<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Science intensive technologies in mechanical engineering</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Science intensive technologies in mechanical engineering</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Наукоёмкие технологии в машиностроении</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">2223-4608</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">72236</article-id>
   <article-id pub-id-type="doi">10.30987/2223-4608-2023-3-8</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Материаловедение в машиностроении</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>Materials science in mechanical engineering</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Материаловедение в машиностроении</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">The advantages of using 10X23H18 steel instead of Nickel 201 alloy           for making pipes resistant to sodium hydroxide solutions</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>О преимуществах применения стали 10Х23Н18 вместо сплава     Никель 201 для изготовления труб, стойких в растворах  гидроксида натрия</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0009-0007-6033-0326</contrib-id>
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Абдульманова</surname>
       <given-names>Рушана Ринатовна</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Abdul'manova</surname>
       <given-names>Rushana Rinatovna</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0002-8729-4712</contrib-id>
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Тюсенков</surname>
       <given-names>Антон Сергеевич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Tyusenkov</surname>
       <given-names>Anton Sergeevich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>anton.tyusenkov@yandex.ru</email>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>кандидат технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>candidate of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0002-8564-4774</contrib-id>
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Бугай</surname>
       <given-names>Д. Е.</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Bugay</surname>
       <given-names>D. E.</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>debugai@mail.ru</email>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>доктор технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>doctor of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Уфимский государственный нефтяной технический университет</institution>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Ufa State Oil Technical University</institution>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-2">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Уфимский государственный нефтяной технический университет</institution>
     <city>Уфа</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Ufa State Petroleum Technological University</institution>
     <city>Ufa</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <pub-date publication-format="print" date-type="pub" iso-8601-date="2023-12-27T08:02:09+03:00">
    <day>27</day>
    <month>12</month>
    <year>2023</year>
   </pub-date>
   <pub-date publication-format="electronic" date-type="pub" iso-8601-date="2023-12-27T08:02:09+03:00">
    <day>27</day>
    <month>12</month>
    <year>2023</year>
   </pub-date>
   <volume>2023</volume>
   <issue>12</issue>
   <fpage>3</fpage>
   <lpage>8</lpage>
   <history>
    <date date-type="received" iso-8601-date="2023-10-16T00:00:00+03:00">
     <day>16</day>
     <month>10</month>
     <year>2023</year>
    </date>
    <date date-type="accepted" iso-8601-date="2023-11-01T00:00:00+03:00">
     <day>01</day>
     <month>11</month>
     <year>2023</year>
    </date>
   </history>
   <self-uri xlink:href="https://bstu.editorum.ru/en/nauka/article/72236/view">https://bstu.editorum.ru/en/nauka/article/72236/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>В окислительных средах никель и его сплавы склонны к пассивации, в связи с чем скорость коррозии оборудования, выполненного из этих материалов, существенно снижается. Никель и его сплавы широко применяют для изготовления оборудования, контактирующего с щелочными растворами. Однако при высоких температурах и больших скоростях потока щелочи существует вероятность контактного износа поверхности металла кристаллами гидроксида натрия вследствие низкой твёрдости никеля. Замена никелевых труб на трубы из более дешевых &#13;
