CC BY
53
УДК 620.193.01
ВЛИЯНИЕ СУЛЬФИДНЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ В УГЛЕРОДИСТЫХ И НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЯХ НА ИХ СКЛОННОСТЬ К ЛОКАЛЬНОЙ КОРРОЗИИ
© И.И. Реформатская, Г.М. Ф.лорианоним
Москва. Госупарственный научный центр Российской Федерации "Научно-иссіеповательский фіпико-химический институт ни. Л.Я. Карпова "
Считается [1). что коррозионная стойкость углеродистых (УС) и низколегированных сталей (НС) в обычных условиях эксплуатации определяется только содержанием в mix >тлерода. К таким условиям относятся. в частности, нейтральные водные (или содержащие водн>™ фракцию) среды широкого интервала концентраций. контакт которых с УС осуществляется при эксплуатации последних в качестве трубопроводов различных назначений (нефтегазопроводов, водопроводов. теплопроводов и др.). Опыт показывает, что даже при полностью идентичных условиях эксплуатации (одинаковых температуре, давлении, степени аэрации. химическом составе агрессивной среды и др.) внутренние поверхности трубопроводов, изготовленных из сталей одной и той же марки, подвергаются преимущественно локальной (шптинговой. язвенной и др.) коррозии с существенно разной интенсивностью.
Необходимо выяснить, что же является причиной столь различной коррозионной стойкости стальных конструкций, выполненных из стали одной и той же марки и эксплуатируемых в одинаковых условиях.
Согласно эксплуатационным данным, наиболее низкой коррозионной стойкостью обладают трубопроводы. изготовленные из НС типа 09Г2С. 17Г1С и т. и. Можно предположить, что именно наличие марганца в металле способствует снижению его коррозионной стойкости. В пользу этого предположения свидетельствуют хорошо известные данные [2 - 7) о существенном снижении коррозиотюй стойкости нержавеющих сталей при выделении в их структуре включений сульфида марганца Указанные включения обралютея в сталях даже при крайне низких уровнях содержания серы (Тысячные доли процентаї (5. S|
Однако нрово.иггь пара петь между влиянием сульфидных включений (СВ) на склонность к локальной коррозии нержавеющих и рассматриваемых в настоящей работе УС и НС некорректно, поскольку в первом случае она ративается на пассивной, а во втором - на активно растворяющейся поверхности металла Кроме того. СВ в нержавеющих сталях представлены сульфидами марганца, содержащими некоторое количество Fe и легирующих элементов (Ст. Ті) (9). Содержание металлических элементов в УС и НС (за исключением Мп в последних) не превышает 0,3 - 0,5 % (10). что не позволяет им входить в состав СВ. Можно предположить. что если и есть различия в химическом составе образ>юшихся в mix сталях СВ. то они определяются не химическим составом металла, а способом
Таблица I.
Некоторые характеристики исследованных сталей
№ п п Марка стали Состав сульфидных включений Результаты коррозионных испытаний
Акер* 1 м:сут Характер р-рения
1 17Г1С (Ca. Mg. Mn)S 2.45 Пигтинги глубокие
2 17Г1С MnS 1.80 Пигтинги
3 Сг20 не обнаружено 1.08 Равномерное
4 Сг20 (C.u Mg. Mn)S 2.44 Питтингн глубокие
5 Сг20 MnS 1.63 Питтингн
6 Fe не обнаружено 0.75 Равномерное
7 Fe MnS 1.45 Пигтинги
его производства, гак как в состав СВ (в зависимости от способа выплавки металла) могут войти некоторые элементы огнеупоров. раскислителей и т. д. Сведения относительно того, могут ли и насколько сильно влиять указанные различия в составе СВ на их активность по отношению к локальной коррозии УС и НС, в настоящее время отсутствуют.
Основной целью настоящей работы было исследование влияния нашчия в металле СВ и их химического состава на стойкость против шггпшговой и/или язвенной коррозии УС и НС.
Исследовали образцы трубных статей Ст20 и 17Г1С. вырезанные из металла, произведенного в различное время на различных металлургических заводах Д ія сравнения исследовали образцы высокочистого Ре и Ре. содержащего в стр\кт>ре СВ (11|. Химический состав СВ. определенный методом микроанализа рнергодисперсионный вариант», приведен в таблице 1
Основным типом неметаллических включений в стали 17Г1С были СВ. однако их состав рапичатся Ст20 не всех исследованных плавок содержала СВ. а если они и присутствовали, то их состав также мог быть разным.
Согласно потенциодинамическим (0.72 В/ч) и галь-ваностатическим (/ = 0.3 АЛг) экспериментам, проведенным согласно [11. 12] в боратных буферных растворах (3 ммоль/л ЫаС1: -20° С и 40° С: pH 7,5 и 8.5. И:). в растворах при pH 7.5 и 8.5, электроды из сталей 17Г1С и 20 находятся соответственно в активном состоянии и в состоянии, при котором образуются питтингн. а поведение этих сталей определяется наличием или отсутствием в их структуре СВ и химическим со-
ставом этих включений. Об этом свидетельствует практическое совпадешь поляризационных кривых и близость характеристических потенциалов (коррозии
р, питтингообразования £по, репассивацш! £рп), полученных для содержащих СВ железа. УС и НС в обоих растворах. Соответствующие характеристики чистых по СВ Ре и Ст20 практически совпадают В менее концентрированных (2 ммоль/л) растворах £по и £рп сталей, содержащих СВ сложного состава - (Са М§. Мп£>. оказываются несколько отрицательнее. чем Епо и Ерп сталей с включениями Мп8. а их тех и друтих сталей практически совпадают. Эго свидетельствует об облегчении процесса зарождения шплинтов и затруднении репассивации при выделении в металле СВ сложного состава.
