Виды коррозионных повреждений
Металлы и сплавы, употребляемые для изготовления теплоэнергетического оборудования, обладают способностью вступать во взаимодействие с соприкасающейся с ними средой (вода, пар, газы), содержащей те или иные коррозионноагрессивные примеси. В результате воздействия содержащей такие примеси среды происходит коррозионное разрушение металла вследствие электрохимических и химических процессов, которое обычно начинается с поверхности и более или менее быстро продвигается вглубь.
При появлении на поверхности металла макро- или микрогальванических элементов на тех участках, где он соприкасается с растворами электролитов и влажным паром, протекает электрохимическая коррозия, которая наиболее часто встречается в практике эксплуатации электростанций. В процессе эксплуатации паросилового оборудования всегда существуют условия для протекания электрохимической коррозии: контакт различных металлов с неодинаковым электродным потенциалом, неоднородность поверхности и дефекты кристаллической решетки металла, неравномерность температурного и теплового полей, воздействующих на металл, различия в концентрации примесей контактирующих с металлом слоев раствора и ряд других факторов.
Химическая коррозия происходит в результате непосредственного окисления котельного металла высокотемпературным паром, а также, в некоторых случаях, и непосредственно контактирующей с незащищенной поверхностью металла водой. В практике эксплуатации энергооборудования наблюдается также совместное протекание химической и электрохимической коррозии.
Различают следующие основные формы коррозионных разрушений: общую и местную.
О б щ а я к о р р о з и я охватывает всю или почти всю поверхность металла, находящуюся под действием агрессивной среды. Равномерная коррозия протекает примерно с одинаковой скоростью по всей поверхности металла, а неравномерная коррозия протекает с неодинаковой скоростью на различных участках поверхности металла.
М е с т н а я к о р р о з и я охватывает лишь некоторые участки поверхности металла; при этом различают коррозию пятнами, язвенную, точечную, межкристаллитную и избирательную коррозию. Сюда же следует отнести трещины, вызываемые коррозионной усталостью металла.
Следует учитывать, что чем больше степень локализации коррозии, тем она опасней из-за большой скорости проникновения вглубь металла. На поверхности энергетического оборудования, соприкасающегося с водой и паром, могут иметь место все указанные формы коррозионных разрушений. На практике встречаются различные модификации и сочетания этих форм коррозии.
В водном пространстве барабанных котлов могут встречаться язвы разнообразной величины. Язвы малого диаметра (до 4–5 мм) присущи коррозионному воздействию на металл кислорода, как во время простоя, так и во время работы котлов. К этому же классу повреждений относится так называемая «ракушечная коррозия», развивающаяся на стенках кипятильных труб в виде язв большого диаметра, которые прикрыты плотным слоем окислов железа. Элементы оборудования, изготовленные из аустенитной стали, могут испытывать межкристаллитную коррозию с образованием трещин. Протекание же химической коррозии характеризуется значительной степенью равномерности.
Разнообразие форм коррозионных разрушений объясняется сложностью явления коррозии и влиянием большого количества факторов на ее развитие.
Определение контролирующего фактора коррозии является задачей большого практического значения, так как, воздействуя на данный фактор, можно управлять коррозионным процессом и замедлять ход коррозионного разрушения.
Коррозионные повреждения
Износ.
Изнашивание – процесс постепенного изменения размеров детали при трении, вследствие отделения материала с поверхности трения.
Износ – результат процесса изнашивания.
v Механическое изнашивание определяется явлениями чисто механического характера (резание, выламывание частиц, пластическое деформирование и др.).
Виды механического изнашивания:
Усталостное изнашивание происходит при повторных, достаточно высоких напряжениях, испытываемых одним и тем же объемом материала, прилегающего к поверхности, в результате чего возникают микротрещины и происходит местное поверхностное выкрашивание материала. Закономерности протекания этого вида изнашивания такие же, как и при усталостном разрушении.
Кавитационное изнашивание происходит при подвижном контакте поверхностей деталей с жидкостью в условиях кавитации, т. е. когда в потоке жидкости образуются газовые пузырьки, разрушение которых сопровождается гидравлическими ударами.
Эрозионное изнашивание возникает при подвижном контакте поверхностей деталей с потоком жидкости или газа.
