3.3 Суцільна і локальна корозія

По характеру розповсюдження корозія буває суцільною і локальною (місцевою) (рис. 11).

При суцільній корозії поверхня апарату зношується рівномірно. Це найменш небезпечний з погляду контролю вид корозії.

При місцевій корозії руйнування розповсюджується тільки на окремі ділянки і локалізується на них. Різновидами місцевої корозії є виразкова і точкова. Місцевій корозії піддаються метали з чужорідними включеннями, місця зварки або підвищеного механічного навантаження, сплави грубозернистої структури, коли захисна плівка має неоднакову міцність і хімічну стійкість на різних ділянках із-за освіти гальванічних мікро- і макроелементів (пара).

Рис. 11. Види корозії: 1 – суцільна рівномірна; 2 – суцільна нерівномірна;

3 – виразкова; 4 – точкова; 5 – міжкристалітна; 6 – структурно-вибіркова.

Міжкристалітна корозія – руйнування металів по межах зерен (кристалів), при цьому зовнішній вигляд деталі не змінюється. Цей вид корозії є більш небезпечним, ніж точкова корозія. До неї схильні хромвмісні сталі, купрумалюмінієві сплави та ін. Міжкристалітна корозія може бути обумовлена рекристалізацією сплаву, утворенням в нім нової фази: нових зерен і кристалів, що утворюють між собою гальванічні пари. Схильність сплаву до міжкристалітної корозії можна запобігти спеціальною термічною обробкою і введенням деяких легуючих добавок (Ti, Та, V та ін.). Небезпека виникнення міжкристалітної корозії особливо велика біля зварних швів.

Виборча (селективна) корозія є руйнуванням однієї або одночасно декількох структурних сплавів. До такої корозії схильні, головним чином, сірі чавуни і латунь, в якій в першу чергу відбувається розчинення електрохімічних активніших кристалів заліза і цинку (процес графітизації чавунів і знецинкування латуні) [8,9].

3.4 Корозійна стійкість металів і сплавів

Корозійна стійкість металів і сплавів оцінюється за швидкістю і глибинному показнику корозії.

Швидкість корозії – це кількість металу, що руйнується в одиницю часу з одиниці геометричної поверхні металу:

де Δm – втрата маси металу, г;

F – площа поверхні металу, м²;

τ – проміжок часу, год.

Глибинний показник корозії (проникність) – величина, що характеризує зменшення товщини металу протягом року унаслідок корозії. Даний показник відноситься до рівномірної або плямистої корозії.

Глибинний показник (П, мм/рік) і швидкість корозії К зв'язані наступним відношенням:

де ρ – густина металу, г/см³.

При місцевій корозії фактична глибина руйнування металу буде вища розрахункової, оскільки в цьому випадку площа, що уражена корозією, менше загальної площі, дотичної з середовищем.

Згідно ДСТУ 13819-98 матеріали за корозійною стійкістю поділяються на шість груп і оцінюються за десятибальною шкалою залежно від глибинного показника корозії (табл. 3).

Матеріали, що використовуються для виготовлення хімічної апаратури, повинні володіти балом стійкості не більше 5, а швидкість корозії не повинна перевищувати 0,1 мм/рік. Для невідповідальних деталей (перегородки, мішалки і т.п.) допускається застосування матеріалів з балом стійкості 6, тобто, П повинен не перевищувати 0,5 мм/рік).

Таблиця 2. Корозійна стійкість металів

Бал стійкості	Група стійкості	П, мм/рік
1	абсолютно стійкі	менше 0,001
2		0,001-0,005
3	вельми стійкі	0,005-0,01
4		0,01-0,05
5	стійкі	0,05-0,1
6		0,1-0,5
7	пониженно стійкі	0,5-1,0
8	малостійкі	1,0-5,0
9		5,0-10,0
10	нестійкі	більше 10,0

Немає матеріалів абсолютно стійких до будь-яких середовищ і за будь-яких умов, тому правильний вибір матеріалу визначає довговічність і надійність роботи апарату, вузла або машини. Швидкість корозії того або іншого матеріалу, а отже, і його стійкість, залежать від температури, складу і концентрації розчину.

На рис. 12 показані області застосування різних матеріалів в розчинах гідроксиду натрію. Бал стійкості для матеріалів, що рекомендуються, як правило, не нижче 6, а глибинний показник корозії не перевищує 0,5 мм/рік. Проте при температурі вище 150 °С і концентрації лужного розчину більше 55 % проникність для чавуну СЧЩ досягає 4 мм/рік, що вважається допустимим. При будь-яких температурах і будь-якій концентрації лугу найбільш стійкий нікель, цирконій, сталь Х18Н10Т, а з полімерних матеріалів – фторопласт (до 150 °С). Застосування таких матеріалів, як вуглецеві стали, мідь, вініпласт, поліетилен і гума, обмежено температурою 60 °С і концентрацією NаOH не більше 55 %.

Рис. 12. Області застосування матеріалів в розчинах гідроксиду натрію:

1 – чавун, вуглецеві сталі, 12Х18Н9Т, Ni, Си, вініпласт, поліетилен, гума;

2 – СЧЩ, 08Х18Н10Т, Ni, хастелой, Н70М27Z фторопласт; 3 – СЧЩ, 08Х18Н10Т;

4 – СЧЩ, Ni, Ag, Pt, Zr; 5 – СЧЩ, 08Х18НЮТ, Ni, H70M27, Ag, фторопласт (до 15U"C)

У сірчанокислотних розчинах найбільш стійкі феросилід і неорганічні матеріали – кераміка, скло, фарфор, діабаз (рис. 13), при температурах вище 200 °С – тантал. Плюмбум можна застосовувати у відносно розбавлених розчинах H₂SO₄ (до 75 %) і при температурі не вище 80 °С. Вуглецеві сталі достатньо стійкі у 75-98 %-вій H₂SO₄ та при температурах до 60 °С, у зв'язку з чим вони нерідко використовуються як матеріал для теплообмінної апаратури. Фаоліт і антегміт можна застосовувати при температурах середовища до 100 °С, вони більш стійкі в розчинах сірчаної кислоти, чим вуглецеві стали [8,9].

Рис. 13. Області застосування матеріалів в розчинах сірчаної кислоти:

1 – кераміка; 2 – ферросилід, Рb , Сu, хастелой, фторопласт, фаоліт, антегміт, скло;

3 – феросилід, хастелой, РЬ, Н65М30Л, фторопласт, графіт, антегміт; 4 – феросилід, Сu, Рb, Н65М30Л, хастелой, фторопласт, фаоліт, антегміт, кераміка; 5 – феросилід, Рb (до 80 °С), фторопласт, фаоліт (до 100 °С), антегміт, кераміка, діабаз; 6 – чавун, вуглецева сталь, скло, діабаз, фторопласт, графіт; 7 – Та, Pt, фторопласт (до 150 °С), скло, діабаз; 8 – Та, фарфор, діабаз; 9 – Та, 14Х21Н5Т, 08Х21Н6М2Т, 12Х18Н9Т