vsgiuВестник Сибирского государственного индустриального университетаBulletin of the Siberian State Industrial University2304 - 44972307-1710Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет"10.57070/2304-4497-2026-2(56)-77-83vsgiu-954Research ArticleРаздел 2. Металлургия и материаловедениеSection 2. Metallurgy and Materials ScienceВЫБОР МАТЕРИАЛА ДЛЯ ОБОРУДОВАНИЯ, ЭКСПЛУАТИРУЕМОГО В РАСТВОРАХ ГИДРОКСИДА НАТРИЯMATERIAL SELECTION FOR EQUIPMENT OPERATED IN SODIUM HYDROXIDE SOLUTIONShttps://orcid.org/0000-0002-8729-4712ТюсенковАнтон СергеевичTyusenkovAnton S.

к.т.н., доцент кафедры материаловедения и защиты от коррозии

Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor of the Department of Materials Science and Corrosion Protection

anton.tyusenkov@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8564-4774БугайДмитрий ЕфимовичBugaiDmitrii E.

д.т.н., профессор кафедры материаловедения и защиты от коррозии

Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Department of Materials Science and Corrosion Protection

debugai@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0007-6033-0326АбдульмановаРушана РинатовнаAbdul'manovaRushana R.

учебный мастер кафедры материаловедения и защиты от коррозии

Master of Science in the Department of Materials Science and Corrosion Protection

arushanar2001@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0006-8462-1577РябухинаВера НиколаевнаRyabukhinaVera N.

к.т.н., начальник отдела научных изданий

Cand. Sci. (Eng.), Head of the Scientific Publishing Department

vnryabukhina@yandex.ruУфимский государственный нефтяной технический университетРоссияUfa State Petroleum Technological UniversityRussian Federation202630062026027783Copyright © Тюсенков А., Бугай Д., Абдульманова Р., Рябухина В., 20262026Тюсенков А., Бугай Д., Абдульманова Р., Рябухина В.Tyusenkov A., Bugai D., Abdul'manova R., Ryabukhina V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibsiu.ru/jour/article/view/954

Рассмотрены важные аспекты выбора материала для изготовления оборудования, эксплуатируемого в каустических растворах при различных температурах. В качестве базового объекта исследования служил сплав Никель 201, из которого изготовлено оборудование ряда предприятий, специализирующихся на производстве каустической соды. Благодаря устойчивости к воздействию щелочных сред рассматриваемый материал идеально подходит для применения в растворах гидроксида натрия. Однако сплав имеет невысокую твердость, что существенно снижает его износостойкость. Одним из весомых ограничений многотоннажного расходования сплава Никель 201 является его высокая стоимость. В растворах гидроксида натрия различной концентрации (50, 60, 70 и 80 %) проведены испытания образцов трех коррозионностойких материалов (сплав Никель 201, высоколегированная сталь марок 10Х23Н18 и 06ХН28МДТ) при разных температурах (20, 80 и 100 °C). Особенностью этих сталей является значительное содержание хрома и никеля, что обеспечивает им повышенную стойкость при контакте с едкими веществами, а также приемлемую стоимость в сравнении с никелевым сплавом. Установлено, что сталь марки 10Х23Н18 обладает наибольшей коррозионной стойкостью среди трех материалов при комнатной температуре. Этот сплав может быть рекомендован к изготовлению оборудования, применяемого на ранних стадиях производства каустической соды в условиях пониженных температур. В горячих щелочных растворах более стойким является сплав Никель 201. Для каждого материала в оболочке Statgraphics получено уравнение, позволяющее проводить расчетное прогнозирование скорости их коррозии, в том числе при повышенных температурах, характерных для технологических процессов производства каустической соды. Использование такого подхода призвано обеспечить не только значительное повышение долговечности металлического оборудования, но и существенную экономию материальных ресурсов отрасли.

Important aspects of the choice of material for the manufacture of equipment operated in caustic solutions at various temperatures are considered. The basic object of the study was the Nickel 201 alloy, from which the equipment of a number of enterprises specializing in the production of caustic soda was made. Due to its resistance to alkaline media, the material in question is ideally suited for use in sodium hydroxide solutions. However, the alloy has a low hardness, which significantly reduces its wear resistance. One of the significant limitations of the high-tonnage consumption of Nickel 201 alloy is its high cost. Samples of three corrosion-resistant materials (Nickel 201 alloy, high-alloy steel grades 10X23H18 and 06KHN28MDT) were tested at different temperatures (20, 80 and 100 °C) in solutions of sodium hydroxide of various concentrations (50, 60, 70 and 80 %). A special feature of these steels is the significant chromium and nickel content, which provides them with increased resistance to contact with caustic substances, as well as an acceptable cost in comparison with a nickel alloy. It was found that steel grade 10X23H18 has the highest corrosion resistance among the three materials at room temperature. This alloy can be recommended for the manufacture of equipment used in the early stages of caustic soda production at low temperatures. In hot alkaline solutions, Nickel 201 alloy is more resistant. For each material in the Statgraphics shell, an equation has been obtained that makes it possible to make a calculated prediction of their corrosion rate, including at elevated temperatures typical of caustic soda production processes. The use of this approach is designed to ensure not only a significant increase in the durability of metal equipment, but also significant savings in the material resources of the industry.

