Межкристаллитная коррозия

Алан-э-Дейл       01.05.2022 г.

4 АМУ и АМУФ – самые популярные методы

Межкристаллитная коррозия чаще всего поражает такие сплавы: 03Х17Н14М3, 03Х18Н12, 08Х21Н6М2Т, 08Х17Т, 06Х18Н11, 01Х25ТБЮ-ВИ, 08Х18Н10, 09Х16Н15М3Б, 15Х25Т, 12Х18Н12Т, 12Х18Н9, 10Х17Н13М3Т, 01-015Х18Т-ВИ, 03Х18Н11, 12Х18Н9Т, 03Х16Н15М3Б, 02Х24Н6М2 и некоторых других аустенитных сталей.

Изделия и конструкции из них анализируются на стойкость к межкристаллическому разрушению по методам АМУ и АМУФ. Эти методики являются по своей сути одинаковыми. Вторая представляет собой ускоренный вариант испытаний АМУ. Анализ образцов по таким технологиям заключается в погружении заготовок в подготовленные растворы (их состав мы указали выше) и выдерживании их в течение определенного времени.

Погружение металла в раствор кислоты

После этого образцы вынимают и загибают на 85–95° либо в форме литеры Z. А затем устанавливают наличие коррозии при помощи лупы или по специальной металлографической технологии. Если при осмотре образцов под лупой (7–12-кратное увеличение) на заготовках не видно трещин, это означает, что изделия обладают требуемой стойкостью к межкристаллическому разрушению. Заметим – допускается наличие микротрещин на кромках заготовок.

Металлографическая методика применяется в ситуациях, когда образцы не могут изогнуть под требуемым углом из-за их малых геометрических параметров. При такой проверке вырезается шлиф длиной около 2 см из заготовки

Обратите внимание! Плоскость реза при этом по отношению к поверхности заготовки должна быть перпендикулярной. Затем шлиф протравливают и анализируют при 200-кратном увеличении (используется микроскоп)

1 Ключевые особенности МКК – механизм и факторы развития

Под описываемым типом коррозии понимают разрушения металлов, наблюдаемые, как правило, вдоль границ кристаллов (иначе их называют зернами). Это приводит к тому, что материал теряет свои прочностные возможности и пластичность. МКК является разновидностью местной коррозии. Обычно она негативно воздействует на сплавы и металлы, склонные к пассивности. К таковым относят нержавеющие стали (хромистые и хромоникелевые), композиции на основе никеля, алюминия.

Межкристаллитная коррозия обусловлена расслаиванием твердого раствора, что приводит к появлению по границам зерен особых фаз, в которых имеется чрезмерное количество того или иного элемента металлического сплава. При этом в зонах, прилегающих к границам кристаллов, объем такого элемента получается минимальным. Под влиянием определенной среды с агрессивными характеристиками на анодах отмечается растворение обедненных либо обогащенных участков.

Межкристаллитная коррозия

По сути, МКК, как видно из описания ее механизма, является электрохимической реакцией, приводящей к быстрому разрушению металлических конструкций и изделий. Чаще всего подобное наблюдается в сплавах с большим содержанием хрома. В средах с высоким показателем окисленности описываемая нами коррозия обуславливается тем, что насыщенные фазы растворяются по избирательному принципу. В ситуациях, когда в фазах есть легирующие добавки (медь, ванадий, молибден, марганец, вольфрам), процесс растворения ускоряется.

Основные факторы МКК следующие:

  • высокая температура среды и период выдержки металла в ней;
  • наличие в сплаве легирующих добавок, которые склонны к перепассивации;
  • агрессивность эксплуатационной среды.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КОРРОЗИИ

2.1. Сплошная коррозия

2.1.1. Потерю массы на единицу площади поверхности Ат, кг/м2, вычисляют по формуле

Схема зависимости коррозионного эффекта (интегрального показателя) у от времени

где т() — масса образца до испытаний, кг;

тг — масса образца после испытаний и удаления продуктов коррозии, кг; S — площадь поверхности образца, м2.

2.1.2. При образовании трудноудаляемых твердых продуктов коррозии или нецелесообразности их удаления количественную оценку сплошной коррозии проводят по увеличению массы. Увеличение массы на единицу площади поверхности вычисляют по разности масс образца до и после испытаний, отнесенной к единице площади поверхности образца. Для вычисления потери массы металла по увеличению массы образца необходимо знать состав продуктов коррозии.

