5.5. Защита от коррозии при проектировании оборудования.
Коррозионная стойкость металлоконструкций зависит не только от правильного выбора конструкционного материала. При проектировании оборудования должна учитываться рациональная форма, правильно расположены соединения отдельных элементов, и т.д. Рациональное конструирование заключается в разработке при проектировании мероприятий, устраняющих вредное влияние элементов конструкции на коррозионные процессы. Это: отсутствие неблагоприятных контактов; учет и ослабление механических воздействий; устранение труднодоступных участков и застойных зон; сведение к минимуму числа зазоров; равномерное распределение тепловых потоков и технологической среды; и т.п.
Уменьшение влияния неблагоприятных контактов достигается применением различных изолирующих прокладок (рис. 5.6).
Рис. 5.6. Изолирующие прокладки и втулки во фланцевом соединении.
Правильный выбор формы элементов конструкций показан на рис.5.7.
а б б
Рис.5.7. Неудачные (а) и рекомендуемые (б) конструкции химической аппаратуры.
Различные конструкции собирают с помощью винтовых, заклепочных или сварных соединений. Металл винтов или заклепок должен иметь потенциал положительнее основного металла, так как при несоблюдении такой полярности наиболее ответственная часть конструкции, обеспечивающая прочность и занимающая малую площадь, оказывается анодом и подвергается коррозионному разрушению. При соединении с помощью заклепок разнородных металлов выбор материала заклепок производят, исходя из конкретных условий эксплуатации конструкции. На рис. 5.8 приведены примеры заклепочных соединений сталей с алюминиевыми сплавами для различных условий эксплуатации. В электролите наиболее рациональным является применение стальных заклепок. В атмосферных условиях используют заклепки из алюминиевых сплавов, для уменьшения контактной коррозии стальной лист - алюминиевая заклепка помещают стальную шайбу или изолятор.
Рис. 5.8. Использование промежуточной шайбы в клепаном соединении алюминиевых и стальных листов: а – в электролите; б – в атмосфере; 1 – сталь; 2 – алюминий; 3 – оцинкованная шайба; 4 – стальная заклепка; 5 – алюминиевая заклепка.
Литература
1. Жук Н.П. Курс коррозии и защиты металлов. Изд-во “Металлургия”, 1968, 408 с.
2. Жук Н.П. Курс теории коррозии и защиты металлов. Изд-во “Металлургия”, 1976, 472 с.
3. Жук Н.П. Курс теории коррозии и защиты металлов. М., ООО ТИД “Альянс”, 2006, 472 с.
4. Томашов Н.Д., Чернова Г.П. Теория коррозии и коррозионностойкие конструкционные сплавы:- М., Металлургия, 1993, 416 с.
5. Андреев Ю.Я. Коррозия и защита металлов в газах и жидких металлах. Учебн. пособ. –М., МИСиС, 1982, 49 с.
6. Андреев Ю.Я., Васильев В.Ю., Казакевич А.В., Опара Б.К., Пустов Ю.А., Баутин В.А. Учебно-методический комплекс общеуниверситетской дисциплины «Коррозия и защита металлов», М., МИСиС, 2006.
7. Пустов Ю.А., Кошкин Б.В., Кутырев А.Е. Коррозия и защита металлов в водных средах: Практикум.- М., МИСиС, 2005, 102 с.
8. Кошкин Б.В. Сертификация и стандартизация защиты от коррозии: Учебн.-метод. пособие / Под ред. Дуба А.В.- М.: Изд. Дом МИСиС, 2008, 107 с.
9. Пустов Ю.А., Ракоч А.Г., Баутин В.А. Коррозия и защита металлов в газовых средах: Практикум.- М., Изд. Дом МИСиС, 2009, 101 с.
10. Учебно-методический комплекс общеуниверситетской дисциплины
«Коррозия и защита металлов», МИСиС, М., 2006
Приложения.
Таблица 1.
Шкала оценки коррозионной стойкости металлов (по ГОСТ 9.502-82).
