Режим мониторинга питтинговой коррозии хромоникелевых сталей

В. Э. Ткачева, С. С. Виноградова, Б. Л. Журавлев,

Р. А. Кайдриков

РЕЖИМ МОНИТОРИНГА ПИТТИНГОВОЙ КОРРОЗИИ ХРОМОНИКЕЛЕВЫХ СТАЛЕЙ

Предлагается метод мониторинга питтинговой коррозии, основанный на периодическом определении «запаса питтингостойкости по потенциалу», в качестве которого выбран основной базис питтингостойкости в соответствии с ГОСТ 9.912-89. Рассмотрен алгоритм выбора параметров режима мониторинга питтинговой коррозии хромоникелевых сталей.

Раннее обнаружение изменений в коррозионном состоянии металла обеспечивается электрохимическими методами [1, 2, 3]. Наиболее перспективным электрохимическим методом мониторинга питтинговой коррозии является импульсный гальванодинамический метод, разработанный для мониторинга хранилищ жидких радиоактивных отходов АЭС [1]. Метод состоит в наложении треугольного переменного тока инфранизкой частоты с регулируемой амплитудой на датчик и выявлении специфических «питтинговых» колебаний электродного потенциала, свидетельствующих о начале питтинговой коррозии.

Используемый в этом методе принцип опережающего мониторинга основан на том, что металл датчика находится в более жестких условиях, чем металл, из которого изготовлено оборудование. Для этого потенциал металла датчика смещают от потенциала свободной коррозии на величину принятого минимального запаса питтингостойкости (равного амплитуде вынужденных колебаний потенциала). Это приводит к тому, что в случае ужесточения условий эксплуатации питтинговая коррозия на металле датчика появляется раньше, чем начнет разрушаться металл оборудования.

Перед осуществлением мониторинга экспериментально определяются потенциалы питтингообразования Е ур и свободной коррозии Есв к, а затем вычисляется разность между ними (запас питтингостойкости по потенциалу). Далее принимается минимальнодопустимый запас питтингостойкости ДЕ м,м дд-пй , равный 50, 100 мВ и т.д. Экспериментально находится амплитуда колебаний треугольного переменного тока, при пропускании которого максимальное смещение потенциала металла от потенциала свободной коррозии равно принятому минимальному запасу питтингостойкости. Если в процессе эксплуатации оборудования при данной амплитуде колебаний тока на датчике достигается потенциал питтингообразования, то появляются «питтинговые» колебания потенциала, и система мониторинга выдает сигнал опасности.

К недостаткам рассматриваемого метода можно отнести неопределенность условий, связанную с подбором амплитудной плотности поляризующего тока, приводящей к заданному смещению потенциала и его частоты. Это делает «запас питтингостойкости по потенциалу» некоторой условной величиной, что, впрочем, не снижает её практической значимости, в том числе и для понимания сути метода.

Основное отличие разрабатываемого метода мониторинга заключается в том, что в качестве «запаса питтингостойкости по потенциалу» предлагается использовать основной базис питтингостойкости в соответствии с ГОСТ 9.912-89 [4], который периодически измеряется. Сигнал опасности выдается при снижении значения основного базиса питтинго-

стойкости до заранее определенной величины. Для реализации такого подхода используется импульсная гальваностатическая поляризация образца-свидетеля. При этом плотность тока в импульсе и продолжительность импульса обеспечивают появление на образце-свидетеле устойчиво развивающихся питтингов, а продолжительность паузы между импульсами должна быть достаточна для их пассивации.

В качестве примера выбора параметров режима мониторинга исследовали сталь марки Х18Н9Т в модельной технологической среде, содержащей хлорид-ионы и окислитель (KзFe(CN)6).

На первом этапе в соответствии с ГОСТ 9.912-89 эмпирически была определена минимальная плотность анодного тока (=0,05 А/м2), вызывающая рост устойчивых питтингов. Хронопотенциограмма анодной поляризации, соответствующая этой плотности тока, представлена на рис. 1.

На втором этапе определили, что в рассматриваемом модельном растворе потенциал питтинговой коррозии устанавливается примерно за 1000 с, а основной базис питтинго-стойкости составляет величину порядка 220 мВ.

На следующем этапе выбора параметров режима мониторинга задается величина минимального запаса питтингостойкости ДЕрС ^п, определяемая опасностью последствий питтинговой коррозии. В нашем случае ДЕрС ^п может иметь значения от 0 до 220мВ.

Рис. 1 - Хронопотенциограмма гальваностатической поляризации стали Х18Н9Т в растворе 5,8г/л N801, 0,001г/л К3Ре(С^б. ]=0,05Л/м2

Для данного модельного раствора был подобран режим циклической гальваноста-тической поляризации, состоящий из импульса продолжительностью порядка 1000 с и паузой между импульсами продолжительностью 500 с (рис. 2).

При таком режиме мониторинга продолжительность импульса достаточна для приближения потенциала образца к потенциалу питтинговой коррозии Еpc, а продолжительность паузы достаточна для пассивации возникших питтингов. Дальнейшее увеличение продолжительности импульса, на наш взгляд, нецелесообразно, поскольку это приведет к росту устойчивых питтингов, что значительно изменит состояние поверхности образца-свидетеля. Пауза может быть увеличена, поскольку, чем она продолжительнее, тем ближе состояние поверхности образца-свидетеля совпадает с состоянием поверхности металла, из которого изготовлено оборудование. Ограничение может накладываться только желаемым

быстродействием метода мониторинга, то есть вероятной частотой изменения параметров коррозионной системы, которые могут вызвать появление питтингов.

Рис. 2 - Хронопотенциограммы циклической гальваностатической поляризации стали Х18Н9Т в растворе 5,8 г/л N80!, 0,001 г/л К3Ре(С^б, І=0,05 А/м2

Более сложная ситуация для оценки питтингостойкости стали возникает в тех случаях, когда запас питтингостойкости ДЕрС принимает отрицательные значения (рис. 3). В этом случае необходимо разработать новые показатели питтингостойкости стали.

Рис. 3 - Хронопотенциограмма гальваностатической поляризации стали Х18Н9Т в растворе 5,8 г/л N80!, 0,01 г/л К3Ре(С^б, І=0,5 А/м2

Литература

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

С. 36-43.

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

3. Ткачева, В.Э. Мониторинг коррозионного состояния хромоникелевых сталей / В.Э. Ткачева [и др.] // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2006. - №3. - С.150-153.

4. ГОСТ 9.912-89. Единая система защиты от коррозии и старения. Стали и сплавы коррозионностойкие. Методы ускоренных испытаний на стойкость к питтинговой коррозии. -

введ. 1991-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1990. - 30 с.

© В. Э. Ткачева - ассист. каф. технологии электрохимических производств КГТУ; С. С. Виноградова - канд. тех. 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 КГТУ.