При наличии в потоке жидкости или газа твердых частиц происходит гидроабразивное и газоабразивное изнашивание.
v Молекулярно-механическое изнашивание:
Адгезионное изнашивание происходит вследствие молекулярного взаимодействия между контактирующими поверхностями и проявляется в схватывании материалов этих поверхностей, приводящим к появлению на поверхностях рисок, задиров.
Тепловое изнашивание обусловлено нагревом поверхностных участков трущихся поверхностей до высоких температур, приводящим к структурным изменениям в зоне контакта и контактному схватыванию с последующим разрушением мест схватывания.
Интенсивность изнашивания зависит от:
· от характера смазки,
· величины контактного давления,
· качества поверхностей трения.
По характеру смазки различают следующие виды трения:
· жидкостное (когда поверхности трения отделены слоем смазки)
· трение при неполной смазке (когда трущиеся поверхности частично соприкасаются своими выступами)
· твердое (сухое) трение ( т. е. трение поверхностей без смазки.)
Трение при неполной смазке подразделяется на три подвида:
· полужидкостное (смазки недостаточен и происходит частично сухое трение)
· полусухое (происходит трение твердых поверхностей, на которых имеется некоторое количество смазки)
· граничное или молекулярное трение (когда геометрическая форма поверхностей достаточно правильная, а шероховатость незначительная, в результате чего между поверхностями трения образуется молекулярная пленка смазки).
Наименьший износ поверхностей трения при жидкостном трении. Основным назначением смазки является уменьшение потерь на трение, охлаждение трущихся поверхностей и предотвращение коррозии.
Коррозия металлов процесс разрушения вследствие химического или электрохимического взаимодействия с окружающей внешней средой.
Виды коррозии по характеру внешней среды:
· коррозия в электролитах.
Процесс электрохимической коррозии обусловлен действием микрогальванических элементов на поверхности металла. В качестве анода и катода могут служить различные структурные составляющие сплава, граница и сердцевина зерна, напряженный и ненапряженный участок металла, чистый металл и его окислы. Следовательно, наличие на поверхности металла точек или участков, отличающихся по значению электродных потенциалов, приводит к образованию микрогальванических элементов. При этом анодные участки всегда имеют более высокий электродный потенциал и подвергаются растворению.
Интенсивность электрохимической коррозии зависит от:
· химического состава металла или сплава,
· структурной неоднородности металла,
· наличия и распределения внутренних напряжений.
Атмосферная коррозия обусловлена контактом деталей с атмосферным воздухом, который всегда содержит некоторое количество влаги, создающей необходимые условия для возбуждения микрогальванических элементов, так как обладает свойствами электролита. Мельчайшие частицы воды, содержащиеся в атмосферном воздухе, обусловливают точечный характер коррозии; при значительном количестве влаги коррозионное повреждение принимает сплошной характер.
Газовая коррозия является частным случаем химической коррозии. Внешней средой является газ, горячий воздух или пар. В большинстве случаев газовая коррозия является результатом взаимодействия кислорода воздуха с металлом. Этому виду коррозии подвержены детали, работающие при повышенной температуре в контакте с агрессивными газами. Коррозионное разрушение имеет питтинговую форму.
Коррозионно-механические повреждения.(коррозия + мех. Факторы)
Выделяют:
· коррозию при трении.
Коррозионная усталость представляет собой процесс разрушения металлов и сплавов при одновременном действии коррозионной среды и циклических напряжений. Характер коррозионно-усталостного разрушения зависит от агрессивности среды, уровня действующих напряжений и частоты циклов.
Коррозионное растрескивание возникает при действии статических напряжений в весьма агрессивной по отношению к данному металлу агрессивной среде. Причинами подобного разрушения являются пониженная коррозионная стойкость границ зерен в результате выделения из пересыщенного твердого раствора фазы с отрицательным потенциалом, наличие в сплаве структурной составляющей, неустойчивой по отношению к данной коррозионной среде; наводороживание границ зерен, сопровождающееся развитием значительных давлений, снижающих межкристаллитную прочность.
Механическое изнашивание, усиливаемое явлениями коррозии, называют коррозионно-механическим изнашиванием.
Виды коррозионно-механического изнашивания:
· изнашивание в средах, являющихся электролитами.
Окислительное изнашивание происходит при наличии на поверхностях трения окисных пленок, предотвращающих сближение контактирующих поверхностей до расстояния, на котором происходит их схватывание. По мере износа окисные пленки вновь восстанавливаются вследствие взаимодействия металла с кислородом воздуха.
Изнашивание в средах, являющихся электролитами, представляет собой сочетание механического изнашивания с коррозией.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Что такое сплошные коррозионные повреждения
1.4. Коррозия. Виды коррозии, методы испытаний и способы предотвращения коррозионных повреждений
1.4.1. Понятие коррозии, основные виды коррозионных повреждений металлов и сплавов
Коррозия (от лат. соrrosio — разъедание и corrodo — грызу) — разрушение материалов под влиянием окружающей среды в результате ее химического или электрохимического воздействия.
Обычно рассматривают коррозию металлических материалов. Однако это явление характерно не только для металлов и сплавов, аналогичные процессы происходят и в неметаллических системах, например пластмассах или керамике. Примером такого коррозионного воздействия на неметаллические материалы может служить износ футеровки плавильных печей под действием жидкого, химически активного шлака.
Ущерб, причиняемый коррозией, может быть разделен на две категории. Первая — прямые потери: затраты при ремонте оборудования, замене поврежденных элементов и т. п.; вторая — косвенные потери, связанные с простоем ремонтируемого и сопряженного с ним оборудования, ухудшением качества выпускаемой продукции в результате ее загрязнения, увеличением расхода топлива, материалов, энергии. Средние ежегодные потери, связанные с коррозионными повреждениями оборудования, для промышленно развитых стран достигают 3–10 % валового продукта. Влияние коррозионных повреждений на надежность и безопасную эксплуатацию оборудования можно проиллюстрировать следующим примером. По данным фирмы «Du Pont» (США) в 247 случаях выхода из строя оборудования этой фирмы из 313, или 79 % аварий, произошли по причине коррозионных повреждений. При этом на долю общей коррозии пришлось 31,5 % случаев, на коррозионное растрескивание (стресс-коррозию) — 21,6 % случаев, питтинговая коррозия стала причиной 15,7 % выходов оборудования из строя, а межкристаллитная коррозия явилась причиной аварий в 10,2 % случаев.
1.4.1.1. Способы классификации коррозии
Рис. 1.4.1. Виды коррозионных
повреждений металлов и сплавов:
а–в) общая коррозия: а) равномерная коррозия,
б) неравномерная коррозия, в) избирательная коррозия;
г–м) местная коррозия: г) коррозия пятнами, д) язвенная коррозия,
е) питтинговая коррозия, ж) сквозная коррозия,
з) нитевидная коррозия, и) подповерхностная коррозия,
к) межкристаллитная коррозия, л) ножевая коррозия,
м) транскристаллитное коррозионное растрескивание
В условиях эксплуатации оборудования достаточно часто возникает ситуация, когда кроме коррозионных сред на материал воздействуют внешние механические нагрузки или внутренние напряжения, что приводит к повышению скорости протекания коррозионных процессов. Такой вид коррозии получил название коррозионного растрескивания или стресс-коррозии и коррозионной усталости. Такая коррозия может распространяться как по телу зерна (рис. 1.4.1, м) — транскристаллитная трещина, так и по его границам — межкристаллитная трещина.
Коррозию принято классифицировать также по условиям контакта металла с агрессивной коррозионной средой. В зависимости от условий контакта различают коррозию при полном погружении, когда объект полностью погружен в агрессивный коррозионный раствор, и коррозию при неполном погружении — одним из примеров такой коррозии является коррозия по ватерлинии кораблей. Отмечают также такие виды коррозии, как коррозия при периодическом погружении и струйная коррозия.
В зависимости от того, как распространяются коррозионные трещины, коррозионные разрушения принято делить на транскристаллитные (разрушение протекает по телу зерен) и интеркристаллитные, или межкристаллитные (разрушение происходит по границам зерен).
Одним из главнейших способов классификации коррозии, который позволяет наиболее полно охарактеризовать процессы, протекающие при взаимодействии материалов и коррозионных сред, является классификация по механизму коррозионного процесса. По этому методу классификации коррозию принято делить на следующие виды: коррозия химическая, электрохимическая и биохимическая.
