Коррозия металлов

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………..3

 

1 Виды коррозионных  разрушений…..………………………………………..4

 

2 Принципы выбора методов защиты…………………………………………...9

 

3 Методы защиты трубопроводов от коррозии………………………………11

 

4 Защитные покрытия  для трубопроводов……………………………………..12

 

5 Способы электрохимической защиты ……………………………………..20

 

6 Применение ингибиторов  коррозии………………………………………….21

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………….22

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………………...23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Коррозия металла труб происходит как снаружи, так и внутри, вследствие примесей влаги, сероводорода и солей, содержащихся в нефти. Коррозия металлических сооружений наносит большой материальный и экономический ущерб, приводит к преждевременному износу линейной части трубопроводов, сокращает межремонтные сроки оборудования, вызывает дополнительные потери транспортируемого продукта.

Успешная защита трубопроводных систем от коррозии может быть осуществлена при своевременном обнаружении  коррозионных разрушений, определении  их величины и выборе защитных мероприятий.

Периодичность процедур диагностирования и прогнозирования  технического состояния нефтепровода зависит от времени эксплуатации трубопровода. Первые коррозионные проявления обнаруживаются после шести лет эксплуатации. В связи с этим составляются годовые планы и графики профилактического обследования нефтепроводов, выявляются дефекты поверхности трубопровода.

Защита покрытиями –  один из наиболее распространенных и  эффективных методов повышения  качества и долговечности металлических конструкций. Покрытия могут существенно увеличить сопротивление поверхности металла и сплавов износу, окислению при высоких температурах и т.д. Иногда можно весьма успешно заменить дорогие дефицитные сплавы более простыми и дешевыми с защитными покрытиями.

На долю покрытий приходится свыше 80% противокоррозионных мероприятий. Основная роль покрытия как средства защиты от коррозии сводится к изоляции поверхности металла от внешней среды, т.е. созданию физического барьера для работы гальванических микропар.

При высокой коррозионной агрессивности и для ответственных  сооружений используют комбинированные  методы, т.е. методы, сочетающие в себе два или нескольких способов защиты.

1 Виды коррозионных разрушений

 

Корроозия (от лат. разъедание) — это самопроизвольное разрушение металлов в результате химического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой. Причиной коррозии служит термодинамическая неустойчивость конструкционных материалов к воздействию веществ, находящихся в контактирующей с ними среде.

По характеру изменения  поверхности металла или сплава или по степени изменения их физико-механических свойств коррозионные разрушения бывают нескольких видов.

Сплошна коррозия.

Если коррозия охватывает всю поверхность металла, то такой  вид разрушения называется сплошной коррозией. К сплошной коррозии относится разрушение металлов и сплавов под действием кислот, щелочей, атмосферы. Сплошная коррозия может быть равномерной, т. е. разрушение металла происходит с одинаковой скоростью по всей поверхности, и неравномерной, когда скорость коррозии на отдельных участках поверхности неодинакова. Примером равномерной коррозии может служить коррозия при взаимодействии меди с азотной, железа - с соляной, цинка - с серной кислотами, алюминия - с растворами щелочей. В этих случаях продукты коррозии не остаются на поверхности металла. Аналогично корродируют железные трубы на открытом воздухе (атмосферная коррозия).Основным фактором, определяющим механизм и скорость атмосферной коррозии, является степень увлажненности поверхности корродирующих металлов. По механизму протекания процесса атмосферная коррозия подразделяется на электрохимическую (мокрую и влажную атмосферную коррозию) и химическую (сухую).

