Cтраница 1
Межкристаллитная коррозия нержавеющих сталей чаще всего проявляется в средах, обладающих окислительными свойствами.
Межкристаллитную коррозию нержавеющих сталей можно также выявить электрохимическим путем - анодным травлением в течение 5 мин при плотности тока 0 65 а / см2 и 20 10 С в 60 % - ном растворе серной кислоты с 0 5 % уротропина или другого замедлителя коррозии. Метод анодного травления, заключающийся в анодной поляризации исследуемого участка поверхности стали, обладает тем достоинством, что позволяет быстро (1 5 - 5 мин) определять склонность стали к межкристаллитной коррозии непосредственно на полуфабрикатах и готовых сварных изделиях. Применение этого метода дает возможность производить межоперационную проверку склонности металла к межкристаллитной коррозии и соответствующей термической обработкой устранять эту склонность.
Физические свойства никелевых сплавов позволяют использовать этот материал во многих приложениях и могут быть классифицированы в соответствии с вашими требованиями. Коррозионное сопротивление: никелевые сплавы обеспечивают высокую коррозионную стойкость для множества сред. Низкое тепловое расширение: Никель глубоко влияет на тепловое расширение железа, что значительно снижает количество железа. Таким образом, проектирование проектов с использованием никелевых сплавов обеспечивает очень низкое тепловое расширение или очень однородный и предсказуемый диапазон расширения в заданном температурном диапазоне. Многие приборы и оборудование, используемые для измерения и регулирования электрических характеристик, изготавливаются из никелевых сплавов благодаря сопротивлению, которое оно обеспечивает. Низкая намагниченность: никелевые сплавы с высоким содержанием имеют высокую проницаемость и низкую индукционную насыщенность. Память формы: включение титана в никелевые сплавы обеспечивает очень высокую память формы и является наиболее коммерчески доступным материалом для этих целей. Электрическое сопротивление. . Как правило, никелевые сплавы дороже нержавеющих сталей.
Наиболее часто межкристаллитная коррозия нержавеющих сталей связана с выпадением карбидов хрома при температурах отпуска по границам зерен, в результате чего концентрация хрома в твердом растворе вблизи карбидов резко уменьшается.
Наиболее часто межкристаллитная коррозия нержавеющих сталей связана с выпадением карбидов хрома при отпуске по границам зерен, в результате чего концентрация хрома в твердом растворе вблизи карбидов резко уменьшается.
Экономические сравнения, основанные на первой стоимости, а не на жизненном цикле, могут вводить в заблуждение. Однако из-за исключительной коррозионной стойкости никелевых сплавов эта первоначальная себестоимость нередко восстанавливается за счет долгосрочной экономии благодаря высокой ресурсоемкости оборудования, сокращению технического обслуживания и сокращению времени простоя. Специальные нержавеющие стали - аустенитные и супераустенитные.
Нержавеющие стали - это сплавы на основе железа, содержащие хром, углерод и другие элементы, в основном никель, молибден, марганец, кремний и титан. Хром, который находится в процентах не менее 10%, придает свойство быть намного более устойчивым к коррозии, чем железо, не содержащее этого сплава. Эта характеристика обусловлена пассивацией сплава в окислительной среде.
Причиной межкристаллитной коррозии нержавеющих сталей считают выпадение по границе зерна карбидов хрома Сг23С6 или (Сг, Ре) 2зСе при нагревании в интервале температур 450 - 850 С. Так как при этих температурах скорость диффузии углерода выше, чем хрома, в образовании карбидов по границе зерна принимает участие весь углерод сплава, а хром-только находящийся на границе зерна. Это приводит к обеднению границы зерна хромом и уменьшению способности переходить в пассивное состояние. Поэтому в коррозионной среде граница зерна растворяется.
Они широко используются в широком спектре применений в промышленности, поскольку в дополнение к стойкости к коррозии они обладают очень хорошими механическими свойствами. Они подразделяются на пять разных семей; четыре из них соответствуют конкретным кристаллическим структурам, сформированным в сплаве: аустенит, феррит, мартенсит и дуплекс; в то время как пятый соответствует сплавам, отвержденным осаждением, основанным больше на типе термической обработки, чем на кристаллической структуре.
Термическая обработка в нержавеющих сталях производится для изменения физических условий, механических свойств, уровня остаточных напряжений и для восстановления максимальной устойчивости к коррозии. Часто при такой же обработке достигается удовлетворительная коррозионная стойкость и оптимальные механические свойства.
Природа межкристаллитной коррозии нержавеющих сталей в настоящее время изучена недостаточно, и существующие теории не во всех случаях позволяют объяснить 1восприимчивость их к межкристаллитной коррозии.
Для устранения межкристаллитной коррозии нержавеющих сталей нужно предотвратить выпадение карбидов хрома по границе зерен. Это достигается снижением содержания углерода в стали; легированием стали карбидообразующими элементами (титан, тантал, ниобий), образующими более труднорастворимые карбиды, чем карбиды хрома; проведением термообработки при режимах, препятствующих образованию карбидов хрома.
Они представляют собой нержавеющие стали с большим количеством никеля для стабилизации аустенита. Они могут также содержать молибден, медь, кремний, алюминий, титан и ниобий, элементы, которые используются для придания определенных характеристик. Не так тепловой обработкой, поскольку никель стабилизирует аустенит при комнатной температуре.
Устойчивость к окислению намного выше, чем другие типы нержавеющих сталей, как объяснялось выше, что благоприятствует процессам сварки, которые могут быть выполнены идеально; благодаря этому они широко используются для изготовления контейнеров и труб для химической и нефтехимической промышленности, где коррозия является условием определения услуг.
| Влияние концентрации ванадата на скорость коррозии стали 1Х18Н9Т в растворах HN03 при 100 С.| Влияние температуры на скорость коррозии стали 1Х18Н9Т в растворах HN03, содержащей 1 % VOj. |
При определенных условиях эксплуатации конструкции из нержавеющей стали подвергаются коррозии. Часто "нержавейку" поражает ее межкристаллитная разновидность, которая приводит к снижению прочности и пластичности металла.
1 Какие факторы определяют высокую стойкость «нержавейки» против коррозии?
Высокие антикоррозионные характеристики обусловлены тем, что они пассивируются без особых проблем даже при стандартных атмосферных условиях – за счет кислорода в воздухе. Легкость этого процесса обеспечивается ключевым легирующим компонентом "нержавейки" – хромом. В окислительных средах при увеличении его содержания антикоррозионные возможности сталей значительно возрастают.
Они обычно немагнитные, а в некоторых случаях, когда они работают на холоде, они могут быть. Холодное формование - это способ улучшить его механические свойства, в частности, предел текучести, который относительно невелик по сравнению с другими материалами. Затем уменьшение сечения или холодной обработки увеличивает значение предела текучести и предела прочности при растяжении, уменьшая способность стали к удлинению.
Это двухфазные аустенитно-ферритные сплавы, предел упругости которых удваивает силу аустенитных сталей и аналогичную коррозионную стойкость. Это позволяет выдерживать большие усилия на работе или уменьшать размер компонентов, что подразумевает значительную экономию материала. У них отличная стойкость, превосходящая ферритные стали.
Пассивации "нержавейки" способствует (но в существенно меньшей степени) и никель. Снижается стойкость против коррозии при повышении объемов углерода в нержавеющих сплавах. Нивелировать воздействие углерода можно путем легирования "нержавейки" ниобием, медью, молибденом и рядом иных химических элементов. На стойкость описываемых сплавов против ржавления влияет и их структурное состояние.
Сегодня титановые сплавы используются в таких применениях, как компоненты двигателя, газовые турбины, атомные станции, пищевые заводы, нефтяные заводы, теплообменники, морские отрасли и медицинские протезы. Основные причины выбора титана и его сплавов основаны на его исключительной стойкости к коррозии и его очень универсальной комбинации низкой плотности и высокой твердости.
Еще одной важной особенностью Титана и его сплавов является обратимая трансформация их кристаллической структуры от альфа-бета, когда температура превышает определенные пределы. Это аллотропное поведение, в зависимости от типа и концентрации сплавов, допускает сложные изменения его микроструктуры и больше возможностей для укрепления, чем те, которые предоставляются другими цветными сплавами, такими как медь или алюминий.
