Выбор материала проточной части

Поверхностное разрушение металла под действием внешней среды называется коррозией.

Чистое железо и низколегированные стали неустойчивы против коррозии в атмосфере, в воде и многих других средах, так как образующаяся пленка окислов недостаточно плотна и не изолирует металл от химического воздействия среды. Некоторые элементы повышают устойчивость стали против коррозии, и таким образом можно подобрать сталь, практически не подвергающуюся разрушению в данной среде.

При введении таких легирующих элементов происходит скачкообразное повышение коррозионной стойкости. К примеру, введение в сталь более 12% хрома (Cr) делает ее коррозионностойкой в атмосфере и во многих других промышленных средах. Стали содержащие менее 12% Cr, практически в столь же большой степени подвержены коррозии, как и железо. Стали содержащие 12-14% Cr, ведут себя как благородные металлы: обладая положительным электрохимическим потенциалом, они не ржавеют и не окисляются на воздухе, в воде, в ряде кислот, солей и щелочей.

Хромистые нержавеющие стали

Хромистые нержавеющие стали применяют трех типов: 13, 17 и 27% Cr в зависимости от требований имеют различное содержание углерода.

Стали с более 17% Cr имеют иногда небольшие добавки титана и никеля, которые вводят для улучшения механических свойств. Помимо этого стали с таким содержанием хрома обладают высокой коррозионной стойкостью вплоть до температуры 900 ºС.

Стали с содержанием хрома 13% более распространенные и наименее дорогостоящие, их применяют для бытовых назначений и в технике. Эти стали хорошо поддаются сварке. Сплавы с низким содержанием углерода пластичны, с высоким - обладают высокой твердостью и повышенной прочностью, из них изготавливают детали повышенной прочности и износоустойчивости (хирургический инструмент, подшипники, пружины и другие детали, работающие в активной коррозионной среде).

Аустенитные стали

Введение достаточного количества никеля (Ni) в хромистую сталь обеспечивает лучшую механическую прочность, делает сталь более коррозионностойкой и не хладноломкой. Нержавеющие стали с 18% Cr и 10% Ni получили наиболее широкое распространение в машиностроении.

Для того, чтобы повысить сопротивление коррозии в кислотах в сталь вводят молибден и медь, особенно молибден с медью при одновременном увеличении содержания никеля. При необходимости, чтобы иметь еще и высокие механические свойства вводят титан и алюминий.

Более высокую коррозионную стойкость имеют никеливые сплавы типа хастеллой 80% Ni и 20% Mo (сплавы НИМО) с дополнительным легированием.

Титан

Титан (Ti) имеет высокую удельную прочность, благодаря чему сплавы на его основе получили широкое применение в технике, особенно в тех областях, где важное значение имеет масса (авиация, ракетостроение и др.). Титан обладает высокой коррозионной стойкостью в большом количестве агрессивных сред, превосходя зачастую в этом отношении нержавеющую сталь. Поэтому проще перечислить среды, в которых титан растворяется: например, плавиковая, соляная, серная, ортофосфорная, щавелевая и уксусная кислоты.

Высокая коррозионная стойкость титана обусловлена образованием на поверхности плотной защитной оксидной пленки. Если эта пленка не растворяется в окружающей среде, то можно считать, что титан в ней абсолютно стоек. Например, морская вода за 4000 лет растворит слой титана толщиной 30 - 40 микрон (1 микрон равен 10-4 см). Если же оксидная пленка растворима в данной среде, то применение в ней титана недопустимо.

Тугоплавкие металлы

К тугоплавким относят металлы: ванадий, вольфрам, гафний, молибден, ниобий, тантал, технеций, титан, хром, цирконий, - температура плавления которых выше температуры плавления железа (1539 ºС), кроме металлов платиновой и урановой групп и некоторых редкоземельных.

Следует отметить, что при высоких температурах все тугоплавкие металлы являются кислотостойкими. При этом наиболее сильно выделяется тантал. Ниобий и молибден по коррозионной стойкости превосходят сплавы на основе железа или никеля, однако уступают танталу.

Применение таких материалов целесообразно в средах, в которых другие материалы не обладают коррозионной стойкостью. К таким средам относятся неорганические крепкие кислоты при повышенных температурах, а так же некоторые промышленные среды.

