Protokol interkristalne korozije z dejanskimi podatki. Velika enciklopedija nafte in plina. Seznam jekel, ki so predmet nadzora z navedenimi metodami
I. NAMEN DELA
Seznanite se z metodami za odkrivanje interkristalne korozije
jekla in načine za boj proti njim.
II. TEORETIČNO OZADJE
V nerjavnih jeklih je ogljik lahko vsebovan v karbidih, ki bodo v elektrolitu bolj elektropozitivni v primerjavi z na primer feritom. Posledično obstaja elektrokemična heterogenost - eden od nujnih predpogojev za pojav elektrokemične korozije.
Izvedli smo izračune termodinamičnega ravnotežja na in blizu meja zrn, da bi določili vsebnost kroma v bližini karbidnih delcev. Izračuni kažejo, da je ravnotežna vsebnost kroma močno odvisna od temperature ter vsebnosti ogljika in zlitin v jeklu. Iz analize izhaja, da so variacije dovzetnosti za intergranularni napad določene predvsem s spremembami ravnotežne vsebnosti kroma v bližini karbidov in ne s spremembami v številu in porazdelitvi delcev. Eksperimentalne študije stopenj napadov na meje zrn kot funkcije temperature in sestave so potrdile napovedi analize.
Največja poraba nerjavnih krom-nikljevih jekel
specifična teža (približno 80%) je še vedno univerzalna zlitina avstenitnega razreda, tip X18N9. Te zlitine imajo povprečne lastnosti trdnosti ( v 700 MPa), visoko duktilnost ( 40 %), dobro varivost, visoko odpornost proti koroziji v številnih agresivnih okoljih: v organskih (ocetna, pikrinska) in dušikovi kislini, morski vodi, vlažnem zraku. , raztopine mnogih soli in alkalij.
Drug manj pomemben dejavnik je porazdelitev karbidov na mejah zrn. Ti izračuni predvidevajo močno povezavo med občutljivostjo na intergranularno korozijo, razmikom delcev karbida in temperaturo občutljivosti.
Eksperimentalni rezultati na razredčenih vzorcih senzibiliziranega materiala, korodiranega v Straussovi raztopini in pregledanega z elektronsko mikroskopijo, se dobro ujemajo s predvidenimi učinki. Interkristalna korozija je posledica izločanja nitridov, karbidov in drugih intermetalnih faz, kot je sigma faza, ki se pojavi vzdolž meja zrn.
Visoka korozijska odpornost krom-nikljevih jekel avstenitnega razreda je posledica lahke pasivacije, pri kateri ima glavno vlogo krom. Fazni diagram železo-krom je prikazan na sl. 4.1.
Krom zoži -območje, ki se zapre pri 12% kroma in 1000С. Ogljik, nasprotno, razširi -območje in veže krom v kubične Cr 23 C 6 in trigonalne Cr 7 C 3 karbide, osiromaši trdno raztopino kroma (1 % ogljika veže približno 10...12 % kroma).
Interkristalna korozija se pojavi kot temne črne črte okoli meja zrn. Če niste prepričani, prosite za pomoč. Na podlagi vaših materialov, aplikacij in zahtev druge 4 metode zagotavljajo posebne fokuse. Pri vsakdanji uporabi je korozija odvisna od materialov in rešitev. Na primer, v močno oksidirajočih raztopinah lahko pride do intergranularnega napada zaradi intermetalnih faz, medtem ko lahko odlaganje karbida povzroči nekoliko manj oksidativne raztopine. Zaradi variance napada v različne materiale Za ocenjevanje interkristalne korozije se uporabljajo številne metode.
Krom spodbuja prehod železa v pasivno stanje, ob upoštevanju pravila meja stabilnosti ( Tammanovo pravilo n/8).
