Studies of contact and crevice corrosion of structural materials in an aqueous solution of lithium bromide

O. V. Volkova; Волкова О. В.; A. V. Baranenko; Бараненко А. В.; L. S. Timofeevsky; Тимофеевский Л. С.

doi:10.17816/RF105204

Studies of contact and crevice corrosion of structural materials in an aqueous solution of lithium bromide

Authors: Volkova O.V.¹, Baranenko A.V.¹, Timofeevsky L.S.¹
Affiliations:
1. SPbGUNIPT
Issue: Vol 90, No 5 (2001)
Pages: 8-9
Section: Articles
URL: https://freezetech.ru/0023-124X/article/view/105204
DOI: https://doi.org/10.17816/RF105204
ID: 105204

Cite item

Full Text

Abstract
Full Text
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Results of the investigation of two-metal and crevice corrosion of carbon steel and copper alloys in aqueous solution of lithium bromide are presented in the article. The effect of some inhibitors on corrosion of copper alloys and carbon steel in liquid, vapour phases and on the border of phases separation was investigaged. It was found, that the inhibiting composition, consisting of lithium chromate, lithium hydroxide, К-inhibitor and a surfactant provides an effective protection from corrosion in all the phases of a 64% solution of lithium bromide.

Keywords

research, crevice corrosion, lithium bromide

Full Text

Комбинирование различных конструкционных материалов при изготовлении теплообменных аппаратов абсорбционных бромистолитиевых холодильных машин (АБХМ) и термотрансформаторов (АБТТ) приводит к возникновению контактной коррозии. Известно, что при контакте разнородных металлов в электролите образуется гальванический элемент, изменяющий скорость коррозии каждого из металлов [2].

В зазорах между трубной доской и теплообменными трубками возникает щелевая коррозия, относящаяся к опасным видам местной электрохимической коррозии. В узких зазорах изменяется pH раствора вследствие накопления продуктов коррозии и гидролиза. Снижение pH среды активизирует работу микропары: металл в щели (анод) — металл открытой поверхности (катод) [2].

Основным методом защиты конструкционных материалов от коррозии в АБХМ и АБТТ служит ингибирование.

Экспериментальные данные по контактной и щелевой коррозии конструкционных материалов в водном растворе бромида лития, а также по эффективности действия ингибиторов коррозии представляют практический интерес.

Для получения этих данных были проведены исследования коррозии в условиях испарения раствора и конденсации пара при температуре раствора 160 °C в течение 1000 ч. Контактные пары создавали путем надевания колец из медных сплавов марок МНЖ 5-1 и МНЖ Мц 30-1-1 на пластины из углеродистой стали марки ВСт.ЗСп размером 30x20x3 мм. Образцы для исследования щелевой коррозии были выполнены в виде цилиндров из углеродистой стали диаметром 13 мм и высотой 30 мм с надетыми на них трубками из медных сплавов той же высоты внутренним диаметром 14 мм.

Коррозионную стойкость материалов определяли гравиметрическим способом. В опытах использовали 64%-ный водный раствор бромида лития.

В качестве ингибитора использовали хромат лития (0,18 %), гидроксид лития (0,1 %), К-ингибитор и поверхностно-активное вещество (ПАВ). Результаты исследований контактной коррозии даны в табл. 1. Для сравнения в таблице приведены полученные авторами данные по коррозионной стойкости конструкционных материалов. входящих в состав контактных пар. Из табл. 1 видно, что при контакте углеродистой стали марки ВСт.ЗСп с медным сплавом марки МНЖ 5-1 скорость Коррозии медного сплава уменьшилась в несколько раз во всех фазах рабочего раствора. Скорость коррозии углеродистой стали в жидкой фазе и на границе вдела фаз увеличилась незначительно, тогда как в паровой фазе она возросла примерно в 7 раз. При этом во всех фазах рабочего раствора разрушение углеродистой стали равномерны.

Контактная коррозия конструкционных материалов в водном растворе бромида лития концентрацией 64 % за 1000 ч при 160 °C

Материал образна	Состав раствора	Жидкая фаза		Гранина раздела фаз		Паровая фаза
Материал образна	Состав раствора	К , г /(м ² ч )	Z, %	К , г /(м ² ч )	Z, %	К , г /(м ² ч )	Z, %
Контакт ВСт.ЗСп МНЖ 5-1	LiBr - Н₂О	1,92 0,022		1,68 0,023		1,06 0,029
Контакт ВСт.ЗСп МНЖ Мц 30-1-1	LiBr - 11,0	0,89 0,002		1,98 0,001		2,16 0,006
Контакт	LiBr Н,0 - Li,С10,(0,18%)		100		100		100
ВСт.ЗСп МНЖ 5*1	LiOI 1(0,1 %) - К- ингибитор - ПАВ	0,003	94,8	0,002	97,3	0,001	98,7
Контакт ВСт.ЗСп	LiBr — 11,0- Li,CrO4(0,18%) - LiOH(0, 1%) — К-ингибитор	—	100		100	—	100
МНЖ Мц 30-1-1	ПАВ	—	100		100		101
ВСт.ЗСп	LiBr - Н20	1,71		1,28		0,16	—
МНЖ 5-1	LiBr - Н20	0,058	—	0,073	—	0,076	—
МНЖ Мц 30-1-1	LiBr - Н20	0,028	—	0,027		0,004	—
Примечание. К — скорость коррозии; Z- степень зашиты; индексы: п - питтинговая коррозия; я язвенная коррозия; т - точечная коррозия.