Химическая коррозия металлов — это процесс взаимодействия металла с коррозионной средой, при котором окисление металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают одновременно. Продукты коррозии при этом процессе возникают непосредственно на корродирующих участках. К химической коррозии относятся газовая коррозия (окисление металла в процессе высокотемпературных нагревов, например при термической обработке) и коррозия в неэлектролитах, например в нефтепродуктах.
Электрохимическая коррозия — это процесс взаимодействия металла с коррозионной средой (раствором электролита), при котором ионизация атомов металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают в две различные стадии, а скорости процессов на этих стадиях могут быть различны и зависимы от электродного потенциала. При этом виде коррозии одновременно протекают две реакции — анодная и катодная, локализованные на определенных участках поверхности корродирующего металла, причем участки протекания таких реакций могут меняться в процессе коррозии. К видам электрохимической коррозии относятся: атмосферная коррозия во влажной газовой или воздушной атмосфере; коррозия в жидких средах или электролитах; коррозия в расплавах солей; почвенная и подземная коррозии; электрокоррозия под действием внешнего источника тока и т. п.
Биохимическая коррозия — это процесс, связанный с воздействием на материал микроорганизмов. При этом металл может разрушаться из-за того, что он служит для этих микроорганизмов питательной средой, или из-за воздействия на металл продуктов жизнедеятельности этих микроорганизмов. В чистом виде биохимическая коррозия встречается достаточно редко, поскольку в присутствии влаги происходит также процесс электрохимической коррозии материала. Поэтому при анализе причин и экспертизе разрушения различных конструкций, поврежденных коррозией, разрушения, связанные с биохимической коррозией, обычно относят к разрушениям, связанным с электрохимической коррозией.
Одним из наиболее распространенных видов химической коррозии является газовая коррозия. Она возникает на поверхности металлов в отсутствие влаги, т. е. в условиях, когда электрохимические процессы развиться не могут. Это либо коррозия металлов в ходе их термической обработки, либо коррозия в сухих газах при нормальной температуре.
Поведение металлов при высоких температурах имеет важное практическое значение. Повреждения поверхности металлов и сплавов при термической обработке могут достигать глубин до нескольких миллиметров и приводить к значительному увеличению объема последующей механической обработки. Основным показателем, определяющим стойкость металла и сплава против окисления при высокотемпературном нагреве, является жаростойкость, т. е. способность металла сопротивляться коррозионному воздействию газа.
Первопричиной химической коррозии металлов и сплавов является их термодинамическая неустойчивость в различных средах при данных внешних условиях, т. е. самопроизвольный переход металла в более устойчивое — окисленное — состояние, которое достигается в результате реакции
окислительный компонент среды
за счет соответствующего уменьшения термодинамического потенциала этой системы.
Основными факторами, определяющими скорость газовой коррозии, являются температура и состав газовой среды. Влияние температуры на скорость газовой коррозии приближенно описывается уравнением Аррениуса:
где К — скорость реакции (коррозии), А и В — константы, Т — температура (К).
При химическом взаимодействии углеродистых сталей с кислородом воздуха на поверхности образуется окалина — оксидная пленка, в состав которой при умеренно высоких температурах входят гематит — Fe2O3 и магнетит — Fe3O4, при более высоких температурах нагрева (более 575 °С) на поверхности раздела окалина—металл возникает еще один оксид железа — вюстит — (FeO). Одновременно с процессом окисления железа идет процесс обезуглероживания поверхности стали — Fe3C + O2 → 3Fe + CO2, в результате чего цементитная фаза «вымывается» с поверхности стали. При увеличении времени нагрева глубина обезуглероженного слоя увеличивается и может достигнуть нескольких миллиметров, что приведет к снижению прочности и твердости поверхности обрабатываемого изделия.
Кроме изменения температуры на скорость химической коррозии влияет давление газовой среды. С повышением давления скорость коррозии резко возрастает вследствие наличия в газовой среде водорода, который при повышенном давлении вызывает водородное охрупчивание стали.