V skladu s tem pravilom odpornost trdne raztopine proti koroziji ni neposredno odvisna od sestave zlitine, ampak se spreminja z 
športniki. Ostra sprememba odpornosti proti koroziji se pojavi, ko koncentracija kroma ali drugega legirnega elementa doseže 1/8 atomske frakcije ali večkratnik tega števila, tj. 2/8, 3/8, 4/8 itd. Položaj meje stabilnosti (vrednost n je odvisna od narave kovin in stopnje agresivnosti okolja). Na primer, zlitina Fe-Cr-C v 50 % HNO 3 pri 90 °C ima tri (n=1, 2 in 3) meje stabilnosti (slika 4.2), zlitina Fe-Cr v raztopini FeSO 4 ima eno ( Slika .4.3).
Ti testi se pogosto izvajajo kot kvalifikacijski test, da se zagotovi, da je vsaka serija nerjavnega jekla pravilno pripravljena. Na primer, veliko nizkoogljičnih in stabiliziranih nerjavnih jekel je treba pred testiranjem s testom z oksalno kislino opraviti občutljivo toplotno obdelavo.
Preskus se običajno izvede za sprejem materialov, vendar ne zadostuje za zavrnitev materialov. Ker ga je mogoče hitro zagnati za pregled, pogosto najprej izvedemo ta test. Ta praksa vključuje vretje vzorca 24 do 120 ur v zgornji raztopini in kvantitativno merjenje učinkovitosti materialov. Izguba teže se izračuna po vsakem koraku in pokaže, ali je bil vzorec pravilno obdelan.
Pravilo n/8 je velikega praktičnega pomena, saj omogoča racionalno legiranje trdne raztopine za povečanje korozijske odpornosti. Tako močno povečanje odpornosti proti koroziji (potencial elektrode), prikazano na sl. 4.4, ustreza vsebnosti 1/8 atomske frakcije kroma v trdni raztopini, kar je enako 12,5% (atomsko) ali 11,7% (masno). Višja vsebnost kroma praktično ne poveča korozijske odpornosti železa (sl. 4.1, 4.2).
Anodno jedkanje vzorcev v inhibirani žveplovi kislini. Metoda B
Navedite najvišjo dovoljeno stopnjo korozije in vse razpoložljive podatke o izvedeni senzibilizacijski toplotni obdelavi. Test z oksalno kislino se običajno uporablja pred Straussovim testom, da se ugotovi, ali je vzorec občutljiv; vzorci, ki prestanejo metodo A, na splošno kažejo nizke stopnje korozije pri Straussovem testu. Preskus uporablja vizualni pregled površine ukrivljenega vzorca, da se ugotovi uspešno ali neuspešno. Podvojeni vzorci na obeh straneh vzorca pločevine se ovrednotijo, da se ugotovi, ali bo karburizacija povzročila intergranularni napad.
Z 
pomembna pomanjkljivost nerjavna jekla avstenitni razred tipa X18N9 je njihova dovzetnost za interkristalno korozijo pod določenimi pogoji. Medkristalna korozija je ena najnevarnejših vrst korozijskega uničenja, saj pogosto brez sprememb videz kovinska struktura, vodi do močnega zmanjšanja trdnosti in duktilnosti.
Upognjene vzorce pregledamo pri majhni povečavi, kjer pojav razpok ali razpok kaže na intergranularno napadenost. Preskus ocenjuje odpornost jekel z ultra nizko vsebnostjo ogljika na preobčutljivost in intergranularne napade zaradi varjenja ali toplotne obdelave. V mnogih primerih lahko to skrajšamo na 24 ur dlje od zahtevanega časa testiranja, če potrebujete hitre rezultate.
Naša ekipa je učinkovita in vredna zaupanja; Strogo skrbimo za svojo integriteto tako, da vedno poročamo na etičen in pošten način. Naša glavna naloga je zagotoviti najvišji ravni Kakovost in storitev: Poročila so dostavljena hitro in natančno, svoje projekte pa izvajamo, dokler vaše težave niso v celoti rešene.
Interkristalna korozija krom-nikljevih jekel avstenitnega razreda je povezana z nizko stabilnostjo meja zrn po počasnem ohlajanju jekla v temperaturnem območju 450 ... 850 ° C, ki se pojavi predvsem med varjenjem.
