Защита оборудования от коррозии

Способы защиты оборудования от коррозии

Защита оборудования от коррозии

⇐ Предыдущая12131415161718192021Следующая ⇒

Один из основных методов борьбы с коррозией химического

оборудования – нанесение на его поверхность защитного покры-

тия из химически стойкого к этой среде материала. В этом случае

металлический корпус обеспечивает прочность аппарата, а за-

щитное покрытие предохраняет его от воздействия среды.

Существует множество видов покрытий. Основные из них:

пленочное, листовое, футеровка.

Выбор вида покрытия определяется физико-химическими

условиями работы аппарата, свойствами материала и степенью

сложности геометрической формы защищаемой поверхности.

Пленочные защитные покрытия. Покрытия наносят одним

из следующих способов;

– осаждением слоя коррозионно-стойкого металла электрохи-

мическим методом;

– многослойной окраской поверхности лаками, красками и биту-

мами;

– напылением порошкообразных полимерных материалов и по-

следующим их спеканием;

– многослойным нанесением эмульсий (суспензий) из поли-

мерных материалов, сушкой и спеканием;

– механическим или электрофоретическим нанесением шихты из

порошкообразных материалов и ее спеканием в стекловидное со-

стояние (кислотоупорная эмаль).

Толщина пленочного покрытия составляет 0,1–0,5 мм. К

достоинствам защитного покрытия, полученного электрохимиче-

ским методом, относят простоту его образования, возможность

нанесения слоя на поверхности сложной конфигурации, сохране-

ние полезного объема аппарата и его массы. Однако этот метод

защиты в химической промышленности используют редко.

Окраску аппаратов применяют для защиты их наружной по-

верхности от атмосферной коррозии. Лакокрасочный материал

многокомпонентен. Он состоит из смеси пленкообразующего ве-

щества с растворителями, пластификаторами и пигментами.

Пленкообразующее вещество может растворяться в воде (водо-

растворимые полимеры) и не растворяться (растительные масла,

полимеры и олигомеры, битумы и т. д.). В качестве растворите-

лей используют скипидар, толуол, ацетон, спирты и пр. Пласти-

фикаторами служат хлорированный нафталин и дибутилфталат.

Они сообщают покрытию необходимую пластичность.

Пигменты придают лакокрасочному материалу необходи-

мый цвет, а иногда повышают механическую прочность. В каче-

стве пигментов обычно используют высокодисперсные порошки

оксидов металлов.

Растворы пленкообразующих веществ в органических рас-

творителях называют лаками, при добавлении в лак пигмента по-

лучают эмаль. Лакокрасочный материал, полученный на основе

водорастворимых пленкообразующих с добавлением пигмента,

называют краской. Основой масляных красок служат олифы.

В химическом машиностроении применяют грунтовки,

шпатлевки, лаки, эмали, приготовленные на основе природных и

синтетических олигомеров и полимеров (эпоксидные, фенолфор-

мальдегидные, перхлорвиниловые), битумов, эфиров целлюлозы

(нитраты целлюлозы).

Технологические режимы окраски поверхностей различны-

ми лакокрасочными материалами различны, но в общем процесс

образования защитного слоя покрытия сводится к следующему:

– подготовка поверхности – очистка от загрязнений (ржавчины,

старой краски и т. д.) и обезжиривание;

– нанесение на поверхность грунтовки – для обеспечения хо-

рошей адгезии (сцепляемости) лакокрасочного материала с по-

верхностью; зачистка абразивом высохшего слоя грунта;

– шпатлевание поверхности – для получения ровной окрасочной

пленки; зачистка абразивом высушенной поверхности шпат-

левки;

– окраска поверхности (при многослойной окраске последующие

слои наносят после высыхания предыдущего).

В химической промышленности широкое распространение

имеют лак-177, «Кузбасслак², лаки и эмали на основе перхлор-

виниловой смолы (ХСЛ, ХСЭ-3, ХСЭ-14, ХСЭ-23 и др.). «Куз-

басслак² – раствор каменноугольного пека в сольвенте. Он стоек

к слабым кислотам и щелочным средам. Лак-177 — это раствор

битумов в органических растворителях, его используют для изго-

товления термостойкой «алюминиевой² краски. Перхлорвини-

ловые эмали представляют собой раствор перхлорвиниловой

смолы в летучих растворителях с добавками пластификаторов и

соответствующих пигментов. Их применяют для окраски обору-

дования в цехах с атмосферой, содержащей пары минеральных

кислот и хлора.

Хорошей кислото-, щелоче- и атмосферостойкостью обла-

дают лакокрасочные материалы на основе эпоксидных смол (лак

Э-4100, эмали Э-5, Э-11, шпатлевка Э-4020 и др.). Перед приме-

нением в них вводят отвердитель (4-5 % полиэтиленполиамина

или гексаметилендиамина). Эпоксидная смола, составляющая ос-

нову этих материалов, начинает твердеть через 2-3 ч после сме-

шения с отвердителем.

Нанесение полимеров на поверхность металла в виде тонкой

пленки осуществляют методами напыления. Таким образом мож-

но получить защитные покрытия из полиэтилена, полипропилена,

поливинилхлорида, фторопластов и других полимеров. Сущность

указанных методов заключается в том, что порошкообразный по-

лимер в смеси со стабилизаторами и наполнителями, улучшаю-

щими свойства покрытия, наносят на металлическую поверх-

ность и оплавляют на ней.

