Структурная коррозия нержавеющих сталей

Процесс коррозии нержавеющих сталей еще более сложен. Скорость общей коррозии стали типа 18-8 в азотной кислоте весьма мала и не ею определяется срок службы, скажем, химического аппарата. Для этих сталей наиболее существенным является электрохимическое поведение таких структурных составляющих, как карбиды хрома, по отношению к твердому раствору железо — хром, которое приводит к так называемой межкристаллитной коррозии. [c.83]

Наиболее типичным примером появления локальной коррозии из-за структурных особенностей металла является межкристаллитная коррозия нержавеющих сталей и алюминиевых сплавов. Большая скорость ионизации металла по границам зерен или интерметаллических соединений приводит к преимущественному растворению этих участков, вследствие чего ослабляется связь между отдельными кристаллами. Дефекты в кристаллической решетке, концентрация внутренних напряжений, которые способствуют более легкой ионизации атомов металла, также приводят к локальной коррозии. [c.13]

Этот метод выявляет склонность к структурной коррозии, вызванной выпадением не только карбидов хрома по границам зерен, но и а-фазы или других фаз. Исходя из сказанного выше о влиянии а-фазы на коррозию нержавеющих сталей, не следует рекомендовать широкое применение испытаний в азотной кислоте. Такие испытания становятся необходимыми, если нержавеющая сталь предназначена для работы в среде азотной кислоты с высокой концентрацией и при высокой температуре. Уменьшение веса при этом не должно превышать 0,25 гДж -ч). Этому требованию отвечают прежде всего малоуглеродистые аустенитные стали. [c.184]

Потенциостат можно также использовать для исследования других нежелательных структурных компонентов нержавеющих сталей, например, феррита, а-фазы и т. д. [52, 154, 164]. Потенциалы, подходящие для травления этих компонентов, и соответствующая продолжительность травления приводятся в табл. 25 [52, 59]. Рекомендуется одновременно исследовать металлографически, какие фазы подверглись травлению [99]. Значение потенциостата для исследования коррозионных явлений, включая межкристаллитную коррозию, вытекает из предыдущих глав. Применение потенциостата делает возможным устранение межкристаллитной коррозии анодной защитой [197]. Однако потенциостат — довольно дорогой и сложный прибор, который должен обслуживать квалифицированный специалист. [c.191]

Холодная деформация любой нержавеющей стали обычно оказывает меньшее влияние на стойкость к общей коррозии, если при обработке не достигается температура, достаточная для протекания диффузионных процессов. Фазовые изменения, вызываемые холодной обработкой метастабильных аустенитных сплавов, не сопровождаются существенным изменением коррозионной стойкости . К тому же закаленная аустенитная нержавеющая сталь (с гранецентрированной кубической решеткой), содержащая 18 % Сг и 8 % Ni, имеет примерно такую же коррозионную стойкость, как закаленная ферритная нержавеющая сталь (с объемно-центрированной кубической решеткой), которая содержит такое же количество хрома и никеля, но меньше углерода и азота [11]. Однако, если аналогичный сплав, содержащий смесь аустенита и феррита, кратковременно нагревать при 600 °С, то возникает разница в химическом составе двух фаз и образуются гальванические пары, ускоряющие коррозию. Иными словами, различие в составе, независимо от того, чем оно вызвано, больше влияет на коррозионное поведение, чем структурные изменения в гомогенном сплаве. По-видимому, это можно отнести в целом к металлам и сплавам. [c.302]

Гуляев А. П. Структурная теория межкристаллитной коррозии аустенитных нержавеющих сталей. — Тр. III Международного конгресса по коррозии. М. Мир, 1968, с. 243—248. [c.115]

Сопротивление металлов и сплавов атмосферному воздействию и воздействию воды речной и морской часто обеспечивается образованием поверхностной защитной пленки. Например, в так называемой нержавеющей стали такая пленка образуется при наличии в стали легирующих добавок Сг, А1, Ni, Si в количестве, соответствующем образованию одной фазы. Для того чтобы пленка могла выполнять заш,итные функции, она должна удовлетворять ряду требований быть достаточно толстой и плотной и препятствовать диффузии, обладать достаточными пластичностью и прочностью, чтобы сопротивляться внешним воздействиям, и хорошим сцеплением с основным металлом. Кроме того, требования предъявляются и к самому металлу в нем не должно быть фазовых превращений, могущих вследствие изменения объема разрушить защитную пленку металл должен обладать однородностью строения, чтобы не возникло вызывающих коррозию начальных потенциалов между различными структурными составляющими. [c.274]

