Цитата:
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИЧИН КОРРОЗИОННОГО
ПОРАЖЕНИЯ СТАЛИ 20Х13 В КОНТАКТЕ С ФОЛЬГОЙ
ИЗ ТЕРМОРАСШИРЕННОГО ГРАФИТА.
В последнее время во многих отраслях промышленности в качестве уплотнений используют изделия (прокладки, кольца, плетеную сальниковую набивку и т.д.) из терморасширенного графита (ТРГ). Опыт использования вышеуказанных уплотнений, а также уплотнений из других материалов, показывает, что в местах их контакта со стальными конструкциями (штоками задвижек и т.д.) развивается коррозия.
В нейтральных растворах нержавеющие и легированные стали обычно находятся в пассивном состоянии, т.е. покрыты очень тонкой оксидной пленкой, предотвращающей растворение металла. В этих средах нержавеющие стали подвержены не сплошной (равномерной) коррозии, а локальным видам коррозионных разрушений, таким, как питтинговая и щелевая коррозия. Эти виды коррозионного разрушения опасны тем, что, при сравнительно малых потерях массы металла, на отдельных, весьма небольших по площади участках, коррозионный процесс проникает на большую глубину.
Исследования коррозионной активности фольги из ТРГ проводили в таких модельных растворах, как 0,01 N Na2SO4 (710 г/л) и 0,01 N NaCl (585 г/л), а также в бидистиллированной воде и технологических водах ТЭЦ-6 ОАО «Пермэнерго»: исходной, сетевой, питательной среднего давления (ПСД). Образцы стали в экспериментах имели форму дисков диаметром 24 мм и толщиной 4 мм. Величина нагрузки составляла 2 кг. Время испытаний – 7 суток и 30 суток. Температура проведения эксперимента – 20-25°С.
Основные результаты исследований кратко могут быть сформулированы следующим образом.
1. Сталь 20Х13 в условиях отсутствия контакта с другими материалами в модельных средах корродирует равномерно и имеет достаточно высокую коррозионную стойкость. Потери массы за 7 суток составили, мг: в 0,01 N Na2SO4 – 0,5; в 0,01 N NaCl – 1,1; в бидистилляте – 0.
2. Сталь 20Х13 подвержена щелевой коррозии в средах, содержащих достаточное количество агрессивныз в коррозионном отношении анионов, а именно: модельных средах, исходной и сетевой воде. Коррозионные потери при щелевой коррозии двух идентичных дисков стали составили, мг: в 0,01 N Na2SO4 – 0,57-0,59; в 0,01 N NaCl – 0,30-0,34; в бидистилляте – 0; в исходной воде ТЭЦ – 0,41-0,53; в сетевой воде – 0,43;-0,46 в ПСД – 0.
3. В контакте с графитовой фольгой развивалась локальная коррозия стали: язвенная и точечная (так называемая питтинговая). Коррозия в этом случае обусловлена тремя основными факторами: наличием щелевого зазора между фольгой и сталью, разностью потенциалов стали и фольги и активными соелинениями, находящимися в фольге.
Результаты по щелевой коррозии в отсутствие фольги показывают, что в проводящих средах контакт с фольгой не оказывает решающего влияния на коррозионное поведение хромистой стали 20Х13; более важную роль играет наличие тонкого зазора (щели) между сталью и другим материалом либо между двумя образцами одной и той же стали.
Проведенные электрохимические измерения показали, что потенциал стали более электроотрицателен, чем потенциал фольги из ТРГ (на ~300 мВ), что вызывает протекание коррозионного тока в гальванопаре сталь-графитовая фольга (20-25 мкА в 0,01 N Na2SO4). Коррозионные потери при протекании такого тока в течение недели должны составить ~ 4 мг.
4. В более чистых средах (бидистиллят, вода ПСД) с очень низкой электропроводностью процесс коррозии, по-видимому, стимулируется вымыванием из фольги даже небольших количеств коррозионно-активных веществ. Коррозионные потери при контактной (питтинговой) коррозии стали составили, мг: в 0,01 N Na2SO4 – 0,57; в 0,01 N NaCl – 0,44; в бидистилляте – 0,21; в исходной воде ТЭЦ – 0,51; в сетевой воде – 0,37; в ПСД – 0,16.
5. Как указано выше, влияние примесей в графитовой фольге будет сказываться на скорости коррозии только в очень чистых средах.
В настоящее время относительно качества и количества примесей в ТРГ в мире не существует общепринятых стандартов. Зарубежные фирмы, как правило, указывают только зольность (0,2 %; 0,5 %; 1,0 %; 2,0 %) и лишь некоторые (например, «Euroseal») лимитируют количество хлорид-ионов (до 50 ppm) и серы (до 0,07-0,10 %). Подробнее стоит остановиться на серосодержащих соединениях в ТРГ, которые представлены незначительными количествами остаточных минеральных примесей, адсорбированным серным ангидридом, возможно, частично неразложившимися соединениями внедрения графита, а также сероорганическими веществами. Такие неорганические соединения серы, как растворимые сульфаты, служат инициаторами коррозии. Многие органические соединения серы (например, изотиоцианаты, сульфиды, тиофен и его производные и др.) являются высокоэффективными ингибиторами коррозии. Кроме того, по мнению многих исследователей, механические свойства фольги из ТРГ улучшаются благодаря наличию сероорганических соединений.
Для определения влияния качества и количества примесей в ТРГ на коррозионную активность фольги опытные образцы подготавливали следующим образом: 1) отмывали кипячением в бидистилляте; 2) впрессовывали в готовую фольгу золу из печи; 3) изменяли количество хлорид-ионов. По результатам исследований можно сделать следующие выводы: наличие хлорид-ионов (до 100 ppm) и компоненты золы графита китайского месторождения (до 20 % от массы фольги) не оказывают влияния на скорость коррозии стали 20Х13. Отмывка образцов снижала скорость коррозии на 20-25 %. Наиболее вероятно, что увеличение коррозионных потерь в контакте с графитовой фольгой в чистых средах можно связать с количеством серы сульфатной, которая может составлять 10-50 % от Sобщ.
Вероятно, наиболее перспективным направлением в работе по снижению коррозионной активности изделий из ТРГ будет работа по поиску эффективных ингибиторов.
Кичигин В.И., Петухов И.В., Калашникова М.Ю. Закрытое акционерное общество «Новомет-Пермь», Пермский государственный университет.