коррозионно-стойких сталей позволила бы решить проблему рационального конструирования оборудования и трубопроводов предприятий, связанных с производством гидроксида натрия. В работе приведены результаты сравнительных испытаний коррозионной стойкости стали 10Х23Н18 и сплава Никель 201 в водных растворах гидроксида натрия различной концентрации. На основании проведенных исследований можно сделать вывод о том, что скорость растворения стали 10Х23Н18 значительно меньше скорости растворения сплава Никель 201. Нужно отметить, что с увеличением концентрации растворов скорость коррозии у стали постепенно снижается, что нельзя сказать о сплаве на основе никеля. Также по результатам измерения твёрдости можно выделить сталь 10Х23Н18, она имеет высокую стойкость к абразивному износу. По шкале коррозионной стойкости оба материала относятся к совершенно стойким. Так как сталь 10Х23Н18 имеет более низкую стоимость по сравнению со сплавом Никель 201, её можно рекомендовать в качестве замены для изготовления оборудования, работающего в растворах гидроксида натрия при комнатных температурах.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>In oxidizing environments, nickel and its alloys are prone to immunization and therefore the corrosion rate of equipment made of these materials is significantly reduced. Nickel and its alloys are widely used for the manufacture of equipment in contact with alkaline solutions. However, at high temperatures and high alkali flow rates, there is a possibility of contact wear of the metal surface of sodium hydroxide crystals due to the low hardness of nickel.  Replacing nickel pipes with ones made of cheaper corrosion-resistant steels would solve the problem of rational design of equipment and pipelines of enterprises associated with the production of sodium hydroxide. The paper presents the results of comparative tests of corrosion resistance of 10X23H18 steel and Nickel 201 alloy in aqueous alkali caustic soda solutions of various concentrations.  On a study basis, it can be concluded that the dissolution rate of 10X23H18 steel is significantly less than the dissolution rate of Nickel 201 alloy. It should be noted that with an increase in the concentration of solutions, the corrosion rate of steel gradually decreases, which is not the case for nickel-based alloy.  Besides, judging from the results of hardness measurement, 10X23H18 steel can be distinguished due to its high resistance to abrasive wear. According to the scale of corrosion resistance, both materials are absolutely resistant. Since 10X23H18 steel has a lower cost compared to Nickel 201 alloy, it can be recommended substitutionally for the manufacture of the equipment operating in sodium hydroxide solutions at ambient conditions.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>коррозия в щелочных растворах</kwd>
    <kwd>гидроксид натрия</kwd>
    <kwd>коррозионное растрескивание</kwd>
    <kwd>коррозионно-стойкие стали</kwd>
    <kwd>гравиметрический анализ</kwd>
    <kwd>твёрдость</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>corrosion in alkaline solutions</kwd>
    <kwd>sodium hydroxide (caustic soda)</kwd>
    <kwd>corrosion cracking</kwd>
    <kwd>corrosion-resistant steels</kwd>
    <kwd>gravimetric analysis</kwd>
    <kwd>hardness</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p>Введение Сплав Никель 201 имеет высокую степень чистоты благодаря минимальному содержанию примесей (таких как сера и кислород). Его особенностью является повышенное содержание никеля (99,0 %) и пониженное содержание углерода (менее 0,02 %), обеспечивающее высокую стойкость сплава в окислительных средах. Механические свойства данного сплава не подвержены негативному влиянию экстремальных температур. Сплав Никель 201 стоек в щелочных растворах, галогенах, минеральных кислотах.Следует отметить, что данный сплав обладает высокой стойкостью в каустических растворах, включая солевые расплавы. При этом необходимо учитывать минимальное содержание хлора, поскольку его присутствие может привести к интенсивной коррозии. Однако в окислительных солевых растворах сплав нестоек.При повышенных температурах и действии растягивающих напряжений в концентрированных растворах щелочей наблюдается коррозионное растрескивание сплаваНикель 201 из-за щелочной хрупкости [1 – 3].Кроме того, при коррозионной эрозии происходит механическое воздействие быстродвижущихся частиц (песок, газовые пузырьки          и др.) на поверхность металла [4 – 7]. Интенсивность эрозионного разрушения зависит от свойств металла и пленок на его поверхности, коррозионной среды, действующих нагрузок и ряда других факторов.Непрерывное удаление оксидных пленок с поверхности материала при движении коррозионной среды может значительно ускорить коррозионный процесс [8 – 12].