Существует ряд теорий, которые пытаются объяснить причины, вызывающие у нержавеющих сталей появление склонности к межкристаллитной коррозии. Наибольшим признанием пользуется гипотеза локального обеднения границ зерен стали вследствие образования богатых хромом карбидов хрома. Обедненные хромом зоны легко подвергаются действию коррозии. Как уже указывалось, образование карбидов хрома при дополнительном нагреве и сварке связано не только с изменением коррозионной стойкости стали, но и с тем, что в местах их образования наблюдается изменение электродного потенциала, магнитных свойств стали и других свойств, указывающих на возникновение структурной неоднородности. [c.531]

При гибке змеевиков, отбортовке фланцев и подобных работах, связанных с деформацией металла, также целесообразно прогревать трубу или аппарат до 200—300°, так как при этом повышается пластичность и уменьшается опасность появления вредных напряжений. Но нельзя нагревать изделие до опасной температурной зоны 500—800°, поскольку при этом в нержавеющей стали произойдут структурные изменения, порождающие межкристаллитную коррозию. [c.174]

Интересные результаты были получены и при изучении числа центров, в которых могло происходить активирование металла и зарождение питтингов. Обычно считают, что на поверхности нержавеющих сталей имеется какое-то ограниченное число точек, обусловленное структурными особенностями сплава, в которых только и могут возникнуть питтинги [15]. Наши опыты показали, что это не совсем так на поверхности нержавеющей стали имеется, очевидно, неограниченное число центров, в которых может начаться питтинговая коррозия. Число питтингов может непрерывно возрастать по мере того, как мы вскрываем ранее образовавшиеся питтинги (рис. 175). Обычно основная часть питтингов возникает уже в первые минуты (5—10 мин) воздействия электролита на металл и, если их не вскрывать, новые питтинги, как правило, не появляются (рис. 175, кривая 1). Объясняется это тем, что каждый возникающий вначале питтинг представляет собой точечный протектор, сильно уменьшающий вероятность возникновения питтингов в других точках поверхности. Если, однако, возникшие за некоторое время питтинги вскрывать и этим самым прекращать их рост, на поверхности появляются все новые и новые питтинги (рис. 175, кривая 2). Число питтингов достигает 4200 на 1 дм вместо 400, возникающих, когда питтинги 336 [c.336]

В настоящее время известны два основных вида коррозии общая и межкристаллитная или структурная. Общая коррозия является результатом электрохимического растворения мета[лла в агрессивной среде или химического взаимодействия со средой. Стали типа 18-8 коррозионноустойчивы против большого количества химических продуктов. Сравнительная характеристика стойкости нержавеющих сталей против коррозии приведена в табл. 7 [22]. [c.23]

В структуре обычно применяемых нержавеющих сталей содержится некоторое количество o-феррита. В особенности это относится к сталям, содержащим титан и молибден, в которых феррит может достигать 30 и даже 40%. Поэтому необходимо знать, как такие стали ведут себя в коррозионном отношении. Если отдельные структурные выделения одной, преимущественно корродирующей фазы не имеют между собой достаточной связи, то невозможно быстрое проникновение коррозии в глубину стали, как при межкристаллитной коррозии, обусловленной выпадением сплошной сетки карбидов. Особенно сильные повреждения нержавеющих сталей селективной коррозией происходят в результате образования о-фазы, главным [c.52]

Стойкость нержавеющих сталей против коррозии зависит от состава сталей, структурного состояния, среды, в которой оии работают, и от применяемых при эксплуатации напряжений. [c.915]

Все нержавеющие стали перед поставкой подвергают термической обработке. Аустенитные стали поступают в передел после закалки с 1050—1080° С (охлаждение в воде), высокохромистые — после отжига при — 700° С. Такой металл не подвержен межкристаллитной коррозии. Однако изделия из нержавеющей стали, приведенной термической обработкой в безупречное структурное состояние, после сварки могут подвергаться межкристаллитной [c.117]

Сплавы иа основе Ni менее чувствительны к структурной коррозии, чем нержавеющие стали, что, по-видимому, связано с повышенной коррозионной стойкостью Ni в активном состоянии в неокислительных средах по сравнению с железом и хромом. [c.160]

Структурная коррозия наблюдается в сварных соединениях двухфазных нержавеющих сталей (рис. 1.26). Коррозионному разрушению подвержена преимущественно аустенитная фаза, расположенная в виде тонких прослоек между крупными зернами феррита. [c.61]