Способ многослойного нанесения суспензии используют

для получения, например, покрытия из фторопласта-ЗМ. Спирто-

вую суспензию (30%-ную), стабилизированную поверхностно-

активным веществом с добавкой пластификаторов, наносят в 10–

15 слоев на защищаемую поверхность пульверизатором в про-

дольном и поперечном направлениях до полного покрытия по-

верхности. Сушку каждого слоя проводят при 120 ÉС в течение 20

мин, а оплавление (спекание) покрытия – при 260 ÉС в течение

25–40 мин.

Одним из наиболее эффективных способов защиты метал-

лов от коррозии является эмалирование. Процесс состоит в нане-

сении на внутреннюю поверхность стальных и чугунных аппара-

тов тонкого слоя стекловидной массы и обжиг ее при 800-900 ÉС.

Для получения стекловидного слоя (эмали) в качестве сырья ис-

пользуют смесь кремнезема, полевого шпата и различных глин,

которые спекают с плавнями (карбонатом, боратом и др.).

Эмалевое покрытие можно применять в аппаратах, работаю-

щих под давлением до 5 МПа и при температурах среды от –30

до 300 ÉС. Оно стойко во всех кислотах (за исключением плави-

ковой). Скорость растворения его в кислотах не превы-

шает 0,05 мм/год. Однако в щелочах эмаль растворяется с боль-

шей скоростью, например 2,7 мм/год в 10 %-ном NaOH при 100

ÉС.

Химическое машиностроение обеспечивает выпуск эмали-

рованной аппаратуры вместимостью до 50 м3 и более. Эмалиро-

ванное оборудование (колонны, холодильники, кристаллизаторы,

запорная арматура и др.) используют в производстве реактивных

кислот (серной, соляной) и некоторых солей.

Низкая теплопроводность эмалевого покрытия неблагопри-

ятно влияет на термостойкость аппарата, долговечность которого

зависит от термостойкости покрытия. При резких изменениях

температуры в эмалевом слое возникают микротрещины, которые

со временем создают сколы и являются очагами местной корро-

зии, поэтому рекомендуется нагревать и охлаждать аппарат со

скоростью не более 1–3 ÉС/мин. Допустимые скорости нагрева

зависят от конструкции аппарата и его размеров.

Листовые покрытия производят наклейкой на поверхность

раскаленных листов полимерных материалов или плакированием

(обкладкой без наклейки).

Достоинствами покрытий являются сравнительно простая

технология работ по наклейке листов и возможность применения

стандартного листового материала. Однако защищаемая поверх-

ность должна иметь простую геометрическую форму. В некото-

рых случаях возможна недостаточная адгезия клея.

Широко распространено гуммирование (покрытие резиной)

аппаратов, трубопроводов и арматуры. К положительным каче-

ствам таких покрытий следует отнести хорошую химическую

стойкость резин к ряду агрессивных сред при температурах до

70–110 ÉС, высокую адгезию покрытия к защищаемой поверхно-

сти, хорошую его деформируемость, обеспечивающую надежную

совместную работу покрытия и защищаемой поверхности при

изменяющихся условиях.

Технологический процесс гуммирования включает следую-

щие операции:

– очистку поверхности от загрязнений, промывку бензином, на-

несение клея;

– подготовку листов сырой резины и кромок, промывку их

бензином, нанесение клея;

– обкладку поверхности листами и прокатку их роликами;

– вулканизацию и проверку качества покрытия.

Наклеиванием можно наносить на защищаемую поверхность

листы из винипласта, полипропилена, полиизобутилена и поли-

этилена. Для улучшения способности к склеиванию поверхность

неполярных полимеров (полиэтилен) подвергают специальной

обработке (например, хромовой смесью). Можно также привить

полиэтилену другой полимер, обладающий адгезионной способ-

ностью, например полистирол.

При футеровке аппаратов штучными кислотоупорными из-

делиями плитки и кирпичи из кислотоупорной керамики, плавле-

ного диабаза, фарфора, стекла и антегмита закрепляют на защи-

щаемой поверхности специальными вяжущими составами, обыч-

но силикатной замазкой. Ее готовят из «жидкого стекла² (раствор

Na2SiО3), фторосиликата натрия Na2SiF6 (ускоритель твердения) и

наполнителей (андезитовой, кварцевой, фарфоровой муки и

других кислотоупорных порошков).

По конструкции футеровки (рис. 11) делят на простые (од-

нослойные), многослойные и комбинированные (многослойная

футеровка с подслоем из листового органического материала).

Однослойную футеровку применяют для защиты поверхно-

сти газоходов, полов в химических цехах, аппаратов с парогазо-

вой средой, в которой не происходит конденсации паров.

Рис. 11. Схемы футеровок:

а – однослойная; б – многослойная; в – комбинированная; 1 –

стальная стенка; 2 – вяжущий материал; 3 – плитка; 4 – кирпич; 5

– полиизобутилен

Многослойную и комбинированную футеровки используют

для защиты стенок аппаратов, работающих в наиболее тяжелых

условиях. Футеровочные материалы (керамика и др.) обладают

чаще всего определенной пористостью, поэтому при защите ап-

паратуры от высокоагрессивных сред на нее наклеиваются не-

проницаемые подслои покрытия из органического материала (ре-

зин, полиизобутилена и др.).

