ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Повышение коррозионной стойкости алюминиевых сплавов из "Коррозия металлических конструкций и защитные покрытия в сероводородсодержащих средах " Конструкционными материалами, обладающими уникальным комплексом свойств и технико-экономических показателей, являются алюминий и его сплавы. [c.23] Алюминиевые сплавы по сравнению со среднеуглеродистой сталью при одинаковых прочностных показателях имеют преимущество по удельной прочности, коррозионной стойкости во многих агрессивных средах нефтяной и газовой промышленности, электро- и теплопроводности. [c.23] Ввиду высокой коррозионной стойкости алюминия и его сплавов в условиях агрессивных сред, характерных для нефтедобывающей промышленности, перспективно их использование в качестве конструкционного материала для изготовления буровых, насосно-компрессорных труб и деталей газопромыслового оборудования. Известно, что алюминий и его сплавы подвергаются коррозионному разрушению в результате общего растворения, питтинга, межкристаллитной коррозии, коррозии под напряжением, расслаивающей коррозии. Вид коррозионного разрушения определяется составом алюминиевого сплава, зависит от состава коррозионной среды и условий эксплуатации. Так, при использовании бурильных труб из алюминиевых сплавов возможно развитие контактной коррозии за счет соединения их с остальными замками. В зазорах резьбовых соединений происходят процессы щелевой коррозии, а при нагружении таких соединений переменными нагрузками возникают процессы фрет-тинг-коррозии. Значительное влияние на характер коррозионного разрушения оказывает pH коррозионно-активной среды. Практика эксплуатации алюминиевых труб показывает, что с увеличением pH от 1 до 13 меняется характер коррозионного поражения равномерная коррозия — в сильнощелочной, щелевая — в сильно кислой областях, питтинговая — при pH = 3-11. [c.24] Для повышения износостойкости поверхности алюминиевых сплавов применяют метод (глубокого) твердостного анодирования, использование которого позволяет заменить многие специальные стали и цветные металлы из алюминиевых сплавов с оксидными пленками. Защитная способность, твердость, толщина, пористость, износостойкость анодных пленок зависят от состава электролита, режима анодирования, свойств обрабатываемых алюминиевых сплавов, состава наполнителя, применяемого для последующей пропитки пористой анодной пленки, а также от режимов термической обработки. [c.25] К преимуществу процесса МДО относят возможность получения оксидных пленок на деталях сложной конфигурации, включая внутренние поверхности. [c.26] В табл. 1 приведены коррозионные характеристики алюминия, анодированного в режиме МДО из силикатсодержащих электролитов в присутствии различных пигментов. [c.26] Анализируя литературные источники и производственные данные (в частности, ОГКМ, АНК Башнефть , ОАО Татнефть ) о применении конструкционных материалов для оборудования и трубопроводов, работающих в сероводородсодержащих средах, можно сделать вывод о том, что коррозия углеродистых сталей в таких условиях неотвратима, поскольку образующиеся продукты коррозии не способствуют наступлению пассивного состояния металла ни при каких комбинациях внешних и внутренних факторов. В связи с отмеченным, действенным направлением по повышению долговечности конструкций может быть применение коррозионно-стойких материалов и покрытий, предотвращающих или снижающих интенсивность воздействия рабочих сред за счет рационального использования электрохимических характеристик материала подложки и покрытия, а также барьерного эффекта. [c.27] На объектах нефтегазовой отрасли для защиты оборудования и конструкций наиболее широкое распространение получили металлизационные покрытия (МП) цинком и алюминием, отличающиеся простотой и доступностью для нанесения в полевых (внезаводских) условиях. [c.28] Защитные свойства цинковых и алюминиевых покрытий определяются совокупным действием ряда факторов экранирующих свойств, присущих сплошным покрытиям (изолирующий эффект) способности пористых покрытий (с объемной пористостью, не превышающей 20 %) защищать сталь электрохимически