Большинство металлов при взаимодействии с кислородом воздуха или другими окислителями покрываются пленкой химического соединения. Первой стадией этого процесса является адсорбция окислительного компонента среды (O2, H2O, CO2, SO2 и т. п.) на поверхности металла. В табл. 1.4.1 приведена стандартная энтальпия образования оксидов и энтальпия адсорбции кислорода на ряде металлов. Эти данные указывают на химическую природу связи между адсорбатом и адсорбентом — хемосорбцию атомов кислорода на поверхности металла. Связь, возникающая между кислородом и поверхностными атомами металла, — ионная. Она оказывается значительно сильнее, чем связь, возникающая между этими элементами в оксиде, т. к. за счет энергии поляризации на атом кислорода оказывает воздействие поле, создаваемое нижележащими атомами металла.
Энтальпии образования оксидов и адсорбции кислорода на металлах
Коррозия металлов
Журнал «Новости теплоснабжения», № 1, (17), январь, 2002, С.34 – 39, www.ntsn.ru
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 осуществлением практических мер по защите от коррозии оборудования теплоснабжающих организаций.
Коррозия и ее социальное значение
Любой коррозионный процесс приводит к изменениям в свойствах конструкционных материалов. Результатом процесса является «коррозионный эффект», ухудшающий функциональные характеристики металла оборудования, среды и технических систем, расценивающийся как «эффект повреждения» или «коррозионная порча».
Очевидно, что экономические потери, связанные с коррозией металлов, определяются не столько стоимостью прокорродировавшего металла, сколько стоимостью ремонтных работ, убытками за счет временного прекращения функционирования инженерных систем, затратами на предотвращение аварий, в некоторых случаях абсолютно недопустимых с точки зрения экологической безопасности. Оценки затрат, связанных с коррозией (по данным зарубежных источников) приводят к выводу, что общие годовые расходы на борьбу с последствиями коррозии составляют 1,5-2% валового национального продукта. Часть этих затрат неизбежна; было бы нереально полностью исключить все коррозионные разрушения. Тем не менее, можно значительно сократить коррозионные потери за счет лучшего использования на практике накопленных знаний о коррозионных процессах и методов защиты от коррозии, которыми антикоррозионные службы располагают на данный момент.
Понятие «коррозия металлов» включает большую группу химических процессов, приводящих к разрушению металла. Эти процессы резко отличаются друг от друга по внешним проявлениям, по условиям и средам в которых они протекают, а также по свойствам реагирующих металлов и образующихся продуктов реакции. Однако для их объединения имеются все основания, т.к. несмотря на резкие отличия, все эти процессы имеют не только общий результат – разрушение металла, но и единую химическую сущность – окисление металла.
Причина коррозии – термодинамическая неустойчивость металлов, вследствие чего большинство из них встречаются в природе в окисленном состоянии (оксиды, сульфиды, силикаты, алюминаты, сульфаты и т.д.). Таким образом, коррозию можно определить как самопроизвольный процесс, протекающий при взаимодействии металла с окружающей средой, сопровождающийся уменьшением свободной энергии Гиббса и разрушением металла. Коррозия протекает на границе раздела двух фаз «металл – окружающая среда», т. е. является гетерогенным многостадийным процессом и состоит как минимум из трех основных многократно повторяющихся стадий:
1 подвода реагирующих веществ (в том числе коррозионного агента) к поверхности раздела фаз;
2 собственно реакции взаимодействия металла с коррозионной средой, итогом которой является переход некоторого количества металла в окисленную форму с образованием продуктов коррозии, а коррозионного агента в восстановленную форму;
3 отвод продуктов коррозии из реакционной зоны.
Механизмы процессов коррозии
По механизму протекания процесса окисления металла различают химическую и электрохимическую коррозию.
Химическая коррозия. К этому виду коррозии относятся такие процессы окисления металла и восстановления коррозионного агента, при которых передача электронов металла осуществляется непосредственно атомам или ионам окислителя (коррозионного агента), которым наиболее часто является кислород воздуха.