Твердые растворы с никелем и хромом характеризуются максимальными антикоррозионными свойствами. Любые явления, которые приводят к повышению неоднородности структуры и снижению в твердом растворе количества хрома (формирование его интерметаллидов, нитридов и карбидов), резко уменьшают стойкость "нержавейки" против коррозионных разрушений.
Титан обладает следующими преимуществами. Твердая и гладкая поверхность, которая предотвращает прилипание посторонних материалов.
- Устойчивость к эрозии и коррозии.
- Очень тонкий поверхностный слой проводящего оксида.
Однако «нержавеющий» характер, приписываемый этим сплавам, может привести к ложным ожиданиям относительно их поведения в условиях эксплуатации. Таким образом, эти материалы могут подвергаться тяжелым формам локализованной коррозии в присутствии определенных агрессивных сред и условий эксплуатации, что в большей степени ухудшает структурную стабильность компонента, чем явление обобщенной коррозии.
Изделия из нержавеющих сталей имеют наибольший антикоррозионный потенциал в малоокислительных средах, наименьший – в сильнокислотных и неокислительных. Поэтому конструкции из них не рекомендуется эксплуатировать в растворах плавиковой, серной и соляной кислоты.
Представить различные методы оценки поведения против коррозии нержавеющих сталей. Знать основные аспекты проблем коррозии, связанных со сваркой нержавеющих сталей.
- Знайте различные механизмы коррозии в нержавеющих сталях.
- Установите технические критерии для правильного выбора этих сплавов.
- Металлургические аспекты.
- Классификация.
- Механические и технологические свойства.
- Механизм защиты от коррозии.
- Формы коррозии в нержавеющих сталях.
- Влияние легирующих элементов на коррозионную стойкость.
- Обобщенная коррозия в химических средах.
- Коррозия в кислой среде.
- Экспериментальные методы оценки устойчивости к точечной коррозии.
- Коррозия трещинами.
- Сварочная металлургия нержавеющих сталей.
- Правила, связанные со сваркой нержавеющих сталей.
- Контроль качества при сварке нержавеющих сталей.
- Профилактические меры при сварке нержавеющих сталей.
- Коррозионные корпуса из сварных соединений из нержавеющей стали.
- Практика № 1: Электрохимические испытания для оценки локализованной коррозии.
- Практика № 2: Металлографическая оценка коррозии в нержавеющих сталях.
- Практика № 3: Анализ коррозионной недостаточности.
Пассивное состояние сталей, как принято считать сейчас, определяется формирующейся на их поверхности фазовой либо адсорбционной пленкой. На "нержавейке" создаются пленки адсорбционно-фазового типа. Причем образовываться они могут и при непосредственно погружении металла в раствор, и на воздухе (до того момента, как "нержавейка" попадает в раствор). Эти пленки пассивируют сталь в порах, а также выступают в роли катодов, которые реагирует на восстановительно-окислительные показатели раствора.
Специализация в области коррозии и предотвращения коррозии. Директор Института коррозии и защиты. Доктор прикладных наук и диплом передовых исследований в области прикладных наук - Католический университет в Левене, Бельгия. Специализация в области сталелитейной технологии, Япония. Начальник лаборатории металлографии Института коррозии и защиты.
Инженер-металлург. Из-за важности предмета и особой важности, что коррозия и ее предотвращение для промышленности, курс направлен на тех, кто отвечает за содержание промышленных и сервисных компаний, профессиональных подрядчиков и консультантов, а также специалистов в области науки и техники и преподавателей университетов, связанных с предметом. В этом курсе желательно, но не обязательно, иметь базовые знания о коррозии.
2 Особенности межкристаллитной коррозии «нержавейки»
Коррозия нержавеющих сталей межкристаллитного вида (МКК) происходит, когда границы зерен активны, а сами зерна пассивны. Обычно такое ржавление возникает в двух случаях:
- когда термообработка "нержавейки" производится неправильно,
- в месте сварного соединения (на небольшой дистанции от шва).