Данный показатель коррозии металла в газах при высокой температуре определяют по ГОСТ 6130.

2.1.3. Продукты коррозии удаляют по ГОСТ 9.907.

2.1.4. Изменение размеров определяют прямыми измерениями по разности между размерами образца до и после испытаний и удаления продуктов коррозии. При необходимости изменение размеров по потере массы с учетом геометрии образца, например, изменение толщины плоского образца AL, м, вычисляют по формуле

Ат

ДГ = ^,

где Ат — потери массы на единицу площади, кг/м ; р — плотность металла, кг/м .

2.2. Коррозия пятнами 2

2.2.1. Площадь каждого пятиа определяют планиметром.

При невозможности такого измерения пятно очерчивают прямоугольником и вычисляют его площадь.

2.2.2. Степень поражения поверхности металла коррозией пятнами (G) в процентах вычисляют по формуле

П

ZS,

АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ ТЕРМИНОВ

Цифрами обозначены порядковые номера терминов.Звездочкой отмечены номера дополнительных терминов, встречающихся в таблице в графе «Примечание».Термины, имеющие в своем составе несколько слов, расположены по алфавиту главных слов (обычно имен существительных).Порядок слов в указателе обратный.Термины, состоящие из двух имен существительных, помещены в алфавите соответственно слову, стоящему в именительном падеже.

А
Активация 94
Активатор 95
Атмосфера защитная 145
Б
Балл коррозионный 154
Биокоррозия 24
Бумага ингибитированная 143
В
Вещество активирующее 95
Вещество пассивирующее 93
Влажность критическая 13
Г
Графитизация чугуна 43
Грунт 127
Д
Деаэрация 146
Депассивация Ндп 94
Деполяризация 77
Деполяризация водородная 78
Деполяризация кислородная 80
Деполяризация окислительная 79
Диаграмма поляризационная коррозионная 70
Дифференц-эффект Ндп 81
Ж
Жаростойкость 53
З
Защита анодная 122
Защита катодная 120
Защита противокоррозионная 112
Защита электрохимическая 118
И
Ингибирование 112а
Ингибитор анодный 108
Ингибитор анодно-катодный 110
Ингибитор атмосферной коррозии 104
Ингибитор катодный 109
Ингибитор кислотной коррозии 101
Ингибитор контактный 105
Ингибитор коррозии 100
Ингибитор коррозии в нейтральных средах 103
Ингибитор летучий 106
Ингибитор универсальный 107
Ингибитор щелочной коррозии 102
Испытания коррозионные 146а
Испытания лабораторные 147
Испытания в природных условиях 148
Испытания полевые 148
Испытания ускоренные 150
Испытания эксплуатационные 149
К
Контроль анодный 66
Контроль диффузионный 69
Контроль катодный 67
Контроль омический 68
Контроль поляризационный 65
Коррозия атмосферная 17
Коррозия блуждающим током 26
Коррозия внешним током 25
Коррозия газовая 16
Коррозия избирательная 42
Коррозия интеркристаллитная Ндп 41
Коррозия контактная 27
Коррозия межкристаллитная 41
Коррозия местная 33
Коррозия металлов 1
Коррозия неравномерная 32
Коррозия нитевидная 39
Коррозия ножевая 46
Коррозия подводная 21
Коррозия под напряжением 49
Коррозия подземная 23
Коррозия подповерхностная 34
Коррозия по ватерлинии 19
Коррозия при неполном погружении 18
Коррозия при переменном погружении 22
Коррозия при полном погружении 20
Коррозия при трении 28
Коррозия послойная 38
Коррозия пятнами 36
Коррозия равномерная 31
Коррозия селективная Ндп 42
Коррозия сквозная 37
Коррозия сплошная 30
Коррозия структурная 40
Коррозия точечная 35
Коррозия химическая 15
Коррозия электрохимическая 14
Коррозия щелевая 45
Кривая поляризационная 74
Кривая поляризационная идеальная 75
Кривая поляризационная реальная 76
М
Макроэлемент коррозионный 57
Металл корродирующий 3
Металл коррозионностойкий 9
Микроэлемент коррозионный 58
О
Обесцинкование 44
Окалина 54
Очаг коррозионный 12
Оценка визуальная 154а
Оценка коррозионной стойкости визуальная 154а
П
Пассиватор 93
Пассивация 84
Пассивность 85
Пассивность анодная 88
Перепассивация 96
Питтинг 35
Пленка защитная 114
Пленка окисная 116
Плотность тока пассивации 90
Плотность тока полной пассивации 92
Показатель коррозии водородный 151
Показатель коррозии кислородный 152
Покрытие защитное 117
Покрытие защитное полимерное 126а
Покрытие неметаллическое изолирующее 126
Поляризация 63
Потенциал активации 97
Потенциал защитный 118а
Потенциал коррозии 73
Потенциал начала пассивации 89
Потенциал перепассивации 98
Потенциал питтингообразования 97а
Потенциал полной пассивации 91
Потери коррозионные 4
Предел коррозионной усталости 51
Продукты коррозии 5
Протектор 119
Протектор анодный 121
Протектор катодный 123
Процесс коррозионный 1*
Процесс контролирующий 64
Р
Разрушение коррозионное 1*
Растрескивание коррозионное 48
Ржавчина 99
С
Скорость коррозии 6
Скорость проникновения коррозии 7
Слой адсорбционный 115
Слой покрытия внешний 128
Слой обезуглероженный 55
Смазка защитная 144
Состояние пассивное 85
Среда газовая инертная
Среда газовая окислительная
Среда коррозионная 2
Среда коррозионная газообразная
Среда коррозионная жидкая
Стимулятор коррозии 111
Стойкость коррозионная 8
Субмикроэлемент коррозионный 59
Степень защиты 113
Т
Ток коррозионный 71
Ток максимальный коррозионный 72
Ток саморастворения Ндп 71
У
Условия пассивации 86
Усталость коррозионная 50
Устойчивость пассивного состояния 87
Ф
Факторы коррозии внешние 11
Факторы коррозии внутренние 10
Фреттинг-коррозия 29
Х
Хрупкость коррозионная 52
Ш
Шкала коррозионной стойкости 153
Э
Элемент аэрационный 62
Элемент концентрационный 61
Элемент коррозионный 56
Элемент многоэлектродный 60
Эффект отрицательный разностный 83
Эффект положительный разностный 82
Эффект разностный 81
Эффект щелевой Ндп 45
Я
Язва коррозионная 47

