Исследование коррозионной стойкости нержавеющих хромоникелевых сталей и коррозионно-стойких никелевых сплавов в горячей концентрированной серной кислоте

Аннотация

Исследованиям процессов коррозии, протекающих на контактных поверхностях технологического оборудования, работающего в крайне агрессивных средах (температура, едкие реагенты), уделяется все больше внимания. Выход подобного оборудования из строя чреват не только существенными экономическими потерями, но и возможными человеческими жертвами и серьезными экологическими последствиями. Для предотвращения коррозии оборудования применяют материалы на основе никеля, при этом фундаментальных исследований коррозии в настоящее время не представлено, что обусловливает актуальность выполненной работы. В рамках экспериментов получены данные по коррозионной стойкости нержавеющих хромоникелевых сталей и коррозионно-стойких никелевых сплавов в процессе производства серной кислоты по технологии двойной контакт--двойная адсорбция. Установлено, что с повышением концентрации серной кислоты (97,6...100 % (масс.)) скорость коррозии снижается нелинейно с минимумом при концентрации серной кислоты 99,6 % (масс.). Экспериментально установлено, что скорость коррозии никельсодержащих материалов в технологических условиях не превышает 0,1 мм/год, что, в свою очередь, может быть использовано для расчета срока службы, а также разработки графиков технического обслуживания и ремонта системы. Доказано, что основной вклад в массопотери металлических конструкций вносит электрохимическая коррозия

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Золотухин С.Е., Курбатов А.Ю., Ветрова М.А. и др. Исследование коррозионной стойкости нержавеющих хромоникелевых сталей и коррозионно-стойких никелевых сплавов в горячей концентрированной серной кислоте. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2023, № 6 (111), с. 83--96. DOI: https://doi.org/10.18698/1812-3368-2023-6-83-96

Литература

[1] Красная Е.Г., Таранцева К.Р., Фирсова О.В. Оценка экологического ущерба вследствие коррозионного разрушения оборудования. Молодежь. Наука. Инновации. Сб. ст. XI Междунар. науч.-практ. интернет-конф. Пенза, Пенз. гос. техн. акад., 2015, с. 4.

[2] Кузин Е.Н., Аверина Ю.М., Курбатов А.Ю. и др. Технология безреагентного обезжелезивания артезианской воды для нужд оборотного водоснабжения металлургических предприятий. Черные металлы, 2020, № 10, с. 66--71.

[3] Kurbatov A., Kuzin E., Vetrova M., et al. Technology of non-reagent water treatment of natural fresh waters for the technological needs of metallurgical enterprises. Proc. 30th Anniversary Int. Conf. on Metallurgy and Materials, 2021, pp. 127--132. DOI: https://doi.org/10.37904/metal.2021.4077

[4] Колесникова Н.Н., Луканина Ю.К., Хватов А.В. и др. Биологическая коррозия металлических конструкций и защита от нее. Вестник Казанского технологического университета, 2013, т. 16, № 1, c. 170--174.

[5] Мальцева Г.Н. Коррозия и защита оборудования от коррозии. Пенза, Изд-во ПГУ, 2000.

[6] Каландаров Н.О., Гойибова Д.Ф. Влияние коррозии на прочность оборудования. Молодой ученый, 2016, № 9, с. 171--173.

[7] Новоселова Е.А., Ивахнюк Г.К. Выбор коррозионно-стойких сталей и сплавов на основе железа для предотвращения чрезвычайных ситуаций, вызванных коррозией нефтепроводов. Техносферная безопасность, 2021, № 2, с. 11--20.

[8] Подопригора А.А. Исследование коррозионного разрушения поверхностей нефтепроводов после длительной эксплуатации. Вестник Югорского государственного университета, 2011, № 4, с. 105--112.

[9] Рахимов Р.Х., Ермаков В.П., Рахимов М.Р. и др. Обеспечение безопасности хранения серной кислоты. Computational Nanotechnology, 2016, № 3, с. 183--195.

[10] Singh H., Kumar S., Kumar R. Overview of corrosion and its control: a critical review. Proc. Eng. Sci., 2021, vol. 3, no. 1, pp. 13--24. DOI: http://dx.doi.org/10.24874/PES03.01.002

[11] Akhtar J. A review on corrosion protection of iron and steel. Recent Pat. Corros. Sci., 2013, vol. 3, iss. 2, pp. 79--147. DOI: https://doi.org/10.2174/22106839113036660008

[12] Qian Y., Li Y., Jungwirth S., et al. The application of anti-corrosion coating for preserving the value of equipment asset in chloride-laden environments: a review. Int. J. Electrochem. Sci., 2015, vol. 10, iss. 12, pp. 10756--10780. DOI: https://doi.org/10.1016/S1452-3981(23)11298-3

[13] Cicek V. Corrosion engineering and cathodic protection handbook. Wiley, 2017.