На предприятии АО «Башкирская содовая компания» в качестве материала трубопроводов используется дорогостоящий сплав                Никель 201. Несмотря на высокую коррозионную стойкость, он имеет склонность к абразивному износу вследствие низкой твёрдости. В связи с этим целью данного исследования являлась обоснованная замена сплава Никель 201 более дешевым материалом, который в условиях производства каустической соды проявлял бы высокую коррозионную стойкость и износостойкость.Исследования проводили с помощью гравиметрического анализа (ГОСТ 9.908-85), который основывается на определении скорости коррозии металлических образцов по потере массы за время пребывания в коррозионной среде заданного состава.В качестве рабочей среды использовали растворы гидроксида натрия различной концентрации: 50, 60, 70 и 80 %. Твердость материалов по Роквеллу определяли на ультразвуковом твердомере марки МЕТ-УДА.После подготовки образцов из сплаваНикель 201 и стали 10Х23Н18 в соответствии с ГОСТ 9.908-85 их помещали в колбы с подготовленными растворами NaOH различных концентраций. Продолжительность испытаний составляла два месяца. Далее образцы извлекали из колб и промывали водой, выдерживали в сушильном шкафу в течение получаса при температуре 60 ± 2 ºС и снова взвешивались на аналитических весах.Результаты испытаний образцов из сплава Никель 201 представлены в табл. 1. График зависимости глубинного показателя скорости коррозии от концентрации NaOH для сплава Никель 201 представлен на рис. 1. Из графика следует, что данная зависимость имеет нелинейный характер с явно выраженным экстремумом при концентрации едкого натра около 65 %. При дальнейшем росте концентрации гидроксида натрия скорость коррозии сплава начинает снижаться, что связано с образованием защитной пассивной плёнки на поверхности металла.Результаты испытаний образцов из стали 10Х23Н18 в растворах NaOH различных концентраций представлены в табл. 2. График зависимости глубинного показателя скорости коррозии от концентрации гидроксида натрия для стали 10Х23Н18 представлен на рис. 2. Из рисунка следует, что данная зависимость не имеет экстремума: с ростом концентрации едкого натра скорость коррозии стали 10Х23Н18 монотонно нелинейно уменьшается, что также связано с образованием защитных пассивных пленок.Из совместного анализа зависимостей на рис. 1 и рис. 2 можно заключить, что скорости коррозии образцов из стали 10Х23Н18 значительно ниже, чем у образцов из сплава Никель 201 во всем интервале концентраций раствора NaOH. Кроме того, пассивация стали начинается сразу и продолжается постоянно до достижения минимальной скорости коррозии при             80 % растворе NaOH.Гравиметрический анализ показал, что оба исследованных материала имеют достаточно высокую коррозионную стойкость в средах гидроксида натрия различной концентрации, однако наиболее стойкой при всех концентрациях NaOH оказалась сталь 10Х23Н18.Результаты измерения твердости образцов представлены в табл. 3Известно, что более твердые материалы лучше сопротивляются пластической деформации и износу при абразивном воздействии. По результатам измерения твердости образцов сталь 10Х23Н18 обладает более высокой износостойкостью по сравнению со сплавом          Никель 201. Выводы Установлено, что скорость коррозии сплава Никель 201 с увеличением концентрации гидроксида натрия до 60…70 % возрастает, а при более высоких концентрациях снижается вследствие образования на поверхности металла защитной пленки. Скорость растворения стали 10Х23Н18 с увеличением концентрации гидроксида натрия монотонно снижается. Показано также, что сталь 10Х23Н18 имеет и более высокую стойкость к абразивному износу.Оба материала относятся к совершенно стойким в рассматриваемых растворах (один балл по шкале коррозионной стойкости).С учетом того, что сталь 10Х23Н18 имеет значительно более низкую стоимость по сравнению со сплавом Никель 201, ее можно рекомендовать в качестве замены сплаваНикель 201 для изготовления трубопроводов и технологического оборудования, работающего в растворах гидроксида натрия при комнатных температурах. </p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Кравцов В.В., Тюсенков А.С., Ризванов Р.Г., Летов А.Ф., Дворецков Р.М. Исследование причин отказов трубопроводов из никелевого сплава при воздействии высоких температур // Нефтегазовое дело. 2021. Т. 19. № 3. С. 110-120.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kravtsov V.V., Tyusenkov A.S., Rizvanov R.G., Letov A.F., Dvoretskov R.M. Research into the causes of nickel alloy pipelines failure under influence of high temperatures stress// Oil and Gas Engineering, 2021, vol. 19, No. 3, pp. 110-120.