Коррозия углеродистой стали и чугуна в газовой фазе над солевыми расплавами, применяемыми в магниевой промышленности

Проведены коррозионные испытания чугуна СЧ15, стали 3 и стали 3 с алитированным покрытием в некоторых составах солевых расплавов систем 10%MgCl₂—KCl—NaCl и 10%MgCl₂—KCl—NaCl—CaCl₂ с концентрациями 10, 25 и 40 % CaCl₂, а также в расплаве 10MgCl₂—45%KCl—20%NaCl—25%NaBr и в газовой фазе над этими расплавами при температуре 700 °C. Гравиметрическим методом найдены скорости коррозии металлических образцов. Химическим анализом поглотительных растворов определены концентрации примесей галогенидов и галогенводородов в продуваемом через реактор с расплавами и образцами воздухе. Показано, что алитированием углеродистой стали можно снизить скорость коррозии в газовой фазе над солевым расплавом в 5—70 раз. Рассмотрен механизм образования агрессивных по отношению к углеродистой стали и чугуну газов в атмосферном воздухе, контактирующем с солевым хлоридным расплавом. Выявлено ускорение образования хлорида водорода и хлора при взаимодействии солевого расплава с атмосферным воздухом под действием продуктов коррозии железа.

1. Москвитин В.И., Николаев И.В., Фомин Б.А. Металлургия легких металлов. М.: Интермет Инжиниринг, 2005. С. 312—324.

2. Дьяченко А.Н., Крайденко Р.И., Курченко Е.И. Коррозионная стойкость металлов и сплавов в системе фторсолей. Вестн. Пермского нац. исслед. политехн. ун-та. Сер. Машиностроение, материаловедение. 2017. Т. 19. No. 4. DOI: 10.15593/2224-9877/2017.4.05.

3. Барабанов В.Г, Зотиков В.С., Лимонова Л.П., Максимов Б.Н., Семерикова А.И., Степанов В.П. Коррозия оборудования в производстве галогенсодержащих веществ: Справ. изд. Под ред. В.С. Зотикова. СПб.: ТЕЗА, 1998.

4. Резников И.Л., Танаев А.Ф., Укше НС. Коррозия чугуна, углеродистой стали и хромоникелевых сталей при 400—600 °С в воздухе, содержащем HCl, Cl2, H2O и SO2. Защита металлов. 1972. Т. 8. No. 2. С. 157— 162.

5. Путина О.А. Исследование коррозии никеля и сталей в расплавленных хлоридах щелочных и щелочно-земельных металлов и в жидком магнии: Дис. ... Кандидат химических наук. Свердловск: УПИ, 1973.

6. Баранник И.А., Комелин И.М., Сикорская И.Л., Журов В.В. Способ непрерывного рафинирования магния: Пат. 41575(Укр.). 2009.

7. Николаев М.М., Язев В.Д, Кашкаров И.А., Рымкевич Д.А., Чутков А.П. Печь для рафинирования магния: Пат. 2283886 (РФ). 2006.

8. Грибов В.И., Михайлов А.О., Ряпосов Ю.А. Печь для непрерывного рафинирования магния: Пат. 2400685 (РФ). 2010.

9. Gilad Golub, Katsnelson Gennady, Zinn Menachem, Aghion Eliyahu. Bromide salts as weightening agents for molten salts: Pat. 6132490 (USA). 2000.

10. Комелин И.М., Баранник И.А., Петрив М.И., Журов В.В. Флюс для плавки и рафинирования магния и его сплавов: Пат. 36141 А (Укр.). 1999.

11. Баранник И.А., Комелин И.М., Герб А.П., Петрив М.И. Способ приготовления флюса для плавки и рафинирования магния и его сплавов: Пат. 12704 (Укр). 2005.

12. Путина О.А., Путин А.А., Гулякин А.И., Нечаев Н.П., Рубель О.А., Лямин С.Г., Новиков С.М., Жуланов Н.К., Белкин Н.А., Темников В.В., Ремеслов М.Н. Флюс для рафинирования и защиты от горения магния и его сплавов: Пат. 2217512 (РФ). 2002.

13. Тетерин В.В, Бездоля И.Н. , Шундиков Н.А., Михайлов ЭФ, Падерина Н.С. Способ получения флюса для плавки и рафинирования магния или его сплавов: Пат. 2407813 (РФ). 2009.

14. Кочергин В.П. Высокотемпературная коррозия переходных металлов в ионных расплавах. Сорос. образ. журн. 1997. No. 8. С. 60-65.

15. Кочергин В.П., Путина О.А., Девяткин В.Н., Канаева Е.Т. О стационарном потенциале стали 3 в расплавленных хлоридах натрия, калия и щелочно-земельных металлов. Тр. ВАМИ. 1971. No. 75. С. 51-55.

16. Кочергин В.П., Столярова Г.И. Растворение железа в расплавленных смесях хлоридов лития и калия, натрия и калия. Журн. прикл. химии. 1956. No. 5. С. 730733.

17. Смирнов М.В., Красильникова Н.А., Озеряная И.Н. Взаимодействие железа с чистыми хлоридами щелочных металлов и с растворами в них хлористого водорода. Тр. Ин-та электрохимии УНЦ АН СССР. 1970. Вып. 16. С. 78-81

18. Лукманова Г.Л., Вильнянский Я.Е. Растворимость некоторых газов в расплаве хлоридов металлов. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 1966. Т. 9. No. 4. С. 537-540.

19. Озеряная И.Н., Тхай В., Смирнов М.В. Растворимость хлористого водорода в расплавленных хлоридах магния и стронция. В сб.: Электрохимия расплавленных солевых и твердых электролитов: Тр. Инта электрохимии УНЦ АН СССР. 1973. Вып. 19. С. 13-16.

20. Некрасов В.Н. Физическая химия растворов галогенов в галогенидных расплавах. М.: Наука, 1992.

21. Новожилов А.Л. Термодинамика и строение растворов газов и паров воды в расплавленных солях: Автореф. ... дис. докт. хим. наук. Свердловск: Ин-т электрохимии УНЦ АН СССР, 1988.

22. Новожилов А.Л., Грибова Э.И., Девяткин В.Н. Исследование состояния HCl в расплавленных хлоридах щелочных и щелочно-земельных металлов методом ИК-спектроскопии. Журн. неорган. химии. 1972. Т. 17. No. 8. С. 2078-2080.

23. Новожилов А.Л. Растворимость хлористого водорода в расплавах системы KCl-MgC^. Журн. неорган. химии. 1984. Т. 29. No. 1. С. 218-221.

24. Новожилов А.Л., Грибова Э.И., Девяткин В.Н. Растворимость хлористого водорода в расплавленных хлоридах щелочно-земельных металлов. Журн. неорган. химии. 1972. Т. 17. No. 9. С. 2570-2572.

25. Путина О.А., Бондарев С.Н., Вяткин И.П., Канаев И.Е., Брандман ОИ. Коррозионная стойкость металлических конструкций печи непрерывного рафинирования магния. В сб.: Производство магния и титана: Труды ВАМИ. 1972. No. 883. С. 64-68.

26. Стрелец Х.Л., Десятников О.Г. Плотность расплавленных солей изоконцентрационного разреза [10 % (вес.) MgCl2] системы MgCl2-СaCl2-NaCl-KCl. Тр. ВАМИ. 1957. No. 39. С. 401-412.

27. Томашов Н.Д., Жук Н.П., Титов В.А., Веденеева М.А. Лабораторные работы по коррозии и защите металлов. М.: Металлургия, 1971.

28. Zabyelin I.V, Komelin I.M., Barannik I.A., Sikorskaya I.L. On specific features of operating crucibleless salt-bath furnaces. In: Magnesium — science, technology and applications: Mater. Sci. Forum. 2005. Vol. 488-489. P. 8994. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.488-489.89.

29. Фурман А.А. Неорганические хлориды. М.: Химия, 1980. С. 382-394.

30. Печковский В.В., Александрович Х.М., Пинаев Г.Ф. Технология калийных удобрений. Минск: Выш. школа, 1968.

31. Логинов Н.А., Олейникова В.А. Равновесная концентрация Fe3+ в расплавах NaCl, (NaCl-KCl), KCl и CsCl, находящегося в равновесии с железом. Расплавы. 2000. No. 6. С. 27-30.

32. Печковский В.В., Воробьев Н.И. Термохимические превращения хлоридов железа. Журн. неорган. химии. 1964. Т. IX. Вып. 1. С. 12-19.

33. Латина З.И., Фурман А.А. Взаимодействие хлорного железа с окисью железа. Журн. прикл. химии. 1970. No. 4. С. 830-834.