3 Испытания на МКК – что оговорено Госстандартом?

Стойкость к МКК аустенитно-ферритных, аустенитных, аустенитно-мартенситных, ферритных и прочих коррозионностойких сталей, а также наплавленного металла и сварных соединений указанных сплавов определяется по ГОСТ 6032. На территории стран СНГ он действует с 2005 года.

В соответствии с этим стандартом существуют следующие методы испытаний на межкристаллитную коррозию:

  • АМУ. Анализы проводятся в присутствии меди (металлической) в растворе сернокислой меди и серной кислоты.
  • АМУФ. Методика, аналогичная первой, но она предполагает присутствие не только меди (металлической), но еще и фтористого калия либо натрия.
  • ВУ. Испытания в серной кислоте в присутствии окисного сернокислого железа.
  • ДУ. Образцы анализируются на стойкость к коррозии в азотной кислоте (65 %).

Анализ образца на стойкость к коррозии в азотной кислоте

Кроме того, в некоторых случаях проводятся испытания в композиции, состоящей из цинкового порошка и серной кислоты. Также применяется методика травления (анодного) металлов в серной ингибированной кислоте. Далее мы рассмотрим все эти методики подробнее. Но сначала поговорим о том, как следует подготавливать образцы для проведения испытаний на стойкость к МКК. Заготовки для них вырезают из:

  • осевой области сортового проката;
  • поверхностных участков листовой стали;
  • осевой области трубных заготовок и нержавеющих труб;
  • тела либо напусков поковок;
  • осевой зоны металла сварного шва;
  • поверхностных участков наплавленного металла.

Заготовки должны иметь такие геометрические параметры, которые дают возможность подготовить нужное по условиям испытаний число образцов. Последние могут быть плоскими, кольцеобразными, сегментными, в виде патрубков, цилиндрическими. Образцы по ГОСТ делают из плакирующего слоя, но только после того, как с изделия полностью удаляется переходный и основной слои.