Проницаемость футеровок можно снизить разделкой швов

наружного слоя замазками на органической основе (арзамит, би-

тумные мастики, эпоксидная смола). Применение в подслое орга-

нических материалов, обладающих благоприятным сочетанием

механической прочности со значительной деформируемостью,

предупреждает образование трещин в футеровке. Однослойную и

многослойную футеровку используют, например, в аппаратах

сушильно-абсорб-ционного отделения сернокислотного произ-

водства, комбинированную футеровку – для защиты сушильной

башни в производстве хлора и промывной башни в производстве

серной кислоты.

Достоинства футеровок: высокая механическая прочность

(можно применять при механическом и абразивном воздействиях

среды), высокий предел рабочей температуры среды (300–400 ÉС)

и низкая стоимость. Недостатки: увеличение массы аппарата и

уменьшение его полезного объема.

Защита штуцеров и люков штучными изделиями возможна

лишь при их диаметре не менее 500 мм. Практика показала, что

наиболее надежной конструкцией защиты штуцеров является

вставка в них специального вкладыша (отрезка трубы) из мате-

риала, химически стойкого к данной среде при рабочей темпера-

туре. Наиболее распространены вкладыши из кислотоупорной

керамики, диабазового литья, фаолита и антегмита.

Для защиты оборудования от коррозии в производстве неор-

ганических веществ довольно часто применяют методы катодной

защиты и ингибирования (торможения) коррозионных процес-

сов.

Метод катодной защиты используют для предохранения от

коррозии подземных трубопроводов для транспорта электролитов

и воды. Его обычно сочетают с битумной изоляцией трубопрово-

дов. Для защиты от коррозии рассолопроводов перед укладкой в

землю их покрывают битумом, что однако не обеспечивает на-

дежной защиты. На участках с дефектами покрытия развиваются

интенсивные коррозионные процессы, для подавления которых

металлический трубопровод соединяют с катодом источника по-

стоянного или выпрямленного тока; положительный полюс при-

соединяют к анодному заземлению, расположенному параллель-

но трубопроводу на расстоянии 60–100 м от него. Заземление

представляет собой несколько стальных труб, зарытых верти-

кально в землю на расстоянии 5–6 м друг от друга и соединенных

между собой полосовым железом. В качестве источника тока

применяют селеновые выпрямители напряжением 22–24 В.

При наличии разности потенциалов между рассолопроводом

и анодным заземлением протекает слабый ток, под действием ко-

торого в местах дефекта на поверхности трубопровода (катод)

происходит разряд ионов водорода и медленное разрушение ано-

дов.

Одна станция катодной защиты мощностью 400 Вт обслу-

живает трубопровод длиной до 4 км. Катодная защита может

быть использована также и для подавления коррозии емкостных

аппаратов, содержащих другие агрессивные жидкости.

Ингибиторы коррозии – вещества, обладающие свойством

уменьшать скорость коррозионных процессов. Например, диэтил-

амин может быть использован в качестве ингибитора коррозии

черных металлов. Добавление его в выпариваемую щелочь до

концентрации 0,016 % замедляет коррозию аппаратов в 4 раза.

Введение в водные растворы NaCl и СаС12, применяемых в каче-

стве охлаждающих рассолов, хромата калия и щелочи до 0,2 %

приводит к снижению коррозии стальных трубопроводов в 4–5

раз и позволяет увеличить срок службы до 7–10 лет.

Механизм действия некоторых ингибиторов (например, ПБ-

5) связывают с их способностью избирательно адсорбироваться

на поверхности металла. Скорость коррозии металла обратно

пропорциональна катодной поляризации (затруднению) выделе-

ния водорода. На поверхности металла (но не окалины или на-

кипи) образуется ориентированная пленка из молекул ингибито-

ра, которая повышает перенапряжение выделения водорода и

создает высокое переходное сопротивление между раствором и

поверхностью металла.

Механизм действия других ингибиторов связан с образова-

нием на поверхности металла плотных, устойчивых кристалличе-

ских пленок или с процессом нейтрализации веществ (например,

ионов водорода и кислорода), разрушающих защитную пленку.

Рекомендовано много всевозможных ингибиторов. Различие

их физико-химических свойств и механизма действия требует

при выборе в каждом конкретном случае индивидуального

подхода.

Глава 5.

⇐ Предыдущая12131415161718192021Следующая ⇒

Дата добавления: 2016-11-12; просмотров: 1590 | Нарушение авторских прав

Рекомендуемый контект:

Похожая информация:

Поиск на сайте:

Источник: https://lektsii.org/9-11141.html

Защита оборудования от коррозии

Защита оборудования от коррозии

Коррозией называют процесс разрушения металлов при химическом, электрохимическом и биохимическом взаимодействии их с окружающей средой. Коррозия металлов классифицируется по механизму и условиям протекания процесса и характеру коррозионного разрушения. По механизму протекания процесса различают химическую, электрохимическую и биохимическую коррозию.

В процессе эксплуатации химического оборудования металлы подвергаются коррозионному разрушению, что приводит к его преждевременному выходу из строя.

