Подпишитесь на обновления сайта. Получайте новые статьи на почту:

РАЗРАБОТКА ВЫСОКОНАДЕЖНОЙ АНТИКОРРОЗИОННОЙ ЗАЩИТЫ АППАРАТУРЫ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ.

УДК 620.193:66.02

Товажнянский Л.Л., Чуняева Л.О.

РАЗРАБОТКА  ВЫСОКОНАДЕЖНОЙ  АНТИКОРРОЗИОННОЙ  ЗАЩИТЫ АППАРАТУРЫ  ХИМИЧЕСКИХ  ПРОИЗВОДСТВ.


Национальный технический университет “Харьковский политехнический
институт”

Общие замечания. Надежность и эффективность работы химической аппаратуры во многом определяется уровнем ее противокоррозионной защищенности. Если он недостаточен, коррозия резко снижает долговечность конструкций и аппаратов, а их отказы влекут за собой нерациональные затраты труда, энергии и других ресурсов. Поэтому основной задачей разработки метода антикоррозионной защиты является обеспечение коррозионной стойкости на весь период эксплуатации изделия при соблюдении современных требований к ресурсо-, энергосбережению и природоохране.

Диффузионное карбидное поверхностное легирование (ДКПЛ), благодаря установленной закономерности [1], полностью отвечает этим требованиям.

Теоретические и экспериментальные исследования, проведенные в Национальном техническом университете “ХПИ” и НИФХИ им. Л.Я. Карпова показали, что при поверхностном легировании хромом, титаном железоуглеродистых сплавов углерод последних играет важную положительную роль, обеспечивая формирование особо плотных карбидных слоев, обладающих исключительно высокой и длительной коррозионной и коррозионно-механической стойкостью [2].

Установлено, что такой результат достигается при превышении определенной концентрации углерода в металле (0,2±0,03%), выше которой химическая природа процесса фундаментально меняется.

В этом процессе сталь противопоставляется хрому (диффузионному источнику), выступая как встречный диффузионный источник углерода, а не как поглотитель последнего. В результате хром и углерод обеспечивают рост карбидной фазы, не в поверхностных слоях стали, а на их межфазной границе [3].

Исследование кинетики насыщения углеродистых сталей карбидом хрома позволило установить, что альтернативность действия углерода обеспечивается одной и той же химической реакцией – связыванием хрома и углерода в карбид; определены условия, при которых карбиды хрома и других карбидообразующих элементов образуют сплошную покровную фазу [4].

Обоснованию, изложению и доказательству эффективности использования технологии ДКПЛ для антикоррозионной защиты химической аппаратуры и посвящена данная статья.

Промышленные испытания поверхностно легированных изделий. Большой объем исследований, проведенный на предприятиях химической промышленности показал значительное преимущество поверхностно легированных (ПЛ) изделий в сравнении с объемно легированными (ОЛ).

В лабораторном, полупромышленном и промышленном масштабе испытаны ПЛ образцы, трубы, трубные доски, узлы оборудования, полупромышленный абсорбер.

Например, величина коррозионных потерь в производствах азотной и серной кислот для ПЛ стали составляла 2 и 1 мкм/год, а для высоколегированной стали 06ХН28МДТ 20 мкм/год (табл. 1). В фильтровом растворе производства соды ПЛ хромом сталь корродировала со скоростью 1 мкм/год, а хромистые объемно легированные стали 0Х17, Х25 оказались нестойкими материалами (К=630 и 351 мкм/год соответственно).

Таблица 1. Результаты сравнительных испытаний ПЛ и ОЛ образцов в
промышленных условиях.

 Установлено увеличение стойкости ПЛ чугунных и стальных крыльчаток в сравнении с незащищенными в 6-8 раз, работавших на транспорте агрессивных растворов и абразивных суспензий в производстве соды (табл. 2), на Березниковском и Славянском содовых заводах.

Таблица 2. Результаты промышленных испытаний ПЛ крыльчаток.

Длительные промышленные испытания на Астраханском нефтедобывающем комплексе шаровых запорных кранов, изготовленных из специальной стали, закупленной во Франции, и из стали 45, защищенной по технологии ДКПЛ, показали преимущество последних. На основании анализа результатов промышленных испытаний установочной партии этих изделий (500 штук), технология ДКПЛ была рекомендована для серийного производства запорных шаровых кранов для нефтедобывающих комплексов.

Для проведения промышленных испытаний в производстве соды Укрнииспецсталь – разработчик технологии вакуум-диффузионной металлизации листа, ленты, труб – была поставлена лента s =3,5 мм(2,5 тонны) для изготовления отдельных узлов оборудования и опытная партия титано-хромированных трубных досок и труб для оснащения полупромышленного абсорбера.

Оборудование и коммуникации из ПЛ материалов, испытанные в цехах: известковом, каустической и кальцинированной соды показали значительно большую стойкость к коррозии и абразивному износу (в 6 раз) в сравнении с незащищенной сталью и чугуном, а также нержавеющими сталями.

Высокая стойкость к высокотемпературной коррозии установлена также на ПЛ алюминием трубах, которыми был оснащен рекуператор содовой печи. Условия работы рекуператора – температура на входе 450 оС, отходящие дымовые газы: SO2, SO3, элементарная сера, V2O5. ПЛ алюминиевые трубы – 14 тонн были изготовлены Никопольским ЮТЗ.