В последние три десятилетия были полнее объяснены многие причины межкристаллитной коррозии и заложены теоретические основы ее изучения, оценки и устранения. Более широкое развитие представлений о пассивности, транспассивности и легировании, так же как и о структуре нержавеющих сталей, имеет очень важное эначение не только для объяснения механизма межкристаллитной коррозии, но и для борьбы с ней. Эта книга ставит своей целью рассмотреть все указанные проблемы с тем, чтобы не только помочь решению практических вопросов, но и возбудить интерес к изучению основных проблем структурной коррозии нержавеющих сталей. [c.7]

Наличие на поверхности металла фаз с различным составом и структурой приводит, как указывалось выше, к пространственному разделению катодного и анодного процессов, следствием чего являются неравномерный характер коррозии и структурно-избирательные виды коррозии (межкрис-таллитная и ножевая коррозия нержавеющих сталей, язвенная коррозия). Для высокопрочных металлов к отрицательным последствиям может привести катодная реакция (наводороживание металла при травлении, водородная хрупкость). [c.31]

Высокое сопротивление коррозии нержавеющей стали объяс-Hflet H очень большим содержанием в ней хрома. Окислы хрома (РеСг)20з создают на ее полированной поверхности очень тонкую, но достаточно прочную и непроницаемую благодаря структурному соответствию с основным металлом защитную пленку. [c.386]

При травлении нержавеющих сталей, никельхромовых сплавов в растворах на основе азотной кислоты ингибиторы почти не применяются, так как они тормозят растворение окалины и соответственно увеличивают время травления. Однако в некоторых случаях при травлении в этих растворах наблюдается структурная коррозия, выпадение зерен, питтинг. Для предотвращения этих нежелательных явлений иногда могут быть использованы ингибиторы. [c.111]

Селективному вытравливанию подвержены сплавы на основе меди — хорошо известное явление, называемое обесцинкованием латуней. При селективном вытравливании интерметаллида РезА1 из алюминиевой бронзы на ее поверхности образуются ярко выраженные разрушения типа коррозионных язв. Частными случаями структурно-избирательного растворения является развитие МКК нержавеющих сталей в сильноокислительных средах, когда преимущественному растворению подвергаются выделяющиеся на границах зерен карбидные фазы, зарождение питтингов вследствие преимущественного растворения включений сульфида марганца, развитие язвенной коррозии углеродистых и низколегированных сталей, спровоцированное выделением в их структуре включений сульфида кальция. [c.134]

Исследования, проведенные в шестидесятых годах, показали, что структурная коррозия имеет прямую зависимость от электродного потенциала [35—37]. Это обстоятельство способствовало интенсификации разработок ускоренных методик определения склонности нержавеющих сталей к отдельным видам локальной коррозии, в частности, межкристаллитной. Установлено, что межкристаллитная коррозия (МКК) нержавеющих сталей наиболее интенсивно проявляется в переходной области потенциалов (участок резкого снижения анодной потенцио-статической кривой, так называемый падающий) Аф мкк (см. рис. 1.1) [35—37], а также в области перепасснвации Дф мкк [c.17]

Учет структурных изменений, воз-никаюш,их в металле при сварке, имеет большое значение для получения химически стойкой аппаратуры. В некоторых высокопрочных и нержавеющих сталях наблюдается часто сильное изменение структуры металла в зоне термического влияния на расстоянии 10— 15 мм от сварного шва. Эта зона имеет, как правило, пониженную коррозионную стойкость и подвергается более сильной общей коррозии. В этих местах часто наблюдается и коррозионное растрескивание. Кроме структурных изменений, в этом явлении играют определенную роль и остаточные напряжения в металле. Вообще отмечено, что даже в отсутствие структурных изменений наибольшая коррозия при сварке листов внахлестку наблюдается в зоне, лежащей между швами это, очевидно, объясняется концентрацией напряжений в этом месте. Поэтому рекомендуется там, где габариты аппарата позволяют, снимать внутренние напряжения посредством последующей термической обработки готового аппарата. При больших габаритах изделий следует проводить местную термическую обработку зоны сварного соединения с целью восстановления исходной структуры и снятия внутренних напряжений. Методы и аппаратура для местного нагрева разработаны. Вопро- [c.432]

