Экологическая коррозия и сопротивление внутреннему коррозионному растрескиванию

Экологические коррозии являются естественным ухудшением эксплуатационных характеристик материала гофры и оплетки металлорукавов высокого давления за счет взаимодействия с окружающей средой и особенно с кислородом. Сопротивление износу металла металлорукава высокого давления напрямую зависит от химической природы материала. Например, когда железо подвергается воздействию промышленной атмосферы в течение периода времени, на поверхности образуется оксид железа или ржавчина. Ржавчина по структуре очень пористая и облегчает проникновение воды и кислорода к металлу, что интенсифицирует процесс.

В целом предполагается, что нержавеющая сталь обладает очень хорошей устойчивостью к атмосферной коррозии и, тем не менее, при выборе металлорукава высокого давления внимание должно быть уделено и коррозионной атмосфере, поскольку в зависимости от условий эксплуатаций и температуры гофры (и оплетки) агрессивность атмосферы может быть значительной. Атмосферная коррозия вызывает электрохимические процессы с образованием тонкого слоя влаги (электролита) на поверхности металла оплетки и гофры металлорукава высокого давления.

Некоторые районы страны с тяжелыми промышленными загрязнениями в атмосфере могут иметь присутствие значительных концентраций оксидов серы (SO), оксидов азота (NOx), сероводорода, аммиака и карбонильных сульфидов (COS), а также других загрязнителей, осаждаемых на поверхности металла в пленке электролита и активизирующих электрохимическую коррозию. Усугубляют проблему высокие влажность, температура, солнечная радиация, частые, порой кислотные дожди, что приводит к потере гофрой металлорукава высокого давления общей толщины (в отдельных случаях до 50%), а, следовательно, и снижению показателей основных механических характеристик.

Средняя скорость экологических коррозий была исследована рядом европейских и американских ученых и составляет: в восточной и западной Европе для сельской местности — 0.0002 — 0.0005 mpy (мм в год), городских районов — 0.0005 — 0.0015 mpy, промышленных районов — 0,0015 — 0,0030 mpy; морской атмосфере — 0,0020 — 0,0040 mpy (данные после 4 лет воздействия в различных местах Скандинавии), северных условиях — 0,0001 mpy (данные после 4 лет воздействия в различных местах севера Швеции). Здесь стоит учитывать, что повышение влажности, температуры, а также «комбинированная атмосфера» («морская» атмосфера с промышленными примесями и т.п.) существенно увеличивают скорость коррозии.

Точечная коррозия гофры металлорукавов высокого давления

Когда металлорукав высокого давления используется для передачи агрессивных сред (например, с высоким содержанием хлоридов), то к выходу его из строя чаще всего приводит точечная коррозия и коррозионное растрескивание. Поэтому предельно важным в контексте долговечности использования металлорукава высокого давления является грамотный подбор химического состава стали, из которой изготовлена гофра.

Коррозионное растрескивание обычно начинается с точечной коррозии. Наиболее распространенной причиной является локальное изъязвление поверхности гофры из нержавеющей стали металлорукава высокого давления хлоридами кислот. Хлориды вступают в реакцию с хромом с образованием хорошо растворимого хлорида хрома (CrCl 3), в результате чего происходит «удаление» хрома из пассивных слоев поверхности, где остается активное железо. Точечная коррозия гофры металлорукапва высокого давления приводит к появлению на поверхности шаровидных ям с гладкими стенами, которые становятся концентраторами напряжений.

Для повышения стойкости к изъязвлению хрома из структуры нержавеющей стали ее легируют молибденом (Мо) и / или добавляют азот (N). Чтобы помочь в выборе соответствующего сплава для гофры металлорукава высокого давления была принят эквивалент PREN, показывающий зависимость сопротивления точечной коррозии различных типов нержавеющих сталей от их химического состава. Наиболее часто используемая формула расчета PREN по процентному содержанию определяющих стойкость к точечной коррозии элементов выглядит следующим образом: PREN =% Cr + 3,3 (% Mo) + 16 (% N). Для стандартизированных марок сталей, используемых при изготовлении гофры металлорукава высокого давления, составляются таблицы, по которым можно оценить стойкость той или иной нержавеющей стали к точечной коррозии по принципу «чем больше PREN, тем устойчивей к коррозии материал».