Page 64 - Zmist-n5-2015

Матеріали та методики досліджень. Досліджували сталь 09Г2С з таким
хімічним складом (mass.%): C £ 0,12; Si = 0,5…0,8; Mn = 1,3…1,7; Cr £ 0,30 Ni £
£ 0,30; Cu £ 0,30; P £ 0,035; S £ 0,040; As £ 0,08; N £ 0,008 (ГОСТ 19282-73) у де-
аерованій модельній морській воді (3%-ий водний розчин морської солі) з додат-
ками сірководню за 25; 80 та 120°С. Використовували плоскі зразки 20×9,5×4 mm.
Парціальний тиск сірководню становив 0…5 atm. Для визначення швидкості ко-
розії та кількості абсорбованого водню час експозиції зразків у рідкій фазі в авто-
клаві становив 90 h.
2+ 2+ +
Склад морської солі (mass.%): NaCl ≤ 86,5; Ca ≤ 1,5; Mg ≤ 2,0; K ≤ 1,11;
-
SO 2 4 - ≤ 7,68; HCO ≤ 0,41; інші ≤ 0,8.
3
Досліджували у розробленому в Фізико-механічному інституті ім. Г. В. Кар-
пенка НАН України лабораторному автоклаві для корозійних випробувань мате-
ріалів за підвищених температур і тисків АСКР-ТТ [15]. Всередині він покритий
двокомпонентною фарбою INTЕRLINE 994 (хімічно стійкий фенол-епоксидний
покрив), що дає змогу використовувати його в агресивних середовищах, в т. ч.
сірководневих за підвищених температур і тисків.
Тиск сірководню створювали спроектованим у Фізико-механічному інститу-
ті реактором, в якому генерували сірководень із сульфіду алюмінію та води. Суль-
фід алюмінію синтезували у графітових тиглях зі суміші сірки (ГОСТ 127.4.93) та
алюмінієвого порошку (АПВ ТУ 48-5-152-78) у масовому співвідношенні S:Al = 2:1.
Концентрацію водню визначали за удосконаленою методикою, згідно з
ГОСТ 23338-91, за 200°С (С Н200) – дифузійно-рухливий водень та за 800°С (С Н800)
– водень з більшою енергією зв’язку з металом. Їхня сума (С НS = С Н200 + С Н800)
дає загальну кількість десорбованого зі сталі водню. Концентрацію водню в сталі
подавали, як об’єм абсорбованого водню за корозії одиниці площі поверхні
3 2 3 2
(cm /dm ). Похибка вимірювань фракції С Н200 становила ± 0,60 cm /dm , а фракції
3 2
С Н800 – ± 0,74 cm /dm .
Результати та їх обговорення. Автоклавні дослідження корозійної тривкос-
ті та ступеня наводнювання сталі 09Г2С у модельній морській воді показали, що
сірководень за парціального тиску p = 0,2 atm та температури 80°С збільшує
H 2 S
швидкість корозії сталі 09Г2С в ~3,7 рази (рис. 1). Подальше збільшення парці-
ального тиску H 2S до 1 atm призводить до незначного зменшення швидкості ко-
розії, яка залишається практично незмінною до 3 atm. За p = 5 atm спостеріга-
H 2 S
ли її стрімке зростання до 0,2 mm/year.
У модельній морській воді за 80°С і відсутності сірководню наводнювання
сталі 09Г2С не спостерігали (С Н200 і С Н800 знаходяться в межах похибки). За p =
H 2 S
2
3
= 0,2 atm сталь абсорбує ~2,3 cm /dm водню. При цьому основний вклад дає во-
день з вищою енергією зв’язку з металом. Кількість десорбованого водню зі
3 2
збільшенням p до 1 atm зростає до 7,5 cm /dm (рис. 2). Подальше збільшення
H 2 S
парціального тиску сірководню не призводить до істотної зміни кількості водню
в металі.
Слід зауважити, що за p = 0,2 atm появляється водень, який має більшу
H 2 S
3 2
енергію зв’язку з металом (1,7 cm /dm ), а дифузійно-рухливого практично немає.
Зростання p до 1...5 atm призводить до зростання в сталі як дифузійно-рухли-
H 2 S
3
2
вого водню, так і десорбованого за 800°С, що досягають 1,2...1,6 та 5,9...6,3 cm /dm ,
відповідно (рис. 2).
Швидкість корозії сталі 09Г2С у морській воді за парціального тиску сірко-
водню 1 atm та температури 25°С становить 0,49 mm/year. За 50 та 80°С вона
зменшується до 0,09 та 0,06 mm/year відповідно, а за подальшого збільшення
63