[14] Филимонова В.А., Харчевникова Е.О. Защита металлов от коррозии. Вологдинские чтения, 2009, № 76, с. 128--129.

[15] Перелыгин Ю.П., Лось И.С., Киреев С.Ю. Коррозия и защита металлов от коррозии. Пенза, Изд-во ПГУ, 2012.

[16] Abrashov A.A., Grigoryan N.S., Vagramyan T.A., et al. Development of a process for applying cerium-containing protective coatings to alloy steel. Prot. Met. Phys. Chem. Surf., 2020, vol. 56, no. 7, pp. 1311--1314. DOI: https://doi.org/10.1134/S2070205120070023

[17] Abrashov A.A., Grigoryan N.S., Vagramyan T.A., et al. Durable light-absorbing coatings for structural steels. CIS Iron Steel Rev., 2020, vol. 19, no. 1, pp. 71--74. DOI: https://doi.org/10.17580/cisisr.2020.01.14

[18] Козлова Л.С., Сибилева С.В., Чесноков Д.В. и др. Ингибиторы коррозии (обзор). Авиационные материалы и технологии, 2015, № 2, с. 67--75.

[19] Томашов Н.Д., Чернова Г.П. Коррозия и коррозионно-стойкие сплавы. М., Металлургия, 1973.

[20] Liu J., Alfantazi A., Asselin E. A new method to improve the corrosion resistance of titanium for hydrometallurgical applications. Appl. Surf. Sci., 2015, vol. 332, pр. 480--487. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2015.01.140

[21] Кузин Е.Н., Кручинина Н.Е., Фадеев А.Б. и др. Принципы пирогидрометаллургической переработки кварц-лейкоксенового концентрата с формированием фазы псевдобрукита. Обогащение руд, 2021, № 3, с. 33--38. DOI: https://doi.org/10.17580/or.2021.03.06

[22] Li Y., Ives M.B., Coley K.S., et al. Corrosion of nickel-containing stainless steel in concentrated sulphuric acid. Corros. Sci., 2004, vol. 46, iss. 8, рp. 1969--1979. DOI: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2003.10.017

[23] Jones S.A., Coley K.S., Kish J.R., et al. Corrosion of nickel-containing stainless-steel in concentrated sulfuric acid: potential oscillations predicted by combination of kinetic phenomena. J. Electrochem. Soc., 2013, vol. 160, no. 8, рp. 326--335. DOI: https://doi.org/10.1149/2.027308jes

[24] Chang J.H., Chou J.M., Hsieh R.I., et al. Corrosion behaviour of vacuum induction-melted Ni-based alloy in sulphuric acid. Corros. Sci., 2010, vol. 52, iss. 7, рp. 2323--2330. DOI: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2010.03.026

[25] Базылева О.А., Аргинбаева Э.Г., Луцкая С.А. Методы повышения коррозионной стойкости жаропрочных никелевых сплавов (обзор). Труды ВИАМ, 2018, № 4. DOI: https://doi.org/10.18577/2307-6046-2018-0-4-3-8

[26] Кондратьев В.Б. Глобальный рынок редкоземельных металлов. Горная промышленность, 2017, № 4, с. 48--54.

[27] Renner M. Hochlegierte Austenite fur die Anwendung in Ruherder und bewegterhochkonzentrierter Schwefelsaure (>95 %). Werkst. Korros., 1987, no. 4-S, pp. 191--194.

[28] McAlister D.R., Corey A.G., Ewing L.J. Economically recovering sulphiric acid heat. Chem. Eng. Prog., 1986, vol. 82, no. 7, pp. 34--38.

[29] Амелин А.Г., Семенов Г.М., Золотухин С.Е. и др. Способ получения серной кислоты из сероводорода. Патент СССР 1198000. Заявл. 30.12.1983, опубл. 15.12.1985.

[30] Вера-Кастанеда Э. Извлечение теплоты абсорбции триоксида серы. Патент РФ 2672113. Заявл. 14.03.2014, опубл. 12.11.2018.