Коррозия

Влияние хлоридов и сульфатов, органических веществ и механических примесей на скорость коррозии в водных средах

Хлориды и сульфаты повышают коррозионную агрессивность оборотной воды. Адсорбируясь на поверхности металла, они об­разуют соединения, обладающие хорошей растворимостью, что приводит к увеличению скорости коррозии сталей. Наиболее агрессивны хлорид-ионы, способные легко проникать через за­щитные поверхностные пленки металла. Скорость коррозии углеродистой стали в воде, содержащей хлориды при темпера­туре 80 °С, растет до 2,6 г/(м2-ч), при увеличении концентрации хлоридов до 180 мг/л и далее она остается практически постоян­ной (рис. 10.1). При температуре 40 °С скорость коррозии рав­номерно увеличивается до 2 г/(м2-ч) при росте концентрации хлоридов примерно до 5500 мг/л.

 

Зависимость скорости коррозии стали СтЗ от концентрации хлорид-ионов в дистиллированнной воде

Рис. 10.1. Зависимость скорости коррозии стали СтЗ от концентрации хлорид-ионов в дистиллированнной воде [11] 

 

Скорость коррозии в зависимости от концентрации сульфат-ионов возрастает в интервале концентраций 50—500 мг/л и в дальнейшем существенно не изменяется [11] (рис. 10.2).

Хлориды и сульфаты стимулируют образование рыхлых пористых осадков продуктов коррозии, слабо тормозящих коррозионный процесс и легко смываемых потоком воды. Про­дукты коррозии углеродистой стали утрачивают защитные свой­ства при концентрации хлоридов 75 мг/л, а защитное действие карбонатных пленок ухудшается при концентрации сульфат-ионов более 100 мг/л [3, 8]. Хлориды и сульфаты в оборотной воде способствуют возникновению локализованных коррозион­ных поражений на поверхности стали.

 

Зависимость скорости коррозии стали СтЗ от концентрации сульфат-ионов в дастиллированной воде 

Рис. 10.2. Зависимость скорости коррозии стали СтЗ от концентрации сульфат-ионов в дастиллированной воде (температура 40 °С) (11)

 

Общее солесодержание является суммарной косвенной ха­рактеристикой коррозионной агрессивности. Так, в пределах одной величины солесодержания в зависимости от концентраций составляющих минеральных солей возможно наличие вод раз­личной степени агрессивности. В зависимости от количества со­лей кальция и магния воды разделяются на жесткие и мягкие. В мягких водах скорость коррозии максимальна, в то время как в жестких из-за образования отложений карбонатов кальция и магния скорость коррозии незначительна. Однако в целом с ростом солесодержания воды при отсутствии на металле защит­ных пленок наблюдается увеличение скорости коррозии угле­родистых и низколегированных сталей вследствие увеличения электрической проводимости среды, влияния растворимых га­зов, хлоридов и сульфатов. Максимум отвечает суммарному и наиболее агрессивному проявлению этих факторов и зависит от их взаимного сочетания. При содержании в охлаждающей воде до 100 мг/л солей в большинстве случаев серьезных коррозион­ных проблем не возникает. Положение становится более слож­ным при концентрации солей до 2000 мг/л и выше ]6]. При этом усиленной коррозии подвержены не только углеродистые и низколегированные стали, но и ряд более коррозионно-стойких материалов.

Органические вещества (нефтепродукты, продукты органи­ческого синтеза, гуминовые кислоты и др.) попадают в оборот­ные воды через дефекты соединений и сквозные коррозионные поражения металла технологического оборудования, из почвы, в результате жизнедеятельности микроорганизмов. Ряд органи­ческих веществ имеет кислый характер и снижает pH воды, уве­личивая при этом скорость коррозии. Присутствие в воде нефте­продуктов увеличивает транспорт кислорода к поверхности ме­талла [12]. Это обусловлено возникновением на границе раз­дела фаз нефтепродукт — вода сил межфазного натяжения, спо­собствующих турбулизации потока и усилению перемешивания воды. Скорость коррозии в результате этого увеличивается.

Механические примеси: частицы песка, продукты коррозии, карбонатные отложения, водоросли, ил — при движении воды способны разрушать поверхностную пленку и усиливать разру­шение металла в 2 — 3 раза [13]. При повышенных скоростях потоков для углеродистых сталей, сталей марок 20X13, 12Х18Н10Т, чугуна СЧ21-40 и других материалов существуют предельные концентрации взвешенных веществ (150 — 600 мг/л), при превышении которых стойкость металла в воде резко по­нижается [14].

При малых скоростях потоков механические примеси, отла­гающиеся на поверхности металла, приводят к снижению эф­фективности работы конденсационно-холодильного оборудова­ния, вызывают закупоривание трубок пучков, усиливают ло­кальные коррозионные процессы вследствие возникновения пар дифференциальной аэрации.