Несмотря на высокую стоимость металлов по сравнению с такими коррозионностойкимиматериалами, как высоколегированная нержавеющая сталь или хастеллой, применение сплавов тугоплавких металлов оправдано, так как вследствие высокой стойкости возможно эксплуатировать химические установки практически весь срок без замены приборов.Коррозионная стойкость нержавеющих сталей в некоторых кислотах.Прии комнатной температуре высокой стойкостью в этой кислоте обладают все

Коррозионная стойкость нержавеющих сталей в некоторых кислотах

Серная кислота

При 70ºС хромоникелевые стали нестойки даже в кислотах слабой концентрации, но примерно до 5% H2SO4 могут работать стали с добавлением молибдена и меди.

Однако последние разрушаются в кипящей серной кислоте до концентрации 30%. В этих случаях следует применять сплавы типа хастеллой, а при концентрации выше 30% в кипящей серной кислоте могут работать лишь тугоплавкие металлы.

Фосфорная кислота

При комнатной температуре любой концентрации устойчивы аустенитные стали, хромистые нет. В горячей кислоте устойчивы стали с добавками молибдена и меди до концентрации 25%, в кипящей - хастеллой до 50%, а при более высокой устойчивы лишь тугоплавкие металлы.

В соляной кислоте устойчивы стали с добавлением молибдена или меди при комнатной температуре и до концентрации 5%.

Коррозионная стойкость металлов и сплавов при нормальных условиях

Данная таблица коррозионной стойкости предназначена для составления общего представления о том,  как различные металлы и сплавы реагируют с определенными средами.
Рекомендации не являются абсолютными, поскольку концентрация среды, ее температура, давление и другие параметры  могут влиять на применимость конкретного металла и сплава. 
На выбор металла или сплава также могут оказывать влияние экономические соображения.

 

Условные обозначения: А - обычно не корродирует, В - коррозия от минимальной до незначительной,  С - не подходит