каустические растворыедкий натрникелевый сплавкоррозионностойкие сталиохрупчиваниеоболочка Statgraphicsрегрессионный анализcaustic solutionscaustic sodanickel alloycorrosion-resistant steelsembrittlementStatgraphics shellregression analysisReferencesСеменова И.В., Флорианович Г.М., Хоро-шилов А.В. Коррозия и защита от коррозии. Москва: ФИЗМАТЛИТ, 2002:336.Semenova I.V., Florianovich G.M., Horoshilov A.V. Corrosion and corrosion protection. Moscow: FIZMATLIT, 2002:336. (In Russ.).Schreiber H. Corrosion of Materials in Sodium Hydroxide Solutions. Journal of Materials Engineering. 2009;31;(2):145–156.Schreiber H. Corrosion of Materials in Sodium Hydroxide Solutions. Journal of Materials Engineering. 2009;31;(2):145–156.Zhu M., Du C.W. A New Understanding on AC Corrosion of Pipeline Steel in Alkaline Environment. Journal of Materials Engineering and Performance. 2017;26:221–228.Zhu M., Du C.W. A New Understanding on AC Corrosion of Pipeline Steel in Alkaline Environment. Journal of Materials Engineering and Performance. 2017;26:221–228.Goidanich S., Lazzari L., Ormellese M., Corrosion A.C. Corrosion, Part 1: Effects on Overpotentials of Anodic and Cathodic Processes. Corrosion Science. 2010;52:491–497.Goidanich S., Lazzari L., Ormellese M., Corrosion A.C. Corrosion, Part 1: Effects on Overpotentials of Anodic and Cathodic Processes. Corrosion Science. 2010;52:491–497.Goidanich S., Lazzari L., Ormellese M., Corrosion A.C. Corrosion, Part 2: Parameters Influencing Corrosion Rate. Corrosion Science. 2010;52:916–922.Goidanich S., Lazzari L., Ormellese M., Corrosion A.C. Corrosion, Part 2: Parameters Influencing Corrosion Rate. Corrosion Science. 2010;52:916–922.Freire L., Carmezima M.J., Ferreira M.G.S. The Electrochemical Behaviour of Stainless Steel AISI 304 in Alkaline Solutions with Different pH in the Presence of Chlorides. Electrochimica Acta. 2011;56:5280–5289.Freire L., Carmezima M.J., Ferreira M.G.S. The Electrochemical Behaviour of Stainless Steel AISI 304 in Alkaline Solutions with Different pH in the Presence of Chlorides. Electrochimica Acta. 2011;56:5280–5289.Kuang D., Cheng Y.F. Understand the AC Induced Pitting Corrosion on Pipelines in Both High pH and Neutral pH Car-bonate/Bicarbonate Solutions. Corrosion Science. 2014;85:304–310.Kuang D., Cheng Y.F. Understand the AC Induced Pitting Corrosion on Pipelines in Both High pH and Neutral pH Carbonate/Bicarbonate Solutions. Corrosion Science. 2014;85:304–310.Zhu M., Du C.W., Li X.G., Liu Z.Y., Zhang D.W. Effect of AC on Stress Corrosion Cracking Behavior and Mechanism of X80 Pipeline Steel in Carbonate/Bicarbonate Solution. Corrosion Science. 2014;87:224–232.Zhu M., Du C.W., Li X.G., Liu Z.Y., Zhang D.W. Effect of AC on Stress Corrosion Cracking Behavior and Mechanism of X80 Pipeline Steel in Carbonate/Bicarbonate Solution. Corrosion Science. 2014;87:224–232.Alves V.A., Brett C.M.A. Characterization of Passive Films Formed on Mild Steels in Bicarbonate Solution by EIS. Electrochimica Acta. 2002;47:2081–2091.Alves V.A., Brett C.M.A. Characterization of Passive Films Formed on Mild Steels in Bicarbonate Solution by EIS. Electrochimica Acta. 2002;47:2081–2091.Fu A.Q., Cheng Y.F. Effects of Alternating Current on Corrosion of a Coated Pipeline Steel in a Chloride-Containing Car-bonate/Bicarbonate Solution. Corrosion Sci-ence. 2010;52,612–619.Fu A.Q., Cheng Y.F. Effects of Alternating Current on Corrosion of a Coated Pipeline Steel in a Chloride-Containing Car-bonate/Bicarbonate Solution. Corrosion Sci-ence. 2010;52,612–619.Кравцов В.В., Тюсенков А.С., Ризванов Р.Г., Летов А.Ф., Дворецков Р.М. Исследование причин отказов трубопроводов из никелевого сплава при воздействии высоких температур. Нефтегазовое дело. 2021;19(3):110–120. http://dx.doi.org/10.17122/ngdelo-2021-3-110-120Kravcov V.V., Tyusenkov A.S., Rizvanov R.G., Letov A.F., Dvoreckov R.M. A study into the causes of failure of nickel alloy pipelines exposed to high temperatures. Neftegazovoe delo. 2021;19(3):110–120. (In Russ.).Айасрах Х.Х., Туманова Е.