Ингибиторы коррозии металлов в кислых средах - Иванов Е.С.
Скачать (прямая ссылка):
76
предел коррозионной усталости o^_t = ЮО-т-150 МПа и 40—80 МПа в морской воде. Отмечается также, что для сталей с пределом выносливости более 500 МПа условный предел коррозионной усталости также имеет достаточно низкое значение (20—80 МПа). Исследование влияния термообработки на корро-зионно-усталостную прочность сталей [128—130] показало, что углеродистые стали с мартенситной структурой весьма чувствительны к коррозионной усталости: условный предел коррозионной усталости стали 45 при Лг = 2-107 циклов в 3 %-нОй NaCl и 2,5-10~3 М H2S составлял 55 МПа и 30 МПа соответственно.
N [H2s],/«//7
Рис. 35 Кривые усталости на воздухе (/) и коррозионной усталости (2)
Рис 36 Зависимость времени до разрушения СтЗ при ±0 = 326,6 МПа от концентрации H2S в 0,1 М HCI без ингибиторов (/) и с добавками 0,5 г/л олазола (2); пеназолина П-10 (3), пеназолина П-7 (4)
Сталь 45, имеющая перлитно-ферритную, сорбитную и троститную структуру имеет в этих средах в 2—6 раз более высокий условный предел коррозионной усталости. Малоуглеродистые стали в меньшей степени подвержены коррозионной усталости, чем стали со средним и высоким содержанием углерода [109].
Нержавеющие стали обладают [109, 129] высокой коррозионной усталостной прочностью. Стали, содержащие хром, никель, сравнительно неплохо сопротивляются коррозионноусталостному разрушению.
Существует несколько гипотез, объясняющих коррозионную усталость. Согласно одной из них, — адсорбционно-электрохимической [128] — первичным актом разрушения является адсорбция поверхностно-активных компонентов среды, снижающая поверхностную энергию и облегчающая образование коррозион-ноусталостных трещины. Трещины возникают из коррозионных язв и под влиянием механического фактора или наводороживания развиваются до размеров эффективных концентраторов напряжения. Развитие и рост трещин стимулируется также адсорбционным снижением поверхностной энергии в вершине возникшей трещины. На выступах субмикрорельефа активно протекают коррозионные процессы, обусловливающие интенсивность общей коррозии.
В. В'. Романовым [109] предложена коррозиоино-механическая гипотеза обобщенного механизма коррозионной усталости.
В кислых средах, где коррозия протекает с водородной деполяризацией, наблюдается водородная усталость, особенно сильно проявляющаяся при высоких амплитудах циклических напряжений.
В соответствии с гипотезами коррозионной усталости можно ожидать, что эффективным методом защиты будет являться ингибирование коррозионной среды. Действительно, ингибиторы начинают находить все более широкое при-
77
ТАБЛИЦА 33. ВЛИЯНИЕ ИНГИБИТОРОВ (2 Г/Л НА ЧИСЛО ЦИКЛОВ ДО РАЗРУШЕНИЯ N СТАЛИ 20 В 5 1» НО, КОЭФФИЦИЕНТЫ ТОРМОЖЕНИЯ УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ а И КОРРОЗИИ V [ 131J
Ингибитор
N
а
V
Ингибитор
N
а
V
Без ингибитора
550
_
_
Бензнлхинолииий
1500
2,7
130
бромид
Бензилхинолиний
890
1,6
95
Бензнлхинолииий
3100
5,6
210
хлорид
иодид
менение для защиты от коррозионной усталости сталей в кислых средах. Весьм; актуальными становятся вопросы подбора ингибиторов коррозионной усталост в нефтедобывающей, химической, нефтеперерабатывающей, энергетической и д отраслях промышленности [115, 116]. Однако защита сталей с помощью ингибиторов в кислых агрессивных средах практически еще мало изучена.
В одной из ранних работ было установлено, что ингибиторы ЧМ и КС в 4—5 раз повышают сопротивление стали 50 усталостному разрушению в 1 %-ной H2SO4. Еще более эффективно одновременное действие этих ингибиторов И; катодной поляризации.
В табл. 33 показано влияние галоидных солей бензилхинолина на малоцикловую усталость стали 20 в 5М НС1. Видно, что исследованные добавки увеличивают усталостную прочность стали 20 и являются эффективными ингибиторами коррозии. Усталостная прочность стали в присутствии исследованных веществ увеличивается от хлорида к бромиду и иодиду, что коррелирует с ростом их адсорбционной способности.
Эффективность этих соединений в качестве ингибиторов коррозионной усталости авторы объясняют образованием хемосорбционных пленок на поверхности металла, которые подавляют эффект адсорбционного понижения прочности Разрушение металла в этих условиях происходит за счет локальной коррозии, активированной механическими напряжениями.
В работе [132, с. 105] было исследовано влияние ингибиторов АГМИБ^. И-1-А, КПИ-2 и ФМИ на малоцикловую усталость стали 20 в 3,5М H2S04. Было показано, что ингибитор ФМИ обеспечивает полную защиту от коррозионной усталости, а наименьшую защиту дает ингибитор АГМИБ; КПИ-2, И-1-А занимают по своей эффективности промежуточное положение. Интересно отметить, что ингибитор АГМИБ эффективно замедляет в этой среде коррозионное растрескивание (см. табл. 26). Это еще раз показывает, что различие в механизмах коррозионного растрескивания и усталости, требует особого подхода к подбору ингибиторов.
В табл. 34 показано влияние лигнинов на их способность защищать от ма лоцикловой усталости стали в серной кислоте [1]. Наилучшими защитным