идз по корозионной обработке. коррозия тельцов. Обоснование выбора коррозионного материала для изготовления оборудования
 Скачать 2.79 Mb.
|
|
Изменение состава технического металла также способствует повышению стойкости металла к коррозии. В этом случае в металл вводят такие соединения, которые увеличивают его коррозионную стойкость. Изменение состава коррозионной среды (введение ингибиторов коррозии или удаление примесей из окружающей среды) тоже является средством защиты металла от коррозии. Электрохимическая защита основывается на присоединении защищаемого сооружения катоду внешнего источника постоянного тока, в результате чего оно становится катодом. Анодом служит металлический лом, который разрушаясь, защищает сооружение от коррозии. Протекторная защита – один из видов электрохимической защиты – заключается в следующем. К защищаемому сооружению присоединяют пластины более активного металла, который называется протектором. Протектор – металл с более отрицательным потенциалом – является анодом, а защищаемое сооружение – катодом. Соединение протектора и защищаемого сооружения проводником тока, приводит к разрушению протектора. 2.Трубопровод для подачи 70% уксусной кислоты. 2.1 Обоснование выбора конструкционных материалов и методов защиты от коррозии Выбор конструкционных материалов и методов защиты от коррозии проводят с учетом механических и химических свойств материалов, условий работы оборудования и характера разрушения материалов. При выборе материалов для изготовления конструкций руководствуются сведениями, характеризующими следующие свойства: - прочность материала в условиях эксплуатации оборудования при высоких механических напряжениях и температурах; - стабильность структуры материала при термическом или механическом воздействии; - пластичность материала при ударных и знакопеременных механических нагрузках; - стойкость к действию тепловых ударов при резких сменах температуры в химических реакторах; - однородность материала; - отсутствие внутренних дефектов материала: расслоения, раковины, трещины и т.п.; - склонность к старению; - склонность к накоплению статического электричества; - степень чистоты поверхности. Для изготовления оборудования химических предприятий рекомендуется выбирать материалы, не имеющие внутренних дефектов. Остальные требования выполняются по мере необходимости обеспечения нужных физико-механических свойств. Например, если производство взрывоопасное, то недопустимо применять материалы, склонные к накоплению статического электричества. Для выбора материалов, предназначенных для изготовления аппаратов, коммуникаций, оборудования и зданий, необходимы подробные сведения о составе агрессивных сред, условиях их воздействия на материалы и характере коррозионных разрушений. Эти сведения можно получить при анализе регламента химико-технологического процесса. Для предотвращения нежелательных коррозионных разрушений в соседнем цехе (производственном помещении) в случае аварии с выбросом агрессивных веществ целесообразно провести дополнительные антикоррозионные мероприятия с учетом "розы ветров". Из справочной литературы выписывают значения скорости коррозии (глубинный показатель коррозии - h, мм/год) для всех рассматриваемых материалов в условиях работы оборудования, аппаратов, отдельных узлов и т.п. В случаях, когда нет ограничений по содержанию продуктов коррозии в реакционной массе, целевом продукте и т.д., материалы первых трех групп применяют без защиты от коррозии и допуска на коррозию (с). Материалы, относящиеся к IV группе, применяют с допуском на коррозию или с использованием защиты от нее. Материалы, относящиеся к V группе стойкости, целесообразно применять с антикоррозионной зашитой. Материалы со скоростью коррозии, соответствующей VI группе стойкости, применяют с комбинированной защитой от коррозии. Допуск на коррозию рассчитывают по формуле с = ht, где с - допуск на коррозию, мм; h - глубинный показатель коррозии, мм/год; t - срок службы изделия, год. Дальнейший выбор материала для изготовления конкретных деталей, углов и т.д. проводят с учетом экономических требований: минимальные затраты при максимальной надежности проектируемого оборудования. При невозможности подбора достаточно коррозионностойкого материала прибегают к использованию методов защиты от коррозии. Выбор метода защиты от коррозии необходимо начинать с определения механизма коррозии материалов в реальных условиях работы аппаратов, оборудования и т.