Питтинг коррозия: Питтинг – суть процесса, методы борьбы с питтинговой коррозией стали
Содержание
Питтинг и коррозия
Система LaserGauge® для идентификация лопастей, которые еще возможно ремонтировать
Проблемы инспектирования
Лопатка турбины реактивного двигателя
Питтинг на лопастях турбины реактивного двигателя требует ремонта сразу же по превышению порога глубины. Если питтинг слишком глубокий, лопасти не поддаются ремонту и подвергаются утилизации.
Предпринимались попытки визуальной инспекции лопастей и определения глубины методом сравнения питтинга с образцами или шаблонами. Такие визуальные измерения не всегда воспроизводимы, поскольку индивидуальные особенности инспектора, проводящего проверку, могут непосредственно повлиять на результат измерения. Также использовались оптические компараторы, но эти приборы не имели требуемого преимущества портативности.
Требования
Измерения — глубину питтинга необходимо измерять и документровать для оценки возможности ремонта лопасти.
Пределы глубины питтинга, поддающегося ремонту или отбраковке измеряются в тысячных дюйма. Соответственно измерительный прибор должен иметь требуемое разрешение.
Инструмент — в ремонтной зоне может быть несколько двигателей, инспекцию которых неоходимо провести в одно и то же время. Если инструмент для измерения питтинга не является портативным, лопасти каждого двигателя будет необходимо транспортировать в определенное место для проведения инспекции.
LaserGauge
® решение
Система LaserGauge — для проведения измерений используется датчик HS400 с 3,81 мм областью обзора вместе с портативным контроллером LG1102. Датчик имеет глубину разрешения ±0,0127 мм, позволяющую проводить измерение питтинга с требуемой точностью.
Измерения — измерения автоматизированы. Оператор размещает лазерный пучок над углублением и запускает измерение. Края углубления обнаруживаются на основе выбранных отклонений. Рассчитываются и отражаются в таблице: наибольшая глубина углубления (Min), любая выпуклость материала над исходной поверхностью (Max) и ширина (Width) углубления.
Реализованные преимущества
Финансовая экономия — сохранение тысяч лопастей от утилизации приводит к существенной
Экономия времени — инспекция проводится непосредственно в зоне ремонта. Нет необходимости транспортировать лопасти в лабораторию.
Документирование результатов — измерения воспроизводимы и повторяемы, результаты имеют прослеживаемость по времени и дате.
Смежные области применения
Коррозия — измерение коррозии имеет те же проблемы, что и питтинг. Серьезность или глубина коррозии на ответственных деталях, таких как шестерни, требует точного измерение, чтобы определить обоснованность замены или ремонта.
Система LaserGauge — в зависимости от размера коррозии и требуемого разрешения, для сканирования поверхности используют датчик с 3,81 мм или 12,7 мм областью обзора. Проекция коррозии в реальном времени отражается на контроллере LG1102 при сканировании.
Это позволяет оператору видеть поверхность и перемещать лазерный пучок более точно на интересующую область.
Измерения — оператор идентифицирует место коррозии для измерения, активирует пусковой механизм, размещает лазерный пучок над требуемым местом измерения, запускает измерение. Далее производится автоматический расчет наибольшей глубины (Min) по отношению к поверхности.
Особенности — профиль поверхности, отражаемый на дисплее LaserGauge, можно зафиксировать и сохранить. Получаемый файл типа ASCII можно перенести на ПК и вывести на график используя любое обычное приложение с электронными таблицами. Файлы с данными имеют такой же тип. Их можно открывать с помощью большого количества обычных программных приложений.
Сравнение точечной и щелевой коррозии: Выявление различий | Информационный ресурс
Коррозия — повреждение технических материалов в результате химического взаимодействия с окружающей средой — представляет собой необычайно затратную проблему.
Неконтролируемая коррозия систем трубок — главная причина ежегодных миллиардных убытков в сфере шельфовой добычи. Коррозию можно предотвратить, если знать, на что обратить внимание, и своевременно принять упреждающие меры для снижения рисков возникновения коррозии.
Почти все металлы в нашем мире подвержены коррозии при определенных условиях. Существуют способы предотвращения коррозии в нефтегазовой отрасли, в особенности при шельфовой добыче. Однако они требуют фундаментальных знаний различных видов коррозии и понимания причин ее возниковения. Понимание того, где искать коррозию, помогает свести к минимуму риски ее возникновения на буровых платформах и нефтеперерабатывающих заводах, а также существенно экономит время и деньги.
