Коррозионная стойкость

№80-1,

технические науки

Коррозией называют разрушение материалов под влиянием окружающей среды в результате ее химического или электрохимического воздействия (коррозия происходит от латинского слова «corrodere» – разъедать, разрушать). Ущерб, причиняемый коррозией, может быть прямым и косвенным. Прямой ущерб включает в себя стоимость замены подвергшихся коррозии частей машин, трубопроводов, устройств.

Похожие материалы

Коррозией называют разрушение материалов под влиянием окружающей среды в результате ее химического или электрохимического воздействия (коррозия происходит от латинского слова «corrodere» — разъедать, разрушать). Ущерб, причиняемый коррозией, может быть прямым и косвенным. Прямой ущерб включает в себя стоимость замены подвергшихся коррозии частей машин, трубопроводов, устройств.

Для восстановления пораженных коррозией оборудования и конструкций ежегодно расходуется не менее 10 % продукции мирового металлургического производства. Косвенный ущерб от коррозии связан с простоем оборудования в результате аварий, ухудшением качества продукции, например в результате ее загрязнения, увеличением расхода топлива, материалов, энергии. Так, при выходе из строя химической аппаратуры не выпускается продукция, отказ в работе двигателей приводит к простою ценного оборудования, нарушение герметичности газо- и нефтепроводов делает возможным утечку ценного сырья. Если в результате коррозии водопроводной системы прекращается подача воды на завод, то ремонт водопровода будет стоить во много раз меньше, чем расходы, связанные с остановкой завода на несколько часов.

В зависимости от страны и климатических условий суммарный ущерб, наносимый коррозией, достигает уровня 3–10 % валового продукта. Проникновение в результате коррозии газа, нефти и других продуктов в окружающую среду приводит не только к материальным потерям, но и к угрозе жизнеобеспечения человека и природы.

Если ущерб от замены и ремонта оборудования можно хотя бы рассчитать, то ущерб окружающей среде не поддается расчету.

В зависимости от свойств окружающей среды и характера ее физико-химического воздействия на материал различают [1–9]:

  1. химическую коррозию, обусловленную воздействием сухих газов, а также жидкостей, не являющихся электролитами (нефть, бензин, фенол);
  2. электрохимическую коррозию, обусловленную воздействием жидких электролитов: водных растворов солей, кислот, щелочей, влажного воздуха, грунтовых вод, то есть растворов, содержащих ионы и являющихся проводниками электричества.

Наиболее распространенным видом химической коррозии является газовая коррозия (особенно усиливающаяся при высоких температурах), т. е. процесс взаимодействия с кислородом или активными газовыми средами (галоиды, сернистый газ, сероводород, пары серы, диоксид углерода и т. д.). При газовой коррозии разрушаются такие ответственные узлы и детали, как лопатки газовых турбин, сопла реактивных двигателей, арматура печей.

Электрохимическая коррозия — наиболее распространенный вид коррозии металлов. При электрическом контакте двух металлов, обладающих разными электродными (электрохимическими) потенциалами и находящихся в электролите, образуется гальванический элемент. Поведение металлов зависит от значения их электродного потенциала. Металл, имеющий более отрицательный электродный потенциал (анод), отдает положительно заряженные ионы в раствор и растворяется. Избыточные электроны перетекают по внешней цепи в металл, имеющий более высокий электродный потенциал (катод). Катод при этом не разрушается, а электроны из него удаляются во внешнюю среду. Чем ниже электродный потенциал металла по отношению к стандартному водородному потенциалу, принятому за нулевой уровень, тем легче металл отдает ионы в раствор, тем ниже его коррозионная стойкость.

Межкристаллитной коррозии (МКК) в большей или меньшей степени могут быть подвержены коррозионностойкие стали всех структурных классов — ферритные, мартенситные, аустенито-ферритные и аустенитные. Условия, приводящие к возникновению МКК в сталях разных структурных классов, различны, однако проявление МКК для всех этих классов практически одинаково и заключается в том, что при достаточно высокой общей коррозионной стойкости происходит избирательное растворение границ зерен металла. При этом заметных изменений внешнего вида металла не происходит, но при значительном развитии МКК металл становится хрупким, изделие из такого металла может легко разрушаться при небольших статических и, особенно, динамических нагрузках. Причина возникновения МКК чаще всего — неправильно проведенная термическая обработка либо проведение технологических операций (сварка, штамповка, гибка и др.) в опасном температурном интервале. Кроме того, МКК может возникать при длительной эксплуатации оборудования при повышенных температурах, а также при неправильном выборе структурного класса стали или системы легирования для определенной коррозионной среды.

Основные методы контроля склонности стали к МКК в соответствии с ГОСТ 6032 — испытания растворах сернокислой меди, серной кислоты и азотной кислоты. Эти методы охватывают широкий диапазон потенциалов и для коррозионностойких сталей, включенных в классификационный ГОСТ 5632, в ГОСТ 6032 указан конкретно метод испытаний. В зарубежной практике применяются аналогичные методы испытаний.

Исследованиями установлено[3], что скорость коррозии меньше в образцах с мелким зерном. При малых степенях деформации карбиды образуются преимущественно на границах зерна, но скорость их образования выше, чем в недеформированных образцах.

В процессе термической обработки коррозионностойких сталей необходимо использовать составы атмосферы в печи, предупреждающие науглероживание металла и тщательную очистку или отказ от применения науглероживающих органических смазок.

Поверхностная обработка деталей из коррозионностойких сталей может оказывать заметное влияние на склонность к МКК в результате создания или устранения наклепа поверхности. Более высокая стойкость против МКК достигается на сталях со шлифованной поверхностью по сравнению с травленой [4-6].

Список литературы

  1. Маланов, А.И., Тютина И.М. Коррозия и основы гальваники /А.И. Маланов, И.М. Тютина. – М.:Химия, 1977. – 216 с.
  2. Ульянин Е.А. Коррозионные стали и сплавы. /Е.А. Ульянин. Справочник. –М.: Металлургия, 1981. – 208 с.
  3. Коррозия. Справочник. Пер. с англ. Под ред. Л.Л. Шрайера. – М.: Металлургия, 1981. – 632 с.
  4. Томашов Н.Д., Чернова Г.П. Теория коррозии и коррозионностойкие конструцикционные сплавы. /Н.Д. Томашов, Г.П. Чернова. – М.: Металлургия, 1986. – 208 с.
  5. Погодин В.П., Богоявленский В.Л., Сентюрев В.П. Межкристаллитная коррозия и коррозионное растрескивание нержавеющих сталей в водных средах. /В.П. Погодин, В.Л. Богоявленский, В.П. Сентюрев. – М.: Атомиздат, 1970. –422 с.
  6. Чигал В. Межкристаллитная коррозия нержавеющих сталей. /В. Чигал. – Ленинград: Химия, 1969. – 231 с.
  7. Новицкий В.С. Влияние щелочи на питтинг стали 12Х18Н10Т в концентрированных растворах хлоридов. /В.С. Новицкий. // Защита металлов, 1979. Т.15. № 6. С.691–694.
  8. Богоявленский В.Л., Крапачев В.С. Влияние внедренного водорода на коррозионные свойства аустенитных нержавеющих сталей. / В.Л.Богоявленский, В.С. Крапачев // Защита металлов. 1986. № 1. С 36–38.
  9. Герасимов В.В., Герасимова В.В. Коррозионное растрескивание сталей. / В.В. Герасимов, В.В. Герасимова. –М.: Металлургия, 1976. – 174 с.