Za pojasnilo vzroki interkristalne korozije Obstaja več teorij, med katerimi je najpogostejša in eksperimentalno dokazana teorija o osiromašenosti meja zrn v kromu. Po tej teoriji se pri segrevanju v temperaturnem območju 450...850°C vzdolž meja zrn sproščajo s kromom bogati karbidi Cr 23 C 6 ali (Cr, Fe) 23 C 6 . Skoraj ves ogljik v zlitini je vključen v tvorbo teh karbidov, krom pa najdemo le na območjih, ki mejijo na meje zrn, kar je razloženo z visoko stopnjo difuzije ogljika v primerjavi s hitrostjo difuzije kroma pri zgornji temperature. Zaradi tvorbe karbidov so mejna območja zrn osiromašena s kromom in ko je vsebnost kroma manjša od 1/8 atomskega deleža (manj kot 11,7 mas. %), ta območja izgubijo svoje pasivno stanje (glej Slika 4.4).
Za izvedbo teh testov skrbno izberemo metodo, ki je primerna za testiranje sestave jekla in velikosti zrn. Interkristalna korozija v nerjavnih jeklih je lahko posledica izločanja karbidov, nitridov ali intermetalnih faz. Samo v najbolj oksidativnih raztopinah lahko intermetalne faze povzročijo intergranularni napad. Kadar naj bo testiranje omejeno na karbide, se izbere manj oksidacijska raztopina v materialu, ki vsebuje nitride ali intermetalne faze.
Dodatek k Prilogi E
Preskus z oksalno kislino je hitra metoda za pregledovanje tistih vzorcev določenih vrst nerjavnega jekla, ki v bistvu niso dovzetni za intergranularne napade, povezane s kromovim karbidom. Preizkus se uporablja za sprejemanje, ne pa za zavračanje gradiva.
Občutljivost nerjavnih jekel za interkristalno korozijo ugotavljamo z vzorci. Preizkušanje valjanih izdelkov, odkovkov, cevi, zvari, žica, litje. Razmaščeni in posušeni vzorci z razredom površinske hrapavosti najmanj 7 se preskusijo medkristalno korozijo v skladu z enim od tistih, navedenih v tabeli. 4.1 metode.
Ta test temelji na definicijah izgube teže in daje kvantitativno oceno relativno učinkovitost materiala, ki se ocenjuje. Postopek vključuje vretje vzorca 24 do 120 ur v železovem sulfatu – 50 % žveplovi kislini. Ta postopek meri dovzetnost nerjavnih jekel in nikljevih zlitin za intergranularne napade, povezane z izločanjem kromovih karbidov na mejah zrn.
Kateri dejavniki določajo visoko odpornost nerjavnega jekla proti koroziji?
Vzorci se petkrat kuhajo po 48 ur v 65 % raztopini dušikove kisline. Stopnja korozije med vsakim obdobjem vrenja se izračuna iz zmanjšanja teže vzorcev. Pravilno interpretirani rezultati lahko razkrijejo, ali je bilo jeklo pravilno toplotno obdelano. Stranka mora določiti najvišjo dovoljeno stopnjo korozije in, kjer je primerno, podatke o občutljivi toplotni obdelavi.
Na koncu testiranja z AM metodo vzorce vzamemo iz bučke ali rezervoarja, operemo, osušimo in upognemo pod kotom 90°. Prisotnost prečnih razpok na površini upognjenega vzorca kaže na nagnjenost jekla k interkristalni koroziji. Pri testiranju po metodi B je tak dokaz prisotnost neprekinjene mreže na mestih anodnega jedkanja. Pri preskušanju po metodi D se šteje, da je jeklo nagnjeno k interkristalni koroziji, če stopnja korozije jekla po katerem koli ciklu preseže 2 mm/leto ali če je na zvarjenih vzorcih opažena nožna korozija, ki je videti kot rez z nožem v območju taljenja zvarjeni spoji(Sl. 4.2, 4.3).
Ta test je primeren za odkrivanje območij z osiromašenim kromom in intermetalnih usedlin, kot je sigma faza v materialu. Hueyjev test se uporablja tudi za materiale, ki pridejo v stik z močno oksidativnimi sredstvi, npr. Dušikova kislina.