Хотите найти подходящие материалы для шельфовой добычи? Руководство Swagelok по подбору материалов поможет принять меры для предотвращения коррозии.
ПРОСМОТРЕТЬ РУКОВОДСТВО ПО ПОДБОРУ МАТЕРИАЛОВ
Возникновение коррозии
Коррозия возникает при окислении атомов металла под воздействием жидкости или газа, что ведет к потере материала на его поверхности.
Такая потеря материала приводит к уменьшению толщины стенок компонентов из углеродистой и низколегированных сталей, которые подвержены общей коррозии, что повышает вероятность механических повреждений.
Системы металлических трубок чаще всего используются в аналитических и технологических системах, гидравлических трубопроводах, а также в системах управления и бытовых системах. Многие специализированные металлы, используемые в нефтегазовой отрасли, представляют собой нержавеющую сталь с содержанием хрома более 10 %. Это способствует формированию оксидного слоя, защищающего металл от коррозии. Тем не менее при разрушении этого слоя под воздействием окружающей среды возникает коррозия нержавеющей стали.
Практически все металлы подвержены коррозии при определенных условиях. К примеру, ржавление является обычным явлением, сопутствующим коррозии углеродистой стали, в результате которого происходит разрушение железа и образование оксида железа. Однако существует и множество других видов коррозии.
Каждый вид коррозии представляет опасность, которую необходимо оценить при выборе наиболее подходящего материала для вашей области применения.
Выявление распространенных видов коррозии
Существует множество различных видов коррозии, которые могут нанести серьезный урон нефтегазовым установкам. Многие виды коррозии возникают только при определенном химическом составе металла и условиях эксплуатации. Далее мы рассмотрим две формы местной коррозии нержавеющей стали: точечную и щелевую.
Точечная коррозия
Точечная коррозия возникает при разрушении защитного оксидного слоя на поверхности нержавеющей стали, в результате чего находящиеся под ним атомы чистого металла могут начать терять электроны путем окисления в коррозионном водном растворе. Эта электрохимическая реакция вызывает образование небольших точечных выемок, или «питтингов».
Как правило, питтинги можно обнаружить при тщательном визуальном осмотре, однако они могут распространяться глубоко, полностью пронизывая стенку трубки.
Точечная коррозия также может способствовать образованию трещин в компонентах, находящихся под механической нагрузкой. В средах с повышенной концентрацией хлора, в том числе вызванной испарением из капель соленой воды, вероятность точечной коррозии выше, особенно при высоких температурах.
Во время осмотра металлических трубок на предмет точечной коррозии ищите красновато-коричневые отложения оксида железа и точечные выемки на поверхности металла.
Щелевая коррозия
Как и точечная коррозия, щелевая коррозия начинается с разрушения защитной оксидной пленки нержавеющей стали с дальнейшим образованием неглубоких выемок. Однако щелевая коррозия, как следует из названия, возникает не на виду, а в щелях.
В обычной жидкостной или газовой системе щели имеются между трубками и их опорами или хомутами, между соседними линиями трубопроводов, а также под слоем грязи и отложений, которые могут скапливаться на поверхностях. Избежать образования щелей в трубопроводных конструкциях практически невозможно, а узкие щели представляют собой большую опасность нарушения целостности нержавеющей стали.
Щелевая коррозия возникает в результате диффузии морской воды в щель, что приводит к образованию агрессивной химической среды, в которой вызывающие коррозию ионы растворяются и не могут быстро диффундировать из щели. В такой ситуации коррозия может быстро распространиться по всей поверхности внутри щели.
Щелевую коррозию можно увидеть только после снятия хомута с установленной трубки. Важно помнить, что щелевая коррозия может возникать при более низких температурах, чем точечная коррозия, поскольку под геометрической щелью (например, под трубным хомутом) легче образуется «питтинг».
Предотвращение коррозии
Зачастую коррозию можно свести к минимуму благодаря обучению персонала, предоставив ему базовые знания о материалах.
Подбор материалов. Прежде всего уделите внимание подбору материалов для трубок, опор и хомутов. Трубки из нержавеющей стали 316 подходят во многих случаях при условии, что их содержат в чистоте, а температура не слишком высока. В теплом климате, особенно в местах, где быстро образуются отложения солей, и в ситуациях, когда ржавчина со строительных балок и пола из углеродистой стали скапливается на поверхностях нержавеющей стали, коррозия трубок из нержавеющей стали 316 наблюдается чаще.
