Способы предотвращения межкристаллитной коррозии.
Способы борьбы с нею, направленные на изменение состава и структуры сталей: снижение содержания С до 0,03% в твердом растворе стали при выплавке, легирование стали стабилизир-ми элементами (Ti, Nb), термическая обработка стали (аустенитизация, стабилизирующий отжиг). МКК стали подвергаются в зоне термического влияния сварного шва, поэтому для предотвращения МКК следует подвергнуть стабилизир-му отжигу или аустенитизации все сварное изделие. Барьерная защита. Применение лакокрасочных материалов, стойких к условиям эксплуатации.
Термодинамическое условие возникновения электрохимической коррозии.
φ р м р ок, φ р м — равновесный потенциал аноднорастворяющегося Ме; φ р ок — равновесный потенциал окислителя, восстанавливающегося в катодном процессе.
Термодинамическое условие высокотемпературного окисления металлов.
Для реакции окисления всех Ме с повышением температуры величина ΔG увеличивается, что говорит о снижении термодинамической возможности взаимодействия Ме с газовой средой. В то же время повышение темпер увеличивает скорость химических реакций и диффузии реагентов к пленке продуктов коррозии. Поэтому характер влияния температуры описывается уравнением Аррениуса: k=Aexp[-Q/(RT)], k-коснтанта скорости хим реакции, Q-энергия активации хим реакции. С изменением температуры изменяются строение пленки продуктов коррозии, законы ее роста и защитная способность.
Условие сплошности пленки при высокотемпературном окислении металлов.
Vok/Vm>=1, Vok — молек объем соедин, возн из Ме и ок-ля, Vm — молек объем, кот был израсх на образ этого соединения.
Чем вызывается питтинговая коррозия металлов?
Локальн анодн активац — протек в средах, содерж ионы спец вида — ионы-активаторы (ионы галогенов). Питтинговая корр прот при усл: налич ионов-актив и ок-ля, потенц Ме положит потенц питтингообраз, сродство Ме к пассиватору на осн части пов-ти д. б. выше сродства Ме к иону-активатору.
Чем обусловлена жаростойкость металлов и сплавов?
Жаростойкость — способность Ме сохранять при высок темпер доста корроз стойкость. Оч сильно зависит от свойств образ пленок продуктов коррозии, важн св-ами явл толщина и сплошность.
Чем определятся коррозия металлов в нейтральных средах?
В нейтральных средах (вода и водные растворы солей ) подавляющее большинство металлов и сплавов подвергается коррозии при восстановлении кислорода в условиях затрудненной доставки его к корродирующей поверхности. В этом случае величина рН растворов оказывает очень незначительное влияние на скорость коррозии, что связано с образованием вторичных продуктов коррозии и установлением определенного рН раствора около корродирующкй поверхности. Поэтому коррозия металлов в нейтральной среде в основном зависит от ее состава, который может влиять следующим образом:
— в растворе содержатся соли, способные подвергаться гидролизу.
-в растворе возможно образование вторичных нерастворимых продуктов.
— в растворе содержаться соли, обладающие окислительными свойства.
— в растворе содержаться соли, анионы которых обладают депассивационным действием(Cl, Br,I,Clo4)
— в растворе присутствуют соли,, образующие с катионами корродирующего металла комплексные соединения.
Влияние концентрации солей в нейтральных растворах проявляется в усилении рассмотренных эффектов при увеличении содержания солей. Гораздо большее значение для процесса коррозии в нейтральных средах имеет факт уменьшения растворимости кислорода с ростом концентрации солей.
Что понимается под жаростойкостью и жаропрочностью металлов?
Жаростойкость — способность Ме сохранять при выс темпер достат корроз стойкость. Жаропрочность — способность Ме сохранять при высок темпер достат высок мех св-ва (прочность и сопр-е ползучести).
Что такое катодная поляризация и чем она вызывается?
Это поляризация катода, сопровождающаяся смещением значения потенц-ла электрода в отрицат сторону. Может быть вызвано: 1) медленностью течения электрихим реакции связывания деполяризатора с электронами, т е замедленностью процесса D+ne-(D*ne)(перенапряж катод реак), 2) недостат скоростью подвода к катодн пов-ти деполяризатора или отвода продуктов восст-я деполяризатора от эл-да в глубь рас-ра (концентрационная поляризация).
Что такое контролирующий фактор электрохимической коррозии?
Стадию процесса, сопротивление которой значительно больше сопротивления других стадий, называют контролирующим фактором.
Что такое коррозия металлов?
Это разрушение Ме вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с коррозионной средой.
Что такое пассивность металлов?
Это состояние повышенной коррозионной стойкости Ме, вызванное торможением анодного процесса, когда сохраняется большая термодинамическая вероятность коррозии.
Что такое перенапряжение водорода? По какому уравнению его можно рассчитать?