Ta postopek se lahko uporablja tudi za testiranje učinkovitosti stabilizacijskih elementov in zmanjšanja ogljika pri zmanjševanju dovzetnosti za intergranularne napade v nikelj-krom nerjavnih jeklih. Ta postopek se izvede za določitev dovzetnosti avstenitnega nerjavnega jekla za intergranularne napade, povezane z izločanjem karbidov, bogatih s kromom. Ko je vzorec izpostavljen vrenju raztopine, se upogne za 180° in ima premer, ki je enak debelini vzorca, ki ga upognemo.
Razvoj interkristalne korozije je mogoče spremljati na več načinov:
občasno odstranite vzorce iz raztopine in izmerite njihov električni upor: povečanje električnega upora kaže na razvoj interkristalne korozije;
občasno odstranite vzorce iz raztopine in jih vrzite na trdo ploščo (ploščice, steklo itd.) Po zvoku presodite razvoj interkristalne korozije: z globoko interkristalno korozijo vzorec (če ni prekrit z bakrenimi usedlinami) izgubi njegovo kovinsko zvonjenje;
Preskušanje vzorcev v raztopini žveplove kisline in bakrovega sulfata v prisotnosti kovinskega bakra. metoda AMU
Ta preskus temelji na vizualnem pregledu ukrivljenega vzorca. Ta test temelji na določitvi izgube teže, ki zagotavlja kvantitativno oceno relativne učinkovitosti ocenjevanega materiala. Meri občutljivost nerjavečega jekla »kot je bilo prejeto« za intergranularne napade.
Z nekaj izjemami - zlato, paladij in platina - vse kovine korodirajo. Čeprav je odpornost proti koroziji neverjetna, bo nerjavno jeklo v določenih okoliščinah korodiralo. Preprosto je ugotoviti, kaj je potrebno, da se to zgodi - in se temu izogniti - z razumevanjem razlogov, zakaj ima nerjavno jeklo tako močno odpornost proti koroziji.
vzorce izpostavimo hladnemu upogibu 180: pri vzorcu z interkristalno korozijo nastanejo razpoke na mestih upogiba;
preglejte mikropresek pod mikroskopom: meje zrn jekla z interkristalno korozijo so videti široke in temne.
Boj proti interkristalni koroziji svinec s preprečevanjem tvorbe kromovega karbida vzdolž meja zrn:
Sposobnost nerjavečega jekla, da se upre koroziji, izhaja iz kroma v kovini. Nerjavno jeklo vsebuje 10 ½ odstotka kroma, ki reagira s kisikom in nastane zaščitno pregrado ali zaščitno folijo. Dva dejavnika, ki prispevata k trdnosti zadrževanja te zaščitne pasivne plasti kroma, sta temperatura in razpoložljivost kisika.
Povečana toplota oslabi plast in krom mora reagirati s kisikom, da ustvari zaščitno plast. Žveplovo kislino običajno imenujemo akumulatorska kislina. Anodna stran baterije je jedka, katodna stran pa je pasivna in ne pride do korozije. Ta korozija se pojavi, ko sta dve različni kovini uvedeni v isto elektrolitsko okolje.
Zmanjšanje vsebnosti ogljika;
Utrjevanje;
Dolgotrajno segrevanje pri 860...880С;
Dodatno legiranje.
Tabela 4.1. Preskusne metode za interkristalno korozijo
Ogljik. ko se njegova vsebnost zmanjša, zmanjša občutljivost kromnikljevih jekel za interkristalno korozijo. Z vsebnostjo ogljika manj kot 0,015% ta jekla praktično niso nagnjena k tej vrsti korozije.
Enakomerni napad ali splošna korozija se pojavi, ko je zaščitni film na kovinski površini na splošno uničen. Ukrivljena korozija se običajno pojavi v razpokah, kjer je kisik omejen, in v pogojih nizkega pH, kot je npr morska voda. Jamičenje se pojavi, ko zaščitna plast nerjavečega jekla prodre in ustvari anodno liso. Galvanska korozija nastane, ko sta vstavljeni dve različni kovini okolju elektrolit; katoda odstrani kovino z anode. Medkristalno korozijo povzroča toplota; Ogljik v jeklu uporablja krom za ustvarjanje kromovega karbida in s tem oslabi zaščito okoli ogrevanega območja.
