор на границе зерна оказывается пересыщенным углеродом, который выделяется из него в виде карбида хрома, а не карбида железа, поскольку это оказывается более выгодным энергетически. Вследствие этого границы зерен становятся обедненными хромом, и пассивное состояние на границах зерен не возникает.