Балл
|
Скорость равномерной коррозии, мм/год |
Скорость коррозии, (г/м2.час) |
Коррозионная стойкость металла |
Коррозионная активность системы |
||
Железо и черные металлы |
Медь и медные сплавы |
Алюминий и алюминиевые сплавы |
||||
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 |
До 0,001
Св.0,001 до 0,005
» 0,005 » 0,010
» 0,01 » 0,05
» 0,05 » 0,10
» 0,10 » 0,5
» 0,5 » 1,0
» 1,0 » 5,0
» 5,0 » 10,0
Св. 10,0 |
До 0,0009
Св.0,0009 до 0,0045
» 0,0045 » 0,0090
» 0,009 » 0,045
» 0,045 » 0,090
» 0,09 » 0,045
» 0,45 » 0,90
» 0,9 » 4,5
» 4,5 » 9,0
Св. 9,0 |
До 0,001
Св.0,001до 0,005
» 0,005 » 0,010
» 0,01 » 0,05
» 0,05 » 0,10
» 0,10 » 0,5
» 0,5 » 1,0
» 1,0 » 5,0
» 5,0 » 10,0
Св. 10,0 |
До 0,0003
Св.0,0003 до 0,0015
» 0,0015 » 0,003
» 0,003 » 0,025
» 0,025 » 0,030
» 0,03 » 0,15
» 0,15 » 0,30
» 0,3 » 1,5
» 1,5 » 3,0
Св. 3,0 |
Полностью устойчивый Повышенная устойчивость То же
Устойчивый
То же
Пониженная
То же
Слабоустойчивый То же
Неустойчивый |
Неактивная
Низкая
Низкая
Средняя
То же
Повышенная
То же
Высокая
То же
Очень высокая |
Таблица 2.
Приближенные значения равновесных давлений кислорода для различных систем
и активности металла, окисляющегося из сплава.
Металл |
Оксид |
Активность |
(Po2)равн., МПа, при температуре, °С |
||||
400 |
600 |
800 |
1000 |
1200 |
|||
Cu |
Cu2O |
1 |
4,8∙10-20 |
3,4∙10-14 |
1,4∙10-10 |
4,4∙10-8 |
- |
Cu |
Cu2O |
0,25 |
1,2∙10-17 |
8,7∙10-12 |
3,6∙10-08 |
1,1∙10-5 |
- |
Cu |
Cu2O |
0,01 |
4,8∙10-12 |
3,4∙10-06 |
1,4∙10-2 |
4,4 |
- |
Ni |
NiO |
1 |
1,7∙10-29 |
9,1∙10-21 |
2,7∙10-15 |
1,5∙10-11 |
8,4∙10-9 |
Ni |
NiO |
0,75 |
3,0∙10-29 |
1,6∙10-20 |
4,8∙10-15 |
2,7∙10-11 |
1,5∙10-8 |
Ni |
NiO |
0,25 |
4,8∙10-29 |
2,6∙10-20 |
7,7∙10-15 |
4,3∙10-11 |
2,4∙10-8 |
Ni |
NiO |
0,1 |
3,0∙10-27 |
1,6∙10-18 |
7,8∙10-13 |
2,7∙10-9 |
1,5∙10-6 |
Fe |
FeO |
1 |
- |
2,4∙10-26 |
2,7∙10-20 |
2,7∙10-16 |
2,1∙10-13 |
Fe |
FeO |
0,83 |
- |
3,5∙10-26 |
2,2∙10-20 |
2,2∙10-16 |
1,7∙10-13 |
Fe |
FeO |
0,75 |
- |
4,3∙10-26 |
2,7∙10-20 |
2,7∙10-16 |
2,1∙10-13 |
Fe |
FeO |
0,001 |
- |
2,4∙10-20 |
2,7∙10-14 |
2,7∙10-10 |
2,1∙10-7 |
Fe |
FeO |
5,0∙10-4 |
- |
9,6∙10-20 |
6,0∙10-14 |
1,8∙10-9 |
1,7∙10-6 |
Cr |
Cr2O3 |
1 |
7,9∙10-21 |
1,7∙10-37 |
3,8∙10-29 |
2,1∙10-23 |
3,1∙10-19 |
Cr |
Cr2O3 |
0,25 |
5,0∙10-50 |
1,1∙10-36 |
2,4∙10-28 |
1,3∙10-22 |
2,0∙10-18 |
Cr |
Cr2O3 |
0,15 |
9,8∙10-50 |
2,1∙10-36 |
4,8∙10-28 |
2,6∙10-22 |
3,9∙10-18 |
Cr |
Cr2O3 |
4,2∙10-5 |
5,4∙10-45 |
1,2∙10-31 |
2,6∙10-23 |
1,4∙10-17 |
2,1∙10-13 |
* Выделенные термины и определения даны по национальным ГОСТам системы ЕСЗКС и др.
ГОСТ 5272-68. Коррозия металлов. Термины.
1 Подробнее – см. литература 7, 9.