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Бугай Д.Е., Латыпов О.Р., Черепашкин С.Е. Коррозионно-стойкие материалы: учебник.  Уфа: Изд-во «Нефтегазовое дело», 2012. 197 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Bugai D.E., Latypov O.R., Cherepashkin S.E. Corrosion-resistant materials: textbook. Ufa: Publishing house «Oil and Gas Engineering», 2012, 197 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Ермаков А.Е., Филипов Д.А. Анализ причин отказов промысловых трубопроводов // Научный электронный журнал «Меридиан». 2020. № 5 (39). С. 1-4.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Ermakov A.E., Filipov D.A. Analysis of causes of failures of field pipelines // Scientific electronic journal «Meridian», 2020, No. 5 (39), pp. 1-4.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Ивановский В.Н. Теоретические основы процесса коррозии нефтепромыслового оборудования // Инженерная практика. 2010. № 6. С. 4-14.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Ivanovskiy V.N. Theoretical foundations of the corrosion process of oilfield equipment // Engineering practice, 2010, No. 6, pp. 4-14.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Копытова Н.П. Защита от коррозии промысловых трубопроводов // Проблемы современной науки и образования. 2017. № 8 (90). С. 19-22.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kopytova N.P. Corrosion protection of field pipelines // Problems of modern science and education, 2017,  No. 8 (90), pp. 19-22.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Кузеев И.Р., Наумкин Е.А., Савичева Ю.Н., Попова С.В. Поверхность и поверхностные явления. Уфа: Нефтегазовое дело, 2008. 144 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kuzeev I.R., Naumkin E.A., Savicheva Yu.N., Popova S.V. Surface and surface phenomena. Ufa: Oil and Gas Engineering, 2008, 144 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Мальцева Г.Н. Коррозия и защита оборудования от коррозии: Учеб. пособие. Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2000. 211 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Maltseva G.N. Corrosion and protection of equipment from corrosion: Textbook. manual. Penza: Publishing House of the Penza State University, 2000, 211 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Роствинская А.С., Роствинская В.С.  Коррозия - ущерб экономике и способы борьбы с ней // Трибуна ученого. 2020. № 2. С. 57-64.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Rostvinskaya A.S., Rostvinskaya V.S. Corrosion is a damage to the economy and ways to prevent it // Tribune of the scientist, 2020, No. 2, pp. 57-64.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Рубцов А.В., Чиркова А.Г. Анализ механических свойств сварных соединений с различным уровнем накопления повреждений // В книге: 54-я научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых. 2003. С. 243.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Rubtsov A.V., Chirkova A.G. Analysis of mechanical properties of welded joints with different levels of accumulated damage. Collection of scientific articles. // In the book: proceedings of the 54th Scientific and Technical Conference of students, postgraduates and young scientists, 2003, p. 243.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B10">
    <label>10.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Семенова И.В., Флорианович Г.М., Хорошилов А.В. Коррозия и защита от коррозии / Под ред. И.В. Семеновой.  М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. 336 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Semenova I.V., Florianovich G.M.,  Khoroshilov A.V. Corrosion and corrosion protection / Edited by I.V. Semenova. Moscow: FIZMATLIT, 2002, 336 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B11">
    <label>11.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Шварц Г.Л., Кристаль М.М.  Коррозия химической аппаратуры. Коррозионное растрескивание и методы его предотвращения. М.: Машгиз, 1958.  204 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Schwartz G.L., Kristal M.M. Corrosion of chemical equipment. Corrosion cracking and methods of its prevention. Moscow: Mashgiz, 1958, 204 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B12">
    <label>12.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Эванс Ю.Р. Коррозия, пассивность и защита металлов: Пер. с англ. / Под ред. Г.В. Акимова. Л.: Химия, 1941. 885 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Evans Yu.R. Metallic Corrosion, Passivity and Protection: translated from English / Edited by  G.V. Akimov. Leningrad: Khimiya, 1941, 885 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