Длительные (90 сут.) коррозионные испытания в растворе 0,17 М ЫаС1 + 0,13 М К.С1 + 0,0008 М №£0., + + 0.008 М ЫаНСОч (pH 8.5 + 0.1) показали что скорость растворения сталей определяется присутствующими в их структуре СВ. Об этом свидетельствуют близкие значения скорости коррозии /Скор, полученные для Ре и сталей различных марок, содержащих однотипные неметаллические включения Наибольшие величины ККф характерны для сталей, содержащих СВ. Гии включений также влияет на А'кор. Стали, содержащие СВ сложного состава растворяются с более высокими скоростями, чем содержащие простые сульфиды марганца - МиБ.
Характер растворения поверхности сталей также определяется наличием в их структуре и типом СВ. Оказалось, что стали с СВ в структуре подвергаются остро локализованной гаптинговой коррозии. Чистые Ре и Ст20 растворяются равномерно. Более глубокие гаптинги наблюдаются на поверхности сталей, содержащих включения (Са М§. Мп)5.
Приведенные данные свидетельствуют о том, что выделение в структуре УС и НС сульфидных включений способствует повышению их склонности к локальной коррозии. Более опасными в коррозионном отношении оказываются СВ состава (Са, Mg, Mn)S. Поскольку, как было упомянуто ранее, указанные СВ скорее всего образуются в процессе выплавки или пе-реалавов металла для повышения коррозионной стойкости сталей рассматриваемых марок необходимо совершенствование процессов производства металла.
ЛИТЕРАТУРА
1 Улиг Г.Г.. Реви Р. У. Коррозия и борьба с ней Введение в коррозионную Havrv и технику- Л Химия (Ленинградское отделение). 1989 455 с
2 Колотыркин ЯЛ f.. Фреймах JJ.II. // Итоги науки и техники Сб Сер Коррозия и защита от коррозии М ВИНИТИ 1978 Т 6
С 5
3 Фрей-ман Л.И.. Колотыркин ЯМ.. Реформатская /А//, и Ор. Защита металлов 1992 Т 28 № С 179
4 Колотыркин ЯМ. Фрейман Л.П.. Реформатская П.П.. Памьшин Е.1. Защ|гга металлов 1994 Т 30 Si5 С 453
5 Фреймам ЛИ.. Реформатская П.П.. Бомлхюский С.Д.. Волков А.Е Защита металлов 1980 Т 16 Nsb С 714
6 Реформатскс.. П.П.. Фрей-иан Л.Н.. Коннов Ю. П.. Колиты ркин ЯЛ I. Волков А.К.. Волков Л.Е. Защита металлов 1984 I 20 Х®4 С 552
7 Реформатская П.П.. Фрейман Л.П.. Колотыркин Я.\I. и ор. Защита мет аллов 1986 Т 22 .Vil С" 3
8 Фрейман ЛИ.. Реформатская П.П.. Маркова Т.П. Зашита металлов 1991 Т 27 Х»4 С 617-625
9 Szummer A.. Lublmska K.. Jamc-Czachor M. Archiwum nauka о maienalach 1993 V 14 \?4 P 281
10 Журавлев В.H.. Николаева O.A. Машиностроительные стали Справочник М Машиностроение. 1981 391 с
11 Реформатская П.П.. Сулъженко А.И. •'/ Защита металлов 1998 Т 34 .Vi5 С 505
12. Реформатская П.П.. ПоОооаев А.Н.. Флориамович ГМ. Аще\'лова П.П. Защита металлов 1999 Т 35 .Vil С 1
УДК 620.197.3
СВЯЗЬ ЗАЩИТНОГО ДЕЙСТВИЯ СМЕСЕЙ ИНГИБИТОРОВ ПЕРЕМЕННОГО СОСТАВА И КОНЦЕНТРАЦИИ С ПОЛЯРНЫМИ СВОЙСТВАМИ ЗАМЕСТИТЕЛЕЙ В ИХ МОЛЕКУЛАХ
© В.П. Григорьев, А.Ф. Нассар, С.П. Шпаиько, Л.Д. Попов
Ростов-на-Цону. Ростовский государственный университет
Принцип линегаого соотношения свободных энергий реакции и активации (принцип ЛСЭ) нашел широкое применение при трактовке влияния природы ПАВ на эффективность их защитного действия в кислых и нейтральных средах [1 - 4] Характерной особенностью привлечения принципа ЛСЭ в ранее опубликованных работах является равенство объемной конценлрашш исследуемых ПАВ в рассматриваемом ряду растворов и однокоутонентность по ингибитору. Привлечение принципа ЛСЭ к трактовке смесей ПАВ ранее фактически не рассматривалась в лтературе. за исключением многокомпонентных систем, на базе соединений одной реакционной серш! [5], .либо к многокомпонентным смесям на основе соединешш нескольких реакци-
онных серий [6]. Обязательным условием в этих случаях является постоянство и равенство концентрации компонентов данной PC во всех рассматриваемых растворах.
Обычно в практике защиты металлов от коррозш! применяют смеси ингибиторов, причем их промышленное производство предусматривает выпуск этой продукции С МеНЯЮЩеЙСЯ в определенных пределах концентрацией компонентов, и даже числом последних. Одновременный учет влияния на защитные свойства изменения концентрации компонентов, их числа и природы ранее в Л1пературе не описывался. В настоящей работе сделана попытка даль ответ на этот вопрос на базе принципа ЛСЭ для растворов, содержащих смеси соединений одной и нескольких реакционных серий.