Среда	Чугун и  углеро-дистая сталь	Нержавеющая сталь					Титан
		416 и 440С	17-4	304, соотв. 08Х18Н10	316, соотв. 03Х17Н142	Дуплексная
Ацетатальдегид	C	A	A	A	A	A	A
Ацетатная кислота, без воздуха	C	C	C	C	A	A	A
Ацетатная кислота, насыщенная воздухом	C	C	B	B	A	A	A
Ацетон	A	A	A	A	A	A	A
Ацетилен	A	A	A	A	A	A	A
Спирты	A	A	A	A	A	A	A
Сульфат алюминия	C	C	B	A	A	A	A
Аммиак	A	A	A	A	A	A	A
Нашатырь	C	C	C	C	B	A	A
Аммиак едкий	A	A	A	A	A	A	A
Аммиачная селитра	B	B	A	A	A	A	C
Фосфат аммония	C	B	B	A	A	A	A
Сульфат аммония	C	C	B	B	A	A	A
Сульфит аммония	C	C	A	A	A	A	A
Анилин	C	C	A	A	A	A	A
Асфальт, битум	A	A	A	A	A	A	A
Пиво	B	B	A	A	A	A	A
Бензол	A	A	A	A	A	A	A
Бензойная кислота	C	C	A	A	A	A	A
Борная кислота	C	C	A	A	A	A	A
Бром сухой	C	C	B	B	B	A	C
Бром влажный	C	C	C	C	C	C	C
Бутан	A	A	A	A	A	A	A
Хлорид кальция	B	C	C	B	B	A	A
Гипохлорит кальция	C	C	C	C	C	A	A
Диоксид углерода сухой	A	A	A	A	A	A	A
Диоксид углерода влажный	C	C	A	A	A	A	A
Дисульфид углерода	A	B	B	A	A	A	A
Угольная кислота	C	C	A	A	A	A	A
Тетрахлорид углерода	B	B	A	A	A	A	A
Хлор сухой	A	C	B	B	B	A	C
Хлор влажный	C	C	C	C	C	C	A
Хромовая кислота	C	C	C	C	C	B	A
Лимонная кислота	C	C	B	B	A	A	A
Коксовая кислота	A	A	A	A	A	A	A
Сульфат меди	C	C	C	C	B	A	A
Хлопковое масло	A	A	A	A	A	A	A
Креозот	A	A	A	A	A	A	A
Даутерм	A	A	A	A	A	A	A
Этан	A	A	A	A	A	A	A
Эфир	B	A	A	A	A	A	A
Этилхлорид	C	C	B	B	B	A	A
Этилен	A	A	A	A	A	A	A
Этиленгликоль	A	A	A	A	A	A	A
Хлорид железа	C	C	C	C	C	C	A
Фтор сухой	A	C	B	B	B	A	C
Фтор влажный	C	C	C	C	C	C	C
Формальдегид	B	A	A	A	A	A	A
Муравьиная кислота	C	C	C	C	B	A	C
Фреон влажный	B	C	B	B	A	A	A
Фреон сухой	B	A	A	A	A	A	A
Фурфурал	A	B	A	A	A	A	A
Бензин стабильный	A	A	A	A	A	A	A
Глюкоза	A	A	A	A	A	C	A
Соляная кислота, насыщенная воздухом	C	C	C	C	C	C	С
Соляная кислота, без воздуха	C	C	C	C	C	C	С
Плавиковая кислота, насыщенная воздухом	C	C	C	C	C	C	С
Плавиковая кислота, без воздуха	C	C	C	C	C	C	С
Водород	A	C	B	A	A	A	С
Перекись водорода	C	C	B	A	A	A	A
Сероводород	C	C	C	A	A	A	A
Йод	C	C	C	A	A	A	С
Гидроксид магния	A	A	A	A	A	A	A
Ртуть	A	A	A	A	A	A	С
Метанол	A	A	A	A	A	A	A
Метилэтилгликоль	A	A	A	A	A	A	A
Молоко	C	A	A	A	A	A	A
Природный газ	A	A	A	A	A	A	A
Азотная кислота	C	C	A	A	A	A	A
Олеиновая кислота	C	B	B	B	A	A	A
Щавелевая кислота	C	C	B	B	B	A	С
Кислород	C	C	B	B	B	B	С
Минеральное масло	A	A	A	A	A	A
Фосфорная кислота, насыщенная воздухом	C	C	B	A	A	A	С
Фосфорная кислота, без воздуха	C	C	B	B	B	A	С
Пикриновая кислота	C	C	B	B	A	A	A
Углекислый калий/ карбонат калия	B	B	A	A	A	A	A
Хлорид калия	B	C	C	B	B	A	A
Гидроксид калия	B	B	A	A	A	A	A
Пропан	A	A	A	A	A	A	A
Канифоль, смола	B	A	A	A	A	A	A
Нитрат серебра	C	C	B	A	A	A	A
Ацетат натрия	A	A	A	A	A	A	A
Карбонат натрия	A	B	A	A	A	A	A
Хлорид натрия	C	C	B	B	B	A	A
Декагидрат хромата натрия	A	A	A	A	A	A	A
Гидроксид натрия	A	B	B	B	A	A	A
Гипохлорит натрия	C	C	C	C	C	C	A
Тиосульфат натрия	C	C	B	B	A	A	A
Хлорид олова	C	C	C	C	B	A	A
Водяной пар	A	A	A	A	A	A	A
Стеариновая (октадекановая) кислота	B	B	B	A	A	A	A
Сера	A	A	A	A	A	A	A
Диоксид серы сухой	C	C	C	C	B	A	A
Триоксид серы сухой	C	C	C	C	B	A	A
Серная кислота, насыщенная воздухом	C	C	C	C	C	A	С
Серная кислота, без воздуха	C	C	C	C	C	A	С
Сернистая кислота	C	C	C	B	B	A	A
Деготь	A	A	A	A	A	A	A
Трихлорэтилен	B	B	B	B	A	A	A
Скипидар	B	A	A	A	A	A	A
Уксус	C	C	A	A	A	A	A
Вода химочищенная	A	A	A	A	A	A	A
Вода дистиллированная	C	C	A	A	A	A	A
Вода морская	C	C	C	C	B	A	A
Виски, водка, вино	C	C	A	A	A	A	A
Хлорид цинка	C	C	C	C	C	B	A
Сульфат цинка	С	С	А	А	А	А	А

Отказ от ответственности: информация, размещенная на данной странице, носит исключительно справочный характер и ни при каких условиях не может быть рассмотрена в качестве рекомендации к применению!