5 Другие способы определения стойкости металлов – как проводятся исследования?

Для проверки стойкости к МКК сталей 02Х25Н22АМ2, 03Х17Н14М3, 03Х18Н1102Х18Н11, 03Х24Н6АМ3 и 03Х18Н12 применяется метод ДУ. Анализ выполняется так:

  • обезжиривают образцы (используется растворитель органической природы), окунают их в дистиллированную воду, высушивают, производят взвешивание;
  • помещают обработанные заготовки в колбу из стекла с обратным холодильником (на дно емкости предварительно укладывают фарфоровые лодочки либо стеклянные бусы);
  • заливают образцы азотной кислотой (65 %), которая должна покрывать изделия на 1,5 см;
  • доводят раствор до кипения.

Общая длительность такой проверки составляет 5 циклов по 48 часов каждый. Все это время заготовки находятся в кислоте, которая равномерно кипит (без выделения окислов и выпаривания). Затем образцы вынимают и оценивают на склонность к коррозии по описанной ранее металлографической методике.

Металлическая заготовка в кислоте

Технология ВУ применяется для анализа изделий из сплавов ХН30МДБ, 06ХН28МДТ, 03Х21Н21М4ГБ и 03ХН28МДТ. При такой проверке образцы кипятят 48 часов в серной кислоте, а затем оценивают результаты по методу АМУ. Менее надежным аналогом технологии ВУ считаются испытания с применением цинкового порошка и серной кислоты (метод В). Образцы при этом анализе выдерживаются в кипящем растворе в течение 144 часов.

Нередко металлоизделия, которые проверяются на стойкость к МКК по технологиям АМУ и АМУФ, предварительно анализируют по методу Б. Он обычно используется для анализа деталей, сделанных гибкой, горячим штампованием либо сваркой из сплавов 12Х18Н12Т, 03Х18Н11, 08Х18Н10, 12Х18Н9Т, 08Х18Н12Т, 12Х18Н9, 06Х18Н11, 12Х18Н10Т и 04Х18Н10.

Проверка по методу Б осуществляется на специальной установке, состоящей из катода (его функцию выполняет сосуд из свинца), источника тока (постоянного), реостата и амперметра. Добавим, что такой анализ не проводится для металла сварного соединения.

2 Частные случаи межкристаллитного разрушения

МКК сильно подвержены дюралюминиевые сплавы. Механизм их разрушения следующий. На границах кристаллов происходит выпадение CuAl2 – соединения интерметаллического типа. Оно разрушается, при этом наблюдается выделение водорода. На данном интерметаллиде нет предохраняющей пленки (из-за отсутствия в растворе окисляющего вещества), поэтому он растворяется достаточно быстро.

В большинстве случаев межкристаллитная коррозия дюралюминиевых изделий отмечается на участках, где имеются микроскопические поры и небольшие трещины. Реже разрушения начинаются в питтингах. Они образуются между границами кристаллов. В этом случае развитию коррозии способствует то, что внутри питтинга отмечается некоторое подкисление электролита. По указанным причинам дюралюминиевые изделия (как и многие иные сплавы на основе алюминия) желательно защищать от разрушения посредством уплотнения их структуры.

МК дюралюминиевого изделия

Часто встречающейся разновидностью МКК является ножевая коррозия. Она отмечается на сварных соединениях. Ножевое разрушение считается локальным, оно протекает между швом и основным металлом. В большинстве случаев такому разрушению подвергаются сварные соединения: сплавов с высоким содержанием молибдена; металлических композиций, в которые добавлен титан; хромоникелевых высокоуглеродистых сталей.

При сварке таких сплавов происходит взаимодействие холодного и нагретого до 1300° металла. Карбиды титана либо хрома при этом растворяются в расплаве. Когда последний охлаждается, новых карбидов не образуется, в твердой фазе остается углерод, наблюдается выпадение карбидов хрома (в очень больших количествах). Если атмосфера, в которой происходят подобные процессы, является агрессивной, на узком участке сварного соединения на межкристаллитном уровне отмечается растворение (постепенное) элементов, входящих в сплав.

Ножевые разрушения можно предупредить такими методами:

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.