Анодная защита оборудования от коррозииВ России и в мире разработан целый ряд материалов с хорошими свойствами противостоять коррозии в среде серной кислоты – в Европе и Америке это сталь Saramet, в России – ст. 06ХН28МДТ. Но ни один материал не может полностью решить задачу по противодействию коррозии в ее разнообразных формах.Так, при проектировании теплообменника – охладителя серной кислоты, обеспечивающего высокий коэффициент теплопередачи, крайне важно, чтобы внутри межтрубного пространства холодильника был бы создан турбулентный режим течения, что способствует увеличению потока тепла от кислоты к охлаждающей среде. В условиях турбулентности и связанной с ней высокой скорости потока, если их не контролировать, возникает как коррозия, так и эрозия работающих в такой среде материалов. К счастью, нержавеющую сталь, которая обеспечивает необходимое сопротивление коррозии в среде охлаждающей воды, можно защитить от агрессивного воздействия горячей серной кислоты путем анодной пассивации металлической поверхности. Анодная пассивация достигается, когда электрохимический потенциал металла увеличивается до образования стабильной оксидной пленки на поверхности, смачиваемой серной кислотой, за счет прохождения электрического тока между расходуемым катодом и анодом (холодильником). Пленка – это продукт коррозии поверхности холодильника, происходящей в строго контролируемых условиях. Во время цикла пассивации электрохимический потенциал холодильника непрерывно измеряется и величина тока регулируется таким образом, чтобы достичь и поддерживать величину потенциала, требуемую для создания оптимального режима контролируемой коррозии для каждого конкретного холодильника. Анодную электрохимическую защиту применяют как мощное средство защиты материалов конструкций, находящихся в контакте с искусственными коррозионными средами. Анодная электрохимическая защита металлических конструкций от электрохимической коррозии состоит в том, что к защищаемой конструкции присоединяют источник поляризующего тока (анодную станцию). Механизм анодной защиты состоит в том, что при протекании электрического тока через границу защищаемого металла с коррозионной средой поверхность защищаемого металла поляризуется анодно, её потенциал увеличивается, что может приводить к почти полному прекращению коррозионного разрушения, благодаря переходу металла в пассивное состояние. Анодную защиту можно применить только в жидкой фазе и, естественно, в электропроводной среде. Принципиальная схема анодной защиты технического объекта выглядит следующим образом:  В защищаемом аппарате 1 катод 2 и электрод сравнения 3 должны располагаться таким образом, чтобы они постоянно находились в растворе.
Необходимо, чтобы к защищаемому аппарату был подключен надежно работающий регулятор потенциала 4. материал аппарата должен пассивироваться в данной среде. Емкость по возможности должна быть полностью заполнена раствором, не должно быть воздушных пространств и карманов, большого колебания уровня; поэтому периодически работающие аппараты неудобны, так как требуют периодической пассивации. Конструкция должна быть с минимальным числом уплотнений, сварка – качественной, а аппараты – простыми по форме (хотя возможна защита сложного оборудования). Существует ряд инженерных решений и примеров удачного применения в промышленности анодной защиты от коррозии технологического оборудования из углеродистой, нержавеющих сталей и титана:
При их реализации отработаны конструкции отдельных узлов системы защиты. Практика применения анодной электрохимической защиты оборудования, контактирующего с аммиачными средами.Проблема хранения и транспортирования жидких удобрений связана со значительной коррозионной активностью этих растворов. Защита от коррозии больших хранилищ с помощью лакокрасочных покрытий или футеровки, замена углеродистой стали алюминием или нержавеющей сталью ингибиторов практически малоэффективно. Поэтому применение анодной защиты углеродистой стали в аммонийно-аммиачных средах считается одним из эффективных методов защиты от коррозии, позволяющих использовать оборудование из относительно дешевой углеродистой стали. Жидкие азотные удобрения, содержащие аммиачную селитру характеризуются высоким содержанием азота, низким давлением паров. Они обладают рядом преимуществ по сравнению с другими жидкими удобрениями. Хранилища удобрений и цистерны, необходимые для транспортировки, обычно изготавливают из углеродистой стали, скорость коррозии которой в данной среде очень велика. Так, хранилище из углеродистой стали, наполненное углеаммиакатом с аммиачной селитрой, без анодной защиты корродирует со средней годовой скоростью 1,8 мм/год, а анодно защищенные хранилища корродируют с максимальной скоростью 3 • 10-4 мм/год, т.е. анодная защита позволяет уменьшить скорость коррозии в 6000 раз. Это позволяет применять анодную защиту хранилищ аммиачной воды емкостью 10000 м3, 3000 м3, а также прирельсовых складов емкостью 2000 м3, 400 м3. Ниже приведены схемы анодной защиты авто- и железнодорожных цистерн, применяемых для транспортировки азотных удобрений
Анодная защита оборудования для производства углеаммонийных солей.В действующих производствах углеаммонийных солей (УАС) конструкционным материалом является сталь 12Х18Н10Т, что существенно повышает стоимость продукта. Процесс получения углеаммонийных солей заключается в абсорбции газообразного аммиака и углекислого газа водным раствором карбоната аммония. Основные аппараты производства —абсорбер, сатуратор, декантатор — представляют собой емкости с коническими днищами. Процесс идет при температуре не более 50°С.Хромоникелевые стали 12Х18Н10Т, 08Х21Н6М2Т, 08Х22Н6Т и ОЗХ13АП9 являются стойкими материалами на всех стадиях производства УАС. Скорость коррозии сталей СтЗ и 12X13 увеличивается с ростом степени карбонизации раствора. Скорость коррозии стали СтЗ в углеаммонийных средах при комнатной температуре достигает 0,5 мм/год. Повышение температуры существенно интенсифицирует коррозию. При применении анодной защиты для углеродистой стали скорость коррозии уменьшается более чем в 500 раз и составляет 0,001 мм/год. Такую же скорость коррозии имеют нержавеющие стали, однако даже мельчайшие примеси солей хрома и тяжелых металлов в УАС неприемлемы при использовании их в пищевой промышленности и в качестве консервантов в сельском хозяйстве. Метод защиты с помощью анодной станции – эффективный и экономически выгодный метод защиты металлических конструкций от коррозии во многих агрессивных средах химической промышленности. Но в кислых средах, содержащих активирующие анионы, которые могут препятствовать пассивированию металла, применение анодной защиты невозможно. Важно также учитывать возможность усиления локальных разрушений некоторых элементов конструкций, которые могут быть следствием неравномерного распределения поляризующего тока по поверхности защищаемой конструкции. |