Utrjevanje. Zaradi kaljenja v vodi pri temperaturah 1050 ... 1100 ° C se ogljik in krom fiksirata v trdni raztopini, kar je ugodno z vidika korozije.
Dolgotrajno (več kot dve uri) ogrevanje pri temperaturah 860...880С. Pri takem segrevanju se karbidi prenehajo sproščati in pride do njihove koagulacije, zato je motena kontinuiteta karbidne mreže in s kromom osiromašenih območij vzdolž meja zrn. Poleg tega ima krom zaradi dolge izpostavljenosti čas, da difundira v osiromašena območja, kar vodi do izenačitve njegove koncentracije in povečane pasivnosti jekla. Pri segrevanju na 860 ... 880 ° C se notranje napetosti, ki nastanejo med tvorbo karbidov, popolnoma sprostijo, kar prispeva tudi k povečanju odpornosti proti koroziji.
Selektivno izpiranje je vrsta korozije, pri kateri tekočina preprosto odstrani kovino med demineralizacijo ali deionizacijo. Erozijo povzroči abrazivna tekočina, ki teče mimo kovine z veliko hitrostjo in odstranjuje zaščitno plast. Stresna korozija ali kloridna korozija se pojavi, ko pride do razpok, medtem ko je kovina pod natezno obremenitvijo.
Testiranje vzorcev v raztopini žveplove kisline in cinkovega prahu. Metoda B
Koncentracija kisline določa njeno jedkost, kot pojasnjuje British Stainless Steel Association. Večina vrst nerjavnega jekla lahko prenese nizke ali visoke koncentracije, vendar bodo kovino napadle pri vmesnih temperaturah.
Dodatno legiranje elementov, ki vežejo ogljik v težje topne karbide v primerjavi s kromom, preprečuje nastanek interkristalne korozije. Takšni legirni elementi so Ti, Nb, Ta. Za popolno vezavo v karbide mora obstajati določen presežek teh elementov glede na stehiometrično sestavo (TiC itd.). Vendar pa dodajanje legirnih elementov k velike količine lahko povzroči nastanek feritne komponente, ki ne zmanjša, ampak celo pospeši razvoj interkristalne korozije.
Vrste in odpornost nerjavnega jekla
Na temperaturo vpliva temperatura. Duplex jeklo je bolj odporno, ko se temperatura dvigne. Super duplex jeklo ima rahlo izboljšanje pri 45 % pri sobni temperaturi. Intergranularna korozija, imenovana tudi medkristalna korozija, se pojavi na ali blizu meja zrn kovine. To je posledica mikrosegregacije nečistoč in legirnih elementov na mejah zrn. Gonilna sila interkristalne korozije je razlika med elektrodnimi potenciali meje zrna in samim zrnom, ki v prisotnosti elektrolita tvori galvanski člen.
Mikrostrukture Cr-Ni jekel avstenitnega razreda po kaljenju brez segrevanja in po kaljenju, ki mu sledi dolgotrajno segrevanje pri povišanih temperaturah.
prizadeta zaradi interkristalne korozije
zdrava mikrostruktura (na katero ICC ne vpliva)
Tabela 4.2. Zvočno določanje prisotnosti ali odsotnosti medkristalne korozije v vzorcih jekla 08Х18Н10Т.
Sklepi o vplivu Ti na občutljivost Cr-Ni avstenitnih jekel za interkristalno korozijo.
Ti je legirni element, ki veže ogljik v težje topljive karbide v primerjavi s kromom in preprečuje nastanek interkristalne korozije. Za popolno vezavo v karbide mora obstajati nekaj presežka tega elementa glede na stehiometrično sestavo (TiC itd.). Dodatek legirnih elementov v večjih količinah pa lahko povzroči nastanek feritne komponente, ki ne zmanjša, ampak celo pospeši razvoj interkristalne korozije.