Границы и тело зерен имеют совершенно разные условия пассивации. Хром в объеме более 12 процентов содержится в теле зерна. За счет этого в твердом растворе последнее остается в пассивном состоянии. А вот на границах зерен формируются интерметаллиды и карбиды. В них хрома уже меньше 12 процентов, что приводит к малому уровню пассивации.
Курс включает техническую документацию, специально подготовленную экспонентами. Корпоративные тарифы для компаний. С 03 по 17 июля. Загрузите регистрационную форму и отправьте ее с вашей информацией на электронные письма, указанные ниже. Папский католический университет Перу.
Институт коррозии и защиты. Виктор Андраде Кароццо. Секретарь: Гильермина Монтойя Безерра. Несмотря на свое название, нержавеющей стали нет. Короче говоря, то, что делает сталь «нержавеющая», является наличие в своем составе по меньшей мере 10% хрома.
Созданная пленка является инертной по отношению ко многим ситуациям, таким как экологические, хотя пассивация может быть разрушена небольшими изменениями условий. Одной из основных проблем, которые могут возникнуть в аустенитных нержавеющих сталях, является межкристаллитная коррозия: когда сталь находится в определенное время при высоких температурах, образуются карбиды хрома, которые осаждаются на краях зерен и оставляют эти участки ниже 10% минимальный хром, необходимый для пассивации и, следовательно, чувствительный к коррозии.
Межкристаллитная коррозия чаще всего поражает стали аустенитного класса. В них нет специальных легирующих добавок – ниобия и титана. особенно подвержены МКК после отпуска металла при 650 градусах.
А вот в "нержавейке" ферритного класса межкристаллитная коррозия активно образуется при нормализации либо закалке стали. Это обусловлено тем, что из твердого пересыщенного раствора образуются нитриды и карбиды хрома, содержащие железо.
Это явление называется «сенсибилизацией». И если возникают определенные условия, может возникнуть межкристаллитная коррозия. Например, этот температурный диапазон достигнут и превышен во время процесса сварки. Если последующее охлаждение происходит медленно, «зона сенсибилизированной» может оставаться в зоне, подверженной воздействию тепла по обеим сторонам каждой нити. Существует несколько способов борьбы с сенсибилизацией, среди которых.
«Стабилизировать» сталь с титаном или ниобием. . Эта форма очень распространена в таких странах, как Германия, но также может представлять проблемы. Например, при определенных условиях сварки и высоких скоростях охлаждения может возникнуть явление, известное как «коррозия ножевого лезвия». Используйте низкоуглеродистые нержавеющие стали. . На практике, если содержание углерода составляет менее 03%, недостаточно вызвать осаждение карбидов.
Чувствительность "нержавейки" к коррозии межкристаллитного типа увеличивается с увеличением размера зерна. Также добавим, что наличие в нержавеющих легированных сталях кобальта, кремния и никеля приводит к повышению активности атомов углерода. Это становится причиной усиления межкристаллитной коррозии.
3 Способы предохранения «нержавейки» от МКК
Защита нержавеющих сплавов от межкристаллитной коррозии выполняется в настоящее время следующими методами:
- Отжига (стабилизирующим) стали при температурах от 750 до 900 градусов. Эта методика продемонстрировала высокую эффективность при обработке ферритных сталей. В них за счет диффузии концентрация хрома выравнивается и по границам зерен, и по самому зерну.
- Уменьшением содержания в сталях углерода. Исследования показали, что в ферритной и аустенитной "нержавейке" с углеродом до 0,03 процента МКК практически никогда не образуется.
- в воде. Такая защита обычно применяется для . Она обеспечивает переход в твердый раствор карбидов хрома, которые располагаются на границах зерен.
- Формированием аустенитно-ферритных двухфазных сплавов, которые к МКК проявляют крайне малую степень чувствительности.
Кроме того, защита "нержавейки" от описываемого вида коррозии производится при легировании ее образующими карбиды стабилизирующими компонентами. Для этих целей используется ниобий и титан, реже – тантал.
Принцип этой защиты базируется на том, что указанные элементы по своей природе более активно (по сравнению с хромом) формируют карбиды. Таким образом, по границам зерен образуются не карбиды хрома, вызывающие МКК, а соединения тантала, ниобия либо титана. При легировании важно добиться того, чтобы количество ниобия в сплаве было в 8–10 раз, а титана в 5 раз больше содержания углерода.