В высокохромистых ферритных нержавеющих сталях (после закалки или нормализации с высоких температур) наиболее быстро растворяются в слабоокислительных условиях неравновесные обогащенные железом карбиды хрома, которые выпадают по границам зерен в процессе охлаждения. В дур-алюмине наибольшей скоростью растворения обладает интерметаллид СиАЬ, в то время как обедненный твердый раствор растворяется гораздо медленнее. Возникающие внутренние напряжения во всех случаях будут способствовать активации границ зерен. Внутренние напряжения могут усиливаться вследствие образования продуктов коррозии по границам зерен. Межкристаллитная коррозия гетерогенных сплавов может развиваться и в условиях, когда вся поверхность металла находится в активном состоянии, если имеется большая разница в равновесных потенциалах или поляризуемости структурных составляющих и физически неоднородных участков гетерогенного сплава. Она может медленно развиваться и при пассивнохМ состоянии зер на и границ зерен, если есть значительная разница в их скоростях растворения. [c.57]

НИКИМПом в творческом содружестве с НИИХИММАШем разработан ультразвуковой прибор с широким диапазоном рабочих частот — ультразвуковой структурный анализатор УСАД-61 , предназначенный для исследования структуры металлов и сплавов на образцах, заготовках или непосредственно на изделиях (определяется величина зерна в стали, величина и форма графитных включений в чугуне, оценивается степень развития межкристаллитной коррозии в нержавеющих сталях и т. д.). [c.253]

Хромоникелевые стали с содержанием 18% хрома и 8% никеля относятся к аустенитному классу нержавеющих сталей. При наличии в составе хромоникелевых нержавеющих сталей ферритообразующих элементов (хром, молибден, титан и др.) на верхнем пределе воз-можно образование наряду со структурой аустенита дополнительной фазы — феррита. Кроме того, в качестве дополнительной фазы в хромоникелевых сталях могут присутствовать карбиды и нитриды. Под действием пластической деформации в аустенитных хромоникелевых сталях отчетливо наблюдается превращение (-фазы, в а-фазу, что также способствует нарушению структурной однородности стали. Образование ферритной составляющей часто встречается в хромоникелевых аустенитных сталях с более высоким содержанием хрома и никеля, чем в сталях типа 18-8 при наличии молибдена и титана. С точки зрения электрохимической теории коррозии гетерофазность сплавов понижает коррозионную стойкость. Во многих случаях это положение справедливо, и дей- [c.219]

I По достижении хорошо известной границы содержания хрома в 12% на стали образуется защитная пассивная пленка. Характерным для этой пленки является то, что она разрушается в отдельных местах поверхности стали главным образом ионами хлора. Это ведет к точечной коррозии (например, в морской воде). И хотя приток кислорода как деполяризатора еще оказывает решающее влияние на скорость точечной коррозии, локализация этого вида разрушения i зависит и от химической и структурной неоднородности, т. е. от гетерогенности стали. Соответственно нержавеющие стали, не являющиеся гомогенными (например, в результате медленной кристаллизации в слитке или термообработки в области температур от 400 до 900° С), проявляют гораздо большую склонность к точечной коррозии, чем гомогенные стали. Если же скорость коррозии упра-вляется реакциями, протекающими непосредственно на поверхности металла, то и состав и структура оказывают значительное влияние, проявляющееся и при небольшом различии в составе или металлургической истории стали. Классическая нержавеющая сталь 1Х18Н9, если ее быстро охладить от температуры растворяющего отжига (от 1050 до 1150° С), представляет собой однофазный гомогенный сплав с гранецентрированной кубической решеткой аустенита. Если такую сталь с низким содержанием углерода подвергнуть нагреву в течение нескольких часов при 600° С, аустенит частично превратится в феррит с объемноцентрированной кубической решеткой. Феррит, образующийся в результате такого диффузионного превращения, богаче хромом и беднее никелем по сравнению с аустенитом. Это способствует развитию большей склонности стали к структур- [c.24]

В общем, имеющиеся данные показывают [200, 248, 254], что все случаи усиленного разрушения (по крайней мере, случаи структурной коррозии) являются скорее результатом неоднородности в химическом составе, чем изменений кристаллической решетки, возникающих при образовании структурной составляющей сплава, несмотря на тесную зависимость между ними. Это подтверждается, например, тем, что у нержавеющей стали 02Х18Н10, деформированной в холодном состоянии или охлажденной до очень низкой температуры (—196°С), происходят лишь незначительные изменения в коррозионном поведении по сравнению с отожженной сталью, даже если значительная часть аустенита превратилась в мартенсит. При холодной деформации температура слишком низка для того, чтобы состав обеих фаз существенно изменился. Преимущественное разрушение мартенсита наблюдалось только в активной области при потенциалах около —100 в [32] (рис. 10). [c.25]