В таких случаях лучше использовать трубки из супераустенитной (например, 6Mo или 6HN) или супердуплексной (например, 2507) нержавеющей стали, которые имеют гораздо более высокую стойкость к коррозии. Повышенный предел прочности на разрыв и предел текучести супердуплексной нержавеющей стали также упрощает создание систем с более высоким максимально допустимым рабочим давлением (МДРД). Во избежание дорогостоящих ошибок обратитесь в региональный авторизованный центр продаж и сервисного обслуживания Swagelok, где вам помогут подобрать подходящие продукты и материалы для вашей области применения.
Расположение и конструкция. Для предотвращения щелевой коррозии требуется тщательное проектирование системы для сведения к минимуму числа мест, в которых может возникнуть коррозия. Один из способов уменьшения количества щелей в системе трубок — избегать размещения трубок вплотную к стенам или друг к другу. При выявлении щелевой коррозии трубок из нержавеющей стали 316 можно заменить их трубками из более устойчивого к коррозии материала и смонтировать их при помощи недорогих трубных обжимных фитингов из нержавеющей стали 316.
Компания Swagelok предлагает несколько сочетаний трубных обжимных фитингов из нержавеющей стали 316 с трубками из различных коррозионностойких сплавов.
Курс обучения — материаловедение и коррозия
Помимо этих простых мер рекомендованный подход к предотвращению коррозии включает в себя углубленное обучение и внедрение эффективной программы регулярного контроля коррозии. Компания Swagelok предлагает курс обучения материаловедению, который поможет инженерам, техническим специалистам и другим сотрудникам, участвующим в процессе подбора материалов, выбрать подходящие коррозионностойкие сплавы для жидкостных и газовых систем. Получение базового представления о коррозии — как она выглядит, где и по каким причинам возникает — теми, кто работает с трубными системами каждый день, может предотвратить разрушение материалов и дорогостоящий ремонт. Обратитесь в региональный центр продаж и сервисного обслуживания Swagelok и узнайте, как курс обучения материаловедению может помочь вашей организации в борьбе с коррозией.
ПОДРОБНЕЕ О КУРСЕ ОБУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЮ SWAGELOK
Точечная коррозия — AMPP
Последующая проверка должна выявить локальный катод, поскольку он остается непроницаемым для коррозионного воздействия.
Точечная коррозия представляет собой локальную форму коррозии, при которой в материале образуются полости или «дыры». Точечная коррозия считается более опасной, чем равномерное коррозионное повреждение, потому что ее труднее обнаружить, предсказать и спроектировать против нее. Продукты коррозии часто покрывают ямки. Небольшой узкий шурф с минимальными общими потерями металла может привести к выходу из строя всей инженерной системы. Точечная коррозия, которая, например, является почти общим знаменателем всех видов локальной коррозии, может принимать различные формы. Питтинговая коррозия может образовывать язвы с открытым (незакрытым) устьем или покрытые полупроницаемой оболочкой продуктов коррозии. Ямы могут быть как полусферическими, так и чашеобразными
Точечная коррозия представляет собой локализованную форму коррозии, при которой в материале образуются полости или «дыры».
Точечная коррозия считается более опасной, чем равномерное коррозионное повреждение, потому что ее труднее обнаружить, предсказать и спроектировать против нее. Продукты коррозии часто покрывают ямки. Небольшой узкий шурф с минимальными общими потерями металла может привести к выходу из строя всей инженерной системы. Точечная коррозия, которая, например, является почти общим знаменателем всех видов локальной коррозии, может принимать различные формы.
Точечная коррозия может образовывать язвы с м
снаружи открытыми (незакрытыми) или покрытыми полупроницаемой оболочкой продуктов коррозии. Ямки могут быть полусферическими или чашеобразными
Точечная коррозия инициируется:
a. Локальные химические или механические повреждения защитной оксидной пленки; Факторами химического состава воды, которые могут вызвать разрушение пассивирующей пленки, являются кислотность, низкие концентрации растворенного кислорода (которые делают защитную оксидную пленку менее стабильной) и высокие концентрации хлоридов (как в морской воде)
б.
Локальное повреждение или некачественное нанесение защитного покрытия
c. Наличие неоднородностей в структуре металла детали, т.е. неметаллические включения.
Теоретически локальная ячейка, которая приводит к возникновению ямки, может быть вызвана аномальным анодным участком, окруженным нормальной поверхностью, которая действует как катод, или наличием аномального катодного участка, окруженного нормальной поверхностью, на которой ямка исчезнет из-за коррозии.