п. Для защиты от электрохимической коррозии возможно применение электрохимических методов защиты (катодная, анодная или ингибиторная защита) и защитных покрытий, тогда как от химической коррозии возможна защита только покрытиями (металлические, химические соединения металлов, полимерные, лакокрасочные, смазки и т.д.). Главным методом защиты от коррозии является рациональное конструирование. Необходимо избегать в конструкциях узлов, вызывающих образование застойных зон. В застойных зонах аппаратов скапливаются продукты коррозии. При этом возникает дополнительная неравномерность концентрации агрессивных веществ и коррозия, как правило, усиливается, при электрохимическом механизме коррозионного разрушения также недопустимо пренебрегать опасным влиянием на скорость коррозии электрического контакта узлов, выполненных из различных металлов. Возможно возникновение коррозионных макрогальванических элементов: узел, выполненный из металла с более электроотрицательным электродным потенциалом, подвергается более интенсивному разрушению, чем в отсутствие контактной коррозии. Принято считать, что абсолютно допустимым является контакт двух металлов, если скорость коррозии менее 50 г/(м2∙год). При скорости коррозии от 50 до 150 г/(м2∙год) - контакт двух металлов условно допустим, а при скорости коррозии выше 150 г/(м2∙год) - не допустим. Если выполнение отдельных узлов аппарата необходимо осуществить из разных металлов с сильно различающимися электродными потенциалами, то прибегают к соединению их через электроизоляционные прокладки. 2.2. Причины коррозии оборудования в производстве уксусной кислоты. Коррозия металлов и сплавов в средах производства пищевой уксусной кислоты, получаемой методом разложения уксуснокальциевого порошка серной кислотой, в силу ряда факторов имеет свои специфические особенности. Одной из них является высокая температура (100-140°) почти на всех стадиях технологического процесса. При высоких температурах как индивидуальные карбоновые кислоты, так и их смеси разрушают металлы и сплавы значительно быстрее. Заметное влияние на скорость коррозии черных и цветных металлов оказывает повышение концентрации карбоновых кислот. В интервале концентраций от 40 до 70% коррозия возрастает у тех металлов и сплавов, которые имеют пониженную способность к пассивированию. Те же сплавы и металлы, которые легко пассивируются в карбоновых кислотах благодаря образованию химически стойких и плотных защитных пленок, имеют достаточную коррозионную стойкость. Значительно увеличивает коррозию металлов в этих средах наличие коррозионноактивных примесей. Наиболее сильно стимулирует коррозию оборудования муравьиная кислота. Примеси муравьиной кислоты более 3% в десятки раз снижают коррозионную стойкость всех низколегированных хромистых, хромоникелевых сталей, в меньшей степени - нержавеющих сталей, легированных молибденом. Повышение коррозионной активности сред в присутствии муравьиной кислоты обусловлено способностью последней восстанавливать на металлах пассивные окисные пленки. 2.3. Влияние сернистых соединений на коррозию оборудования. Наряду с органическими примесями в процессе разложения уксуснокальциевого порошка серной кислотой образуются другие вещества, наиболее агрессивными из которых являются сернистые соединения. Наличием этих примесей объясняется, в частности, повышенная коррозионная активность производственных сред завода. Сернистые соединения в смеси с низшими карбоновыми кислотами являются особенно коррозионно-активными и разрушают не только нержавеющие стали, но и сплавы на основе никеля. Наличие сернистых соединений стимулирует наводороживание металлов, вызывает местное разрушение нержавеющих сталей способствует образованию побочных продуктов, влияющих не только на ко на коррозию оборудования, но и на качество товарных продуктов. Особенно часто наблюдается разрушение участков, прилегающих к сварному шву. Сернистый ангидрид в процессе разложения уксуснокальциевого порошка серной кислотой образуется в основном в результате взаимодействия легкоокисляющихся примесей с серной кислотой. Однако интенсивное выделение SO2 наблюдается также в процессе разложения химически чистого уксуснокальциевого порошка, по-видимому, в результате местных перегревов на стенках аппарата и каталитического действия металлов, ведущих к разложению серной кислоты. Образовавшийся сернистый газ при растворении в водных растворах уксусной кислоты способен образовывать сернистую и серную кислоты, которые при высоких температурах разрушают практически все нержавеющие стали. Трубопроводы в производстве уксусной кислоты Углеграфитовые материалы достаточно прочны, хорошо выдерживают колебания температуры и обрабатываются. При невысоких температурах они устойчивы против воздействия