Влияние изоляционных материалов на коррозию металлов и причины этого явления

Thread Content

Последнее изменение в этом посте было сделано Ван Вэй2 22.07.2019 в 09:04. Влияние теплоизоляционных материалов на коррозию металла и причины этого явления. 1. Характер коррозии. Металлические контейнеры, колонны и резервуары являются основным оборудованием для производства и хранения нефтепродуктов в нефтехимической промышленности. В качестве изоляционного материала для внешних стен оборудования на химических заводах чаще всего используется сланцевая вата или сверхтонкая стекловата; внешний слой защиты состоит из цементно-асбестовой смеси или оцинкованной жести. В результате длительного воздействия атмосферных факторов нарушается внешний защитный слой; особенно сильно повреждаются панели на нижних углах внешних стен башен, резервуаров и контейнеров на глубине примерно полуметра. Это проявляется в том, что защитный слой из асбестового пепла отслаивается пластами, в результате чего утеплительный слой полностью оказывается на поверхности, подверженной воздействию атмосферы. После примерно 5 лет эксплуатации при сильной коррозии в стенках резервуара образовались пробоины. Судя по степени коррозии на поверхности, толщина продуктов ржавчины составляет примерно 3–5 мм; под слоем ржавчины находятся участки с повреждениями разного размера или ямки от коррозии. 2. Причины коррозии. Большинство изоляционных материалов, используемых для изоляции резервуаров, представляют собой сланец или сверхтонкий стекловолокнистый материал. Эти материалы получаются путем обжига и склеивания минералов. Поскольку в минералах содержится большое количество неорганических солей, изоляционные материалы, получаемые путем их обработки (а иногда и без нее), по-прежнему содержат вредные вещества, такие как хлориды, фториды и сульфиды. При контакте этих изоляционных материалов с металлической поверхностью происходит их коррозия. Причины этого следующие: ⑴ В составе изоляционных материалов присутствуют вещества, способные поглощать воду, такие как K2O, Na2O и т. д. Эти вещества вступают в химическую реакцию с влагой из воздуха, в результате чего поглощается большое количество воды. Кроме того, поскольку изоляционные материалы состоят из столбчатых волокон, легко возникает явление сифона, что приводит к увлажнению материала. Наличие растворимых солей в изоляционном материале также способствует усилению процесса конденсации воды в нем. Адсорбция и конденсация воды приводят к увлажнению изоляционных материалов, образуя на поверхности металла водяную пленку. Растворение растворимых веществ превращает водную пленку в сильный электролитический раствор, создавая необходимые условия для электрохимической коррозии металлов. По результатам анализа в стекловой вате, находящейся непосредственно у поверхности металла, концентрация хлорид-ионов достигает 1,6%, тогда как сама стекловая вата содержит 1800 мг/л хлорид-ионов. ⑵Из-за различной степени покрытия теплоизоляционным материалом затрудняется обеспечение кислородом, что приводит к формированию зон с недостатком кислорода. В местах повреждения теплоизоляционного материала (в местах сильной коррозии) происходит обильное поступление кислорода. В результате в двух соседних участках, где имеется непрерывная пленка электролита, формируются элементы кислородного градиентного элемента, что приводит к электрохимической коррозии. Когда защищаемая металлическая поверхность покрывается алкидной краской, из-за проницаемости слоя краски коррозионные вещества могут проникать сквозь него к металлу. Это разрушает силу сцепления краски с металлической поверхностью, в результате чего покрытие повреждается. Особенно при длительной влажности в углах дна емкости или наличии влаги снижается прочность соединения лакового покрытия с основанием, что приводит к отслаиванию или появлению пузырьков на лаковом покрытии. При влажных условиях на поверхности металла накапливается избыток, и скорость коррозии обычно определяется скоростью поступления кислорода. Из-за наличия мембраны электролита на участках поверхности металла, где имеются дефекты, происходит электрохимическая коррозия. Реакции выглядят следующим образом: анодная реакция: Fe → Fe²⁺ + 2e⁻; катодная реакция: 1/2O₂ + H₂O + 2e⁻ → 2OH⁻. В растворе происходит реакция: Fe²⁺ + 2OH⁻ → Fe(OH)₂; затем Fe(OH)₂ + O₂ → Fe₂O₃·H₂O. Кислород вступает в контакт с металлом на его поверхности; области с высоким содержанием кислорода являются катодами, а области с низким содержанием кислорода – анодами, которые подвергаются коррозии. Когда покрытие повреждается, металлическая поверхность становится более восприимчивой к коррозии. Образуются ржавые наросты, которые создают своего рода полусферическую крышку. Эта крышка препятствует поступлению кислорода к участкам металла, находящимся под ней, что способствует дальнейшей коррозии. В зависимости от степени подачи кислорода, на поверхности ржавчинных узелков находится красно-коричневый оксид железа высокой степени окисления; во внутреннем слое — черный магнитный оксид железа или смесь серо-зеленых оксидов железа низкой и высокой степени окисления. Когда на поверхности металла имеется слой ржавчины, он выполняет функцию резервуара для воды и кислорода. За определенных условий продукты коррозии могут влиять на электрохимические процессы коррозии в атмосфере. Эванс считает, что слой ржавчины, образующийся в результате коррозии в атмосфере, во влажных условиях может выступать в качестве сильного окислителя. Следовательно, как только на поверхности металла образуется ржавчина, под воздействием периодических изменений влажности воздуха процесс коррозии на поверхности металла будет усиливаться.