На скорость коррозии оказывают существенное влияние материал, из которого изготовлено оборудование, его конструкционные особенности, природа агрессивной среды и условия эксплуатации.

Для повышения долговечности и надежности вновь проектируемых аппаратов и изделий необходимо правильно выбрать материал для изготовления узлов и деталей и наиболее эфективную защиту от коррозии.

Коррозию металлов можно замедлить изменением их стационарных потенциалов, пассивированием, нанесением защитных покрытий, снижением концентрации окислителя в коррозионной среде, изоляцией поверхности металла от окислителя и т. д.

При разработке методов защиты от коррозии используют различные способы снижения скорости коррозии, которые выбираются в зависимости от характера коррозии и условий ее протекания. Выбор того или иного способа определяется его эффективностью, а также экономической целесообразностью.

Методы защиты металлов от коррозии различаются по механизму защитного действия и по способу применения защиты.

По механизму защитного действия методы защиты металлов от электрохимической коррозии можно разделить на следующие:

– методы, тормозящие преимущественно катодный процесс (применение катодных ингибиторов, уменьшение концентрации катодных деполяризаторов в растворе, применение электрохимической катодной защиты,снижение катодных включений в сплаве);

– методы, тормозящие преимущественно анодный процесс (применение анодных ингибиторов или пассиваторов, легирование сплава с целью повышения пассивности, применение анодной электрохимической защиты);

– методы, увеличивающие омическое сопротивление системы (применение изоляционных прокладок между катодными и анодными участками системы);

– методы, снижающие термодинамическую нестабильность коррозионной системы (покрытие активного металла сплошным слоем термодинамически устойчивого металла, легирование термодинамически нестабильного металла значительным количеством стабильного компонента, полная изоляция металла от коррозионной среды);

– смешанные методы, т.е. методы, тормозящие одновременно несколько стадий коррозионного процесса.

Наиболее эффективным методом защиты металлов от коррозии обычно является метод, который преимущественно тормозит основную контролирующую стадию данного электрохимического коррозионного процесса.

Применение методов защиты, уменьшающих степень термодинамической неустойчивости системы, всегда в той или иной степени будет способствовать понижению скорости коррозионного процесса.

При параллельном применении нескольких методов защиты металлов от коррозии, как правило, легче достичь более полной защиты, если все эти методы действуют преимущественно на основную контролирующую стадию электрохимического коррозионного процесса.

Например, при уменьшении коррозии металла добавлением анодных ингибиторов (пассиваторов) усиление эффекта защиты будет достигаться также введением катодных присадок в сплав или дополнительной анодной поляризацией.

67. Требования безопасности, предъявляемые к устройству, изготовлению и эксплуатации сосудов, работающих под давлением.

Требования безопасности, предъявляемые к устройству, изготовлению и эксплуатации сосудов, работающих под давлением, определены «Правилами усройства и безопасности эксплуатации сосудов, работающих под давлением».

Правила устанавливают специальные требования безопасности к конструкции сосудов; к материалам сосудов; к изготовлению, монтажу и ремонту; к арматуре, контрольно-измерительным приборам и предохранительным устройствам; к установке, регистрации и техническому освидетельствованию сосудов; и обслуживанию сосудов.

– Конструкция сосудов должна быть надежной, обеспечивать безопасность при эксплуатации и предусматривать возможность осмотра, очистки, промывки, продувки и ремонта сосудов.

-Материалы, применяемые для изготовления сосудов, должны обладать хорошей свариваемостью, а также прочностными и пластическими характеристиками, обеспечивающими надежную и долговечную работу сосудов в заданных условиях эксплуатации.

-Материалы, предназначенные для изготовления или ремонта сосудов, должны иметь сертификаты, подтверждающие, что их качество соответствует требованиям Госгортехнадзора, а также специальным техническим условиям.

-Изготовление, монтаж и ремонт сосудов и их элементов должны производиться по технологии, разработанной заводом-изготовителем, монтажной и ремонтной организацией. Правилами предъявляются требования к методам изготовления, допускам, сварке, термической обработке и контролю сварных соединений, гидравлическому испытанию подлежат все сосуды после их изготовления.

Все работающие под давление сосуды, на которые распространяются правила, до допуска в работу регистрируют в органах Госгортехнадзора.

В соответствии с требованиями инструкции сосуд, работающий под давлением , должен быть остановлен при наличии признаков аварийной ситуации:

– повышение давления в сосуде выше допустимого, несмотря на соблюдение всех требований, указанных в инструкции;

-неисправность предохранительных клапанов;

-появление в основных элементах сосуда трещин, выпучения, значительного утонения стенок, пропусков или потения в сварных швах, течи в заклепочных и болтовых соединениях, разрыва пркладок;

-возникновение пожара, непосредственно угрожающего сосуду под давлением;

-неисправность манометра и невозможность определить давление по другим приборам;

-снижение уровня жидкости ниже допустимого в сосудах с огневым обогревом;

-неисправность указателя уровня жидкости;

-неисправность предохранительных блокировочных устройств;

-неисправность(отсутствие) предусмотренных проектом контрольно-измерительных приборов и средств автоматики.