Перенапряжением водорода называется смещение потенциала восстановления ионов водорода в отрицат сторону от равновесного значения при протекании тока, вызванное затрудненностью разряда ионов гидроксония или рекомбинации водородных атомов. Можно рассчитать по уравнению Тафеля: η = a+b*lg ik .
Что такое перенапряжение кислорода?
Степень затрудненности восстановления кислорода харк-ся величиной перенапряжения кислорода — отклонение потенциала от равновесного значения φ р О2, необходимое для повышения скорости восстановления кислорода до заданной величины (от плотности тока обмена до плотности тока коррозии в случае коррозионного процесса).
Что такое перепассивация? Чем она отличается от депассивации?
Перепассивация — резк увелич скорости анодн растворения Ме вследствие нарушения его пассивного сост при смещении потенц в положит сторону; наблюд в сильно окислит средах.
Что такое поляризационная диаграмма?
Для перехода от кривых к диаграммам необходимо, чтобы площади анода и катода были известны. Построение поляризационных диаграмм коррозии основано на том, что в любой электрохим системе силы анодного и катодного тока должны быть равны.
Что такое поляризационные сопротивления?
Это сопротивления, связанные с невозможностью мгновенной ассимиляции электронов катода деполяризаторами и перехода положительных ионов Ме из металлич решетки в раствор.
Что такое предельный диффузионный ток?
При достижении определенного для каждого в-ва значения потенциала происходит электровосстановление (или окисление) его, сопровождающееся увеличением силы тока в цепи, который приобретает практически постоянное значение, называемое предельным (диффузионным) током.
Что такое прямые потери от коррозии, и какой их средний размер?
Прямые потери — стоимость замены конструкций, механизмов и частей, пришедших в негодность вследствие коррозии. Величина прямых коррозионных потерь оценивается примерно в 5,5 миллиардов долларов в год.
Что такое ток обмена?
Ток обмена — плотность тока обмена — осн параметр электрохимической кинетики, характеризующий равные по величине скорости катодного и анодного процессов при равновесном электродном потенциале φр; обозначается i0.
Что является электрохимической характеристикой металла?
Электро́дный потенциа́л — разность электрических потенциалов между электродом и находящимся с ним в контакте электролитом (чаще всего между металлом и раствором электролита).
Электродные потенциалы представляют собой разность электродных потенциалов рассматриваемого электрода и электрода сравнения — чаще всего нормального водородного электрода, электродный потенциал которого условно принимается равным нулю (для водных систем).
Явление поляризации и ее роль в электрохимической коррозии.
Это величина, на кот необх отклонить потенциал Ме от потенц коррозии, чтобы изменить скор корр процесса до заданной величины.
ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ.
Источник
Условия возникновения, методы выявления и способы предотвращения склонности к межкристаллитной коррозии сварных соединений высоколегированных сталей.
 Условия возникновения, методы выявления и способы предотвращения склонности к межкристаллитной коррозии сварных соединений высоколегированных сталей. Условия, приводящие к возникновению межкристаллитной коррозии (МКК) в высоколегированных сталях, например таких структурных классов, как ферритный, мартенситный, аустенито-ферритный и аустенитный, различны. Однако ее появление практически одинаково и заключается в том, что при достаточно высокой общей коррозионной стойкости происходит избирательное растворение границ зерен металла и возникновение на них новых фаз или сегрегации, отличающихся по составу от химического состава стали. Причина возникновения МКК чаще всего — неправильно проведенная термическая обработка либо проведение технологических операций (сварки, гибки, штамповки) 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. В сварных соединениях МКК может возникнуть: МКК в металле зоны термического влияния и наплавленном металле в основном связана с нагревом в интервале температур в процессе сварки или эксплуатации сварных соединений при этих температурах. МКК наплавленного металла может быть вызвана замедленным охлаждением шва. Механизм МКК в металле ЗТВ и наплавленном металле аналогичен механизму МКК в основном металле после провоцирующего отпуска. Ножевая коррозия (НК) является одним из видов МКК. Возникает в очень узкой зоне и наблюдается чаще всего в многослойных швах в результате нагрева до высоких температур, близких к солидусу, при первом проходе и нагреве до критических температур при последующих проходах и проявляется в окислительных средах. Механизм НК в первом приближении аналогичен механизму МКК основного металла в окислительных средах, подвергнутого отпуску в критическом интервале температур после высокотемпературной закалки. Не исключено влияние на возникновение НК напряжений, возникающих при сварке. Наиболее правильным является выявление склонности к МКК путем испытания в реальных средах, однако, это практически