и, наконец, способности покрытий при нарушении сплошности к самозащите плотными пленками, образуемыми продуктами коррозии (на цинковых покрытиях — карбонатами состава 4Zn0- 02-H20, на алюминиевых — оксидом алюминия). Пленки придают покрытиям непроницаемость и препятствуют протеканию коррозионных процессов на поверхности основного металла под покрытием. [c.28] При назначении цинковых покрытий для эксплуатации в жидких средах и при повышенной температуре необходимо учитывать, что характер пленки, образуемой на поверхности продуктами коррозии цинка, меняется. При температуре 55-75 °С, когда скорость коррозии цинка максимальна, образуется зернистая, плохо сцепленная с поверхностью пленка. С ростом температуры до 95-100 С скорость коррозии цинка уменьшается, а плотность пленки и прочность ее сцепления с поверхностью увеличиваются, пленка снова приобретает защитные свойства [53]. [c.30] Влияние значения pH на скорость коррозии цинка и алюминия представлено на рис, 3, из которого видно, что защитные свойства цинка проявляются в диапазоне значений pH = 6-11, а алюминия — при pH = 4,5-8,5. Выше и ниже этих значений оба металла не устойчивы. [c.30] ВНИИавтогенмаш для защиты стали от коррозии в промышленной агрессивной атмосфере, щелочных растворах, а также в пресной и морской воде рекомендует композиционные цинк-алюминиевые покрытия, отличающиеся более высокой стойкостью в этих условиях, чем цинковые или алюминиевые. Получают такие покрытия методом электрометаллизации, путем одновременного распыления цинка и алюминия. [c.31] В сероводородсодержащих средах металлические А1-, d-, Ni-покрытия— катодные по отношению к стали, значительно облагораживают ее стационарный потенциал. В работе [45] показано, что в присутствии ионов хлора потенциал покрытия может смещаться в отрицательную область, и покрытие может стать анодом по отношению к стали. Цинковое покрытие в сероводородсодержащей среде как без ионов хлора, так и при наличии их всегда является анодом по отношению к стальной основе. [c.32] Потенциал незащищенной стали в сероводородсодержащей среде (H2S — 1200 мг/л) составляет -650 мВ. При нанесении алюминиевого, кадмиевого, никелевого покрытия происходит облагораживание потенциала во времени вследствие образования поверхностных пленок, формирующихся в присутствии сероводорода, при этом потенциал поверхности покрытия составляет, мВ Л1--570 d--410 Ni — +280 Zn--750. [c.32] Высокий защитный эффект покрытий в сероводородсодержащих средах подтверждается данными по поляризационному сопротивлению как без растягивающих нагрузок (а = 0), так и при них (а = 1,1 Стог) (табл. 2). [c.33] Наиболее высоким поляризационным сопротивлением в среде 1200 г/л HjS обладает цинковое покрытие. Поляризационное сопротивление уменьшается от цинкового к алюминиевому. Наложение растягивающих напряжений облегчает анодный и катодный процессы, потенциал для всех покрытий сдвигается к более отрицательным значениям. [c.33] Защитные свойства покрытий сохраняются до определенного уровня напряжений, выше которого нарушается их сплошность. А1-, Zn-покрытия сохраняют высокий защитный эффект при напряжениях а = 1,1 Одг, вызывающих малые пластические деформации. [c.33] Металлические покрытия обеспечивают защиту стали в условиях статической водородной усталости при различном уровне нагружения. [c.34] Общий вид зависимостей а — Ig х одинаков для всех покрытий и по мере увеличения защитного эффекта сдвигается параллельно в сторону увеличения Ig т, что соответствует повышению предела статической водородной усталости. Данные по пределу статической водородной усталости на базе 200 ч и времени до разрушения при 0,7 и 0,8 приведены в табл. 3. [c.34] В работе [49] отмечается, что диффузионное алитирование и цинкование разблагораживают потенциал стали, при этом значение стационарного потенциала для алитированных образцов составляет -710 мВ, для оцинкованных -860 мВ. Результаты исследования статической водородной усталости сталей с различными диффузионными покрытиями, приведенные ниже, показывают, что наибольшими защитными свойствами обладает цинковое покрытие (табл. 4). [c.34] Вернуться к основной статье