Какие внешние факторы вызывает коррозию, и как ее можно уменьшить?

БЕТ НИСЕР:
Привет и добро пожаловать на серию «Задай вопрос Swagelok»! Меня зовут Бет Нисер, и рядом со мной Бадди Дэмм, наш старший научный сотрудник по металловедению. Итак, Бадди, ты уже рассказал нам о коррозии в системах морских нефтегазовых установок. И ты упомянул о коррозии под воздействием внутренних и внешних факторов. Можно ли получить более подробное объяснение таких видов коррозии, и как с ней бороться?

БАДДИ ДЭММ:
Да-да. Распространенным видом коррозии под воздействием внешних факторов является равномерная коррозия. Как следует из названия, ржавчина равномерно "съедает" ваш материал. Чтобы справиться с такой проблемой, можно увеличить толщину элемента — и тогда в процессе коррозии его срок службы остается в необходимых пределах.

Можно также нанести слой краски, либо выбрать более устойчивый к коррозии сплав. Еще одним распространенным случаем в морских условиях является гальваническая коррозия. Она происходит, когда вы берете два разнородных металла и соединяете их, например крепежный болт с пластиной. Если один материал более подвержен коррозии, чем другой, при таком соединении они станут единым целым, и вы фактически ускорите коррозию в том материале, который более чувствителен к ней. Поэтому, в целях профилактики необходимо правильно выбирать материалы и избегать сильной гальванической связи.

Следующий вид — коррозия под воздействием локальных факторов, и здесь существует две категории: точечная коррозия и щелевая коррозия. Возникновение локальной коррозии зависит от так называемой пассивной оксидной пленки, которая образуется практически на всех металлах. Пленка обеспечивает определенный уровень защиты от воздействия агрессивных сред. Этот антикоррозийный оксидный слой усиливается благодаря содержанию хрома в нержавеющей стали. Чем выше содержание хрома, тем прочнее пассивная оксидная пленка, а сталь более устойчива к точечной и щелевой коррозии.

Добавлю еще пару слов о хлористом коррозионном растрескивании. Если на элемент в состоянии нагрузки воздействует среда, богатая хлоридами, или растворенная в морской воде соль, такое сочетание напряжения и хлоридов воздействует на материал и вызывает его растрескивание. В качестве профилактики рекомендуется увеличивать содержание никеля в материале.

Для рассмотренных случаев — локальная коррозия и хлористое коррозионное растрескивание — Swagelok заявляет, что наши материалы обладают улучшенными химическими свойствами. Итак, требование ASTM по содержанию хрома составляет от 16 до 18 весовых процентов. Swagelok указывает минимальное значение 17. Стандарт ASTM для никеля — от 10 до 14. Swagelok указывает минимальное значение 12%. Кроме того, мы предлагаем ряд других сплавов с повышенным содержанием хрома, молибдена, азота и никеля — все это повышает коррозионную стойкость.

Также считаю важным сказать несколько важных моментов о морских установках. Первый — это фрикционная коррозия (фреттинг), которая возникает, если рядом находятся два скользящих элемента, например трубки. Сочетание одновременного износа и коррозии приводит к фреттингу. Поэтому схема трубок должна не допускать их контакта и обеспечивать опору на равномерных интервалах.

А затем, морские буровые часто сталкиваются с проблемой усталости металла. Элементы, подвергаемые циклическим нагрузкам, будут накапливать усталостные повреждения, и если такой процесс идет в коррозионной среде, то усталостное разрушение ускоряется. Например, если у вас имеется трубка, выходящая из компрессора, то наличие равномерно установленных опор поможет снизить вибрацию и циклические нагрузки этой трубки.

Один из ключевых выводов заключается в том, что добавление определенных химических элементов в нержавеющие сплавы может помочь снизить распространение некоторых видов коррозии. Да-да. Таким образом, для локальной коррозии увеличение содержания хрома, молибдена и азота повышает устойчивость пассивного оксидного слоя и помогает избежать точечной и щелевой коррозии. В случае хлористого коррозионного растрескивания, увеличение содержания никеля в стали повышает ее стойкость к агрессивным средам. А можно дойти и до сплава на основе никеля, который фактически невосприимчив к коррозионному растрескиванию под воздействием хлоридов.

Есть и другое решение: вы можете использовать дуплексные нержавеющие стали. Такие стали содержат относительно малое количество никеля, но повышенное количество хрома; что приводит к образованию дуплексной микроструктуры, состоящей из феррита и аустенита. Кроме того, данный сплав обладает превосходной стойкостью к хлористому коррозионному растрескиванию.

БЕТ НИСЕР:
Замечательно. Благодарю за полезную информацию! Спасибо за участие в нашем разговоре!