Коррозия

Межкристаллитная коррозия нержавеющих сталей

Этот вид коррозии характерен для материалов, которые в агрессивных средах имеют довольно высокую стойкость к общей коррозии. Из применяемых в нефтепереработке сталей МКК подвержены хромоникелевые, хромоникельмолибденовые, хромоникельмарганцовистые, хромистые нержавеющие стали и высоколегированные никелевые сплавы.

Теория МКК изложена во многих монографиях и статьях [101, 113, 124—126], в данной главе рассматриваются вопросы возможности протекания МКК в условиях процессов нефтепере­работки и способы борьбы с ней. При рассмотрении МКК надо выделить два фактора: условия возникновения в сталях склон­ности к МКК и возможности ее реализации. В литературе имеются данные о выходе из строя нефтеперерабатывающего оборудования по причине МКК. К настоящему времени разра­ботаны эффективные способы повышения стойкости сталей к МКК, но остаются практически нерешенными вопросы неразрушающих методов контроля на МКК оборудования, эксплуатирующегося в условиях, которые способствуют появлению МКК [100].

Склонность к МКК возникает в сталях и сплавах в результате нарушения однородности химического состава под действием высоких (>400°С) температур, имеющих место при изготовлении и эксплуатации оборудования, что приводит к электрохимической неоднородности поверхности [101]. Наиболее обоснованной причиной возникновения МКК коррозионно-стойких сталей в большинстве случаев считают обеднение хромом границ зерен вследствие выделения из них фаз, богатых хромом: при этом граница зерна становится анодом по отношению к зерну, находящемуся в пассивном состоянии.

Электронно-микроскопическое изучение структуры сталей показало, что их склонность к МКК проявляется, когда границы зерен густо усеяны карбидами или карбиды образуют густую  сетку. Само по себе наличие у металла склонности к МКК необязательно приведет к коррозионному разрушению. В нефтеперерабатывающей промышленности оборудование ряда производств, таких, как гидроочистка, крекинг, гидрокрекинг и других, основное время работает при высоких температурах, в среде, которая не может вызвать МКК. Однако при охлаждении во время остановок и особенно после циклов регенерации катализатора на металл воздействуют слабоокислительные среды, содержащие сернистую и политионовые кислоты, которые и являются основными агентами, ответственными за появление МКК, а при наличии в металле напряжений — межкристаллитного коррозионного растрескивания аустенитных сталей.

Опасной зоной температур, при которых аустенитные нержавеющие стали приобретают склонность к МКК, является интервал 450—850 °С. Температурно-временная область развития МКК приведена на рис. 4.24. Внутри этой области сталь находится в сенсибилизированном состоянии (склонном к МКК). Основными факторами, определяющими стойкость стали к МКК, таким образом, являются температурный интервал tmin - tmах и время до появления МКК τмин. Ход этой кривой значительно зависит от химического состава стали и режимов термообработки.

 

Температурно-временная областьсклонности хромоникелевой аустенитной стали к МКК, связанной с обеднением границ эерен по хрому
Рис. 4.24. Температурно-временная областьсклонности хромоникелевой аустенитной стали к МКК, связанной с обеднением границ зерен по хрому |31]

 

Если τmin > 1 ч, то металл считается достаточно технологичным и его горячая обработка (сварка и др.) не представляет опасности. В противном случае после сварки может образоваться узкий участок металла, склонный к МКК, этот вид МКК сварных соединений носит название ножевой коррозии [100, 101].

Таким образом, при работе ряда установок нефтепереработки оборудование из хромоникелевых сталей эксплуатируется при температурах, соответствующих области температур возникновения в металле склонности к МКК, поэтому необходимо провести мероприятия, способствующие увеличению времени возникновения в стали склонности к МКК.