Химическая стойкость металлических рабочих камер оборудования

Другие вопросы раздела

Химическая стойкость материалов применяемых клапанов Химическая стойкость материалов уплотнений дверей вакуумных шкафов Химическая стойкость металлических рабочих камер оборудования

Надежность и долговечность термического оборудования во многом определяются правильным выбором материалов. Как производители вакуумных сушильных шкафов, печей и термокамер, мы уделяем особое внимание коррозионной стойкости всех элементов конструкции, особенно рабочих камер, непосредственно контактирующих с агрессивными средами.

Химическая стойкость металлов определяется их способностью противостоять разрушающему воздействию агрессивных сред. Это свойство зависит от:

природы металла (состав, легирующие элементы),
структуры кристаллической решетки,
плотности пассивного оксидного слоя (например, Cr₂O₃ у нержавеющих сталей).

Химическая стойкость металлов и сплавов — одно из ключевых свойств, определяющих их применение в:

химической промышленности,
машиностроении,
энергетике,
пищевой и фармацевтической отраслях.

Правильный выбор материала на основе его коррозионной стойкости позволяет:

увеличить ресурс оборудования,
снизить риск аварийных ситуаций,
минимизировать затраты на обслуживание.

Особенности конструкции оборудования

Основной элемент любого термического оборудования — рабочая камера. Её материал определяет:

стойкость к коррозии,
термостойкость,
долговечность.

Исполнение оборудования

Общепромышленное исполнение

Материал камеры: сталь 08Х18Н10 (AISI 304).
Применение: для работы в слабоагрессивных средах (вода, пар, органические растворители, пищевые продукты).

Подходит для большинства производственных задач. Оптимальное сочетание цены и надежности.

Химически стойкое исполнение

Материал камеры: сталь 03Х17Н14М3 / 03Х16Н15М3 (AISI 316).
Ключевое отличие: добавка молибдена (2–3%), повышающая стойкость к:
точечной коррозии (в хлоридсодержащих средах),
щелевой коррозии,
воздействию кислот (например, серной, фосфорной).

Повышенная стойкость к кислотам, хлоридам и другим агрессивным агентам. Специальные конструктивные решения для сложных технологических процессов.

Маркировка применяемых сталей

Международный стандарт (AISI)	Российский аналог (ГОСТ)	Основные легирующие элементы	Макс. температура*
304	08X18H10	Cr 18–20%, Ni 8–10.5%	550 °C
316	03X17H14M3	Cr 16–18%, Ni 10–14%, Mo 2–3%	450 °C

*Указано значение для длительной эксплуатации 10+ лет.

Для AISI 304: 500-550°C предельные значения для сроков службы 10+ лет. При 600°C срок службы сокращается до 2-5 лет (в зависимости от среды).

Рекомендуемые температурные диапазоны для длительной* работы сталей 08Х18Н10 и 03Х17Н14М3

Параметр	AISI 304 (08X18H10)	AISI 316 (03X17H14M3)
Макс. рабочая температура
– Длительная эксплуатация (10+ лет)	450–550 °C	400–450 °C
– В окислительных средах (воздух, пр.)	450 °C	450 °C
– В инертных/вакуумных средах	550 °C	500 °C
Предел кратковременного нагрева	800 °C (макс. 1 час)	700 °C (макс. 1 час)
Макс. температура (1 год)	550–600 °C	550–600 °C
Критические ограничения
– Образование σ-фазы**	>550 °C (после 1000 ч)	>450 °C (после 2000 ч)
– Межкристаллитная коррозия	450–850 °C (опасная зона)	550–750 °C (опасная зона)
– Потеря прочности	Начинается при >500 °C	Начинается при >450 °C

**Указано значение для длительной эксплуатации 10+ лет в пределах среднего срока службы эксплуатации вакуумного оборудования.

**Образование σ-фазы - это процесс появления в сплавах интерметаллической фазы, богатой хромом и железом, при определенных условиях (температура, время выдержки). Может негативно влиять на механические свойства сплавов, снижая их пластичность и ударную вязкость.

Обозначения в таблице стойкости

V (хорошая стойкость): материал устойчив в указанной среде при стандартных условиях (20°C, умеренные концентрации, атмосферное давление ).

