Ингибиторы коррозии металлов в кислых средах - Иванов Е.С.
Скачать (прямая ссылка):
Окалина на сталях типа 18—8 наряду с фазовыми оксидами Fe, Сг, Ni содержит шпинели типа FeO ' Сг203, Fe203 • Сг20з, №0 • Сг203 Fe203' NiO, а также вкрапления металлического железа, хрома, никеля [153].
Существенное влияние на состав окалины оказывает температура термообработки. Так, для сплава Fe—47 Ni—16Сг, окисленного при 850 °С окалина состоит из шпинели и Сг20з при 900—1000 °С—шпинели, NiO и небольшого количества Сг203. На сплаве 80 Ni—20 Сг ниже 600 °С окалины состоит из NiO, при окислении выше 600 °С под слоем NiO образуются оксиды хрома.
Для большинства легированных сталей и сплавов установлено, что внутренний слой окалины, непосредственно прилегающий к металлу, состоит . из Сг203, наружный содержит шпинели, оксиды железа. Окалина прочно сцеплена с основой, плотна и беспориста.
* Вместо ОП-7 или ОП-10 можно применять синтаиол, сульфоиол в *ехдее Концентрациях.
Шпинели, Cr203, оксиды других легирующих эл&ментов практически нерастворимы в растворах минеральных кислот, поэтому при удалении окалины химическими методами используют следующую технологию: 1) рыхление окалины,. 2) травление, 3) осветлеиие поверхности.
Так, например, на приборостроительных заводах при изготовлении снльфо-нов и упругих чувствительных элементов из сплавов 36НХТЮ, 12X18Н10Т 06ХН28МДТ (ЭИ943), 04Н40МДТЮ, 08Х22Н6Т рыхление окалины проводят в расплаве 600—700 г/л NaOH+200—250 г/л NaN02 при 135—140°С, травление в смеси H2S04+HC1 и осветление в растворах на основе HN03.
Для травления окисленных нержавеющих сталей, содержащих шпинели, оксиды хрома, никеля, титана, молибдена, вольфрама и др. легирующих элементов, неприменимы растворы травления для углеродистых сталей. Обычно травильные растворы для нержавеющих сталей состоят из смеси нескольких кислот со специальными добавками, выполняющими функции окислителя, ингибитора или регулятора травления.
Число кислотных растворов, используемых в настоящее время для удаления окалины с поверхности нержавеющих сталей велико [20, 153, 156, 161, 169, 171]. Их можно разделить на 2 большие группы: 1) на основе серной и соляной кислоты, 2) на основе азотиой кислоты. Составы (г/л) некоторых травильных растворов для легированных сталей приведены ниже:
1. 250 — 300НС1 + 400 — 450H2SO4 II. 350 — 380НС1 -f 80-90HNO3 III. 90—100H2SO4 + 130—150HNO3 + 50—60HF /IV. 220—250HC1
V. 80—IOOHNO3 + 10—12NaCl + 40-50NaF VI. 180—200H2SO4 -f 30—40NaCl + 20—40NaCl + 20—40NaNO3
VII. 200H2SO4-f 10—30NaCl
VIII. 20—40HCI + 80—100H2SO4 + 0—40 NaCl IX. 50— Ю0НС1 + 160—200H2SO4+ 50—lOOHNO,
X. 80—3OOHNO3+10—100HF XI. 20—300 HNO3 -f- 20—30NaCl + 20—30NaF XII. 200—300HNO3-|-100—130NH4F-HF
Растворы I, V, VI используют для предварительного травления, где происходит разрыхление и удаление большей части окалины, растворы II, III, IV, X—XII для чистового травления. Растворы на основе азотиой кислоты предпочтительно использовать для травления сталей типа 18—8. ЭИ654, растворы 1 — III — для хромоиикелевых сплавов, раствор XII — для чистового травления сильфоиов и упругих элементов из сплава 36НХТЮ и сплава 12Х18Н10Т.
При травлении в растворах иа основе серной и соляной кислот возможно появление дефектов в виде питтиигов, язв, растрава, нередко наблюдается коррозионное растрескивание. Эти дефекты характерны преимущественно для труб, трубных заготовок, тонкостенных упругих элементов. Возникновение этих дефектов обусловлено неравномерным распределением остаточных растягивающих напряжений иа наружной поверхности изделий. Поэтому для травильных растворов I, IV, VII, VIII иа основе серной и соляной кислот необходимо применение ингибиторов. Для раствора 1 весьма эффективны добавки 15—20 г/л уротропина или 10—20 г/л ингибитора КС.
При травлении хромоиикелевых сплавов и сталей в сернокислых растворах с хлоридом и нитратом натрия удовлетворительные защитные свойства показал катапии БПВ, менее эффективен И-I-B (табл. 54).
Применение катапииа в концентрации 2 г/л позволило снизить расход кислоты иа 2—11 кг/т, в зависимости от марки сплава, уменьшить потери металла иа 1—4,3 кг/т, сократить продолжительность травления на 17—60%.
110
ТАБЛИЦА 54. ВЛИЯНИЕ ИНГИБИТОРОВ (2 Г/Л) НА СКОРОСТЬ РАСТВОРЕНИЯ ХРОМОНИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ В РАСТВОРЕ (Г/Л) 200 H»SO4+40 NaCl + + 40 NaNOa ПРИ 80 °С [173]
Марка сплава
Скорость растворения» г/(м*-ч)
Марка сплава
Скорость растворения, г/(м2-ч)
без ингибитора
с катапи-ном БПВ
с Й-1-В
без ингн-. битора
с катапн-ном БПВ
с И-1-В
Х15Н60
90+4
62±1,5
83±1
08Х20Н10Г6
400±16
96±2
290±20
Х20Н80
55±2
27±2
29±1
Х19Н9Т
630 ±0,3
254 ±4
510±1
08Х19Н10Б
325±15
186±5*
269±11
Х20Н13
464 ±4
153 ±0,2
426±8
При концентрации ингибитора 0,5 г/л
При удалении окалины с котельных сталей 12ХМФ и 15ХМФ в растворе, близком по составу VII хорошей эффективностью обладает ингибитор ПКУ. При 70—90 °С и концентрации ПКУ 5 г/л скорость растворения сталей снижается в 3 раза, улучшается качество поверхности. Эффективно защищает легированные стали при сернокислотном травлении ингибитор ПКУ-4 и его модификации [78, с. 62]. Защитное действие ингибиторов ПКУ-4 при концентрации 1 — 3 г/л при 80°С в h2so4 (200 г/л) ие ниже 97 %, оии подавляют наводороживание, устойчивы к солям железа. Для сернокислотного раствора VII эффективным ингибитором является к2сг2о7 (30 г/л); в этом растворе при травлении получается светлая поверхность свободная от шлама.
