ВЫБОР МАТЕРИАЛА ДЛЯ ОБОРУДОВАНИЯ, ЭКСПЛУАТИРУЕМОГО В РАСТВОРАХ ГИДРОКСИДА НАТРИЯ

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.

1. Семенова И.В., Флорианович Г.М., Хоро-шилов А.В. Коррозия и защита от коррозии. Москва: ФИЗМАТЛИТ, 2002:336.

2. Schreiber H. Corrosion of Materials in Sodium Hydroxide Solutions. Journal of Materials Engineering. 2009;31;(2):145–156.

3. 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.

4. 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.

5. Goidanich S., Lazzari L., Ormellese M., Corrosion A.C. Corrosion, Part 2: Parameters Influencing Corrosion Rate. Corrosion Science. 2010;52:916–922.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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-2021-3-110-120

12. 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/10.26160/2658-3305-2024-25-106-111

13. Кузеев И.Р., Наумкин Е.А., Савичева Ю.Н., Попова С.В. Поверхность и поверхностные явления. Уфа: Нефтегазовое дело, 2008:144.

14. Мальцева Г.Н. Коррозия и защита оборудования от коррозии. Пенза: Изд-во Пензенского государственного университета. 2000:211.

15. Роствинская А.С., Роствинская В.С. Коррозия – ущерб экономике и способы борьбы с ней. Трибуна ученого. 2020;2:57–64.

16. Ткачева В.Э., Маркин А.Н. Локальная СО2-коррозия нефтепромыслового оборудования. Уфа: РН-БашНИПИнефть, 2022:296.

17. 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.

18. https://doi.org/10.5510/OGP20180200349

19. 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.

20. Абдульманова 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.

21. https://doi.org/10.30987/2223-4608-2023-3-8

22. 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.

23. https://doi.org/10.17804/2410-9908.2024.5.088-096

24. ГОСТР 58284 ‒ 2018. Нефтяная и газовая промышленность. Морские промысловые объекты и трубопроводы. Общие требования к защите от коррозии. Москва: Стандартинформ, 2018:42.