— (осторожно): возможна коррозия при:

повышенных температурах,
высоких концентрациях,
длительном контакте.

Х (не подходит): материал быстро разрушается (например, нержавеющие стали в соляной кислоте).

НД (нет данных): требуется дополнительная проверка (возможны исключения).

Рабочая среда	08х18Н10 (AISI 304)	03Х17Н14М3 / 03Х16Н15М3 (AISI 316)
Азотная кислота / Nitric Acid	V	—
Ацетальдегид / Acetaldehyde	V	V
Ацетон / Acetone	V	V
Ацетилен / Acetylene	V	V
Аммиак / Ammonia	V	V
Аммиачная селитра / Ammonium Nitrate	V	V
Анилин / Aniline	V	V
Асфальт / Asphalt	V	V
Бензол / Benzene	V	V
Бензойная кислота / Benzoic Acid	V	V
Бензин / Gasoline	V	V
Борная кислота / Boric Acid	V	V
Бутан / Butane	V	V
Вода питающая паровых систем / Water (Steam Boiler Feed)	V	V
Вода дистиллированная / Water, Distilled	V	V
Вода морская / Water, Sea	—	—
Водород / Hydrogen	V	V
Вино / Wine	V	V
Виски / Whiskey	V	V
Гипохлорит кальция / Calcium Hypochlorite	—	—
Гидроксид магния / Magnesium Hydroxide	V	V
Гидроксид калия / Potassium Hydroxide	V	V
Гипохлорит натрия / Sodium Hypochlorite	Х	Х
Глюкоза / Glucose	V	V
Двуокись углерода, сухой / Carbon Dioxide, Dry	V	V
Двуокись углерода, влажный / Carbon Dioxide, Wet	V	V
Дихлорид олова / Stannous Chloride	Х	V
Диоксид серы, сухой / Sulfur Dioxide, Dry	V	V
Карболовая кислота (Фенол) / Carbolic Acid (Phenol)	V	V
Коксовый газ / Coke Oven Gas	V	V
Креозот / Creosote	V	V
Кислород / Oxygen	V	V
Канифоль / Rosin	V	V
Каустическая сода / Sodium Hydroxide	V	V
Лимонная кислота / Citric Acid	—	V
Медный купорос / Copper Sulfate	—	—
Муравьиная кислота / Formic Acid	—	—
Метиловый спирт / Methanol	V	V
Метилэтилкетон / Methyl Ethyl Ketone	V	V
Молоко / Milk	V	V
Нефтяные масла / Petroleum Oils	V	V
Нитрат серебра / Silver Nitrate	V	V
Ортофосфорная кислота, с доступом воздуха / Phosphoric Acid, Aerated	V	V
Ортофосфорная кислота, без доступа воздуха / Phosphoric Acid, Air Free	V	V
Ортофосфорная кислота, пары / Phosphoric Acid, Vapors	—	—
Олеиновая кислота / Oleic Acid	V	V
Перекись водорода / Hydrogen Peroxide	V	V
Пиво / Beer	V	V
Пикриновая кислота / Picric Acid	V	V
Природный газ / Natural Gas	V	V
Пропан / Propane	V	V
Поваренная соль / Sodium Chloride	—	—
Ртуть / Mercury	V	V
Стеариновая кислота / Stearic Acid	V	V
Сульфатная варочная жидкость / Sulfate Liquor	V	V
Сульфат цинка / Zinc Sulfate	V	V
Сера / Sulfur	V	V
Соляная кислота, с доступом воздуха / Hydrochloric Acid, Aerated	Х	Х
Соляная кислота, без доступа воздуха / Hydrochloric Acid, Air Free	Х	Х
Спирты / Alcohols	НД	V
Сульфат алюминия, растворы / Aluminum Sulfate Solutions	V	V
Сернистый углерод / Carbon Disulfide	V	V
Сульфат аммония / Ammonium Sulfate	—	V
Сульфит аммония / Ammonium Sulfite	V	V
Серная кислота, с доступом воздуха / Sulfuric Acid, Aerated	Х	Х
Серная кислота, без доступа воздуха / Sulfuric Acid, Air Free	Х	Х
Сернистая кислота / Sulfurous Acid	—	—
Смола, дёготь, гудрон / Tar	V	V
Скипидар / Turpentine	V	V
Сероводород, жидкий / Hydrogen Sulfide, Liquid	V	V
Сода / Sodium Carbonate	V	V
Тетрахлорид углерода / Carbon Tetrachloride	—	—
Трихлорэтилен / Trichloroethylene	—	V
Тиосульфат натрия / Sodium Thiosulfate	V	V
Триоксид серы, сухой / Sulfur Trioxide, Dry	V	V
Углекислота / Carbonic Acid	—	—
Уксуснокислый натрий / Sodium Acetate	—	V
Уксус пищевой / Vinegar	V	V
Уксусная кислота, без доступа воздуха / Acetic Acid, Air Free	—	—
Уксусная кислота, с доступом воздуха / Acetic Acid, Aerated	V	V
Уксусная кислота, пары / Acetic Acid, Vapors	V	V
Формальдегид / Formaldehyde	V	V
Фреон влажный / Freon, Wet	—	V
Фреон сухой / Freon, Dry	V	V
Фтористоводородная кислота, с доступом воздуха / Hydrofluoric Acid, Aerated	Х	—
Фтористоводородная кислота, без доступа воздуха / Hydrofluoric Acid, Air Free	Х	—
Фурфурол / Furfural	V	V
Фосфорнокислый аммоний / Ammonium Phosphate	V	V
Хлор газ, сухой / Chlorine Gas, Dry	—	—
Хлор газ, влажный / Chlorine Gas, Wet	Х	Х
Хлор жидкий / Chlorine Liquid	Х	Х
Хлорид аммония / Ammonium Chloride	—	—
Хлорид железа / Ferric Chloride	Х	Х
Хлорид кальция / Calcium Chloride	Х	—
Хлористый этил / Ethyl Chloride	V	V
Хлопковое масло / Cottonseed Oil	V	V
Хромовая кислота / Chromic Acid	Х	—
Хлорид калия / Potassium Chloride	V	V
Хлорид цинка / Zinc Chloride	Х	Х
Хромат натрия / Sodium Chromate	V	V
Щавелевая кислота / Oxalic Acid	—	—
Этилен / Ethylene	V	V
Этиленгликоль / Ethylene Glycol	V	V
Этан / Ethane	V	V
Эфир / Ether	V	V

