Коррозионная стойкость конструкционных материалов
Навигация по разделам
Таблица 1. Стойкость сталей в различных средах
| Материал | Азотная кислота | Серная кислота | Соляная кислота | Щелочи | Хлориды |
|---|---|---|---|---|---|
| 12Х18Н10Т (AISI 321) | Стойка до 65% | Ограниченно до 5% | Не стойка | Стойка | Умеренно |
| 08Х18Н10 (AISI 304) | Стойка до 50% | Ограниченно | Не стойка | Стойка | Ограниченно |
| 10Х17Н13М2Т (AISI 316Ti) | Стойка | До 10% | До 5% | Стойка | Стойка |
| 08Х17Н13М2 (AISI 316L) | Стойка | До 10% | До 5% | Стойка | Стойка |
| Дуплексная 2205 | Высокая | До 20% | До 10% | Стойка | Высокая |
Таблица 2. Стойкость цветных металлов и сплавов
| Материал | Кислоты | Щелочи | Морская вода | Хлориды | Органика |
|---|---|---|---|---|---|
| Титан ВТ1-0 | Окислительные: высокая | Стойкий | Высокая | Высокая | Стойкий |
| Никель Н0 | Неокислительные: стойкий | Высокая | Стойкий | Стойкий | Стойкий |
| Hastelloy C-276 | Универсальная высокая | Стойкий | Высокая | Высокая | Стойкий |
| Monel 400 | HF: высокая; HCl: стойкий | Стойкий | Высокая | Высокая | Стойкий |
| Медь М1 | Не стойка | Ограниченно | Умеренная | Умеренная | Стойкая |
| Латунь Л63 | Не стойка | Ограниченно | Склонна к обесцинкованию | Умеренная | Умеренная |
Таблица 3. Химическая стойкость полимеров
| Полимер | Кислоты | Щелочи | Растворители | Макс. t°C | Применение |
|---|---|---|---|---|---|
| PTFE (Фторопласт-4) | Универсальная | Универсальная | Универсальная | 260 | Уплотнения, футеровка |
| PVDF (Фторопласт-2) | Высокая | Высокая | Высокая | 140 | Трубы, арматура |
| PP (Полипропилен) | Хорошая | Отличная | Ограниченная | 95 | Емкости, трубопроводы |
| PE (Полиэтилен) | Хорошая | Хорошая | Ограниченная | 80 | Резервуары, трубы |
| PVC (ПВХ) | Хорошая | Хорошая | Ограниченная | 60 | Вентиляция, дренаж |
| ECTFE | Отличная | Отличная | Отличная | 160 | Футеровка, трубы для хлора |
Таблица 4. Рекомендации по выбору материалов
| Среда | Рекомендуемые материалы | Не рекомендуется | Особенности |
|---|---|---|---|
| Азотная кислота | AISI 316L, 321, титан, PTFE | Углеродистые стали | Требуется окислительная среда |
| Серная кислота конц. | PVDF, Hastelloy, PTFE | Обычные нержавейки | Зависит от концентрации |
| Соляная кислота | Hastelloy, Monel, PTFE, PVDF | Титан, нержавейки | Высокоагрессивная среда |
| Едкий натр | AISI 304/316, никель, PP, PVDF | Алюминий, цинк | Температура важна |
| Хлорсодержащие | Титан, дуплекс 2205, PTFE, ECTFE | AISI 304, медь | Риск точечной коррозии |
| Органические растворители | AISI 304/316, PP, PTFE | Некоторые полимеры | Проверка совместимости |
Полное оглавление статьи
Введение в коррозионную стойкость
Коррозионная стойкость представляет собой способность конструкционных материалов сопротивляться разрушению под воздействием агрессивных сред. В химической промышленности правильный подбор материалов оборудования критически важен для обеспечения надежности технологических процессов и безопасности производства. Согласно требованиям ГОСТ 9.908-85, показатели коррозионной стойкости определяются с учетом химического состава материала, структуры, параметров среды и механических напряжений.
Основными факторами, влияющими на коррозионное поведение материалов, являются концентрация агрессивных компонентов, температура процесса, наличие окислителей и механические воздействия. Выбор материала должен основываться на комплексном анализе условий эксплуатации с использованием данных из нормативных документов и технической документации производителей.
