Междукристална корозия на неръждаема стомана - ефективни методи за защита Видео

Конструкциите от неръждаема стомана корозират при определени условия на работа. Често "неръждаемата стомана" се влияе от нейното междузърнесто разнообразие, което води до намаляване на якостта и пластичността на метала.

1 Какви фактори определят високата устойчивост на "неръждаема стомана" срещу корозия?

Високите антикорозионни характеристики на неръждаемите стомани се дължат на факта, че те се пасивират безпроблемно дори при стандартни атмосферни условия - благодарение на кислорода във въздуха. Лекотата на този процес се осигурява от основния легиращ компонент на "неръждаемата стомана" - хром. В окислителни среди, с увеличаване на съдържанието му, антикорозионните способности на стоманите се увеличават значително.

Пасивирането на "неръждавейката" допринася (но в много по-малка степен) и никелът. Устойчивостта на корозия намалява с увеличаване на количеството въглерод в неръждаемите сплави. Ефектът на въглерода може да се неутрализира чрез легиране на "неръждаема стомана" с ниобий, мед, молибден и редица други химически елементи. Устойчивостта на описаните сплави срещу ръжда се влияе и от тяхното структурно състояние.

Твърдите разтвори с никел и хром се характеризират с максимални антикорозионни свойства. Всички явления, които водят до увеличаване на хетерогенността на структурата и намаляване на количеството на хром в твърдия разтвор (образуването на неговите интерметалиди, нитриди и карбиди), рязко намаляват устойчивостта на "неръждаемата стомана" срещу корозионно увреждане.

Продуктите от неръждаема стомана имат най-висок антикорозионен потенциал в слабоокислителни среди, най-малък - в силно киселинни и неокисляващи. Следователно конструкциите, направени от тях, не се препоръчват да се използват в разтвори на флуороводородна, сярна и солна киселина.

Пасивното състояние на стоманите, както се смята сега, се определя от фазата или адсорбционния филм, който се образува на тяхната повърхност. Върху "неръждаемата стомана" се създават филми от адсорбционно-фазов тип. Освен това те могат да се образуват както когато металът е директно потопен в разтвора, така и във въздуха (до момента, в който "неръждаемата стомана" влезе в разтвора). Тези филми пасивират стоманата в порите и също действат като катоди, които реагират на редокс свойствата на разтвора.

2 Характеристики на междукристална корозия на "неръждаема стомана"

Корозията на неръждаемите стомани от междукристален тип (ICC) възниква, когато границите на зърната са активни, а самите зърна са пасивни. Обикновено такова ръждясване се случва в два случая:

когато термичната обработка на "неръждаема стомана" е извършена неправилно,
на мястото на заварената връзка (на малко разстояние от шева).

Границите и тялото на зърната имат напълно различни условия на пасивация. Хром в количество над 12 процента се съдържа в тялото на зърното. Поради това последният остава в пасивно състояние в твърдия разтвор. Но по границите на зърната се образуват интерметални съединения и карбиди. Те вече съдържат по-малко от 12 процента хром, което води до ниско ниво на пасивация.

Междукристалната корозия най-често засяга стомани от аустенитния клас. Не съдържат специални легиращи добавки - ниобий и титан. Аустенитните неръждаеми стомани са особено податливи на MCC след закаляване на метала при 650 градуса.

Но в "неръждаемата стомана" от феритния клас междукристалната корозия се образува активно по време на нормализирането или втвърдяването на стоманата. Това се дължи на факта, че хромните нитриди и карбиди, съдържащи желязо, се образуват от пренаситен твърд разтвор.

Чувствителност на неръждаема стоманадо междукристален тип корозия се увеличава с увеличаване на размера на зърната. Добавяме също, че наличието на кобалт, силиций и никел в неръждаемите легирани стомани води до повишаване на активността на въглеродните атоми. Това причинява повишена междукристална корозия.

3 начина за защита на "неръждаемата стомана" от ICC

Защитата на неръждаемите сплави от междукристална корозия понастоящем се извършва по следните методи:

Отгряваща (стабилизираща) стомана при температури от 750 до 900 градуса. Тази техника е показала висока ефективност при обработката на феритни стомани. В тях поради дифузия концентрацията на хром се изравнява както по границите на зърното, така и по самото зърно.
Намаляване съдържанието на въглерод в стоманите. Проучванията показват, че във феритна и аустенитна "неръждаема стомана" с въглерод до 0,03 процента ICC почти никога не се образува.
Закаляване на метал във вода. Тази защита обикновено се прилага за аустенитна неръждаема стомана. Той осигурява преход към твърд разтвор на хромови карбиди, които се намират по границите на зърната.
Образуването на аустенитно-феритни двуфазни сплави, които проявяват изключително ниска степен на чувствителност към MCC.