Приведенные данные носят рекомендательный характер. Фактические показатели могут отличаться в зависимости от условий эксплуатации. Производитель не несет ответственности за последствия неправильного применения материалов. Перед использованием обязательна консультация специалистов.

Факторы, влияющие на коррозионную стойкость

Температура – с её повышением скорость коррозии увеличивается, а защитные свойства пассивного слоя могут ухудшаться. Пример: AISI 304 устойчив к азотной кислоте при комнатной температуре, но при нагреве выше 60°C коррозионная стойкость снижается.

Аэрация (наличие кислорода) – в одних средах кислород усиливает пассивацию (например, в HNO₃), в других – ускоряет коррозию (в хлоридсодержащих растворах).

Механические напряжения – в зонах сварных швов, изгибов или вибраций возможна коррозионное растрескивание под напряжением (КРН).

Электрохимическая коррозия. Наиболее распространенный тип разрушения металлов в электролитах (водные растворы, влажные среды).

Протекает при наличии:

Наличие электролита (ρ < 10⁴ Ом·м).
Разность потенциалов >100 мВ.
Электрохимическая проводимость.

Указанные параметры могут изменяться в зависимости от конкретных условий эксплуатации (pH, скорость потока, наличие примесей).

Рекомендуемая литература:

Коррозия и защита металлических конструкций и оборудования: учебное пособие / М.И.Жарский ISBN 978-985-06-2029-3
Семенова И.В., Флорианович Г.М., Хорошилов А.В. Коррозия и защита от коррозии. Издательство Физматлит Тип изданияучебное пособие Год издания 2010 ISBN 978-5-9221-1234-5
Неверов Александр Сергеевич: Коррозия и защита материалов: Учебное пособие. Издательство: ISBN: 978-5-91134-733-8

Подготовил: Валенцев А.А.

Рекомендуем также ознакомиться с материалами: