Мониторинг коррохионного состояния хромоникелевых сталей

УДК 620.193.

В. Э. Ткачева, Л. Р. Назмиева, Б. Л. Журавлев

Р. А. Кайдриков

МОНИТОРИНГ КОРРОЗИОННОГО СОСТОЯНИЯ ХРОМОНИКЕЛЕВЫХ СТАЛЕЙ

Рассмотрен импульсный гальванодинамический метод, используемый для мониторинга питтинговой коррозии. Предложен токовый критерий запаса питтингостойкости и вольтамперный метод контроля состояния поверхности металла, позволяющие расширить возможности

гальванодинамического метода мониторинга питтинговой коррозии и повысить его надежность.

Проблема коррозионного мониторинга появилась в связи с ужесточением условий производственных процессов и увеличением времени безостановочной эксплуатации технологических установок. Непрерывный контроль состояния оборудования позволяет своевременно воздействовать на технологические параметры, влияющие на коррозию, что предотвращает возникновение аварийных ситуаций.

К коррозионному мониторингу предъявляется ряд требований:

- раннее обнаружение изменений в коррозионном состоянии оборудования;

- возможность получения количественной связи между параметрами

технологического процесса и коррозионным состоянием оборудования;

- возможность осуществления прогноза.

Диапазон методов, применяемых в мониторинге локальных видов коррозии, в частности питтинговой коррозии, невелик. Существующие методы условно делят на две группы [1]. К первой относят методы, связанные с измерением каких - либо физических параметров, изменяющихся в результате коррозии (образцы свидетели, ультразвук, акустическая эмиссия, радиография, термография и др.). Недостатком этих методов является то, что для получения надежных результатов необходимо большое число измерений.

Ко второй группе относят электрохимические методы (измерение потенциалов, метод импеданса, метод электрохимических шумов и др.). Основным преимуществом этих методов является возможность раннего обнаружения изменений в коррозионном состоянии металла.

Анализ литературных данных об электрохимических методах мониторинга питтинговой коррозии показал, что на данный момент наиболее перспективным является импульсный гальванодинамический метод [2]. Принцип, положенный в основу метода, иллюстрирует рис. 1.

Н Л чапьн ые уело 9ИЯ Иэ м ен ивш ие с я условия

{E;HiFJ, s EtUT,)

ДЕ

snrci

>дЕ

Ы1Ы ЭйППС

ДЕ

у.ппсг

<ДЕ

иммпгс

_______________________а__________________________________б__________________________

Рис. 1 - Принцип опережающего мониторинга

Метод предусматривает наложение треугольного переменного тока инфранизкой частоты с регулируемой амплитудой на датчик, состоящий из двух электродов (изготовленных из того же металла что и оборудование) и выявление специфических "питтинговых" колебаний электродного потенциала. Метод позволяет получать опережающий сигнал о возможном возникновении питтинговой коррозии за счет того, что металл датчика при анодной поляризации находится в более жестких условиях, чем металл оборудования.

Перед началом мониторинга экспериментально определяются потенциал свободной коррозии (Есвк) и потенциал питтингообразования (Епс), и вычисляется разность между ними, представляющая собой запас питтингостойкости по потенциалу (АЕзап пс). Далее в пределах запаса питтингостойкости выбирается смещение потенциала (AEmin ЗАП пс), ужесточающее условия эксплуатации металла датчика. Это смещение потенциала обеспечивается экспериментально подобранной амплитудой колебаний переменного тока.

Считают, что в случае, когда изменяющиеся условия эксплуатации оборудования, уменьшат запас питтингостойкости ниже выбранного уровня (АЕзап ПС2 < AEmin зап пс) наблюдаются «питтинговые» колебания потенциала (рис. 1б), предупреждающие об опасности. К недостаткам такого подхода можно отнести то обстоятельство, что при изменении условий эксплуатации наряду с изменением потенциалов свободной коррозии и питтингообразования изменяется и амплитуда колебаний потенциала, что делает условия мониторинга неоднозначными. Этого недостатка можно избежать, если наряду с запасом питтингостойкости по потенциалу рассматривать запас питтингостойкости по амплитудной плотности тока, не зависящий от изменения условий.

Экспериментальные данные (рис. 2) показали, что при изменении концентраций компонентов раствора, иногда наблюдается уменьшение запаса питтингостойкости по потенциалу при одновременном увеличении запаса питтингостойкости по амплитудной

плотности тока, что также свидетельствует о целесообразности использования двух критериев.

DE, мВ Aji

Рис. 2 - Диаграмма питтингостойкости стали 12Х18Н9, определяющая области устойчивости к питтинговой коррозии, и отражающая связь амплитуды колебаний поляризующего тока с амплитудой колебаний потенциала датчика в растворах (NaCl, г/л - K3Fe(CN)6, г/л): 1 - 1,0-0,5; 2 - 30,0-30

Если исходное коррозионное состояние металла, из которого изготовлено оборудование неизвестно, то в этом случае гальванодинамический метод можно дополнить построением вольтамперных кривых (фигур Лиссажу) однозначно связанных с состоянием поверхности металла [3].

Предлагаемые токовый критерий запаса питтингостойкости и вольтамперный метод контроля состояния поверхности металла позволяют расширить возможности гальванодинамического метода мониторинга питтинговой коррозии и повысить его надежность.

Литература

1. Таранцева К.Р. Мониторинг питтинговой коррозии. Пензенский технологический институт. 1996. 17 с. Бибилиогр.: С.14-17. Деп. в ВИНИТИ РАН. № 988-В96.

2. Ломовцев В.И., Городничий А.П., Быков А.Б. Выбор критерия и метода оценки питтингостойкости промышленного оборудования //Защита металлов.1993. Т.29. №1. С.36-43.

3. Кайдриков Р.А., Журавлев Б.Л., Нуруллина Л.Р. Мониторинг питтинговой коррозии технологического оборудования //Защита металлов. 1999. Т.35. №2. С.244-245.

© В. Э. Ткачева - асс. каф. технологии электрохимических производств КГТУ; Л. Р. Назмиева -канд. хим. наук, доц. той же кафедры; Б. Л. Журавлев - д-р хим. наук, проф. той же кафедры; Р. А. Кайдриков - д-р техн. наук, проф., зав. каф. технологии электрохимических производств