Коррозионная стойкость сталей
Нержавеющие стали аустенитного класса
Основой коррозионной стойкости нержавеющих сталей является содержание хрома не менее десяти с половиной процентов согласно ГОСТ 5632-2014, который формирует на поверхности защитную оксидную пленку. Аустенитные стали с добавлением никеля обладают повышенной пластичностью и свариваемостью. Сталь марки 12Х18Н10Т по ГОСТ 5632-2014 широко применяется в аппаратостроении благодаря стойкости к межкристаллитной коррозии за счет стабилизации титаном.
Стали с молибденом
Введение молибдена в количестве двух-трех процентов существенно повышает стойкость к точечной и щелевой коррозии в хлоридсодержащих средах. Марки 10Х17Н13М2Т и 08Х17Н13М2 рекомендуются для работы с морской водой, растворами солей и умеренно концентрированными кислотами. Дуплексные стали обеспечивают сочетание высокой прочности и коррозионной стойкости благодаря двухфазной феррито-аустенитной структуре.
Цветные металлы и их сплавы
Титан и его сплавы
Титан обладает исключительной стойкостью в окислительных средах благодаря образованию прочной оксидной пленки на поверхности. Материал устойчив в азотной и хромовой кислотах, растворах гипохлоритов и морской воде при температурах до ста градусов. Однако титан растворяется в плавиковой, соляной и концентрированной серной кислотах из-за разрушения защитной пленки. Сплавы ВТ1-0 применяются для изготовления теплообменников и технологических аппаратов.
Никелевые сплавы
Сплавы на основе никеля демонстрируют высокую стойкость в восстановительных средах. Hastelloy C-276 с высоким содержанием молибдена устойчив к широкому спектру агрессивных сред, включая серную и соляную кислоты. Monel 400 является медно-никелевым сплавом с уникальной стойкостью к плавиковой кислоте и коррозионному растрескиванию под напряжением.
Полимерные материалы
Фторопласты
Политетрафторэтилен PTFE обладает универсальной химической стойкостью практически ко всем известным агрессивным средам в диапазоне температур от минус двухсот до плюс двухсот шестидесяти градусов. Материал применяется для футеровки аппаратов, изготовления уплотнений и прокладок. PVDF характеризуется высокой стойкостью к кислотам и щелочам при рабочих температурах до ста сорока градусов, используется для производства трубопроводов и арматуры.
Термопласты общего назначения
Полипропилен PP демонстрирует отличную стойкость к щелочам и хорошую к кислотам при температурах до девяноста пяти градусов. Полиэтилен PE применяется для изготовления емкостей и резервуаров для хранения агрессивных жидкостей. Этилен-трифторхлорэтилен ECTFE обеспечивает повышенную стойкость к хлорсодержащим средам по сравнению с PVDF.
Критерии выбора материалов
При подборе конструкционных материалов необходимо учитывать тип коррозионного воздействия: общую, локальную, межкристаллитную коррозию или коррозионное растрескивание. Важными параметрами являются концентрация среды, температура, наличие примесей и механические нагрузки. Для окислительных кислот рекомендуются хромоникелевые стали и титан, для восстановительных сред подходят никелевые сплавы.
В хлоридсодержащих средах предпочтительны материалы с высоким показателем PREN: дуплексные стали, титан, высоколегированные сплавы. При работе со щелочами эффективны аустенитные стали, никель и полимеры PP, PVDF. Необходимо проводить испытания на коррозионную стойкость по методикам ГОСТ 9.908-85 для подтверждения применимости материала в конкретных условиях.
Нормативная база
Основными документами для оценки коррозионной стойкости являются ГОСТ 5272-68 по терминологии коррозии металлов и ГОСТ 9.908-85 по методам определения показателей коррозии. Требования к коррозионностойким сталям установлены в ГОСТ 5632-2014, введенном в действие с первого января две тысячи пятнадцатого года. Методы испытаний на межкристаллитную коррозию регламентирует ГОСТ 6032-2017, действующий с первого августа две тысячи восемнадцатого года.
Для оборудования под давлением действуют нормы федеральных норм и правил ОРПИД и технический регламент Таможенного союза 032/2013, устанавливающие требования безопасности с учетом коррозионных припусков и выбора материалов.