Источник: https://studopedia.org/8-152186.html

6.Защита оборудования от коррозии

Защита оборудования от коррозии

Проблема защиты металлов от коррозиивозникла почти в самом начале ихиспользования. Люди пытались защититьметаллы от атмосферного воздействия спомощью жира, масел, а позднее и покрытиемдругими металлами и, прежде всего,легкоплавким оловом. В трудахдревнегреческого историка Геродота (Vвек до нашей эры) уже имеется упоминаниео применении олова для защиты железаот коррозии

Задачей химиков было и остается выяснениесущности явлений коррозии, разработкамер, препятствующих или замедляющих еёпротекание. Коррозия металловосуществляется в соответствии с законамиприроды и поэтому ее нельзя полностьюустранить, а можно лишь замедлить.

В зависимости от характера коррозии иусловий ее протекания применяютсяразличные методы защиты. Выбор того илииного способа определяется егоэффективностью в данном конкретномслучае, а также экономическойцелесообразностью.

Легирование

Имеется способ уменьшения коррозииметаллов, который строго нельзя отнестик защите. Этим способом является получениесплавов, которое называется легирование.В настоящее время создано большое числонержавеющих сталей путем присадок кжелезу никеля, хрома, кобальта и др.

Такие стали, действительно, не покрываютсяржавчиной, но их поверхностная коррозияимеет место, хотя и с малой скоростью.Оказалось, что при использованиилегирующих добавок коррозионнаястойкость меняется скачкообразно.

Установлено правило, названное правиломТаммана, согласно которому резкоеповышение устойчивости к коррозиижелеза наблюдается при введениилегирующей добавки в количестве 1/8атомной доли, то есть один атом легирующейдобавки приходится на восемь атомовжелеза.

Считается, что при такомсоотношении атомов происходит ихупорядоченное расположение вкристаллической решетке твердогораствора, что и затрудняет коррозию.

Защитные пленки

Одним из наиболее распространенныхспособов защиты металлов от коррозииявляется нанесение на их поверхность защитныхпленок: лака, краски, эмали,других металлов.

Лакокрасочные покрытиянаиболее доступны для широкого кругалюдей.

Лаки и краски обладают низкойгазо- и паропроницаемостью, водоотталкивающимисвойствами, поэтому они препятствуютдоступу к поверхности металла воды,кислорода и содержащихся в атмосфереагрессивных компонентов.

Покрытие поверхности металла лакокрасочнымслоем не исключает коррозию, а служитдля нее лишь преградой, а значит, лишьтормозит процесс коррозии. Именнопоэтому важное значение имеет качествопокрытия – толщина слоя, пористость,равномерность, проницаемость, способностьнабухать в воде, прочность сцепления(адгезия).

Качество покрытия зависит оттщательности подготовки поверхностии способа нанесения защитного слоя.Окалина и ржавчина должны быть удаленыс поверхности покрываемого металла. Впротивном случае они будут препятствоватьхорошей адгезии покрытия с поверхностьюметалла. Низкое качество покрытиянередко связано с повышенной пористостью.

Часто она возникает в процессе формированиязащитного слоя в результате испарениярастворителя и удаления продуктовотверждения и деструкции (при старениипленки). Поэтому обычно рекомендуютнаносить не один толстый слой, а несколькотонких слоев покрытия. Во многих случаяхувеличение толщины покрытия приводитк ослаблению адгезии защитного слоя сметаллом.

Большой вред наносят воздушныеполости, пузыри. Они образуются принизком качестве выполнения операциинанесения покрытия.

Для снижения смачиваемости водойлакокрасочные покрытия иногда, в своюочередь, защищают восковыми составамиили кремнийорганическимисоединениями.Лаки и краски наиболее эффективны длязащиты от атмосферной коррозии.

Вбольшинстве случаев они непригодны длязащиты подземных сооружений и конструкций,так как трудно предупредить механическиеповреждения защитных слоев при контактес грунтом. Опыт показывает, что срокслужбы лакокрасочных покрытий в этихусловиях невелик.

Намного практичнееоказалось применять толстослойныепокрытия из каменноугольной смолы(битума).

В некоторых случаях пигменты красоквыполняют также роль ингибиторовкоррозии (об ингибиторах будет сказанодалее). К числу таких пигментов относятсяхроматы стронция, свинца и цинка(SrCrO 4 , PbCrO4 ,ZnCrO4 ).

Электрохимическая защита

В производственных условиях используюттакже электрохимический способ –обработку изделий переменным током врастворе фосфата цинка при плотноститока 4 А/дм 2 и напряжении20 В и при температуре 60-700 С.

Фосфатные покрытия представляют собойсетку плотносцепленных с поверхностьюфосфатов металлов. Сами по себе фосфатныепокрытия не обеспечивают надежнойкоррозионной защиты. Преимущественноих используют как основу под окраску,обеспечивающую хорошее сцепление краскис металлом.

Кроме того, фосфатный слойуменьшает коррозионные разрушения приобразовании царапин или других дефектов.

Силикатные покрытия

Для защиты металлов от коррозии используютстекловидные и фарфоровые эмали,коэффициент теплового расширениякоторых должен быть близок к таковомудля покрываемых металлов. Эмалированиеосуществляют нанесением на поверхностьизделий водной суспензии или сухимнапудриванием.