невозможно в связи с многообразием коррозионноактивных сред и необходимостью весьма длительных испытаний. Для ускоренной оценки склонности стали к МКК разработан ряд контрольных растворов, характеризуемых различными потенциалами. Основные методы контроля склонности стали к МКК в соответствии с ГОСТ 6032-84 — испытания в кипящих растворах сернокислой меди с добавками меди (методы AM и АМУ), фтористого натрия (метод АМУФ), серной кислоты сдобавками сернокислого железа (метод ВУ) и азотной кислоты (метод ДУ). Эти методы охватывают широкий диапазон потенциалов. Для коррозионно-стойких сталей (ГОСТ 5632-72 и ГОСТ 6032-84) указан конкретно метод испытаний. В зарубежной практике применяют аналогичные методы испытаний. В стандарте США ASTM А262-81 методам AM и АМУ ГОСТ 6632-84 соответствует метод Е, методу ВУ — метод В и методу ДУ — метод С (соответственно испытания но Штраусу, Стрейчеру и Ггои). Стандарт А262-81 предусматривает также испытание молибденосодержащих сталей в азотнофторидном растворе (метод Д) и метод А для предварительной оценки качества сталей путем кратковременного (не более 1,5 мин) электролитического травления в 10%-й щавелевой кислоте (плотность тока 1 А/см 2 , температура не выше 50°С). Этот метод пригоден только для хромоникелевых сталей без молибдена, испытываемых после провоцирующего нагрева. Для определения склонности к МКК испытанию подвергают либо сварные образцы, либо, чаще, образцы после специальной термической обработки, провоцирующей возникновение МКК (провокация или сенсибилизация). Режим «провокации» зависит от структурного класса стали, и для стандартных методов испытаний и стандартных сталей указан в ГОСТ 6032-84. Для новых сталей метод контроля МКК выбирают с учетом окислительного потенциала среды, для которой предназначена сталь. Надежную эксплуатацию оборудования из коррозионностойких сталей обеспечивают правильный выбор материала сварных соединений для условий работы и отсутствие нарушений технологических режимов при изготовлении и эксплуатации сварных конструкций. Для предупреждения возникновения склонности к МКК заблаговременно: Стабилизированные стали следует применять в тех случаях, когда, наряду с коррозионной стойкостью, предъявляют требования к прочности, так как низкоуглеродистые стали имеют более низкую прочность. Одним из методом уменьшения склонности к МКК в некоторых средах является использование материалов повышенной чистоты. Из-за высокой стоимости их применение должно быть достаточно обосновано. Стойкость к МКК сварных соединений можно повысить, применяя высокую скорость охлаждения в области критических температур (500-600°С), принудительное охлаждение, ограничивая силу сварочного тока, используя ниточные валики. Предупредить МКК можно термической обработкой (закалка и стабилизирующий отжиг), которая обеспечивает полное растворение карбидов хрома или уменьшает сегрегацию примесей по границам зерен. Для большинства аустенитных сталей обычно принят режим закалки, состоящий в быстром охлаждении (в масле, в воде или на воздухе) после нагрева при 1020-1060°С. Для низкоуглеродистых высоколегированных сталей, особенно с добавками бора, и для молибденосодержащих сталей, предназначенных для работы в окислительных средах, температура закалки должна быть повышена. Стабилизирующий отжиг проводят обычно в интервале 850-950°С при продолжительности 2-4 ч. Наиболее эффективен стабилизирующий отжиг для сталей с титаном или ниобием, так как происходит более полное связывание углерода стабилизирующими добавками, а также образование крупных разобщенных карбидов хрома. При последующем провоцирующем нагреве не происходит опасное образование пограничных карбидов, и МКК отсутствует. Стабилизирующий отжиг применим для повышения стойкости против МКК и нестабилизированных сталей, однако полное устранение склонности к МКК в этом случае невозможно из-за сохранения значительного пересыщения твердого раствора углеродом. При стабилизирующем отжиге могут повышаться прочностные свойства и снижаться пластичность стали, а также могут образовываться избыточные фазы (например, σ-фаза), снижающие стойкость, особенно в окислительных средах. Методы устранения МКК, указанные выше, применимы к тем средам, где МКК связана с образованием обедненных хромом приграничных зон. В ферритных сталях отжиг при 700-800°С способствует равномерному выделению карбидов хрома по всему зерну, ликвидирует преимущественное выделение карбидов хрома на границах зерен. При проведении отжига хромистых ферритных сталей необходимо иметь в виду, что в результате длительного нагрева при температуре отжига или в случае замедленного охлаждения при температурах ниже 500°С могут развиваться процессы охрупчивания в результате образования σ-фазы или 475-градусной хрупкости. Устранение МКК в аустенитных и аустенито-ферритных сталях закалкой при 950-1080 °С основано на полном растворении карбида Cr23C6. Верхняя температурная граница нагрева должна быть ниже температуры растворения специальных карбидов титана или ниобия и температуры интенсивного роста зерна. Источник |
