Классификация коррозионно-стойкой арматуры. Условия работы коррозионно-стойкой запорной арматуры

КОРРОЗИОННО-СТОЙКАЯ АРМАТУРА

*

2.7. Классификация коррозионно-стойкой

арматуры

Учет условий эксплуатации, удовлетвореиие требоваиий к надежности и безопасности установок и агрегатов производств требует выделения и использования коррозионно- стойкой промышленной арматуры (рис. 2.2.1). Исполнения общепромышленной арматуры из латуни, бронзы, чугуна, углеродистых сталей описаны в справочнике [3] и гл. 1 данного справочника.

В наиболее неблагоприятных условиях эксплуатации находится арматура, работающая на химически активных средах при повышенных температурах и высоких давлениях. Химическая активность рабочей среды создает условия для интенсивного разрушения иоверхностей деталей, что приводит к ускоренному выходу деталей из строя и необходимости замены или ремонта арматуры и, таким образом, к нарушению нормального хода технологического процесса на производстве.

Рабочие среды на химических предприятиях могут иметь сложные составы [5] с самыми различными коррозионными свойствами.

С повышением концентрации раствора и его температуры интенсивность коррозионного процесса возрастает, но не всегда монотонно, поэтому материал основных деталей контактирующих со средой должен выбираться с учетом конкретных условий эксплуатации арматуры (рис. 2.1.2).

Коррозионная и эрозионная стойкость материалов арматуры

Коррозионная стойкость конструкционных материалов в средах простого химического состава. Коррозионная стойкость материала определяется его способностью противостоять процессу коррозии. Различают химическую и электрохимическую коррозию.

Химическая коррозия имеет место в сухих газах при высокой температуре, в нефтепродуктах и других средах, не проводящих электрического тока; она не зависит от

электрического потенциала металла. Во всех других средах

»

(водных растворах солей, кислот, щелочей, в воздухе и других газах, содержащих влагу), являющихся ионными проводниками электрического тока (электролитами), протекает электрохимическая коррозия.

Одновременно с коррозией может происходить пассивация, то есть уменьшение скорости коррозии в результате образования на поверхности металла фазовых или адсорбционных слоев, например оксидов. В зависимости от условий работы арматуры процесс может протекать с преобладанием либо коррозии, либо пассивации.

Детали арматуры могут подвергаться коррозии следующих видов (в зависимости от условий ее протекания): жидкостной, абразивно-жидкостной, газовой, механической, контактной, щелевой, кавитационной.

Жидкостная коррозия происходит в электролитах (в кислотах, щелочах, пресной и морской воде) и в неэлектролитах (нефтепродуктах). Абразивно-жидкостная протекает в условиях химического или электрохимического и абразивного воздействия на металл. Твердые частицы абразивов, движущиеся вместе с жидкостью, удаляют продукты коррозии с поверхности деталей, обнажают металл, и, таким образом, ускоряют процесс его разрушения.

Газовая коррозия протекает в сухих и влажных газах. Характер и скорость коррозии зависят от содержания влаги, наличия кислот и щелочей и температуры рабочей среды. Коррозия, возникающая при механическом воздействии на детали в агрессивной среде, часто способствует местному

разрушению металла.

Коррозия иод напряжением характеризуется разрушением материала детали в зоне действия знакопеременных нагрузок, остаточных деформаций или термических напряжений. В результате возникает коррозионное растрескйвание, происходящее под действием внутренних и внешних механических напряжений растяжения с образованием транскристаллических или межкристаллических трещин, и коррозионная усталость, возникающая под действием циклических растягивающих напряжений.

Контактная коррозия возникает при контакте двух металлов, имеющих в электролитах различные стационарные потенциалы, причем более сильной коррозии подвергается элемент, изготовленный из металла с болыней абсолютной величиной отрицательного потенциала. Во избежание контактной коррозии во всех нейтральных водных растворах недопустимы контакты алюминия со сталью, бронзой и титаном, стали с бронзой и титаном и т. д. Не допускается также применение алюминиевой арматуры (шланговые клапаны) в атмосфере, содержащей щелочные примесив

Щелевая коррозия имеет специфический характер - она возникает в узких щелях между деталями, куда проникает электролит и затруднен доступ кислорода, вследствие чего не обеспечивается пассиваііия металла. В результате скорость коррозии в щели металлов, стойкость которых в основном обеспечивает пленка оксида (например, на алюминиевых сплавах и нержавеющих сталях), возрастает во много раз.

Кавитационная коррозия возникает при образоваиии в коррозионной среде мелких пузырьков, содержащих разреженный газ. Они образуют поток микрогидравлических ударов по поверхности металла, что исключает возможность образования пассивирующей пленки и тем самым ускоряет процесс коррозии (помимо механического разрушения металла).

Одной нз основных задач при конструироваиии арматуры, работающей в коррозионных средах, является обеспечение достаточно надежной работы арматуры, ее долговечности и безотказности. Поскольку основным фактором, ограничивающим срок службы арматуры, является коррозионное воздействие рабочей среды, то наиболее важным является выбор для деталей материалов, достаточно стойких в рассматриваемых средах [5].

Для приближенной оценки коррозионной стойкости металлов может быть использована пятибалльная шкала:

Балл                                          1               2               3 4 5

Скорость коррозии,                0,1 0,1...1,0 1...3 3...10 10

мм/год

Более точной является десятибалльная шкала (табл. 2.2.1

Группа стойкости                  Балл коррозионной Скорость коррозии,

стойкости                                           мм/год

Совершенно стойкие                               1                                                                0,001

Весьма стойкие 2 0,001...0,005                                                       I

___________________________________ 3__________ 0,005...0,010________________________ I

Стойкие __________________________ 4__________________________________ 0,01.. .0,05_________ I

___________________ 5__________ 0,05. ..0,10_______________ I

Пониженно стойкие                                6                                                                0,1... 0,5

__________ 7__________    0,5.'.. 1,0 1

___________________________________ 8__________ 1...5   1

Малостойкие 9                                                                       5... 10

Нестойкие 10                                                                   Свыше 10

Примечания. 1. Под скоростью коррозии металлов в десятибалльной шкале следует понимать глубину ироникновения коррозии, которая I рассчитывается из данных потери массы металла после удаления I продуктов коррозии.

2. Десятибалльной шкалой коррозионной стойкости не допускается I пользоваться при наличии в металле межкристаллитной коррозии и I коррозионного растрескивания.

Возможность нзготовлення арматуры с высокой коррозионной стойкостью обеспечивают титановые сплавы.

Применяется также защитное покрытие толщиной 1________________________________________ 1,7 мм

из титанового порошка с эпоксидной смолой. Время затвердевания массы 12...24 ч. Такое покрытие показало высокую коррозионную стойкость в растворах азотной, серной, уксусной, винной и других кислот.