В допълнение, защитата на "неръждаемата стомана" от описания тип корозия се осъществява чрез легиране със стабилизиращи компоненти, образуващи карбиди. За тези цели се използват ниобий и титан, по-рядко тантал.

Принципът на тази защита се основава на факта, че тези елементи по своята природа по-активно (в сравнение с хрома) образуват карбиди. По този начин по границите на зърната се образуват не хромови карбиди, които причиняват ICC, а съединения на тантал, ниобий или титан. При допинг е важно да се гарантира, че количеството ниобий всплавта беше 8–10 пъти, а титанът 5 пъти по-високо съдържание на въглерод.

4 Нож и ямка "неръждаема стомана"

Разновидност на ICC е корозията на ножа. Механизмът на образуването му е идентичен с този, който причинява междугранулирана деструкция. Ръждясването на ножа засяга неръждаемите стомани в области, които са непосредствено до заварената връзка (т.е. в съседство с нея). Дори сплави, които са стабилизирани с ниобий или титан, са податливи на такава корозия.

Проявите на корозия на ножа се дължат на пълния преход на ниобиеви и титанови карбиди при температури на заваряване над 1300 градуса в твърд разтвор. Когато стоманата се охлади след заваряване (процесът трябва да е достатъчно бърз), тези карбиди не се утаяват, но хромните карбиди веднага се появяват близо до свързващите шевове. Също така корозията на ножа се развива активно в силно окислителни атмосфери, когато металът е в свръхпасивирано състояние.

Защитата на ножовете от ръжда се извършва по следните начини:

избор на такъв режим на заваряване, при който заваръчната зона не се влияе от високи температури;
намаляване на въглеродните обеми в "неръждаема стомана";
увеличение (в сравнение с изчислената стойност) на съдържанието на ниобий или титан в сплавта.

Питинговата корозия обикновено се разбира като локализирано разрушаване на стомани, което се проявява под формата на дупки по тяхната повърхност. Това се дължи на липсата на кислород в определен (обикновено малък) регион. Тази ситуация води до факта, че тази област става анодна по своите свойства, а другата област, където кислородът е в излишък, се превръща в катод. В резултат на това се наблюдава галванична корозия в тясно локализирана зона, която е способнапреминават с течение на времето в по-дълбоките слоеве на стоманата.

Питингът на неръждаемите стомани се среща много често под формата на питинги със значителна дълбочина, но малък (до един милиметър) диаметър. Питинги се образуват поради появата на сяра и други примеси върху "неръждавейката", както и при увреждане на пасивния слой върху метала. Точковото разрушаване може да бъде предотвратено чрез допълнително легиране на стомана с никел и молибден.

5 Накратко за другите видове корозия на неръждаемите сплави

Стрес корозията не е проблем за стомани, съдържащи над 40 процента никел. Ако този елемент се съдържа в сплавта в количество от 9 до 14 процента, "неръждаемата стомана" в повечето случаи ще корозира под напрежение. При по-малко от 9 процента никел се образува двуфазен аустенитно-феритен състав, който, както беше отбелязано, не е податлив на ръжда.

За защита на "неръждаемата стомана" от корозия под напрежение се използват следните методи:

В зони, където има малки празнини между продукт от неръждаема стомана и друг обект (например гумено уплътнение или уплътнителна част), може да се развие корозия на пукнатини. Схемата за образуване на такова унищожаване е следната:

натрупване на хлоридни йони и подобни агресивни микрочастици в празнината;
"изтласкване" на кислородни атоми от разтвора;
образуването на анод в празнината, което след известно време води до повишаване на киселинността.

Пукнатината корозия показва максимална активност в нетечащи атмосфери, съдържащи хлориди и в среди с висока киселинност. Можете да се предпазите от него, като увеличите алкалността на анодната зона (катодна защита). Но много по-ефективноМетодът се счита за компетентен дизайн на конструкции от неръждаема стомана, който просто не позволява образуването на корозия на пукнатини.