У коррозии есть необычное свойство: она одновременно огромно дорога и почти никогда не фигурирует как отдельная статья бюджета.
Расход, записанный под другими именами
Когда меняют трубу — это обслуживание. Когда мост нужно усилить — это реконструкция. Когда завод останавливается раньше срока — это простой. Когда теплообменник загрязняется и эффективность падает — это расход энергии.
Всё это часто именно коррозия, а поскольку ничто из этого не записано как коррозия, совокупная сумма невидима для тех, кто распределяет бюджет.
Организация тратит деньги в любом случае. Вопрос лишь в том, тратит ли она их на предотвращение — планово, — или на замену, где плана нет.
Отсюда следуют два структурных последствия, и оба кадровые.
Предотвращение недооценивают. Расходы на выбор материалов, покрытия и мониторинг видны как затраты, а предотвращённые отказы не проявляются вообще никогда. Это та же проблема атрибуции, что в статье об измерении эффективности обучения, и у неё тот же ответ: измеряйте ближайший показатель, а не заявляйте о предотвращённой катастрофе.
Экспертиза тонка. Инженерия коррозии — небольшая специализация со стареющим составом, и у организаций часто вообще нет своих специалистов — вместо этого они полагаются на подрядчиков, продающих покрытия.
Что охватывает это направление
Область: покрытия и износ, деградация, предотвращение коррозии и защита активов.
Четыре области.
Механизмы коррозии. Электрохимия в основе явления и конкретные формы, которые оно принимает.
Выбор материалов и проектирование. Выбор материалов и проектирование геометрии так, чтобы коррозия была менее вероятна, — это дешевле любой обработки.
Методы защиты. Покрытия, катодная защита, ингибиторы и контроль среды.
Мониторинг и контроль. Знание того, что происходит внутри актива, до того, как он откажет.
Формы отказа, которые удивляют людей
Общая равномерная коррозия — металл истончается равномерно — это версия, которую большинство представляет себе первой, и наименее опасная, потому что она видима и предсказуема.
Отказы вызывают локальные формы.
Питтинг. Небольшие глубокие язвы на в остальном целой поверхности, часто в нержавеющих сталях в хлоридных средах. Металла теряется совсем немного, а результат — сквозная перфорация.
Щелевая коррозия. Под прокладками, шайбами, отложениями и в стыках, где развиваются застойные условия. Конструкция создаёт щели, а коррозия их находит.
Гальваническая коррозия. Два разных металла в электрическом контакте в электролите — менее благородный корродирует быстрее. Это проектное решение. Крепёж, выбранный ради удобства, может съесть конструкцию вокруг себя, а последствие проявляется через годы после того, как проектировщик уже давно ушёл дальше.
Коррозионное растрескивание под напряжением. Восприимчивый материал, конкретная среда и растягивающее напряжение вместе дают растрескивание, тогда как ни один из трёх факторов по отдельности его не вызвал бы. Как и экологическое растрескивание в полимерах, оно проходит тесты, проведённые по отдельности.
Эрозионная коррозия и кавитация. Поток снимает защитные плёнки, постоянно обнажая свежий металл. Обычна на изгибах, клапанах и рабочих колёсах насосов.
Микробиологически индуцированная коррозия. Бактерии создают локальные условия, вызывающие атаку, — здесь направление встречается с микробиологией.
Общая черта: минимальная общая потеря металла, внезапный отказ, а режим контроля, измеряющий толщину стенки, ничего не находит, пока не становится слишком поздно.
Где это находится внутри домена
Поверхностная инженерия и коррозия — десятое из одиннадцати направлений в домене продвинутых материалов Astra Trainer, опирающееся на металлургию в части поведения сплавов, на керамику и нанотехнологии в части покрытий, и на энергетические материалы в части водородного охрупчивания и электрохимии.
Партнёры с физическими активами обычно планируют это направление вместе с доменом продвинутого производства, где обслуживание и управление активами, а также инженерия качества и надёжности охватывают режим контроля, и с доменом энергетики, климата и атома — для трубопроводов, шельфа и заводов. Уроки идут по пять минут, что подходит бригадам контроля и обслуживания. Здесь можно увидеть все одиннадцать направлений.
Покрытия, которые отказывают на этапе подготовки
Самый неизменно полезный практический вывод в этой области.
Когда защитное покрытие отказывает рано, причина почти всегда — подготовка поверхности, а не сам продукт покрытия.
Чистота поверхности. Масло, соль, пыль и остатки старого покрытия мешают адгезии. Загрязнение растворимыми солями — особая проблема, потому что оно невидимо и потом притягивает влагу сквозь покрытие.
Профиль поверхности. Покрытиям нужна заданная шероховатость, чтобы зацепиться. Слишком гладко — плохая адгезия, слишком грубо — пики выступают над плёнкой.
Условия нанесения. Температура, влажность и точка росы влияют на отверждение, а нанесение вне заданного окна даёт плёнку, которая выглядит правильно, но плохо работает.
Толщина плёнки. Слишком тонко — недостаточная защита, слишком толсто — может трескаться. Кромки, сварные швы и углы — там толщину сложнее всего выдержать и там начинаются отказы.
