Systems. Methods. Technologies 1 (37) 2018

Systems Methods Technologies. A.A. Terentiev et al. About the quality of raw aluminum …2018 № 1 (37) p. 136-141 138 Исследование коррозии стального образца металла в лабораторных условиях проводилось в фарфоровых огнеупорных тиглях. Образцы испытуемого материала предварительно очищали от оксидных пленок. Затем образцы обезжиривались ацетоном и взвешивались на аналитических весах типа АДВ-200 (класс точности измерений массы образцов — 0,2). Подготовленный таким способом образец помещали в тигель и засыпали сверху промышленной анодной массой производства «РУСАЛ Братск». После этого тигли с образцами за- гружали в печь. Для предотвращения выгорания уголь- ной составляющей анодная масса присыпалась глино- земом (Al2O3). По окончании эксперимента тигли ох- лаждали в эксикаторе, и по достижении комнатной температуры образцы повторно взвешивали. Фактиче- ская коррозия оценивалась по потере массы исследуе- мого стального стержня. Корректность условий проведения опыта оценива- лась при сравнении фазового состава окалины, взятой с промышленного анодного штыря, и окалины стального стержня, взятой после проведения опыта. Сопостави- мый фазовый состав промышленной (с промышленно- го анодного штыря) и лабораторной (со стального стержня) окалины показывает правильность разрабо- танной методики (табл. 1). Таблица 1 Сравнение фазового состава (распределения серы) промышленной и лабораторной окалины [19] Окалина Определяемые компоненты, % S общая S сульфатная S сульфидная С анодного штыря 15,8 0,2 15,6 Лабораторная 16,6 0,4 16,2 Для снижения коррозии стальных штырей проводи- лось много исследований. Условно их можно разделить на несколько направлений [20, 21]: – снижение коррозии анодных штырей посредством использования высоколегированных сталей либо кор- розионно-устойчивых покрытий, изменение геометрии анодных штырей; – снижение коррозии анодных штырей путем изме- нения рецептуры приготовления подштыревой анодной массы; – прямое снижение содержания серы в используе- мом коксе. В разные годы компаниями Alcoa, Kaiser Aluminium, Martin Marietta Aluminium, Comalco и де- партаментом энергетики правительства США проводи- лись исследования, предусматривающие оценку целе- сообразности использования различных типов сталей, сплавов и полимерных покрытий в целях снижения коррозии. По результатам исследований было выявле- но, что анодные штыри из нержавеющей стали наибо- лее подвержены коррозии вследствие реакции между фтором и хромом, который входит в состав сплавов нержавеющей стали. Ни один из испытанных видов стали не обеспечил существенное увеличение срока службы анодных шты- рей по сравнению с широко используемой для их изго- товления сталью 3 при значительном росте стоимости. Нанесение защитных покрытий на поверхность анод- ного штыря также технологически себя не оправдало — ни один из типов полимерных покрытий не выдер- жал испытаний при температурах, в которых эксплуа- тируется анод. Работы по оптимизации геометрии при- вели к положительным результатам в части снижения перепада напряжения в аноде, однако также не позво- лили качественно изменить срок службы анодных штырей [19]. Исследования с целью оптимизации рецептуры из- готовления подштыревой анодной массы производи- лись в 1980-е гг. при поддержке правительства США в лаборатории аэрокосмических материалов в Балтиморе (США, штат Мериленд) и в национальной исследова- тельской лаборатории в Окридже (США, штат Тенне- си). В рамках исследований были получены положи- тельные результаты (существенное увеличение срока службы анодных штырей) при добавлении в подшты- ревую анодную массу в качестве протектора алюми- ниевой стружки. Однако данный результат не был ти- ражирован ввиду экономической нецелесообразности. Изготовление подштыревой анодной массы из низко- сернистого кокса также не показало качественного из- менения скорости коррозии анодных штырей. Иссле- дователи связывали данный факт с увеличением про- ницаемости газов в результате более высокой пористо- сти исследуемого малосернистого кокса [19]. Аналитический обзор экспериментов, направ- ленных на снижение влияния серы на коррозию секций газосборного колокола. Как было указано выше, увеличение прихода железа в сырец при росте содержания серы в анодной массе связано с интенси- фикацией коррозионных процессов анодных штырей и секций газосборного колокола. Следует рассмотреть научные работы, связанные со снижением скорости коррозии секций газосборного колокола (ГСК). Изначально коррозия секций ГСК происходит не- сколько по-иному, нежели коррозия анодных штырей (табл. 2). Таблица 2 Сопоставление химического состава окалин [22] Окалина Определяемые компоненты, % F общий S общая S суль- фатная S суль- фидная Анодного штыря – 15,8 0,2 15,6 Секций ГСК 20,6 14,0 14,0 – Дымовых труб 3,5 8,7 8,7 – Настолько различный состав промышленных окалин объясняется условиями их образования. Так, окалина анодного штыря образуется в восстановительной атмо- сфере в присутствии большого избытка углерода анода. Окалина секций ГСК и дымовых труб, напротив, обра- зуется в условиях окислительной атмосферы, в присут