2344 - Пустов Ю.А., Ракоч А.Г. - Коррозионностойкие и жаростойкие материалы - 2013

Рис. 4.10. Анодные кривые обратного хода отпущенных (1, 2) и закаленных (3) образцов сталей Х18Н10Т (а) и 0Х23Н28М3Д3Т (б) при комнатной температуре

врастворах 10%-ной H2SO4 и 0,5 н. NaCl соответственно:

а– скорость снятия 12 В/ч; б – скорость снятия 30 В/ч; перед снятием кривой образцы выдерживали в указанном растворе при Е = −1,0 В в течение 1 мин

Создание условий для устойчивой пассивации сталей, не склон- ных к МКК, и вместе с тем облегчение активирования обедненных хромом зон в отпущенных образцах различных марок и классов ста- лей возможно при использовании электролита, содержащего окис- ляющую кислоту HNO3, сильный бескиcлородный окислитель FeCl3·6H2O и различной концентрации HCl (вариант 20 прил. 2). На склонность к МКК указывают смещение потенциала коррозии Екор, измеренного под каплей электролита, в область более отрица- тельных значений (+0,1….−0,2 В по н.в.э.) и наличие активационной петли на анодной потенциодинамической кривой.

4.5. Испытания на устойчивость к расслаивающей коррозии

Расслаивающая коррозия сопровождается локальным электрохи- мическим растворением матрицы вблизи отдельных, ориентирован- ных деформацией катодных элементов структуры или по ориентиро- ванным деформацией границам зерен, в то время как основная часть металла остается пассивной.

С учетом этого испытательная среда в ускоренных испытаниях должна обеспечить, с одной стороны, максимальную скорость раство- рения участков структуры, ответственных за расслаивающую корро- зию, а с другой, пассивное состояние основного металла.

В табл. 4.4 и 4.5 приведены составы растворов и шкала оценки для выявления склонности алюминиевых сплавов к расслаивающей коррозии по ГОСТ 9.904–82.

121

Таблица 4.4

Стандартные растворы для выявления склонности алюминиевых сплавов к расслаивающей коррозии (ГОСТ 9.904–82)

	Сплав, обработка	Электролит, г/дм3	τисп , сут
	Al–Zn–Mg,	20K2Cr2O7+9HCl	7
	естественное старение
	Al–Cu–Mg,	10K2Cr2O7+225NaCl+50KNO3+5,5HNO3	2
	искусственное старение
	Al–Cu–Mg–Fe–Ni,	225NaCl+50KNO3+5,5HNO3	3
	искусственное старение
	Остальные	20 K2Cr2O7+13,5HCl	7
	алюминиевые сплавы
			Таблица 4.5

Шкала оценки склонности алюминиевых сплавов к расслаивающей коррозии

Балл	L, мм	Sотсл, %	Характер изменения внешнего вида
1	0	0	Без изменения
2	0	0	Изменение цвета, потемнение
3	0	≤2	Отслоения и язвы с наибольшим диаметром до 2 мм
4	0	2…5	Отслоения с наибольшим диаметром до 4 мм,
			включая язвы диаметром более 2 мм
5	0	5…10	Отслоения с наибольшим диаметром до 5 мм
6	≤10	10…25	Отслоения диаметром до 5 мм
7	10…25	25…50	То же
8	25…50	25…50	>>
9,10	>50	–	Увеличение толщины образца более чем на 10 %

Критерием оценки склонности сплава к расслаивающей коррозии является характер изменения внешнего вида, площадь отслоений на каждой поверхности плоского образца (Sотсл) и суммарная длина торцов с трещинами (L).

Суммарную длину торцов с трещинами в процентах определяют по формуле

L =

∑li

100

,

(4.9)

П

где li – длина участков торца с трещиной, мм; П – периметр образца, мм.

Этим же показателем склонность сплавов к расслаивающей кор- розии оценивают баллами (см. табл. 4.5).

122

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Государственные стандарты Единой системы защиты материалов от коррозии и старения (ЕСЗКС).