Во втором случае постобследование должно выявить локальный катод, так как он останется невосприимчивым к коррозионному воздействию, как на изображении алюминиевого образца, показанного справа. Считается, что большинство случаев питтинга вызвано локальными катодными участками на нормальной поверхности.
Помимо локальной потери толщины, коррозионные язвы также могут быть опасны, действуя как концентраторы напряжения. Усталостное и коррозионное растрескивание под напряжением может начаться у основания коррозионных ямок.
Одной ямы в большой системе может быть достаточно, чтобы привести к катастрофическому отказу этой системы. Крайний пример такого катастрофического отказа произошел недавно в Мексике, где одной ямы на бензинопроводе, проходящем через канализационную трубу, было достаточно, чтобы создать большой хаос в городе, убив 215 человек в Гвадалахаре.
Некоторые определения:
Точечная коррозия: коррозия металлической поверхности, ограниченная точкой или небольшим участком, которая принимает форму полостей. *
Коэффициент точечной коррозии: отношение глубины самой глубокой язвы, образовавшейся в результате коррозии, к среднему проникновению, рассчитанному по потере веса. *
Эквивалентное число стойкости к точечной коррозии (PREN): эмпирическое соотношение для прогнозирования стойкости к точечной коррозии аустенитных и дуплексных нержавеющих сталей. Он выражается как PREN = Cr + 3,3 (Mo + 0,5 W) + 16N.
Types of Pitting Corrosion:
Trough Pits:
Narrow, deep
Shallow, wide
Elliptical
Vertical grain attack
Sideway Pits:
Subsurface
Подрезка
Горизонтальная коррозия зерна
Питтинговая коррозия — описание, механизм, испытания и предотвращение
Что такое точечная коррозия?
Питтинговая коррозия — это тип коррозии, которая воздействует на локальную область металла и в конечном итоге приводит к образованию отверстий в металле.
Питтинговая коррозия может привести к коррозионному растрескиванию под напряжением, например, обрушение Серебряного моста в Западной Вирджинии, США, в 1967 году.
Этот тип коррозии обычно возникает, когда небольшая площадь подвергается воздействию окружающей среды и становится анодной. Между тем, другая область в металле действует как катод. Это приводит к типу гальванической коррозии, которая начинается на поверхности металла, но может распространяться вниз и в конечном итоге привести к разрушению конструкции металла.
Повреждения, вызванные точечной коррозией
Питтинговая коррозия может привести к образованию язв на металле. Форма этих ямок может варьироваться от мелких и широких до глубоких и узких. Иллюстрация, изображающая различные формы, которые может принимать полость, образовавшаяся на металле из-за точечной коррозии.
Соотношение между самой глубокой каверной, образовавшейся в результате точечной коррозии, и средним проникновением металла (которое можно рассчитать из общей потери веса металла) определяется коэффициентом точечной коррозии.
Механизм точечной коррозии
В механизме точечной коррозии происходит окисление металла, что приводит к локализованной кислотности. Щедрое разделение катодной полуреакции и анодной полуреакции помогает поддерживать эту локализованную кислотность.
Кислотность приводит к электромиграции анионов в сторону образовавшейся ямки. Градиент потенциала также формируется за счет локальной кислотности. Ямки, образующиеся на поверхности металла, часто заполнены побочными продуктами, образующимися в процессе коррозии.
Примером, помогающим понять механизм точечной коррозии, может быть коррозия, которая возникает, когда металл подвергается воздействию электролита с высоким содержанием кислорода хлорида натрия. Поверхность металла теперь действует как катод, тогда как яма действует как анод.
Локальное образование катионов металлов в яме создает избыточный положительный заряд, который, в свою очередь, притягивает анионы хлора из электролита.
Полученные молекулы хлорида металла теперь реагируют с водой в окружающей среде с образованием гидроксида металла и соляной кислоты, что еще больше ускоряет скорость коррозии.
Испытание на точечную коррозию
Существуют различные методы проверки стойкости стали к точечной коррозии. Они:
- CPT (критическая температура точечной коррозии) — этот метод определения часто используется.
- ASTM G48, практика A и E. Поскольку кислый раствор сочетается с окислительной способностью и хлоридами, это одно из самых сложных испытаний на точечную коррозию, проводимых для нержавеющей стали.
- ASMT G48 практический A- Это тест производительности при одной температуре.
- Практика ASMT G48 E — определяет CPT.
Предотвращение точечной коррозии
Следующие контрмеры могут быть приняты для предотвращения точечной коррозии.
- Выбор материалов, о которых известно, что они обладают определенным уровнем устойчивости к данной среде.