Вначале на очищеннуюповерхность наносят грунтовочный слойи обжигают его в печи. Далее наносятслой покровной эмали и обжиг повторяют.Наиболее распространены стекловидныеэмали – прозрачные или загашенные. Ихкомпонентами являются SiO2 (основнаямасса), B2 O3 ,Na2 O, PbO.

Кроме того,вводят вспомогательные материалы:окислители органических примесей,оксиды, способствующие сцеплению эмалис эмалируемой поверхностью, глушители,красители. Эмалирующий материал получаютсплавлением исходных компонентов,измельчением в порошок и добавлением6-10% глины.

Эмалевые покрытия в основномнаносят на сталь, а также на чугун, медь,латунь и алюминий.

Эмали обладают высокими защитнымисвойствами, которые обусловлены ихнепроницаемостью для воды и воздуха(газов) даже при длительном контакте.Их важным качеством является высокаястойкость при повышенных температурах.

К основным недостаткам эмалевых покрытийотносят чувствительность к механическими термическим ударам.

При длительнойэксплуатации на поверхности эмалевыхпокрытий может появиться сетка трещин,которая обеспечивает доступ влаги ивоздуха к металлу, вследствие чего иначинается коррозия.

Цементные покрытия

Для защиты чугунных и стальных водяныхтруб от коррозии используют цементныепокрытия. Поскольку коэффициентытеплового расширения портландцементаи стали близки, то он довольно широкоприменяется для этих целей. Недостатокпортландцементных покрытий тот же, чтои эмалевых, – высокая чувствительностьк механическим ударам.

Покрытие металлами

Широко распространенным способом защитыметаллов от коррозии является покрытиеих слоем других металлов. Покрывающиеметаллы сами корродируют с малойскоростью, так как покрываются плотнойоксидной пленкой. Покрывающий слойнаносят различными методами:

  • горячее покрытие – кратковременное погружение в ванну с расплавленным металлом;
  • гальваническое покрытие – электроосаждение из водных растворов электролитов;
  • металлизация – напыление;
  • диффузионное покрытие – обработка порошками при повышенной температуре в специальном барабане;
  • с помощью газофазной реакции, например:

3CrCl 2 + 2Fe1000 ‘C 2FeCl3 + 3Cr(в расплаве с железом).

Имеются и другие методы нанесенияметаллических покрытий. Например,разновидностью диффузионного способаявляется погружение изделий в расплавхлорида кальция, в котором растворенынаносимые металлы.

 В производстве широко используетсяхимическое нанесение металлическихпокрытий на изделия. Процесс химическогометаллирования является каталитическимили автокаталитическим, а катализаторомявляется поверхность изделия.

Используемыйраствор содержит соединение наносимогометалла и восстановитель. Посколькукатализатором является поверхностьизделия, выделение металла и происходитименно на ней, а не в объеме раствора.

Внастоящее время разработаны методыхимического покрытия металлическихизделий никелем, кобальтом, железом,палладием, платиной, медью, золотом,серебром, родием, рутением и некоторымисплавами на основе этих металлов.

Вкачестве восстановителей используютгипофосфит и боргидрид натрия,формальдегид, гидразин. Естественно,что химическим никелированием можнонаносить защитное покрытие не на любойметалл.

Металлические покрытия делят на двегруппы:

  • коррозионностойкие;
  • протекторные.

Например, для покрытия сплавов на основежелеза в первую группу входят никель,серебро, медь, свинец, хром. Они болееэлектроположительны по отношению кжелезу, то есть в электрохимическомряду напряжений металлов стоят правеежелеза. Во вторую группу входят цинк,кадмий, алюминий. Они более электроотрицательныпо отношению к железу.

Вповседневной жизни человек чаще всеговстречается с покрытиями железа цинкоми оловом. Листовое железо, покрытоецинком, называют оцинкованным железом,а покрытое оловом – белой жестью.

Первоев больших количествах идет на кровлидомов, а второе – на изготовлениеконсервных банок. Впервые способ храненияпищевых продуктов в жестяных банкахпредложил повар Н.Ф. Аппер в 1810 году.

Ито, и другое железо получают, главнымобразом, протягиванием листа железачерез расплав соответствующего металла.

Металлические покрытия защищают железоот коррозии при сохранении сплошности.При нарушении же покрывающего слоякоррозия изделия протекает даже болееинтенсивно, чем без покрытия.

Этообъясняется работой гальваническогоэлемента железо–металл.

Трещины ицарапины заполняются влагой, в результатечего образуются растворы, ионные процессыв которых облегчают протеканиеэлектрохимического процесса (коррозии).

Источник: https://studfile.net/preview/6861729/page:6/

Коррозия и защита оборудования от коррозии. Учебное пособие

Защита оборудования от коррозии

Министерство образования Российской Федерации Пензенский государственный университет

Г. Н. Мальцева

Коррозия и защита оборудования от коррозии

Учебное пособие

УДК 669.018.8.001 М 21

Мальцева Г. Н. Под редакцией д. т. н., профессора С. Н. Виноградова.

Коррозия и защита оборудования от коррозии: Учеб. пособие. – Пенза:

Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2000. – с.: 55 ил., 20 табл., библиогр. 11 назв.

