Historia de la ciencia de la corrosión
Fuente: Material Protection 1999
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La ciencia de la corrosión es una disciplina estrechamente relacionada con la economía nacional y la construcción de defensa Ciencias aplicadas relevantes. A juzgar por las características de su materia, también es una materia interdisciplinaria que se cruza con muchas disciplinas relacionadas, como la química (electroquímica), la física, la mecánica, la metalurgia, la microbiología, etc. Tiene muchas similitudes con las ciencias ambientales en muchos aspectos. Técnicamente, con el desarrollo continuo de la óptica, la óptica electrónica y la ciencia y tecnología de superficies, se ha promovido el desarrollo de la ciencia de la corrosión y la tecnología de protección. Este artículo analizará varias tendencias notables en la ciencia de la corrosión y la tecnología de protección en los últimos años.
2 Tendencia de desarrollo
2.1 Estudio in situ de la reacción de interfaz metal/medio de corrosión
Basado en métodos electroquímicos como EIS y AFM, STM, SERS y QCM Los últimos resultados incluyen un estudio integral in situ del proceso y los pasos rápidos de las reacciones de la superficie metálica en la interfaz entre el metal y los medios ambientales corrosivos, especialmente en electroquímica de corrosión, oxidación/desgaste por corrosión a alta temperatura y corrosión en caliente, agrietamiento por corrosión bajo tensión y fatiga por corrosión, corrosión por hidrógeno, etc. Ha recibido amplia atención en el estudio de los procesos de corrosión.
Por ejemplo, en los últimos años, el Laboratorio Estatal Clave de Corrosión y Protección de Metales y el Real Instituto de Tecnología de Suecia han llevado a cabo una extensa investigación colaborativa en este campo y han logrado muchos logros en el mecanismo de corrosión atmosférica. de metales bajo finas membranas de electrolitos. Resultados de la investigación.
2.2 Fiabilidad de las estructuras en entornos corrosivos
Con el desarrollo de la industria, cada vez más dispositivos/equipos industriales a gran escala funcionan a altas temperaturas, altas presiones y altas cargas. y alto flujo de calor/Funciona en condiciones de trabajo duras e intensivas, como flujo de alta calidad/flujo multifásico y ambiente fuertemente corrosivo.
El daño por corrosión causado por el efecto sinérgico de los factores anteriores determina en gran medida la confiabilidad de los dispositivos/equipos industriales en uso. Por lo tanto, la Conferencia Internacional sobre Corrosión celebrada en Houston, EE. UU., con el tema "Control de la corrosión para la confiabilidad en condiciones de baja inversión" y la Conferencia Internacional sobre Corrosión celebrada en Cambridge, Reino Unido y Honolulu, EE. UU. con el tema "Predicción de vida de estructuras en ambientes corrosivos". " Las conferencias internacionales han demostrado que la fiabilidad de los dispositivos y equipos industriales se ha convertido en un tema de gran preocupación.
Hay innumerables ejemplos en los que la fiabilidad de los equipos industriales se ve decisivamente limitada por los daños por corrosión. La fiabilidad de los equipos militares también se ve generalmente limitada por los daños por corrosión, que afectan directamente o incluso pierden su capacidad de combate. Por ejemplo, en 1990, el 20% de los equipos electrónicos de la Fuerza Aérea de EE. UU. fallaron debido a la corrosión. En el mismo año, los costos globales de mantenimiento de equipos electrónicos relacionados con la corrosión alcanzaron los 50 × 108 dólares estadounidenses, y esta cifra aumentará día a día [1]. Los equipos electrónicos de la Fuerza Aérea todavía se corroen en el mejor ambiente de trabajo, y se puede imaginar la gravedad de la corrosión de los equipos industriales en condiciones ambientales más severas.
De hecho, cuando el contenido de contaminación en la atmósfera está muy por debajo de los requisitos de protección ambiental, los equipos electrónicos se corroerán y dañarán. Por ejemplo, las normas de protección ambiental estipulan que los límites superiores de dióxido de azufre y sulfuro de hidrógeno en la atmósfera son 1 000 × 10-9 y 10 000 × 10-9 respectivamente, mientras que los límites superiores de concentración segura de dióxido de azufre y sulfuro de hidrógeno que no lo hacen Los equipos electrónicos que no se corroen son sólo 30 × 10-9 respectivamente. Garantizar el funcionamiento normal de los equipos electrónicos requiere una corrosividad ambiental que supera con creces los requisitos para garantizar la salud humana.
2.3 Detección/evaluación en línea de corrosión/mantenimiento de equipos
Para detectar rápidamente daños por corrosión, especialmente los peligros ocultos de accidentes por daños por corrosión malignos que causan enormes pérdidas económicas y graves consecuencias sociales. , es necesario la detección/evaluación no destructiva y la predicción de la corrosión en línea, en tiempo real, de dispositivos/equipos industriales, y el mantenimiento oportuno de los dispositivos/equipos industriales sobre esta base son la clave para garantizar la confiabilidad operativa de los grandes dispositivos/equipos industriales. equipo bajo condiciones de trabajo duras e intensivas. Durante los últimos 10 años, el laboratorio dirigido por el autor ha desarrollado y continúa desarrollando una serie de tecnologías de detección/evaluación y predicción de corrosión no destructivas, en tiempo real y en línea para satisfacer esta necesidad.
Según estadísticas de todo el mundo, los costos de operación costa afuera representan el 20% de los costos de desarrollo de petróleo y gas costa afuera. Esta cifra está creciendo a una tasa anual del 11% y el 30% de los costos operativos en alta mar se utilizan para pagar la inspección/reparación/mantenimiento (IRM) principalmente para combatir los daños por corrosión[4].
Esta estadística muestra que IRM juega un papel importante en los aspectos técnicos, económicos y de seguridad de la producción.
2.4 Nuevo método de optimización de materiales - LCC[5]
Nuevo método de selección de materiales - análisis del coste total de dispositivos/equipos industriales durante su vida útil, LCC (Costos del ciclo de vida ) A diferencia de los métodos tradicionales de selección de materiales, LCC considera todos los costes durante toda la vida útil del dispositivo/equipo hasta su completa renovación. Incluyendo la adquisición de materiales, flete, instalación de construcción, operación, mantenimiento, parada, desgaste y reemplazo de piezas de desgaste y su valor residual, este último considera principalmente la inversión inicial en función del costo de compra del material.
LCC se puede calcular mediante la siguiente fórmula:
Donde AC: se refiere al costo de adquisición de materiales, incluida la adquisición de materiales y el flete.
IC-Costo de construcción e instalación
Cj - Gastos de operación del primer año, incluidos costos de producción, parada y mantenimiento.
rj - Costo de reposición del sistema I no disponible
r - Tasa de interés real, dividida por 100.
A——El número de reemplazos en todo el ciclo de vida.
N: número de instalaciones de por vida del dispositivo en un año determinado.
Se puede ver claramente en algunos ejemplos citados en las Tablas 1 ~ 3 [6] que el costo de los equipos construidos con aleaciones resistentes a la corrosión de alta calidad es sólo menor que el de los equipos construidos con aleaciones de baja calidad. acero al carbono o acero de baja aleación Es varias veces o incluso casi 10 veces más caro, pero los costos de construcción e instalación son similares. El primero es básicamente un equipo que no requiere mantenimiento y no requiere muchos costos de seguimiento. Las otras tarifas enumeradas anteriormente suelen ser más altas que los ahorros de la inversión inicial.
Tabla 1 Cálculo del LCC del condensador de tubo en refinería (corrosión completa del acero al carbono)
Material cs 316l SAF 2304 SAF 2205 SAF 2507
Cada condensador El costo del tubo es 1,0 6,5 5,5 7,0 9,5.
El costo de estructura e instalación de cada tubo de condensador es 3,0 3,5 3,5 3,5 4,0.
La tarifa total de instalación es 4,0 10,0 9,0 10,5 13,5.
Vida útil (temperatura ambiente) 10 meses > 5 años > 5 años > 5 años > 5 años > 5 años.
Cl-, Cl-, 150℃ 5 años > 5 años > 5 años.
Cl-, 180℃ < Octubre < 1 año < 1 año > 5 años > 5 años.
Cl-, 300℃ < Octubre < 1 año < 1 año < 1 año > 5 años.
Reemplazar la cantidad cada 5 años, no Cl-6,0 < 1,0 < 1,0 < 1,0 < 1,0.
Cantidad de reposición cada 5 años, incluido Cl-(SCC) 6,0 5,0 < 1,0.
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