Институт цветных металлов и материаловедения, Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия¹ ; ООО «ИСО», филиал в Братске, Россия²:

П. Г. Криницин, магистрант¹, менеджер по надежности², эл. почта: alfa_reklama@mail.ru
А. Г. Гринкевич, магистрант¹, начальник цеха², эл. почта: grinkevi4ag@gmail.com

Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия:
А. С. Ясинский, заведующий лабораторией физикохимии металлургических процессов и материалов, эл. почта: ayasinskiykrsk@gmail.com

Исследованы окислительные процессы, происходящие в металлоконструкциях универсальных холодильных барабанов УХБ 3/30, используемых для перемещения и охлаждения прокаленного кокса. Его температура достигает 1320 ^oC. По мере продвижения материала по барабану происходит химическое и тепловое воздействие на незащищенные металлоконструкции с образованием очагов эрозии и сквозных повреждений обечаек. Срок службы металлоконструкций горячего обреза холодильников, изготовленных из стали Ст3, составляет 1 год, что определяет периодичность проведения ремонтов барабанов. Эксперименты по исследованию окислительных процессов в реальных условиях эксплуатации холодильников проведены для образцов из углеродистой стали марки Ст3 и жаропрочной высоколегированной стали 20Х23Н18. Для них определены изменения химического состава, физических свойств. Использованы термогравиметрический способ оценки кинетики коррозии по убыли массы, спектрометрическое исследование образцов металлов и классический химический анализ «мокрым» способом. На основании результатов исследования дана оценка степени коррозионного повреждения образцов после 1,5 ч. Исследована кинетика коррозии. Представлен механизм обезуглероживания поверхностного слоя стали марки Ст3 и сопутствующего ухудшения механических свойств металла. Проведен упрощенный экономический анализ целесообразности применения стали 20Х23Н18 в целях увеличения срока службы холодильных барабанов.

Работа выполнена в рамках государственного задания на науку ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет», номер проекта FSRZ-2020-0013.

1. Твердохлебова В. П., Храменко С. А. Нефтяной кокс для алюминиевой промышленности. Технология и свойства // Journal of Siberian Federal University. Chemistry. 2010. Vol. 4. P. 369–386.
2. Лепеш Г. В., Моисеев Е. Н. Оценка способов защиты поверхности металла от высокотемпературной эрозии // Технико-технологические проблемы сервиса. 2017. Т. 3. № 41. С. 20–31.
3. Умарова Н. Г. Изучение влияния внешних и внутренних факторов на химическую коррозию металлов // Наука и образование сегодня. 2016. № 2(3). С. 38–39.
4. Неверов А. С., Родченко Д. А., Цырлин М. И. Коррозия и защита материалов. — М., 2007. — 224 с.
5. Dwivedi D., Lepkova K., Becker T. Carbon steel corrosion: a review of key surface properties and characterization methods // The Royal Society of Chemistry. 2017. Vol. 7. P. 4580–4610.
6. Neuharth J. J., Cavalli M. N. Investigation of high-temperature hydrogen embrittlement of sensitized austenitic stainless steels // Engineering Failure Analysis. 2014. Vol. 17. P. 1028–1037.
7. Astafurova E. G., Astafurov S. V., Maier G. G., Moskvina V. A. et al. Hydrogen embrittlement of ultrafine-grained austenitic stainless steels // Rev. Adv. Mater. Sci. 2018. Vol. 54. P. 25–45.
8. Вернигорова В. Н., Королев Е. В., Еремкин А. И., Соколова Ю. А. Коррозия строительных материалов : монография. — М. : Палеотип, 2007. — 176 с.
9. Чернов А. А., Лошкарев Н. Б., Дружинин Г. М. Способы уменьшения угара в стали при нагреве в промышленных печах // Теплотехника и информатика в образовании, науке и производстве. TИМ’2017. 2017. С. 155–158.
10. Calika A., Duzgun A., Sahin O., Ucard N. Effect of carbon content on the mechanical properties of medium carbon steels // Zeitschrift für Naturforschung A. 2010. Vol. 65, Iss. 5. P. 468–472.
11. ГОСТ 380–2005. Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки. — Введ. 01.07.2008.
12. Totten G. E. Steel heat treatment: Metallurgy and technologies. — Oregon, U.S.A. : Portland State University, Portland, 2006. — 848 p.

13. Pu-Jie Zhao, Cheng Ma, Ji-Tong Wang, Wen-Ming Qiao et al. Almost total desulfurization of high high-sulfur petroleum coke by Na Na₂CO₃-promoted calcination combined with ultrasonicultrasonic-assisted chemical oxidation // New Carbon Materials. 2018. Vol. 33, Iss. 6. P. 587–594.
14. Пояркова Е. В., Яхин А. В. Влияние высокотемпературного нагрева на структуру поверхностных окислов нержавеющей стали // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. 2016. T. 21, Вып. 3. C. 1267–1270.
15. Пояркова Е. В. Структурно-масштабные закономерности накопления повреждений высокотемпературного оборудования : монография. — М. : Флинта, 2016. — 121 с.
16. Заварцев Н. А., Гафаров Н. Ф., Сагидуллин Р. З. Обзор механизмов окисления металлов и влияния аллотропии и температуры на кинетику окисления // Промышленность, сельское хозяйство, энергетика и инфраструктура: проблемы и векторы развития : сб. трудов. 2017. С. 148–167.
17. ГОСТ 5632–72. Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки. — Введ. 01.01.1975.
18. Jianbo Sun, Chong Sun, Xueqiang Lin, Xiangkun Cheng et al. Effect of chromium on corrosion behavior of P110 steels in CO₂ – H₂S environment with high pressure // Materials. 2016. Vol. 9, Iss. 3. P. 200.