Механизм сухой атмосферной  коррозии металлов аналогичен химическому процессу образования и роста на металлах пленок продуктов коррозии. Процесс сухой атмосферной коррозии металлов сначала протекает быстро, но с большим торможением во времени так, что через некоторое время, порядка нескольких или десятков минут, устанавливается практически постоянная и очень незначительная скорость, что обусловлено невысокими температурами атмосферного воздуха. Так образуются на металлах в кислороде или сухом воздухе тонкие окисные пленки, и поверхность металлов тускнеет. Если в воздухе содержатся другие газы, например сернистые соединения, защитные свойства пленки образующихся продуктов коррозии могут снизиться, а скорость коррозии в связи с этим несколько возрасти. Однако, как правило, сухая атмосферная коррозия не приводит к существенному коррозионному разрушению металлических конструкций. Мокрая атмосферная коррозия металлов по своему механизму приближается к электрохимической коррозии при полном погружении металла в электролит. Видимая пленка влаги на поверхности металла, приводящая к протеканию мокрой атмосферной коррозии, возникает в результате непосредственного попадания электролита на поверхность металла (дождь, обливание конструкции водой или другим электролитом) или физической капельной конденсации влаги, которая происходит при относительной влажности воздуха, близкой к 100%.

Избирательная коррозия

Сплавы некоторых металлов подвержены избирательной коррозии, когда один из элементов или одна из структур сплава разрушается, а остальные практически остаются без изменений.

Местная коррозия (пятнами, язвами, точками)

При местной коррозии на поверхности металла обнаруживаются поражения в виде отдельных пятен, язв, точек. В зависимости от характера поражений местная коррозия бывает в виде пятен, т. е. поражений, не сильно углубленных в толщу металла(рис 1а); язв – поражений (рис. 1б), сильно углубленных в толщу металла; точек, иногда еле заметных глазу, но глубоко проникающих в металл(рис. 1в).

Для защиты металлов от точечной коррозии применимы следующие методы:

1)выбор стойких против точечной коррозии материалов: высокохромистых сталей, хромоникелевых сталей с молибденом или кремнием (закаленных на аустенит), титана;

2) катодная и анодная (в присутствии ингибирующих анионов) электрохимическая защита;

3) введение в замкнутые системы ингибиторов точечной коррозии: нитратов, хроматов, сульфатов, щелочей.

Подповерхностная  коррозия

Подповерхностная коррозия начинается с поверхности металла в тех случаях, когда защитное покрытие (пленки, оксиды и т. п.) разрушено на отдельных участках (рис 1г). В этом случае разрушение идет преимущественно под покрытием, и продукты коррозии сосредотачиваются внутри металла. Подповерхностная коррозия часто вызывает вспучивание и расслоение металла.

Щелевая коррозия

Щелевой коррозией принято  называть усиленное коррозионное разрушение металла конструкций в щелях и зазорах между металлами (в резьбовых и фланцевых соединениях конструкций и др.), а также в местах неплотного контакта металла с прокладочными материалами.

Для защиты металлов от щелевой  коррозии применяют следующие методы:

1) уплотнение зазоров и щелей полимерными пленками, резиной, смазкой, исключающее попадание электролитов в щель;

2) рациональное конструирование, предусматривающее невозможность попадания агрессивной среды в зазоры различных конструктивных сочленений;

 

3) выбор материалов, мало склонных к щелевой коррозии: хромо-никелевых сталей, содержащих молибден, высокохромистых сталей, титана и его сплавов;

4) применение ингибиторов;

5) электрохимическая защита.

Межкристаллитная  коррозия является одним из наиболее опасных видов местной коррозии, приводящей к избирательному разрушению границ зерен, что сопровождается потерей прочности и пластичности сплава и преждевременным разрушением конструкций (рис.1е).

Стойкость материала  против межкристаллитной коррозии повышают выбором режима термообработки, снижением содержания примесей, легированием элементами, предотвращающими образование нежелательных избыточных фаз по границам зерен

Коррозионное  растрескивание

Коррозионное растрескивание является характерным случаем, когда взаимодействует химическая реакция и механические силы, что приводит к структурному разрушению (рис. 1ж). Обычно встречающиеся на практике разрушения обусловлены наличием остаточных напряжений, возникающих, при производстве и обработке металла.