В практике теплоснабжения наиболее распространенным и практически важным видом химической коррозии является газовая коррозия – коррозия металлов в сухих газах (воздух, продукты сгорания топлива) при высоких температурах. Основными факторами, влияющими на скорость газовой коррозии, являются:
3 природа металла (сплава);
4 состав газовой среды;
5 механические свойства образующихся продуктов коррозии (оксидных пленок);
Так, для железа, основного компонента углеродистых сталей, применяемых для изготовления экранов топочного пространства 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 свойства, поскольку плотная сплошная оксидная пленка может защитить металл от дальнейшего окисления. Парциальное давление кислорода также оказывает влияние на скорость газовой коррозии. При окислении ряда металлов при постоянной и достаточно высокой температуре с повышением парциального давления кислорода (Ро2) скорость окисления сначала резко увеличивается, а затем, при достижении некоторого критического значения (Р о2) – резко уменьшается и в широком диапазоне давлений остается достаточно низкой, рисунок 2. Большое влияние на скорость окисления металлов оказывает режим нагрева. Колебания температуры (переменный нагрев и охлаждение) даже в небольших интервалах вызывают разрушение оксидных пленок вследствие возникновения больших внутренних напряжений, в результате чего скорость окисления металла резко увеличивается.
Для защиты от газовой коррозии применяют жаростойкое легирование сталей, создают защитные (восстановительные) атмосферы, используют термодиффузионные (на основе алюминия, кремния и хрома) и напыляемые (на основе оксидов алюминия, магния, циркония) защитные покрытия.
Электрохимическая коррозия. Этот вид коррозии наиболее распространен и включает те случаи, когда процессы окисления металла и восстановления окислительного компонента протекают раздельно в среде жидкого электролита, т.е. в среде, проводящей электрический ток. Такими средами могут являться: природная вода, водные растворы солей, кислот, щелочей, а также воздух, почва и теплоизоляционные конструкции, содержащие электролит (влагу) в определенном количестве. Таким образом, процесс электрохимической коррозии представляет собой совокупность двух сопряженно протекающих реакций:
где D – деполяризатор (окислитель), присоединяющий к себе электроны металла. В качестве деполяризатора могут выступать: кислород, растворенный в электролите, ионы водорода (Н + ) и некоторых металлов. Общая схема электрохимического коррозионного процесса металла приведена на рисунке 3, а частный случай ржавления железа описывается реакцией:
Возникновение гальванических элементов «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 различными электродными потенциалами (теория локальных коррозионных элементов). Причины дифференциации могут быть различны:
7 неоднородность структуры металла (в углеродистых сталях присутствуют фазы – феррит и цементит, структурные составляющие – перлит, цементит и феррит, имеющие различные электродные потенциалы);
8 наличие на поверхности сталей оксидных пленок, загрязнений, неметаллических включений и т.п;
9 неравномерное распределение окислителя на границе «металл-электролит», например, различные влажность и аэрация на различных участках поверхности металла;
10 неравномерность распределения температуры;
11 контакт разнородных металлов.
Сводные данные по Н.Д. Томашову о гальванических коррозионных парах (табл. 2), образование которых возможно на действующих трубопроводах тепловых сетей в присутствии влаги или ее следов, позволяют утверждать, что все случаи ржавления трубопроводов и металлоконструкций тепловых сетей происходят в результате электрохимической коррозии.
Основные виды электрохимической коррозии
и характер коррозионных повреждений металла
В зависимости от условий протекания процесса электрохимической коррозии (вида коррозионной среды) различают атмосферную, почвенную, микробиологическую и жидкостную (кислотную, щелочную, солевую, морскую и пресноводную) коррозию. В зависимости от условий эксплуатации любой из вышеприведенных видов коррозии может протекать при наложении таких эксплуатационных факторов как трение, кавитация, напряжения в металле, воздействие внешних источников постоянного и переменного тока.
В таблице 3 представлены возможные виды электрохимической коррозии трубопроводов и емкостного оборудования теплоснабжающих предприятий, а также неблагоприятные эксплуатационные факторы, способствующие возрастанию скорости коррозионных процессов. На рисунках 5-9 приведены наиболее характерные коррозионные повреждения конструкционных углеродистых сталей, вызываемые различными видами электрохимической коррозии.
Методы защиты от электрохимической коррозии
Защита от электрохимической коррозии представляет комплекс мероприятий, направленных на предотвращение и ингибирование коррозионных процессов, сохранение и поддержание работоспособности оборудования и сооружений в требуемый период эксплуатации.
Методы защиты металлоконструкций от коррозии основаны на целенаправленном воздействии, приводящем к полному или частичному снижению активности факторов, способствующих развитию коррозионных процессов. Методы защиты от коррозии можно условно разделить на методы воздействия на металл и методы воздействия на среду, а также комбинированные методы. Классификация методов представлена на рисунке 10.