При контакте углеродистой стали с медным сплавом марки МНЖ Мц 30-1 -1 скорость коррозии медного сплава снизилась до незначительных величин [0.001...0,006 г/(м2 • ч)].

В жидкой фазе скорость коррозии углеродистой стали уменьшилась в 1 раза, а на границе раздела фаз и в паровой фазе значительно увеличилась постигла значений 1,98 г/(м2*ч) и 2.16 г/(м2 • ч) при равномерных коррозионных разрушениях.

В случае контакта углеродистой старше медным сплавом марки МНЖ 5-1 степень защиты последнего составляет от 95% в жидкой до 99% в паровой фазе при полной защите стали ВСт.ЗСп.

Результаты исследования щелевой коррозии перечисленных пар конструкционных материалов в 64%-ном растворе бромида лития при температуре 160 °C за 1000 ч представлены в табл. 2.

Щелевая коррозия конструкционных материалов в водном растворе бромида лития концентрацией 64 % за 1000 ч при 160 °C

Материал образца	Состав раствора	Жидкая фаза		Граница раздела фаз		Паровая фаза
Материал образца	Состав раствора	К, г/(м^2,ч)	Z, %	К, г/(м^2,ч)	Z, %	К, г/(м^2,ч)	Z, %
ВСт.ЗСп МНЖ 5-1	LiBr - П,₂О	2,67 0,18		2,54 0,67		2,47 0,15
ВСт.ЗСп	LiBr - Н,0	2,30		2,81		3,19
МНЖ Мц 30-1-1	LiBr - Н,0	0,013		0,013		0,015
ВСт.ЗСп МНЖ 5-1	LiBr - Н,0 - L,CrO₄(0,18%) - LiOH(0,l%) - К-ингибитор —		100		100		100
ВСт.ЗСп МНЖ 5-1	ПАВ		100	0,0006	99,9		10
ВСт.ЗСп МНЖ Мц 30-1-1	LiBr - Н₂О - L.CrO₄(0,18%) - LiOH(0,l%) - К-ингибитор —	0,15	93,5		100		10
ВСт.ЗСп МНЖ Мц 30-1-1	ПАВ		100	—	100		10

Полученные данные показывают, что наибольшим коррозионным разрушениям в щели подвержена углеродистая сталь в паровой фазе рабочего раствора. Скорость ее коррозии увеличивается в 15—20 раз и достигает 2,47...3,19 г/(м2*ч). На границе раздела фаз скорость коррозии ВСт.ЗСп возрастает в 2 раза, а в жидкой фазе — на 35-56 %.

Значительным коррозионным разрушениям при щелевой коррозии подвержен медный сплав МНЖ5-1. Скорость его коррозии на границе раздела фаз увеличивается в 10 раз, а в жидкой и паровой фазе — в несколько раз. Скорость коррозии сплава МНЖ Мц 30-1-1 в жидкой фазе и на границе раздела фаз уменьшается в 2 раза, а в паровой фазе увеличивается в 4 раза.

При комбинации ВСт.ЗСп — МНЖ Мц 30-1-1 степень зашиты углеродистой стали в растворе бромида лития составляет 93,5 %.

Таким образом, исследования показали, что при контакте углеродистой стали марки ВСт.ЗСп с медными сплавами марок МНЖ 5-1 и МНЖ Мц 30-1-1 скорость коррозии медных сплавов уменьшается в несколько раз во всех фазах рабочего раствора. При этом коррозия углеродистой стали в паровой фазе и на границе раздела фаз увеличивается в несколько раз при равномерных коррозионных разрушениях.

Наибольшую опасность для данных пар конструкционных материалов представляет щелевая коррозия, при которой значительно увеличивается скорость разрушений углеродистой стали и медного сплава МНЖ 5-1.

Ингибиторная композиция, состоящая из хромата лития, гидроксида лития, К-ингибитора и ПАВ, обеспечивает эффективную защиту медных сплавов и углеродистой стали от контактной и щелевой коррозии во всех фазах раствора бромида лития концентрацией 64 % при температуре 160 °C.