Ножевая коррозия возникает и у двухфазных нержавеющих сталей, у которых карбидный тип межкристаллитной коррозии, характерный для аустенитной стали, почти подавлен, и, несомненно, также связан с выделением третьей фазы. Остается, правда, неясным, достаточна ли длительность повторного нагрева при многопроходной или автоматической сварке и т. п., чтобы могло произойти выделение третьей фазы. Исследованием скорости распада феррита в двухфазной стали было установлено, что а-фаза появ.пяется не ранее, чем после 2-минутного нагрева при 850° С. Неравновесная структура наплавленного металла, вероятно, делает возможным гораздо более быстрое выделение вторичных фаз при повторном нагреве, особенно по границам между аустенитом и ферритом [134, 209]. Существенные изменения в структуре феррита при выделяющем отжиге можно наблюдать даже после растворяющего отжига при температуре выше 1150° С. Прп более низких температурах растворяющего отжига у образцов, отожженных при температурах выше 700° и даже 800° С, наблюдается только утолщение границ между аустенитом и ферритом за счет выделения на них карбидов. Перегрев до 1300° С и до более высоких температур ведет к значительным структурным изменениям уже при 600° С. При высоком содержании феррита в структуре выделение а-фазы протекает быстро и связано с сокращением объема феррита и появлением вторичного аустенита. [c.138]

Коррозиоике разрушения з химической аппаратуре могут быть обш,ими, когда наблюдается растворение поверхностных участков металла в рабочей среде, или местными (межкристалличе-скими), когда разрушение происходит между отдельными кристаллами. Изделия, изготовленные из аустенитной нержавеющей стали, не стабилизированной специальными присадками (титаном, ниобием), особенно подвержены таким разрушениям. В этом случае в участках, где структурные изменения вызвали выпадение карбидов хрома, происходит интенсивная местная так называемая ножевая коррозия, и изделие в месте сварного соединения разрушается. Ремонт таких изделий выполняется илн наплавкой специальными электродами, стабилизированными от выпадения карбидов хрома при сварке, или вваркой вставок вместо удаленной части основного металла. [c.27]

Холодная деформация любых нержавеющих сталей обычно мало отражается на коррозионной стойкости. Если температура повышена и возможна заметная диффузия во время или после деформации, то этот процесс влияет на скорость коррозии. Фазовые изменения, вызванные холодной обработкой метастабильных аустенитных сплавов, не сопровождаются значительными изменениями коррозионной стойкости. Кроме того, закаленная аустенитная нержавеющая сталь (гранецентрированная кубическая решетка) состава 18% Сг и 8% Ni имеет приблизительно такую же коррозионную стойкость, как ферритиая нержавеющая сталь (объемноцентрированная кубическая решетка) того же состава по Сг и Ni, но с более низким содержанием углерода и азота [7]. Однако если в сплаве есть и аустенит и феррит, то между обеими фазами образуются гальванические элементы, и коррозия ускорится. Другими словами, различие в составе, чем бы оно ни было вызвано, больше влияет на коррозионное поведение, чем структурные изменения в гомогенном сплаве. Это, вероятно, правильно по отношению к металлам и сплаоам вообще. [c.248]

В дальнейшем эта теория была развита в общую теорию выделения структурных составляющих [10]. Отличительной чертой последней является положение о том, что значительные местные напряжения, ускоряя выпадение избыточной составляющей сплава, ускоряют тем самым процесс образования местных гальванических элементов. Трещины увеличиваются за счет растворения вновь образующихся анодных участков. В мягкой стали такой составляющей (выделяющейся фазой) служит нитрид железа, в аустенитных нержавеющих сталях — продукты мартенситного распада. Теория выделения избыточных составляющих сплавов объясняет также процесс травления под напряжением в том смысле, что ускоренная коррозия может происходить на гетерогенных макроучастках, образующихся при выделении избыточных составляющих под влиянием деформации. [c.600]

Структурные превращения при разных температурах в зависимости от состава нержавеющих и жаропрочных сталей не ограничиваются только выпадением карбидов и превращением аустенита в мартенсит. Происходит еще образование интерметаллидов и преимущественно а-фазы. Их влияние распространяется не только на механические свойства, но и на коррозионную стойкость сталей. Как уже згказывалось выше, богатые хромом фазы растворяются в растворах с высокими редокс-потенциалами гораздо легче, чем фазы, бедные хромом и содержащие большое количество никеля. Позтому, рассматривая коррозию, например, в растворах азотной кислоты, необходимо знать и условия образования а-фазы или других соединений, если они имеют непосредственное влияние на коррозионное разрушение стали [167]. [c.66]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...