Ю. Особенности сварки сплавов на основе никеля. Транспортное, горное и строительное машиностроение: наука и производство. 2024;25:106–111. https://doi.org/10.26160/2658-3305-2024-25-106-111http://dx.doi.org/10.17122/ngdelo-2021-3-110-120Кузеев И.Р., Наумкин Е.А., Савичева Ю.Н., Попова С.В. Поверхность и поверхностные явления. Уфа: Нефтегазовое дело, 2008:144.Ajasrah H.H., Tumanova E.Yu. Features of welding nickel-based alloys. Transportnoe, gornoe i stroitel'noe mashinostroenie: nauka i proizvodstvo. 2024;25:106–111. (In Russ.). https://doi.org/10.26160/2658-3305-2024-25-106-111Мальцева Г.Н. Коррозия и защита оборудования от коррозии. Пенза: Изд-во Пензенского государственного университета. 2000:211.Kuzeev I.R., Naumkin E.A., Savicheva Yu.N., Popova S.V. Surface and surface phenomena. Ufa: Neftegazovoe delo, 2008:144. (In Russ.).Роствинская А.С., Роствинская В.С. Коррозия – ущерб экономике и способы борьбы с ней. Трибуна ученого. 2020;2:57–64.Mal'tseva G.N. Corrosion and protection of equipment from corrosion. Penza: Izd-vo Penzenskogo gosudarstvennogo universiteta. 2000:211. (In Russ.).Ткачева В.Э., Маркин А.Н. Локальная СО2-коррозия нефтепромыслового оборудования. Уфа: РН-БашНИПИнефть, 2022:296.Rostvinskaya A.S., Rostvinskaya V.S. Corrosion – damage to the economy and ways to combat it. Tribuna uchenogo. 2020;2:57–64. (In Russ.).Kulakov P.A., Kutlubulatov A.A., Afanasenko V.G. Forecasting of the hydraulic fracturing ef-ficiency as components of its design optimization. SOCAR Proceedings. Reservoir and Petroleum Engineering. 2018;2:41–48.Tkacheva V.Eh., Markin A.N. Localized CO2 corrosion of oilfield equipment. Ufa: RN-BashNIPIneft', 2022:296. (In Russ.).https://doi.org/10.5510/OGP20180200349Kulakov P.A., Kutlubulatov A.A., Afanasenko V.G. Forecasting of the hydraulic fracturing efficiency as components of its design optimization. SOCAR Proceedings. Reservoir and Pe-troleum Engineering. 2018;2:41–48.Румянцева В.Е., Коновалова В.С., Осыко А.В., Шенберева А.В. Коррозия стальных элементов конструкций при повышении температуры. Современные проблемы гражданской защиты. 2022;2(43):131–142.https://doi.org/10.5510/OGP20180200349Абдульманова Р.Р., Тюсенков А.С., Бугай Д.Е. О преимуществах применения стали 10Х23Н18 вместо сплава Никель 201 для изготовления труб, стойких в растворах гидроксида натрия. Наукоемкие технологии в машиностроении. 2023;12(150):3–8.Rumyantseva V.E., Konovalova V.S., Osyko A.V., Shenbereva A.V. Corrosion of steel structural elements with increasing temperature. Sovremennye problemy grazhdanskoi zashchity. 2022;2(43):131–142. (In Russ.).https://doi.org/10.30987/2223-4608-2023-3-8Abdul'manova R.R., Tyusenkov A.S., Bugai D.E. On the advantages of using 10X23N18 steel instead of Nickel 201 alloy for the production of pipes resistant to sodium hydroxide solutions. Naukoemkie tekhnologii v mashinostroenii. 2023;12(150):3–8. (In Russ.).Абдульманова Р.Р., Тюсенков А.С., Бугай Д.Е. О возможности применения стали 06ХН28МДТ для изготовления труб, стойких в растворах гидроксида натрия. Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. 2024;5:88–96.https://doi.org/10.30987/2223-4608-2023-3-8https://doi.org/10.17804/2410-9908.2024.5.088-096Abdul'manova R.R., Tyusenkov A.S., Bugai D.E. On the possibility of using 06KhN28MDT steel for the production of pipes resistant to sodium hydroxide solutions. Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. 2024;5:88–96. (In Russ.).ГОСТР 58284 ‒ 2018. Нефтяная и газовая промышленность. Морские промысловые объекты и трубопроводы. Общие требования к защите от коррозии. Москва: Стандартинформ, 2018:42.https://doi.org/10.17804/2410-9908.2024.5.088-096State Standard of the Russian Federation 58284 ‒ 2018. Oil and Gas Industry. Offshore Facilities and Pipelines. General Requirements for Corrosion Protection. Moscow: Standartinform, 2018:42. (In Russ.).State Standard of the Russian Federation 58284 ‒ 2018. Oil and Gas Industry. Offshore Facilities and Pipelines. General Requirements for Corrosion Protection. Moscow: Standartinform, 2018:42. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.