Наиболее эффективный  метод повышения устойчивости металлов против коррозионного растрескивания состоит в использовании соответствующих  конструктивных мероприятий и способов обработки, сокращающих до минимума величину остаточных напряжений. Успешно может быть применена термообработка, снимающая эти напряжения. [1]

 

 

Рисунок 1 - Виды коррозии: а - пятнами; б - язвенная; в - точечная; г -подповерхностная; д - структурно-избирательная; е -межкристаллитная; ж -коррозионное растрескивание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Принципы выбора методов защиты

 

Для правильного и  наиболее целесообразного выбора изоляционного  материала и системы защиты от коррозии необходимо знать природу и свойства материала, характеристику агрессивной среды, условия эксплуатации покрытия.

При выборе материала  следует учитывать:

1)природу материала  (металл или неметалл);

2)химический состав  и строение материала;

3)термодинамические характеристики (электродные потенциалы металлов, энергии химических связей и т.п.);

4)свойства материалов  – химические (стойкость к воздействию той или иной группы сред или конкретной агрессивной среды); механические и термические, их взаимное влияние; технологические, определяющие возможность практического применения материала, выбор способа подготовки материала и нанесения его на защищаемую поверхность;

5) экономическую эффективность выбранного материала или системы защиты от коррозии;

6)характерные особенности  агрессивных сред: физико-химической природы среды и ее агрегатное состояние.

Коррозионно-стойкие  материалы и методы защиты от коррозии следует выбирать на стадии проектирования в соответствии с техническими требованиями.

Выбор материала и  способа защиты состоит из предварительной  и окончательной стадии, с включением технико-экономических показателей. Промежуточное звено – проверочные лабораторные и производственные испытания материалов и систем покрытий.

Первая стадия выбора материала включает предварительный отбор на основании данных справочной литературы и накопленного опыта, учитывая показатели: строение и химический состав материала, прочностные свойства, химическая стойкость, предварительная технологическая обработка материала и его исходное состояние, возможные внешние влияния на коррозионное поведение материала. Вторая стадия выбора включает  анализ результатов проверочных испытаний ранее выбранных  материалов и покрытий и сопоставление их параметров и технико-экономических показателей. [1,2]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Методы защиты трубопроводов от коррозии

 

Продлить срок службы трубопроводов можно, применяя следующие способы защиты:

• изоляцию поверхности Me изделий от агрессивной среды (пассивная  защита), т.е. нанесение на поверхность Me слоя химически инертного, относительно Me и агрессивной среды;

 • воздействие  на Me с целью повышения его  коррозионной устойчивости, т.е. обработка его окислителями, вследствие чего на его поверхности образуется плёнка из продуктов коррозии;

 • нанесение на  металл конструкции из малостойкого  металлического тонкого слоя  другого металла, которые обладают  меньшей скоростью коррозии в данной среде;

• воздействие на среду  с целью снижения агрессивности, т.е. введение в среду ингибитора (замедлителей) коррозии.

Пассивные способы защиты предусматривают изоляцию наружной поверхности трубы от контакта с  грунтовыми водами и от блуждающих электрических токов, которая осуществляется с помощью противокоррозионных диэлектрических покрытий, обладающих водонепроницаемостью, прочным сцеплением с металлом, механической прочностью. Для изоляции трубопроводов применяют покрытие на битумной основе, на основе полимеров и лаков.

Активные способы защиты трубопроводов от наружной коррозии предусматривают создание такого электрического тока, в котором весь металл трубопровода становится катодом, а анодом является дополнительно размещенный в грунте металл. [3]

 

 

 

 

4 Защитные покрытия для трубопроводов

 

 Изоляционные покрытия, применяемые на трубопроводах,  должны удовлетворять следующим  основным требованиям:

 • обладать высокими  диэлектрическими свойствами;

 • быть сплошными;

 • обладать хорошей  адгезией (прилипаемостью) к металлу трубопровода;