Реферат Современные проблемы защиты от коррозии нефтегазовых объ. Реферат по дисциплине Современные проблемы защиты от коррозии нефтегазовых объектов
 Скачать 64.99 Kb.
|
|
Методы испытаний материалов на коррозионную стойкость Коррозионные исследования – это ряд испытаний, которым подвергают тот или иной материал для определения его долговечности в определенных коррозионных условиях. Более детально основные цели коррозионных испытаний сформулировал Г. В. Акимов. Их можно представить следующим образом: 1) установление механизма, по которому протекает коррозионный процесс (электрохимическая коррозия, химическая или смешанная); 2) определение активного компонента окружающей среды, который вызывает процесс электрохимической коррозии (деполяризаторы: H2SO3 – , O2, H3O+ и др.) или химической (пары воды, кислород, углекислый газ и т.п.); 3) установление контроля процесса коррозии (если химическая коррозия – смешанный, кинетический или диффузионный; в случае электрохимического разрушения – катодного при основной роли диффузии кислорода и др.); 4) определение внешних и внутренних факторов, которые влияют на протекание процессов коррозии и коррозионную стойкость металлов, сплавов (структура, состав металла и коррозионной среды, внешняя температура, давление, внутренние напряжения и т.д.); 5) выбор сплава или металла, который будет отличаться самой высокой коррозионной стойкостью в данных условиях эксплуатации (при этом нужно также учитывать его стоимость, прочностные характеристики и т.п.); 6) определение эффективности методов защиты металлов от коррозии (устойчивости защитных покрытий, эффективности ингибирующих добавок, электрохимической защиты и др.); 7) сравнение устойчивости разных металлов в одной и той же коррозионной среде, определение коррозионной активности сред, по отношению к металлам или сплавам; 8) контроль качества выпускаемых материалов (проверка коррозионной стойкости продукции). Классификация методов коррозионных исследований По общему характеру методы коррозионных исследований подразделяются: − на лабораторные исследования – изучение коррозионного поведения металлических образцов в искусственно созданных условиях; − на внелабораторные исследования – коррозионные исследования образцов в естественных эксплуатационных условиях; − на эксплуатационные исследования – испытания машин, аппаратов, сооружений и средств коррозионной защиты в условиях эксплуатации. Обычно вначале проводят лабораторные, затем внелабораторные и последними – эксплуатационные испытания. Различные виды исследований дополняют друг друга. Коррозионные исследования могут быть ускоренными, т.е. проводимыми в искусственных условиях, ускоряющих коррозионные процессы, протекающие в естественных условиях эксплуатации. Ускорение испытаний достигается облегчением протекания контролирующих процессов, но без изменения характера коррозионного процесса. В некоторых случаях проводят длительные испытания, соответствующие по продолжительности времени эксплуатации. Ускоренные и длительные методы исследований дополняют и контролируют друг друга. Сопоставление результатов при этих исследованиях позволяет получить коэффициенты пересчета, что освобождает от необходимости проведения длительных испытаний. Методы ускоренных испытаний должны учитывать условия эксплуатации. Режим необходимо подобрать таким образом, чтобы обеспечивалась высокая скорость коррозии в течение всего периода испытаний. Ускорение процесса атмосферной коррозии, например, достигается созданием условий периодической конденсации влаги на поверхности изделий, т.е. повышением концентрации коррозионного компонента. Экспресс-методы исследований коррозионных процессов при эксплуатации и ремонте оборудования и металлоконструкций занимают особое место. Например, своевременное обнаружение коррозии металлов, находящихся в контакте с агрессивной средой, – определение склонности металла к межкристаллитной коррозии и выявление ее начальных стадий – имеет большое значение при эксплуатации аппаратов химической промышленности. Множество факторов, обусловливающих возникновение коррозионных процессов и механизмов их протекания, требуют индивидуального подхода к выбору метода коррозионных испытаний и оценки коррозионных разрушений. При проведении коррозионных испытаний, а также во время эксплуатации оборудования о развитии коррозионных процессов судят, выполняя измерения различных коррозионных эффектов (площади коррозионного разрушения, его глубины, массы продуктов коррозии и др.), по изменению некоторых физико-механических свойств металла (электросопротивление, механическая прочность и др.) и величине коррозионного тока. В некоторых случаях проводят периодические проверки эксплуатационных факторов, например, концентрации агрессивных загрязнений в окружающей среде, температурного режима эксплуатации, влажности поверхности металла и др. Очаговый показатель коррозии Кn – число коррозионных участков, возникающих на единице металлической поверхности за определенный промежуток времени в данных условиях эксплуатации. Глубинный показатель коррозии К характеризует максимальную или среднюю глубину коррозионного разрушения металла в течение определенного времени, мм/год. Массовый показатель коррозии Кm – снижение или увеличение массы металла за счет потерь или, наоборот, роста продуктов коррозии на единице поверхности за единицу времени, г/м 2 ч. Электрические показатели коррозии: Кi – токовый, который соответствует скорости коррозионного процесса, мA/см 2 ; Кr – показатель изменения электросопротивления поверхности металла за определенное время, %. Механический показатель коррозии Кпр характеризует изменение предела прочности металла за определенное время, %. Показатель склонности металла к коррозии Кc – срок эксплуатации или проведения испытаний до начала коррозионного процесса, т.