Изложены теоретические основы химической и электрохимической коррозии. Рассмотрена коррозия металлов в атмосферных условиях, в почве и под водой, а также показано влияние внутренних, внешних, механических факторов и конструктивных особенностей химических машин и аппаратов на скорость электрохимической коррозии.

Дана характеристика химического сопротивления металлических и неметаллических конструкционных материалов. Приведена классификация методов защиты от коррозии по механизму действия и способам защиты. Описаны металлические и неметаллические защитные покрытия, ингибиторы коррозии, электрохимическая защита.

Даны конкретные примеры защиты химических машин и аппаратов от коррозии в различных условиях.

Пособие предназначено для студентов специальностей 17.05 «Машины и аппараты химических производств», но может быть полезно для аспирантов и научно-технических сотрудников, интересующихся вопросами коррозионных разрушений и защитой от них.

Рецензенты:

Кафедра “Технология электрохимических производств” Нижегородского государственного технического университета;

Доктор химических наук, профессор, зав. кафедрой «Технология электрохимических производств» Российского химико-технологического университета им. Д. И. Менделеева

В. Н. Кудрявцев

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ КОРРОЗИИ…………………………

2 ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ

2.1Возникновение электродного потенциала

2.2Равновесные и неравновесные электродные потенциалы

2.3Строение двойного электрического слоя

2.4Потенциал нулевого заряда

2.5Термодинамика коррозионных электрохимических процессов

2.6Коррозионные гальванические элементы и электродные реакции

2.7Диаграмма состояния металл-вода

2.8Механизм растворения металлов

2.9Поляризация электродных процессов

2.10Анодный процесс электрохимической коррозии и пассивность ме-

таллов

2.11Катодный процесс электрохимической коррозии металлов

3 РАСЧЕТ СКОРОСТИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ КОРРОЗИИ

3.1Термодинамика и ЭДС коррозионного процесса

3.2Графический расчет скорости коррозионного процесса

3.3Контролирующий процесс коррозии металлов

3.4Показатели электрохимической коррозии металлов

4 ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА СКОРОСТЬ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ КОРРОЗИИ

4.1Внутренние факторы коррозии

4.2Внешние факторы коррозии

4.3Влияние конструктивных особенностей аппаратов на коррозионный процесс

4.4Влияние механических факторов на коррозионный процесс

5 КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ В РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ

5.1Атмосферная коррозия

5.2Подземная коррозия

5.3Морская коррозия

4

5.4Коррозия в расплавленных солях

5.5Биохимическая коррозия

6 ЛОКАЛЬНАЯ КОРРОЗИЯ

6.1Межкристаллитная коррозия

6.2Точечная (питтинговая) коррозия

6.3Контактная коррозия

6.4Щелевая коррозия

7 ХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ

7.1Газовая коррозия

7.2Химическая коррозия в неэлектролитах

8 КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ЗАЩИТЫ ХИМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ ОТ КОРРОЗИИ

9 КОРРОЗИОННОСТОЙКИЕ И ЖАРОСТОЙКИЕ КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

9.1Характеристика коррозионной стойкости металлов

9.2Коррозионностойкое легирование металлов

9.3Жаростойкое легирование металлов

9.4Классификация коррозионноустойчивых сплавов

9.5Коррозионностойкие сплавы на основе железа

9.6Коррозионная стойкость медных сплавов

9.7Коррозионная стойкость алюминиевых сплавов

9.8Поведение металлов и сплавов в агрессивных химических средах

9.9Неметаллические конструкционные материалы. Процессы старения 10 МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ

10.1Классификация металлических покрытий

10.2Гальванические покрытия

10.3Диффузионные, горячие, металлизационные и плакировочные по-

крытия 11 НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ

11.1Лакокрасочные покрытия

11.2Оксидные и фосфатные защитные пленки

11.3Эмалевые покрытия

11.4Покрытия смолами, полимерами и резиной

12 ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ ОТ КОРРОЗИИ УМЕНЬШЕНИЕМ АГРЕССИВНОСТИ КОРРОЗИОННОЙ СРЕДЫ

12.1Обработка коррозионной среды

12.2Ингибиторы коррозии

13 ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА

13.1Классификация защиты подземных сооружений

13.2Электродренажная защита

13.3Протекторная защита

13.4 Катодная и анодная защита внешним током

14 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ КОРРОЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ

14.1Классификация методов коррозионных исследований

14.2Критерии оценки коррозионных эффектов

14.3Методы коррозионных испытаний

14.4Мониторинг коррозионных процессов

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Современное развитие химической промышленности, разработка новых технологических процессов, протекающих в агрессивных средах, предъявляют к конструкционным материалам высокие требования.

Наиболее важными конструкционными материалами являются металлы и их сплавы.

В процессе эксплуатации изделий, вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с окружающей средой происходит коррозия, что приводит к разрушению металлических конструкций, аппаратов, трубопроводов и др.

Коррозия начинается с поверхности металла и, при дальнейшем развитии этого процесса, распространяется вглубь. Средой, в которой происходит коррозия металлов, являются различные жидкости и газы. Коррозионный процесс протекает на границе двух фаз: металл – окружающая среда, т. е.

является гетерогенным процессом взаимодействия жидкой или газообразной среды с металлом. Широкое применение в химической промышленности находят сплавы железа, меди, алюминия, никеля, титана и др.