Кадровый вывод: то, работает ли система покрытия, определяет пескоструйщик и маляр, а не тот, кто её специфицировал. Организация, покупающая покрытия без компетентного контроля, покупает внешний вид.
Почему это важнее по мере изменения инфраструктуры
Три тенденции повышают спрос на эту способность.
Стареющие активы. Значительная часть промышленной и гражданской инфраструктуры работает за пределами исходного расчётного срока службы, а решения о продлении ресурса требуют знания реального остаточного состояния.
Новая энергетическая инфраструктура. Конструкции офшорной ветроэнергетики в морской воде, водородные системы, сталкивающиеся с охрупчиванием, системы улавливания углерода, работающие с влажными кислотными газовыми потоками. Каждая приносит среды, в которые существующая база знаний о коррозии всё ещё расширяется.
Замена материалов. Облегчение конструкций и декарбонизация меняют материалы, а новые сочетания создают гальванические пары и среды, с которыми ни у кого нет десятилетий опыта.
Роли по именам
Инженеры по коррозии. Небольшая группа с высоким рычагом влияния, часто отсутствующая полностью.
Специалисты по катодной защите. Проектирование и мониторинг для трубопроводов, резервуаров и морских конструкций. Сертифицированная специализация.
Контролёры покрытий. Сертифицированные роли с устоявшимися схемами, люди, которые реально определяют результат покрытия.
Инженеры по выбору материалов в проектировании заводов и инфраструктуры.
Инженеры по контролю и целостности. Инспекция на основе риска и оценка пригодности к дальнейшей эксплуатации.
Инженеры по поверхностной обработке и термическому напылению.
Трибологи. Износ, трение и смазка — смежная и ещё более узкая специализация.
Менеджеры по целостности активов. Там, где это направление встречается с обслуживанием и управлением активами.
Кого можно обучить этому
Специалисты по нанесению покрытий, пескоструйщики и маляры. Самый естественный путь и тот, у которого есть реальная карьерная структура, поскольку схемы сертификации контролёров покрытий дают признанное продвижение. Они уже понимают нанесение на практике.
Техники по контролю. Персонал неразрушающего контроля и визуального осмотра — в роли, связанные с целостностью и коррозией.
Инженеры и техники по обслуживанию. Постоянно видят последствия и могут перейти от замены к предотвращению.
Металлурги и инженеры по материалам. Им нужны электрохимия и специфика среды.
Химики. В химию ингибиторов и водоподготовки, что составляет существенную часть контроля коррозии на технологических установках.
Морской и шельфовый персонал. Живут с самой агрессивной коррозионной средой, какая только есть.
Сертификация и опасности. Контроль покрытий, катодная защита и неразрушающий контроль работают по признанным схемам персональной сертификации с экзаменом и требованиями к опыту, а оценка целостности оборудования под давлением регулируется техническими кодами. Работы по подготовке поверхности и нанесению покрытий несут опасность вдыхаемой пыли, включая кристаллический кремнезём, воздействие растворителей, вход в замкнутые пространства и работу на высоте. Обучение развивает техническое понимание и готовит людей к маршрутам сертификации. Оно не даёт сертификации или права утверждать актив как пригодный к эксплуатации.
Что взять с собой
Расход велик и невидим, потому что его проводят как обслуживание, замену и простой, — поэтому предотвращение систематически недофинансируется.
Опасные формы локальны и отказывают внезапно почти без общей потери металла, поэтому режим контроля, измеряющий толщину стенки, ничего не находит, пока не становится слишком поздно.
Гальваническая коррозия — это проектное решение, чьи последствия проявляются через годы после того, как проектировщик уже ушёл.
Отказы покрытий — это отказы подготовки поверхности, поэтому пескоструйщик и контролёр определяют результат больше, чем тот, кто его специфицировал.
А маляры, пескоструйщики и персонал контроля — естественный путь входа, с сертификационными схемами, которые дают этому пути реальную карьерную структуру.
Почему стоимость коррозии невидима?
Потому что её проводят как обслуживание, замену, простой или расход энергии, а не как коррозию. Совокупная сумма нигде не появляется, поэтому предотвращение выглядит чистым расходом.
Какие виды коррозии вызывают отказы?
Локальные формы: питтинг, щелевая коррозия, гальваническая атака, коррозионное растрескивание под напряжением, эрозионная коррозия и микробиологически индуцированная коррозия. Они отказывают внезапно при минимальной общей потере металла.
Почему защитные покрытия отказывают рано?
Почти всегда из-за подготовки поверхности: чистоты, загрязнения растворимыми солями, неверного профиля, нанесения вне заданного окна температуры и влажности, или недостаточной толщины на кромках и сварных швах.
Кто может перейти в роли, связанные с коррозией?
Сначала специалисты по нанесению покрытий и пескоструйщики, с чёткой карьерной прогрессией через сертификацию, затем техники контроля, персонал обслуживания и химики — в работу с ингибиторами и водоподготовкой.
Где это находится в домене?
Десятое из одиннадцати направлений в домене продвинутых материалов Astra Trainer, обычно планируется вместе с обслуживанием и управлением активами в продвинутом производстве. Смотрите их здесь.