е. когда коррозионное поражение поверхности металла составляет 1 % площади. Измеряется в часах или сутках. Для оценки коррозионной стойкости металлов, а также средств защиты от коррозии рекомендуется десятибалльная шкала коррозионной стойкости металлов ГОСТ 1381968. Скорость коррозии измеряется глубинным показателем, мм/год, а в случае равномерной коррозии возможно пересчитать массовый показатель коррозии на глубинный. В некоторых отраслях, в частности, в химическом машиностроении, имеются свои допуски на коррозию, которые зависят от характера использования оборудования. Например, в химической промышленности для часто сменяемых металлических узлов, таких как сифоны, барботеры и другие, допустимое значение скорости коррозии составляет 6 мм/год, а для металлических воздуховодов она не должна превышать 0,05 мм/год. Сравнивать различные металлы по величине скорости коррозии можно лишь в том случае, если известна кинетика процесса коррозии. Для некоторых металлов скорость коррозии остается постоянной во времени, для других она или снижается, или, наоборот, увеличивается. Поэтому для более полного суждения о коррозионной стойкости металла необходимо иметь не только отдельные значения скорости коррозии, но и знать кинетику процесса коррозии этого металла. Методы исследования коррозионных процессов можно поделить на несколько основных групп. Визуальный метод применяют при эксплуатации оборудования. Он позволяет установить изменение микрогеометрии поверхности металла, вид коррозионного разрушения, нарушение защитного покрытия и т.д. Этот метод используют для оценки сплошной коррозии и некоторых видов местной коррозии (точечная, пятнами и др.). На блестящих металлических поверхностях начальные стадии коррозии обнаруживают по изменению коэффициента отражения света (блескомеры ФБ-2, ФМ-58 и др.). Металлографические методы позволяют обнаружить начальные стадии структурной коррозии. Их можно применить в условиях эксплуатации оборудования без отбора образцов. Разработан метод обнаружения начальных стадий межкристаллитной коррозии (МКК) непосредственно на элементах металлических конструкций. Шлифы делают в профильном сечении. После обезжиривания и травления поверхности шлифа определяют расположение границ зерен. Замкнутые границы зерен характеризуют склонность металла к МКК или ее начало. Также для выявления структуры металла на поверхности эксплуатируемого оборудования устанавливается специальная ячейка. Она выполнена в виде накидной шайбы под объектив микроскопа. Внутреннее пространство разделено тонкой стеклянной перегородкой, изолирующей объектив микроскопа от электролита. Имеется два штуцера для протекания электролита. Устройство позволяет наблюдать процесс коррозии во времени. Химические и электрохимические методы позволяют идентифицировать состав металла элементов оборудования и продуктов коррозии, определить анодные и катодные зоны в условиях неравномерной и местной коррозии металлов, выявить гетерогенные включения, выходящие на поверхность металла (капельный метод или наложение влажной индикаторной бумаги). Большое распространение получил экспресс-метод коррозионного испытания нержавеющих сталей на склонность к МКК кипячением в 65 %-й HNO3. При проведении данного анализа полученный раствор анализируют фотоколориметрически или спектрофотометрически. При соотношении в растворе ионов Fe3+ к ионам Cr2О7 2– 1:4,5 данный металл не склонен к МКК, если соотношение 1:(4,5–20), то металл склонен или имеет начальную стадию разрушения по механизму МКК. Для этого анализа используется металлическая стружка, взятая с поверхности конструкций вблизи ожидаемых зон разрушения металла. Электрохимические методы включают метод поляризационных кривых и поляризационного сопротивления, а также метод измерения электродного потенциала металла. Методы механических испытаний заключаются в сравнении механических свойств металла до и после коррозии. К ним относят испытания на прочность, растяжение, ударную вязкость, изгиб и др. В некоторых случаях исследуют такие механические свойства металла, как текучесть, предел выносливости и др. Химическое оборудование испытывают на прочность воздухом или водой. При этом фиксируют предельные значения давления рабочего тела (воздуха, воды), по которым рассчитывают усилия разрушения конструкции в процессе эксплуатации по сравнению со стандартными. Эти испытания помогают установить влияние условий эксплуатации и развития коррозионных процессов на прочностные характеристики металлических конструкций, а также на другие физикомеханические свойства данного металла. Рентгенографический метод, в частности, микроанализ с помощью электронного зонда, применяют для исследования продуктов, образующих оксидную пленку на металлах: определение размеров и ориентации кристаллов, измерение параметров кристаллической