III.2 Основные принципы моделирования коррозионных процессов

Лабораторные коррозионные испытания, по сути, являются физическим моделированием реальных коррозионных процессов. Реальные коррозионные процессы обычно протекают под воздействием совокупности факторов (температура, условия аэрации, скорость движения среды, концентрация агрессивных анионов, давление и др.), при моделировании необходимо провести их учет, оценить степень воздействия каждого фактора и выделить наиболее значимые. Во избежание получения заведомо неправильных результатов вследствие изменения характера протекания коррозионного процесса при попытке существенно увеличить его скорость, при моделировании процессов коррозии следует руководствоваться рядом принципов.

Ускорение коррозионного процесса не должно быть вызвано изменением его механизма. Например, при определении стойкости углеродистых и низколегированных сталей против питтинговой и язвенной коррозии даже незначительное увеличение агрессивности среды (повышение температуры, концентрации раствора, понижение рН) может привести к переводу стали в активное состояние, то есть смене механизма коррозионного процесса. Часто при физическом моделировании коррозионных процессов в лабораторных условиях применяют теорию подобия, однако это не всегда правомочно. Например, при моделировании сложных конструкций изменение их геометрических размеров может привести к изменению всего коррозионного процесса (например, произойдет изменение геометрических размеров щелей и зазоров, что приведет к изменению условий диффузии компонентов среды и продуктов коррозии).

При моделировании условий испытаний необходимо учитывать особенности состава реальной коррозионной среды. Например, при моделировании процессов коррозии, протекающих в протяженных водоводах различных назначений, необходимо учитывать сезонные изменения состава среды и влияние на нее продуктов жизнедеятельности развивающейся в ней анаэробной микрофлоры. При моделировании процессов атмосферной коррозии необходимо учитывать температуру, влажность и анионный состав реальной эксплуатационной среды, при моделировании процессов коррозии на промышленных предприятиях необходимо учитывать особенности технологического процесса (анионных состав и температуру среды, условия аэрации, давление, гидродинамику и т.д.);

При моделировании условий испытаний необходимо учитывать особенности состава реального конструкционного материала. Марочный состав металлических конструкционных материалов колеблется в определенных пределах. Для получения более надежных результатов предпочтительно брать именно тот конструкционный материал, из которого изготовлена конструкция.

При моделировании условий испытаний необходимо учитывать реально существующие изменения и других факторов, под воздействием которых протекает коррозионный процесс. Например, к таким факторам (для подавляющего большинства оборудования и конструкций) могут относиться сезонные, суточные и технологические колебания температуры; периодичность подачи ингибиторов (для оборудования, работающего в условиях ингибиторной защиты); периодичность смачивания (для конструкций, эксплуатирующихся на береговых линиях) и т.д.

Для наиболее эффективного ускорения коррозионного процесса необходимо выявить основной контролирующий фактор и воздействовать именно на него. Например, если коррозионная активность одного из компонентов агрессивной среды явно превалирует, в модельных условиях целесообразно увеличить именно его концентрацию, контролируя при этом сохранение неизменности механизма коррозионного процесса.

Методы испытаний должны разрабатываться с учетом особенностей химического состава испытуемого материала. Например, модельные среды, рекомендуемые в качестве стандартных для определения склонности коррозионно-стойких сталей против питтинговой коррозии, нельзя использовать при испытаниях углеродистых и низколегированных сталей, поскольку последние в них не пассивируются. Условия испытаний на стойкость против межкристаллитной коррозии (МКК) для нержавеющих сталей определенных марок нельзя применять для сталей того же класса, но других марок или углеродистых сталей, поскольку стали других составов в этих условиях могут либо сохранять пассивное состояние, либо находиться в состоянии активного растворения. Методы испытаний на стойкость против питтинговой коррозии нержавеющих сталей нельзя применять по отношению к сплавам других металлов (медным, алюминиевым, никелевым, титановым и др.), поскольку сплавы других металлов в этих условиях могут либо сохранять пассивное состояние, либо находиться в состоянии активного растворения;

Необходим правильный выбор критериев коррозионной стойкости. Например, при определении склонности металлических материалов к локальным видам коррозии и стойкости против коррозионно-механических видов повреждений (питтинговой, язвенной, МКК, контактной, коррозионному растрескиванию, водородному охрупчиванию, эрозионной коррозии) такой показатель, как общая потеря массы, неприемлем, поскольку основной вынос металла происходит с крайне малой доли поверхности, и потери массы, отнесенные к поверхности в целом, не будут отражать реальной картины коррозии. При протекании коррозии одновременно по нескольким механизмам (локальная коррозия на фоне равномерного растворения, одновременное протекание нескольких видов локальной коррозии) необходимо выявить, какой именно из них является определяющим.

В ряде случаев эффективным оказывается математическое моделирование коррозионных систем. Часто такой тип моделирования используется при оценке коррозионного состояния протяженных или крупногабаритных объектов (трубопроводов различных назначений, морских сооружений, резервуаров, несущих конструкций промышленных объектов и др.), в том числе - работающих в условиях электрохимической защиты.

При разработке математических моделей необходимо учитывать кинетические закономерности протекания коррозионных процессов - как правило, стабилизация коррозионного процесса происходит спустя определенное время после возникновения контакта металлической конструкции с агрессивной средой. Игнорирование кинетических закономерностей реальных коррозионных процессов при построении математических моделей может привести к получению завышенных или заниженных результатов. Например, при расчете времени безаварийной эксплуатации конструкций, работающих в условиях повышенной опасности локальной коррозии, необходимо учитывать индукционный период развития локальных коррозионных поражений, который может достигать нескольких лет.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: