Файл: Жидкие азотные удобрения..pdf

цов в жидком аммиаке (удобрении). Из рисунка видно, что наибольшее количество образцов растрескивается в течение первого года испытания, а после этого срока растрескивается примерно 1% в год образцов, постав­ ленных на испытание7. Это соответствует данным по растрескиванию емкостей для жидкого аммиака после их длительной эксплуатации.

Рис. Ш-1. Зависимость7 относительного количества рас­ трескавшихся образцов от продолжительности испыта­ ния (среда — жидкий аммиак; испытывалось 706 образ­ цов, растрескалось 111).

Следует также отметить, что с повышением проч­ ностных характеристик стали увеличивается ее склон­ ность к коррозионному растрескиванию. О том, что дву­ окись углерода и воздух играют значительную роль в коррозионном растрескивании углеродистой и низко­ легированной стали в жидком аммиаке, можно судить по данным, приведенным в табл. III-2.

В этих испытаниях исследовалось по 16 напряжен­

54

* Во всех случаях воздух очищали от ССЬ.

Было обнаружено7, что отрицательную роль могут играть и такие загрязнения, как компрессорное масло (1% ),' цианистый натрий (0,01%) и сернокислая медь (0,1%). Последние две примеси вряд ли могут нахо­ диться в промышленном жидком аммиаке.

Из табл. III-2 следует также, что при добавлении 0,25% воды к жидкому аммиаку процесс коррозионно­ го растрескивания углеродистых и малолегированных сталей сильно тормозится. Вообще же ингибирующее действие воды отмечено при содержании ее в жидком аммиаке в количестве 0,1% и более. При испытании 54

55

Можно считать7, что коррозия стали в жидком аммиаке идет с кислородной деполяризацией, т. е. катодный процесс может быть выражен реакцией типа

анодный же процес протекает по реакции:

2Fe ----->- 2Fe2+ + 4е

Тогда суммарно процесс коррозии выражается урав­ нением

0 2 + 2NH+ + 2Fe ----->- 2Fe2+ + 20Н- + 2NH3

Присутствие двуокиси углерода в аммиаке может приводить к образованию карбамата аммония по ре­ акции

2NH3 + С02 ----->- NH4COONH2

в результате которой увеличивается концентрация ионов аммония.

В настоящее время трудно ответить на вопрос, поче­ му коррозия стали в жидком аммиаке, загрязненном воздухом, локализуется настолько, что происходит кор­ розионное растрескивание металла. Однако следует от­ метить, что для системы сталь — жидкий аммиак ха­ рактерны те же особенности, что и в других системах, в которых наблюдается коррозионное растрескивание: коррозия протекает сравнительно медленно; на поверх­ ности стали могут образовываться защитные пленки, способствующие локальной коррозии; жидкий аммиак является полярным растворителем, в котором могут про­ текать электрохимические процессы, а коррозионное растрескивание обычно считают обусловленным такими процессами. Предположительно, роль воды сводится к созданию благоприятных условий для образования на поверхности стали пленки с хорошими защитными свой­ ствами.

При решении вопросов о защите оборудования от коррозионного растрескивания следует учитывать, что этот вид разрушения возможен при одновременном на­ личии растягивающих напряжений в металле и корро­ зионного воздействия соответствующей среды2. Это опре­ деляет методы защиты от коррозионного растрескива­ ния стального оборудования, контактирующего с жид­ ким аммиаком. Известны три основных метода предот-

56

вращения коррозионного растрескивания такого обору­ дования1:

1.Термическая обработка изготовленных емкостей для полного снятия внутренних напряжений. Эта реко­ мендация относится к емкостям диаметром более 90 см, так как опыт показывает, что емкости меньшего диамет­ ра сравнительно мало чувствительны к коррозионному растрескиванию7. Можно повышать стойкость емкостей

ккоррозионному растрескиванию, применяя для их из­ готовления металл, деформированный в горячем состоя­ нии, или такой металл, в котором внутренние напряже­ ния были сняты путем соответствующей термической об­ работки7. Следует, однако, учитывать, что при изготов­ лении емкостей, особенно сварных, возникают новые напряжения.

2.Удаление воздуха из системы с жидким аммиаком. Новые емкости или емкости, внутренняя часть которых находилась в контакте с воздухом, должны тщательно продуваться инертным газом (азотом) для удаления примесей, вносимых с воздухом.

3.Добавление в жидкий аммиак, предназначенный для сельского хозяйства, не менее 0,2% дистиллирован­ ной воды или конденсата. Эти рекомендации могут быть отнесены ко всем емкостям, в которых хранят или пере­ возят жидкий аммиак, независимо от того, изготовлены они из углеродистой или низколегированной стали. Если температура жидкого аммиака низкая (например, при атмосферном давлении его паров), следует применять хладностойкие стали, обычно рекомендуемые для таких температур по их механическим свойствам (желатель­ но, чтобы предел прочности стали все же был не более 60 кгс/см2), например стали марок 16Г24Ф, 09Г2С и др.

Поскольку каждый из этих методов имеет ограниче­ ния, рекомендуется7 использовать, по возможности, все три варианта.

Следует отметить, что в США при транспортирова­ нии жидкого аммиака по магистральным трубопрово­ дам их изготовляют из электросварочных стальных труб марки Х42 с пределом текучести около 30 кгс/см2. При нормальных условиях эксплуатации трубопроводы по­ стоянно заполнены аммиаком, углекислого газа и возду­ ха в них не должно быть. Тем не менее, в качестве меры предосторожности предусмотрено8, чтобы транспорти­

57

руемый по таким трубопроводам аммиак содержал не менее 0,2% воды.

Из пластических масс наиболее стойкими в жидком аммиаке являются фторопласт, пластикат, полиэтилен высокого давления (ПЭВД), а из резин — резины на основе бутадиен-нитрильных каучуков, например марки

8396 (ТУ 233—54р), 8314 (ТУ 233—54р), ИРП-1078 (МРТУ 38 -5 -1166 —64), ИРП-2057 (ВТУ ИРПЛ6—32— 66), ИРП-1068 (МРТУ 38—5—204—65)6.

Коррозия в аммиачной воде

Выпускаемая отечественной промышленностью ам­ миачная вода содержит не менее 22% аммиака. Приве­ денные в табл. 111-3 данные* показывают, что в рас­ творе чистого аммиака коррозия углеродистой стали при температуре окружающего воздуха невелика.

* Активация образцов проводилась в 6 н. растворе НС1 при комнатной темпе­ ратуре в течение 1 мин. Средняя скорость коррозии образцов, не подвергавшихся активации, как правило, меньше, чем активированных образцов.

Из рис. Ш-2 видно, что с течением времени корро­ зия углеродистой стали под воздействием водных рас­ творов аммиака в замкнутом сосуде тормозится9. Техни­

* Во всех случаях, когда в таблицах и на рисунках III гла­ вы не дана ссылка на источники, они составлены и построены по данным, полученным в лаборатории коррозии Государственного научно-исследовательского и проектного института азотной про­ мышленности и продуктов органического синтеза' (ГИАП).

58

ческая аммиачная вода всегда содержит примеси. В со­ ответствии с ГОСТ 9—67 содержание в ней нелетучего остатка может достигать 0,4 г/л. Поэтому необходимо

Та б л и ц а Ш-4. Влияние 1% С02 на коррозию активированной"' углеродистой стали марки Ст. 3 в 25%-ной аммиачной воде

(продолжительность испытания 100 ч)

* См. примечание к табл. Ш-3.

59