MEDKRISTALITNA KOROZIJA, prednostno uničenje polikristalnega. kovinski material vzdolž meja mikrokristalov (zrn). Ko je nepomemben. Pri splošnih korozijskih izgubah uničenje prodre v velike globine in ga spremlja zmanjšanje materiala, kar na koncu vodi do okvare celotne konstrukcije. Mnogi so dovzetni za interkristalno korozijo. na osnovi Fe (vključno s feritnimi, avstenitnimi, avstenitno-feritnimi in drugimi jekli), Ni, Al in drugimi materiali, ki imajo praviloma neenakomerno strukturo. Interkristalna korozija-elektrokemija. proces zaradi dejstva, da trdna raztopina lahko razsloji s tvorbo vzdolž meja zrn faz, obogatenih s c.-l. komponente materiala (tako imenovane ekscesne faze), območja neposredno ob mejah zrn pa se izkažejo za osiromašena te komponente (osiromašena območja). Pod vplivom enega ali drugega agresivnega okolja pride do selektivne selekcije samih presežnih faz ali sosednjih osiromašenih območij.
Naib. nagnjenost k medkristalni koroziji opazimo v primerih, ko presežne faze na mejah zrn pridejo v stik in tvorijo neprekinjene verige. Na primer, za korozijsko odporna jekla je glavni vzrok interkristalne korozije izločanje faz, obogatenih s Cr vzdolž meja zrn, Ch. prir. na podlagi Kr. Sosednje cone, osiromašene s Cr, preidejo v pasivno stanje pri bolj pozitivnih temperaturah. potencialne vrednosti kot faze s presežkom Cr (glej). Zaradi tega je rahlo oksidiran. okoljih (tj. pri potencialih, ki ustrezajo prehodu jekel iz aktivnega v pasivno stanje), cone, osiromašene s Cr, ostanejo elektrokemično aktivne in topne. z višjimi stopnjami kot faze, bogate s Cr. B močno oksidiran. okoljih (tj. pri potencialih, ki ustrezajo območju repasivacije), je razvoj medkristalne korozije posledica selektivne same presežne faze. Pospešuje se, če te faze vsebujejo legirne elemente, ki so zlahka podvrženi pasivaciji (Mo, W, V), ali elemente z nizko korozijsko odpornostjo (Mn, Cu). Eden od razlogov za interkristalno korozijo industrijskih materiali m.b. segregacija po mejah zrn tehn. nečistoče; To pojasnjuje na primer interkristalno korozijo kaljenih avstenitnih jekel, odpornih proti koroziji, ki vsebujejo primesi P, Si itd., V močno oksidacijo. okoljih
Nagnjenost k interkristalni koroziji je ob vseh ostalih pogojih (v istem okolju, pod enakimi pogoji itd.) odvisna od toplotnih režimov. predelave in obdelave, saj ti načini v veliki meri določajo sestavo in morfologijo presežnih faz, ki se sproščajo vzdolž meja zrn, kot tudi sestavo in število tam izločenih nečistoč.
Odpornost materiala proti medkristalni koroziji povečamo z izbiro načina toplotne obdelave, zmanjšanjem vsebnosti nečistoč in elementov, ki preprečujejo nastanek nezaželenih presežnih faz vzdolž meja zrn.
===
španski literature za članek "MEDKRISTALITNA KOROZIJA": Kolotyrkin Ya. M., Kasparova O. V., v knjigi: Rezultati znanosti in tehnologije, . Korozija in, t 6, M., 1978, str. 180-217; Knyazheva V.M., v knjigi: Novi dosežki na področju teorije in prakse protikorozijske zaščite materialov, M., 1981, str. 49-71; Keshe G., prev. iz nemščine, M., 1984; Cihal V., Interkristalna korozija jekel in zlitin, Amst, 1984 (monografije o materialih, v. 18). O. V. Kasparova.
Stran "MEDKRISTALITNA KOROZIJA" pripravljeno z uporabo materialov.