Теоретические основы. Содержание

Содержание

1. Введение……………………………………………….…………4

2. Теоретические основы……………………………………….….6

3. Методология проведения контроля…………………….….….16

4. Выводы…………………………………………….…………….25

5. Литература………………………………………………………26

Введение

Межкристаллитная коррозия (МКК) – один из видов местной коррозии металла, который приводит к избирательному разрушению границ зерна. Межкристаллитная коррозия – очень опасный вид разрушения, т.к. визуально ее не всегда можно определить. Металл теряет свою пластичность и прочность.

Межкристаллитной коррозии чаще всего подвергаются металлы и сплавы, которые легко становятся пассивными. К ним относятся хромоникелевые и хромистые сплавы (нержавеющие стали), сплавы алюминия, никеля, некоторые другие.

При малой коррозионной потере массы разрушение материала может проникать на большую глубину и сопровождаться снижением прочности и пластичности материала, что быстро приводит к выходу из строя всей конструкции. Межкристаллитная коррозия относится к электрохимическим процессам, и обусловлена тем, что твердый раствор при определенных условиях может расслаиваться с образованием по границам зерен фаз, обогащенных одним из компонентов материала, а участки, непосредственно прилегающие к границам зерен, оказываются обедненными этим компонентом. Под действием той или иной агрессивной среды происходит избирательное анодное растворение либо обогащенных, либо соседних с ними обедненных зон.

В нержавеющих сталях часто встречается высокое (более 12%) содержание хрома, который в обычных условиях формирует на поверхности стали паcсивирующий слой (оксидную пленку), защищающий ее от коррозии. Именно высокое содержание хрома служит для нержавеющих сталей основной причиной межкристаллитной коррозии, поскольку при некоторых условиях хром выделяется вдоль границ зерен фаз, и создаются карбиды хрома. Соседние зоны, обедненные хромом, переходят в активное состояние при более отрицательных значениях электрохимического потенциала, чем фазы с избытком хрома. В результате в слабоокислительных средах обедненные хромом зоны становятся электрохимически активными и корродируют с более высокими скоростями, чем фазы, обогащенные хромом. Наибольшая склонность к межкристаллитной коррозии наблюдается в тех случаях, когда избыточные фазы на границах зерен соприкасаются, образуя непрерывные цепочки.

Стойкость материала к этому виду коррозии можно повысить правильным выбором режимов термообработки, снижением содержания примесей, легированием элементами, предотвращающими образование нежелательных избыточных фаз по границам зерен, например титаном, ниобием, танталом, которые формируют с углеродом более стабильные соединения, чем карбид хрома.

«Ножевая» коррозия – разновидность межкристаллитной коррозии (МКК). Ножевая коррозия – местное разрушение, которое наблюдается на сварных швах. Протекает в узкой зоне, на границе основной металл - сварной шов. Ножевой коррозии подвержены многослойные сварные швы высокоуглеродистых хромоникелевых сталей, стабилизированные титаном стали, которые эксплуатируются в азотной кислоте. Даже стали с большим содержанием молибдена.

При сварке почти расплавленный металл (с температурой около 1300 οС) контактирует с холодным. В расплавленном металле растворяются карбиды хрома или титана, а при его охлаждении не успевают выделится новые карбиды. При этом углерод остается в твердом растворе. Из-за достаточно медленного охлаждения выпадает большое количество карбидов Cr. В агрессивных средах происходит постепенное растворение (на межкристаллитном уровне) узкой зоны возле сварного шва.

Предотвращение ножевой коррозии:

- применять только низкоуглеродистые хромоникелевые стали;

- избегать «опасных» температур околошовной зоны;

- использовать стабилизирующий отжиг при температурах 870 – 1150 οС (карбиды Cr переходят в твердый раствор).

Теоретические основы

Основной причиной межкристаллитной коррозии коррозионностойких обработке давлением или сварке, а также при длительной работе металла в условиях высоких температур, приводящий к электрохимической гетерогенности между приграничными участками и объемом зерен.

При нагреве аустенитных хромоникелевых сталей выше 1000°С и последующей закалке ранее выделившиеся карбиды хрома растворяются. В этом состоянии межкристаллитная коррозия не наблюдается. Однако при последующем нагреве (сенсибилизации) сталь вновь оказывается склонной к межзеренному разрушению из-за межкристалл итной коррозии, так как карбиды хрома вновь выделяются по границам зерен. Снижение содержания углерода § стали. Для повышения стойкости против межзеренного разрушения в состоянии после сварки достаточно снизить содержание углерода ниже 0,07%, так как при сварке происходит лишь кратковременный нагрев в критической области температур. При длительной выдержке о области температур 450—850°С необходимо снижать содержание углерода ниже 0,03%. Добавка таких стабилизирующих карбиды элементов, как титан, ниобий и тантал. Эти элементы имеют большее сродство к углероду, чем хром, поэтому образуются стабильные карбиды (соблюдение заданного отношения концентрации титан — углерод является основным требованием при контроле нержавеющей стали в исходном состоянии). Стойкость стабилизированных сталей против межкристаллитной коррозии обеспечивается только тогда, когда не только титан, но и другие стабилизирующие элементы (ниобий, тантал) присутствуют в достаточном количестве (для связывания углерода и азота в стойкие соединения).

Применение смазочных средств, свободных от углерода. Тщательное обезжиривание перед нагревом. Межкристаллитную коррозию устранить невозможно. Металл, склонный к межкристаллитной коррозии, бракуют.

Примечание, При испытаниях коррозионностойких и кислотостойких сталей на склонность к межкристаллитной коррозии образцы считают стойкими, если коррозионное разъедание с поверхности распространяется на глубину не более 0,05 мм. Металл, склонный к межкристаллитной коррозии, может быть использован в тех случаях, когда коррозионные условия (среда, температура) не приводят к межкристаллитному разъеданию.

К настоящему времени разработано множество способ проверки материала, но наиболее достоверными остаются следующие:

-определение наличия МКК с помощью изгиба образца: изогнутые образцы рассматривают под лупой (увеличение (7-12)х), оценивая наличие/отсутствие трещин;

-металлографический метод определения МКК: признаком стойкости к МКК считают разрушение границ зерен на глубину не более 30 мкм, в образцах из металлопродукции толщиной менее 1,5 мм - не более 10 мкм;

-испытание образцов в растворе серной кислоты и сернокислой меди в присутствии металлической меди и фтористого натрия или фтористого калия;

-испытание образцов в растворе серной кислоты в присутствии сернокислого окисного железа;

-стабилизированные стали и сплавы (содержащие титан и/или ниобий) и нестабилизированные стали и сплавы с содержанием углерода не более 0,030 % испытывают на образцах, изготовленных из заготовок, подвергнутых дополнительному провоцирующему нагреву;

-механические испытания на статическое растяжение, статический изгиб или сплющивание и на ударный изгиб.

Чтобы провести испытания на стойкость металла к межкристаллитной коррозии, необходимо сначала подготовить образцы. Их изготавливают в несколько этапов:

Дата добавления: 2015-07-11