Национальным Техническим Университетом “ХПИ”  проведен большой объем целевых исследований, консультаций и заводских опытов, направленных на освоение процесса ДКПЛ на Сумском машиностроительном научно-производственном объединении им. Фрунзе. За 1 год работы линии ДКПЛ показано значительное преимущество  защиты поверхностным легированием изделий в сравнении с гальваническим методом . Уже за первые 2 года работы линии экономический эффект от использования процесса ДКПЛ составил более 1 млн. руб. Выявлено еще одно значительное преимущество метода ДКПЛ – экологическая чистота.

Сравнительные технико-экономические показатели, полученные в результате проведенных исследований, и испытаний приведены в таблице 3. По данным1998 г. стоимость 1т. ПЛ металла в 3,5 раза ниже стоимости этих изделий из нержавеющей стали 12Х18Н10Т.

Таблица 3. Сравнительные технико-экономические показатели для труб
из стали 20, ПЛ и ОЛ.

Выводы.

1. Технологический процесс ДКПЛ практически безотходный. Не влияя на объемные технологические и рабочие характеристики обрабатываемого изделия:

-         обеспечивает высокую и длительную коррозионную и коррозионно-механическую стойкость в химически агрессивных средах, где нержавеющие стали подвержены всем видам локальной коррозии;

-         создает возможность обработки изделий любой геометрической формы, обеспечивая при этом равноценную защиту на всей поверхности;

-         существенно уменьшает расход легирующих элементов в сравнении с объемным легированием при производстве нержавеющих сталей;

-         дает возможность заменить гальванический процесс, не отвечающий современным экологическим требованиям, на экологически чистую технологию ДКПЛ.

2. Резюмируя изложенное, следует отметить, что обсуждаемая проблема только начинает разрабатываться, и ее инженерные аспекты многогранны.

Широкое освоение процесса ДКПЛ в ближайшие годы может дать мощный импульс развитию народного хозяйства Украины, т.к. фундаментальные исследования уже привели к определенным результатам, – необходима их технологическая и техническая реализация.

Литература

1. Закономерность изменения коррозионной стойкости черных металлов: Открытие диплом №368,Заявка № ОТ-11298/ Колотыркин Я. М., Заец И. И., Зайцев И. Д., Ткач Г.А., Новаковский В.М.; Заявлено 31.01.1986; Опубл. 13.07.1989, Бюл. №4.–С.3.

2. Колотыркин Я.М., Новаковский В.М., Заец И.И. и др. Поверхностное противокоррозионное легирование черного металла карбидообразовате­лями.// Защита металлов.–1984.–Т. 20, №1.– С. 3-13.

3. Новаковский В.М., Чуняева Л.О. //Защита металлов.– 1992.–Т.28, №6.– С. 833.

4. Чуняева Л.О. // Защита металлов.– 2001.– Т.37, №1.– С. 50-54.

 

УДК 620.193:66.02

Товажнянский Л.Л., Чуняева Л.О.

РАЗРАБОТКА  ВЫСОКОНАДЕЖНОЙ  АНТИКОРРОЗИОННОЙ  ЗАЩИТЫ
АППАРАТУРЫ  ХИМИЧЕСКИХ  ПРОИЗВОДСТВ.

Рассмотрены результаты промышленных испытаний диффузионно-легированных изделий и отдельных узлов оборудования в химической и нефтехимической промышленности. Показано, что технология диффузионного поверхностного карбидного легирования обеспечивает на поверхности углеродистых сталей образование защитного фазового слоя, который сообщает им высокую коррозионную и коррозионно-механическую стойкость в химически агрессивных средах, где нержавеющие хромистые стали подвержены всем видам коррозии.

Этот метод защиты открывает путь к индустриальной разработке ресурсосберегающей и экологически чистой технологии будущего.

 

УДК 620.193:66.02

 

 РОЗРОБКА  ВИСОКОНАДІЙНОГО АНТИКОРОЗІЙНОГО  ЗАХИСТУ
АПАРАТУРИ  ХІМІЧНИХ  ВИРОБНИЦТВ.

Розглянуто результати промислових іспитів дифузійно-легованих виробів і окремих вузлів устаткування в хімічній і нафтохімічній промисловості. Показано, що технологія дифузійного поверхневого карбідного легування забезпечує на поверхні вуглецевих сталей утворення захисного фазового шару, що передає їм високу корозійну і корозійно-механічну стійкість у хімічно агресивних середовищах, де нержавіючі хромисті сталі схильні усім видам корозії.

Цей метод захисту відчиняє шлях до індустріальної розробки екологічно чистої технології майбутнього, що забезпечує ресурсозбереження.

 

UDC 620.193:66.02

Tovagnyanskiy L.L., Chunyayeva L.O.

DEVELOPMENT OF THE HIGH-RELIABLE ANTI-CORROSION PROTECTION
FOR THE CHEMICAL INDUSTRY EQUIPMENT

The industrial tests results of the diffusion-alloyed items and separate modules of equipment in chemical and oil industry are observed. It is shown, that the diffusion carbide surface alloying technology provides the formation of the protective phase layer on the surface of carbon steels, passes them high corrosion and corrosion-mechanic resistance in chemically aggressive media, where stainless chromic steels are prone to all kinds of corrosion.
This method of protection opens the way to industrial development of the resource-saving ecologically clean technology of the future.
Понравилась статья? Расскажите друзьям.
Общайтесь с нами:

Добавить комментарий