4 Ножевая и точечная коррозия «нержавейки»
Разновидностью МКК считается ножевая коррозия. Механизм ее образования идентичен тому, который вызывает межкристаллитные разрушения. Ножевое ржавление поражает нержавеющие стали в областях, которые находятся непосредственно возле сварного соединения (то есть примыкают к нему). Такой коррозии подвержены даже сплавы, прошедшие стабилизацию ниобием либо титаном.
Ножевые коррозионные проявления обусловлены полным переходом карбидов ниобия и титана при сварочных температурах более 1300 градусов в твердый раствор. Когда после сварки сталь охлаждается (процесс должен идти достаточно быстро), выделения этих карбидов не происходит, зато карбиды хрома сразу же появляются возле соединительных швов. Также ножевая коррозия активно развивается в сильноокислительных атмосферах, когда металл в перепассивированном состоянии.
Защита от ножевого ржавления выполняется такими способами:
- выбор такого сварочного режима, при котором на пришовную зону не оказывают влияния высокие температуры;
- уменьшение объемов углерода в "нержавейке";
- повышение (по сравнению с расчетным) содержания в сплаве ниобия или титана.
Под точечной коррозией принято понимать локализованное разрушение сталей, проявляющееся в виде отверстий на их поверхности. Это происходит из-за недостатка в определенной (как правило, небольшой по размерам) области кислорода. Данная ситуация приводит к тому, что эта область по своим свойствам становится анодной, а другая область, где кислород имеется в избытке, превращается в катодную. В результате наблюдается гальваническая коррозия в узколокализованной зоне, которая способна продвигаться с течением времени в глубинные слои стали.
Точечная коррозия нержавеющих сталей встречается очень часто в форме питтингов с существенными глубинами, но малым (до одного миллиметра) диаметром. Питтинги образуются из-за появления на "нержавейке" серы и других посторонних включений, а также при повреждении пассивного слоя на металле. Предотвратить точечное разрушение можно добавочным легированием стали никелем и молибденом.
5 Коротко о других видах коррозии нержавеющих сплавов
Нержавеющие стали аустенитного и мартенситного класса имеют высокую склонность к коррозии под напряжением. Причем эта склонность не устраняется внесением в сплавы ниобия либо титана. Данный вид разрушения возникает из-за того, что в неоднородных областях "нержавейки" (блочные структуры, границы зерен) появляются надрезы. В них уменьшается поляризуемость (анодная) и происходит значительная концентрация напряжений.
Коррозия под напряжением не страшна сталям, в которых имеется свыше 40 процентов никеля. Если же этот элемент содержится в сплаве в количестве от 9 до 14 процентов, "нержавейка" в большинстве случаев будет коррозировать под напряжением. При содержании никеля менее 9 процентов формируется аустенитно-ферритная композиция с двумя фазами, которая, как было отмечено, не подвержена ржавлению.
Для защиты "нержавейки" от коррозии под напряжением используются далее указанные методы:
- отжиг (стабилизирующий) для аустенитных сплавов и отпуск (высокий) для мартенситных;
- уменьшение напряжений, которые приложены к металлу извне;
- формирование на поверхности стали напряжения сжатия посредством ее обработки на дробеструйном оборудовании;
- добавка ферритообразующих компонентов.
В зонах появления зазоров малых размеров между изделием из нержавеющей стали и иным предметом (например, прокладка из резины либо уплотнительная деталь) может развиваться щелевая коррозия. Схема формирования такого разрушения следующая:
- накопление хлорид-ионов и аналогичных им агрессивных микрочастиц в зазоре;
- "выталкивание" из раствора атомов кислорода;
- образование в зазоре анода, что через некоторое время приводит к увеличению кислотности.
Щелевая коррозия демонстрирует максимальную активность в нетекучих хлоридсодержащих атмосферах и в средах с повышенной кислотностью. Защититься от нее можно путем увеличения щелочности анодной зоны (катодная защита). Но намного более эффективным методом считается грамотное проектирование конструкций из нержавеющих сталей, которое просто-напросто не позволяет образовываться щелевой коррозии.