решетки. Метод радиоактивных изотопов применяют для исследования скорости и механизма диффузии в оксидных пленках. Для диагностики коррозионного состояния оборудования и своевременного выявления возможных коррозионных отказов находящиеся в эксплуатации металлоконструкции периодически проверяют. В каждый момент времени состояние оборудования характеризуется коррозионным эффектом (КЭ), определяющим стойкость металлов и покрытий к воздействующим агрессивным факторам. В процессе эксплуатации величина КЭ должна находиться в допустимых для данного оборудования пределах. Выход фактических значений КЭ за пределы допустимых – признак опасного коррозионного состояния металла или покрытия. Для дистанционного контроля применяют устройства с датчиками, которые производят замеры влажности поверхности металла, pH пленки влаги, других агрессивных компонентов среды. Дистанционная диагностика коррозионного состояния в дальнейшем даст возможность проводить ускоренные испытания и моделировать отдельные стадии процесса коррозии. К методам автоматического контроля процессов коррозии и устройствам для их реализации предъявляют следующие требования: обеспечение достоверных результатов измерений; своевременность обнаружения опасного коррозионного состояния; возможность контроля факторов, влияющих на результаты измерений; возможность получения интегральных оценок коррозионных эффектов. Создание и внедрение устройств для автоматических измерений параметров коррозионных процессов позволит контролировать процессы коррозии во время эксплуатации оборудования, внедрить методы защиты от коррозии воздействием на среду, дозированием ингибиторов коррозии, автоматически регулировать параметры электрохимической защиты и др. Заключение, выводы Заключение Ежегодно от 5 до 20% выплавляемого количества черных металлов разрушается в результате коррозии. Однако как бы велики не были прямые потери от коррозии, они не могут дать правильного представления о фактических убытках, причиняемых этим процессом. Даже небольшое разрушение металла при коррозии какого-либо химического аппарата может вывести его из строя, вызвать нарушение технологического режима, остановку процесса, потерю времени, материалов. Эти потери значительно превосходят убытки, связанные со стоимостью разрушенного металла. Так, например, относительно невысокая стоимость разрушенного участка подземного свинцового кабеля не идет ни в какое сравнение с затратами на работы по обнаружению места повреждения, по удалению почвы и по его ремонту. Ущерб, причиняемый коррозией металлов, трудно переоценить. Естественно поэтому, что изучение коррозии и разработка методов защиты металлов от нее представляют несомненный теоретический интерес и имеют большое народнохозяйственное значение. В ходе курсовой работы была дана общая характеристика и классификация процессов коррозии, выявлены условия возникновения коррозиционного процесса, изучены основы кинетической теории коррозии, электрохимическая коррозия и методы защиты металлов от коррозии. Список использованной литературы 1. Жук, Н. П. Курс теории коррозии и защиты металлов. Металлургия / Н. П. Жук. – М., 1976. – 473 с. 2. Коррозионная стойкость оборудования химических производств. Нефтеперерабатывающая промышленность : справ. руководство / под ред. А. М. Сухотина, Ю. И. Арчакова. – Л. : Химия, 1990. – 400 с. 3. Коррозионно-стойкие, жаростойкие и высокопрочные стали : справ. изд. / А. П. Шлямнев [и др.] – М. : Интермет Инжиниринг, 2000. – 232 с. 4. Лабораторный практикум по коррозии и защите металлов / под ред. Т. Е. Цупак. – М. : РХТУ им. Д. И. Менделеева. – 172 с. 5. Мальцева, Г. Н. Коррозия и защита оборудования от коррозии : учеб. пособие / Г. Н. Мальцева; под ред. д.т.н., проф. С. Н. Виноградова. – Пенза : Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2000. – 211 с. 6. Новый коррозионно-стойкий материал и технология его получения / А. Е. Розен, И. С. Лось, Ю. П. Перелыгин, С. Г. Усатый, А. В. Хорин // Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня : материалы 12 Междунар. науч.-практ. конф. – СПб. : Политехнический ун-т, 2010. – С. 465–468. 7. Розенфельд, И. Л. Ускоренные методы коррозионных испытаний металлов / И. Л. Розенфельд, К. А. Жигалова. – М. : Металлургия, 1966. – 347 с. 8. Романов, В. В. Методы исследования коррозии металлов / В. В. Романов. – М. : Металлургия, 1965. – 280 с 9. Пахомов, В. С. Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии / В. С. Пахомов, А. А. Шевченко. – М. : Химия, КолосС, 2009. – 444 с 10. Семёнова, И. В. Коррозия и защита от коррозии / И. В. Семёнова, А. В. Хорошилов, Г. М. Флорианович ; под ред. И. В. Семёновой. – 2-е изд. – М. : Физматлит, 2006. – 376 с. 11. Семёнова, И. В. Коррозия и защита от коррозии / И. В. Семёнова, А. В. Хорошилов, Г. М. Флорианович. – М. : Физматлит, 2006. – 376 с. 12. Семёнова, И. В. Коррозия и защита от коррозии / И. В. Семёнова, А. В. Хорошилов, Г. М. Флорианович. – М. : Физматлит, 2006. – 376 с. 13. Томашов, Н. Д. Теория коррозии и коррозионно-стойкие конструкционные сплавы / Н. Д. Томашов, Г. П. Чернова. – М. : Металлургия, 1986. – 359 с. 14. Цупак, Т. Е. Методы определения питтинговой коррозии металлов / Т. Е. Цупак // Энциклопедия инженера-химика. – 2007.– № 1. – С. 37–39. 15. URL: http://www.okorrozii.com/elektrohimicheskaia-zaschita.html |