Дальнейшее развитие техники выдвигает проблему применения таких металлов, как тантал, цирконий, рений, германий, торий, иридий.

Масштабы коррозии и убытки, причиняемые ею, станут очевидными, если учесть, что около 10% всего производимого металла безвозвратно теряется вследствие разрушающего действия коррозии. Экономические потери от коррозии можно разделить на прямые и косвенные.

Прямые потери включают стоимость заменяемых металлических конструкций и механизмов или их частей, стоимость коррозионностойких металлов и сплавов, применяемых вместо материалов, имеющих те же механические свойства, но нестойких к коррозии, стоимость различных видов защиты от коррозии и т. д.

К косвенным потерям относятся расходы, связанные с простоем оборудования во время замены части машины или аппарата, разрушаемых коррозией, с загрязнением выпускаемых изделий продуктами коррозии и др.

Повышение цен на энергоресурсы и металлы до мирового уровня привело к резкому сокращению и объемов, и областей применения нержавеющих сталей, титана. Одновременно повышается интерес к современным по-

7

лимерным коррозионностойким материалам в области химического машиностроения.

Химические, физические и биологические загрязнения природной среды приводят к заметной интенсификации коррозионных процессов. Понятия о необходимости и достаточности противокоррозионной защиты должны корректироваться с учетом экологической обстановки.

С другой стороны, коррозионные повреждения часто оказываются причиной крупномасштабных загрязнений окружающей среды. Лидерами здесь являются нефтедобыча, транспорт нефтепродуктов, нефтехимическая и химическая промышленности.

Общие убытки, причиняемые народному хозяйству от коррозии металлов, огромны.

Для правильной постановки практической работы по защите химических машин и аппаратов от коррозии необходимо знание теории процессов коррозии и методов борьбы с ней.

1 КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ КОРРОЗИИ

Коррозией называют процесс разрушения металлов при химическом, электрохимическом и биохимическом взаимодействии их с окружающей средой. Коррозия металлов классифицируется по механизму и условиям протекания процесса и характеру коррозионного разрушения.

По механизму протекания процесса различают химическую, электрохимическую и биохимическую коррозию.

Химическая коррозия – взаимодействие металла и коррозионной среды, при котором окисление металла и восстановление окисленного компонента коррозионной среды (деполяризатора) протекают в одном акте. Это процесс, протекающий за счет гетерогенной химической реакции.

По условиям протекания к этому виду относятся:

—газовая коррозия, т.е. окисление металла в газовой среде при высокой температуре и невозможности конденсации влаги на поверхности металла;

—коррозия в неэлектролитах, т.е. в жидкостях, непроводящих электрический ток.

Электрохимическая коррозия – взаимодействие металла с коррозионной средой (раствором электролита), при котором окисление металла и восстановление окисленного компонента коррозионной среды (деполяризатора) протекают не в одном акте.

При этом виде коррозии одновременно протекают две реакции – окисления и восстановления, локализованные на определенных участках поверхности корродирующего металла. При электрохимической коррозии процесс растворения металла сопровождается появлением электрического тока, т.е.

передвижением электронов по поверхности металла и ионов в растворе электролита от одного участка к другому.

По условиям протекания к этому виду коррозии относятся:

— атмосферная коррозия во влажной газовой или воздушной атмосфе-

ре;

— коррозия в электролитах – жидкостях, проводящих электрический

ток;

—почвенная или подземная коррозия металлических сооружений, находящихся под землей;

—электрокоррозия под действием внешнего источника тока, т.е. коррозия изделий, находящихся под землей, вызванная блуждающими токами;

—контактная коррозия металлов – разрушение металла в растворе

9

электролита вследствие контакта с другим металлом, имеющим более положительный электродный потенциал, чем потенциал основного металла;

— коррозия под напряжением – разрушение металла при одновременном воздействии агрессивной среды и механических напряжений. Различают коррозионное растрескивание, коррозионную усталость, коррозию при трении и коррозионную кавитацию.

Биохимическая коррозия – это процесс, связанный с воздействием микроорганизмов на металл.

При этом металл разрушается вследствие того, что он служит питательной средой для микроорганизмов, или под действием продуктов, образующихся в результате их жизнедеятельности.

Биохимическая коррозия, как правило, протекает в растворах электролитов, поэтому параллельно может протекать и электрохимическая коррозия.

Коррозия, в зависимости от природы металла, агрессивности среды и других факторов, приводит к различным видам разрушений. По характеру коррозионного разрушения различают общую, или сплошную, местную и растрескивающую коррозию (рисунок).

Характер коррозионных разрушений

Общая, или сплошная, коррозия охватывает всю поверхность металла, находящуюся под воздействием агрессивной среды, и может быть равномерной (а), например, коррозия углеродистой стали в растворах серной кислоты, и неравномерной (б), например, коррозия этой же стали в присутствии хлорионов.

Местная коррозия охватывает отдельные участки поверхности металла. Она подразделяется на:

—коррозию пятнами (в), которая занимает относительно большие участки поверхности и распространяется неглубоко;

—коррозию язвами (г), которая поражает металл на большую глубину и на ограниченной площади;

Источник: https://studfile.net/preview/1075597/

Book for ucheba
Добавить комментарий