большинства химически агрессивных веществ и разрушаются только горячими растворами сильных окислителей. Благодаря этим свойствам широко используются при изготовлении различных деталей н аппаратов плиток, блоков для футеровки резервуаров, травильных ванн, чанов и варочных котлов, бумажной промышленности, башенной химической аппаратуры и т. п. Из пропитанного графита и графитопласта АТМ-1 (антегмита) изготовляют нагреватели, конденсаторы, испарители, холодильники для производства соляной кислоты, гипохлорита натрия, уксусной кислоты, ароматических и алифатических углеводородов, форсунки, сопла для впрыскивания и распыления агрессивных жидкостей, угольные инжекторы, краны, детали насосов и трубопроводов, фитинги, кольца Рашига и другие изделия. Применяющиеся в производстве уксусный ангидрид и уксусная кислота хранятся в алюминиевых емкостях и мерниках и транспортируются по алюминиевым трубопроводам с запорной арматурой из нержавеющей стали. Высококремнистые чугуны (ферросилиды) применяют для поршневых насосов (цилиндры, поршни, клапаны, седла), для оборудования по производству концентрированных серной и азотной кислот (лопатки мешалок, фитинги, втулки, реакционные аппараты, трубопроводы). Высокохромистые сплавы обладают коррозионной стойкостью в азотной, серной, уксусной, фосфорной кислотах, в растворах солей, щелочей и морской воде. Из этих чугунов изготовляют детали насосов, реторты, конденсаторы, вентили, трубы, мешалки для химической промышленности. Использование кислых технологических сред, а также применение кислот для различного рода технологических операций приводят к интенсивной коррозии металлического оборудования, трубопроводов, емкостей, машин, агрегатов, арматуры и т. п. Так, например, интенсивной коррозии подвергается оборудование нефтеперерабатывающих заводов, где в ходе технологического процесса переработки нефти образуются соляная, сероводородная, уксусная, нафтеновая кислоты. В нефтегазодобывающей промышленности коррозии подвержены оборудование скважин, насосно-компрессорные трубы, установки сбора и перегонки нефти и газа из-за наличия сопутствующих кислых газов сероводорода, углекислоты. В химической промышленности коррозионному разрушению подвергаются емкости для хранения кислот, реакторы, перекачивающие насосы (например, крыльчатки насосов, перекачивающих катализат в производстве уксусного альдегида, выходят из строя через 2—3 сут). Химическая обработка металлоизделий, проката, труб, проволоки в кислотах и кислых средах вызывает интенсивное растворение металла и значительные безвозвратные потери его. Считают, что при травлении окалины с поверхности стальных горячекатанных полос в кислотах теряется от 2 до 4 % протравливаемой стали, что при годовом производстве в млн. т составляет 3—6 млн. т металла. Еще более опасны сопутствующие равномерной коррозии процессы локальной коррозии, наводороживания, коррозионного растрескивания, усталостного разрушения сталей. Так, по данным обследования химических заводов Японии, в 1979 г. более 50 % оборудования, разрушенного под воздействием кислых агрессивными сред, приходилось на локальную коррозию, коррозионное растрескивание, коррозионную усталость и лишь 33 % — на общую коррозию. Заключение Во всех случаях защитные мероприятия проводятся с учетом экономических показателей технологического процесса и экологических требований. При выборе материала для защиты от коррозии необходимо учитывать его коррозионную стойкость в данных условиях работы оборудования, срок службы защищаемых деталей, аппаратов и конструкций. Выбираются те методы защиты, которые обеспечивают надежное и бесперебойное функционирование предприятия с максимальной прибылью при оптимальных затратах на осуществление защиты от коррозии и минимальных экологических последствиях. Список литературы Клинов И.Я. Коррозия химической аппаратуры и коррозионностойкие материалы. - М.: Машиностроение, 1967. – 468 с. Жук Н.П. Курс теории коррозии и защита металлов. - М.: Металлургия, 1976. – 472 с. Томашов Н.Д. Теория коррозии и коррозионностойкие конструкционные сплавы / Н.Д. Томашов, Г.И. Чернова. - М.: Металлургия, 1986. – 359 с. Мальцев Г.Н. Коррозия и защита оборудования от коррозии. Пенза, издательство ПГУ, 2000. Климник А.Б. Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии. Тамбов, издательство ТГТУ, 2008. – 80 с. Кровцов В.В. Коррозия и защита контрукционных материалов. Уфа, издательство УГНТЦ, 1999. – 157 с. Маттисон Э. Электрохимическая коррозия. / под ред. Я.М. Колотыркина. – М.: Металлургия, 1991. – 157 с. Кузуб Е.С. Анодная защита металлов от коррозии. – М.: Химия, 1983. – 184 с. 1 |