Среди методов воздействия на металл, в практике защиты оборудования и трубопроводов теплоснабжающих организаций наибольшее распространение получили защитные и изолирующие покрытия постоянного действия (полимерные, стеклоэмалевые, металлические цинковые и алюминиевые). Воздействие на коррозионную среду (вода) применяется при защите от внутренней коррозии емкостного оборудования и трубопроводов путем ее ингибирования и деаэрации.
В значительной степени снизить скорость коррозионных процессов на трубопроводах можно, применяя электрохимическую защиту. При данном виде защиты электрохимический потенциал трубопровода смещают в необходимую (защитную) область потенциалов (поляризация конструкции) путем его подключения к внешнему источнику тока – станции катодной защиты или протектору.
Следует отметить, что вариант защиты для конкретного объекта должен выбираться исходя из анализа условий его эксплуатации. При этом должны учитываться требования к показателям, характеризующим необходимое качество работы объекта, технологические особенности применения выбранного метода (методов) защиты и достигаемый при этом экономический эффект.
Усложнение условий эксплуатации оборудования и, в первую очередь, теплопроводов, появление специфических загрязнений воздуха и воды требует постоянного совершенствования методов защиты от коррозии. Основываясь на анализе обобщенной информации о коррозионных повреждениях различного оборудования теплоснабжающих предприятий, можно заключить, что основными направлениями при совершенствовании методов защиты от коррозии в теплоснабжении являются: внедрение антикоррозионных и гидроизоляционных покрытий для наружных поверхностей трубопроводов с улучшенными потребительскими свойствами; применение для горячего водоснабжения труб со стеклоэмалевыми и полимерными внутренними покрытиями; применение комбинированных вариантов защиты с совместным использованием установок электрохимической защиты и защитных покрытий.
| Температура, о С | Состав оксидной пленки | Закон роста оксидной пленки |
| До 400 о С | Fe2O3 | Логарифмический |
| 400 – 575 о С | Fe3O4, Fe2O3 | Степенной, n > 2 |
| 575 – 730 о С | FeO, Fe3O4, Fe2O3 | Степенной, n > 2 |
| № п\п | Вид электрохимической коррозии | Способ прокладки трубопровода (вид оборудования) | Дополнительные коррозионные факторы |
| 1. | Атмосферная коррозия | Наружные поверхности трубопроводов наземной и канальной прокладки (при уровне подтопления и заиливания канала, не достигающим изоляционных конструкций). Поверхности различных металлоконструкций и оборудования, не контактирующие с водой и грунтом. | Внутренние напряжения в металле трубопровода и металлоконструкций, ударно-механическое воздействие капели с перекрытий. Характерные коррозионные повреждения: равномерная коррозия, в местах капели возможна коррозия пятнами. |
| 2. | Подземная коррозия | Наружные поверхности трубопроводов бесканальной прокладки (при нарушении целостности изоляции), канальной прокладки (периодическое подтопление и заиливание канала, сопровождающееся увлажнением тепловой изоляции). | Внутренние напряжения в металле, коррозия внешним постоянным и переменным током, воздействие капели. Характерные коррозионные повреждения: неравномерная коррозия, коррозия пятнами, при воздействии блуждающих токов возможны сквозные поражения стенки трубопровода. |
| 3. | Подводная коррозия | Наружные поверхности трубопроводов канальной прокладки. (Постоянное подтопление канала при отсутствии тепловой изоляции на трубопроводе). Внутренние поверхности трубопроводов и оборудования химводоподготовки (деаэраторы, фильтры и т.п.) | Внутренние напряжения в металле, коррозия внешним постоянным и переменным током. При неполном погружении трубопровода возможна коррозия по ватерлинии. Характерные коррозионные повреждения: неравномерная коррозия, при воздействии блуждающих токов возможны сквозные поражения стенки трубопровода, язвенные поражения в районе ватерлинии. На трубопроводах горячего водоснабжения возможно протекание процесса микробиологической коррозии железобактериями.  Приветствую, уважаемые дети! Сегодня я хочу рассказать  Приветствую вас, уважаемые дети! Сегодня я хочу рассказать  Приветствую вас, дорогие дети! Сегодня я хочу рассказать  Приветствую вас, дорогие дети! Сегодня я хочу рассказать |