Жук Н.П. Курс теории коррозии и защиты металлов. – М.: Альянс, 2006. – 472 с. Переизд. 2-е стер. с оригинала: Жук Н.П. Курс теории коррозии и защиты металлов. – М.: Металлургия, 1976. – 472 с.

Журналы «Защита металлов». – 1975, № 3; 1982, № 6; 1983, №3.

Киш Л. Кинетика электрохимического растворения металлов/

Пер. с англ. – М.: Мир, 1990. – 270 с.

Коррозионная стойкость оборудования химических производств. Способы защиты оборудования от коррозии: Справ. рук-во / Под ред. Б.В. Строкана и А.М. Сухотина. – Л.: Химия, 1987. – 278 с.

Коррозия: Справ. /Под ред. Л.Л. Шрайера; Пер. с англ. – М.: Ме-

таллургия, 1981. – 632 с.

Методы измерений в электрохимии / Под ред. Э. Егера и А. Залкинда; Пер с англ. – М.: Мир, 1979. Т. 1. – 585 с.; Т. 2. – 476 с.

Новые достижения в области теории и практики противокоррози- онной защиты материалов: Сб. статей. – М.: Наука, 1981. – С. 49–71.

Новые методы исследования коррозии металлов: Сб. статей. – М.:

Наука, 1973. – 220 с.

Розенфельд И.Л, Жигалова К.А. Ускоренные методы коррозион- ных испытаний металлов. – М.: Металлургия, 1966. – 347 с.

Романов В.В. Методы исследования коррозии металлов. – М.: Ме-

таллургия, 1965. – 280 с.

Структура и коррозия металлов. Атлас: Справ. / Под ред. Е.А. Ульянина. – М.: Металлургия, 1989. – 400 с.

Урывский Ю.И. Эллипсометрия. Основы метода. – Воронеж: Изд-во Воронежского госуниверситета, 1971. – 132 с.

Фокин М.Н., Жигалова К.А. Методы коррозионных испытаний ме- таллов. – М.: Металлургия, 1986. – 80 с.

Фрейман Л.И., Макаров В.А., Брыксин И.Е. Потенциостатические методы в коррозионных исследованиях и электрохимической защи-

те. – Л.: Химия, 1972. – 239 с.

123

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Десятибалльная шкала коррозионной стойкости металлов (ГОСТ 9.908–85)

	Класс	Характеристика класса	Скорость, мм/год	Балл стойкости
	стойкости	стойкости
	I	Совершенно стойкий (СС)	<0,001	1
	II	Весьма стойкий (ВС)	0,001…0,005	2
			0,005…0,010	3
	III	Стойкий (С)	0,01…0,05	4
			0,05…0,10	5
	IV	Пониженостойкий (ПС)	0,1…0,5	6
			0,5…1,0	7
	V	Малостойкий (МС)	1,0…5,0	8
			5,0…10	9
	VI	Нестойкий (НС)	>10	10

124

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Электрохимические методы оценки устойчивости некоторых коррозионностойких сталей и сплавов к МКК

	№	Марка стали; критерий склон-	Условия испытаний и состав	Аналог хими-
	п/п	ности к МКК	электролита	ческого метода
	1	2	3	4
		Потенциостатическое травление (ПТ)
			Е = –0,15 В, τ = 5 мин, затем пере-
		08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т;	ключение потенциала на значение	АМУ;
	1	трещины при изгибе образца	+0,1 В и выдержка τ = 5 мин;	рекомендован
		на 90º	t = (25 ± 5)ºC; 1 моль/л HClO4 + 0,4	ГОСТ 9914–91
			моль/л NaCl
		08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т;	Е = 0,3 В; τ = 15 мин; t = (25 ± 5) ºC;
	2	трещины при изгибе образца		АМУ
		на 90º	1 моль/л HClO4 + 0,4 моль/л NaCl
		10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М2;	Е = 0,35 В; τ = 15 мин;
	3	трещины при изгибе образца	t – комнатная;	АМУ
		на 90º	1,2 моль/л HClO4 + 0,7 моль/л NaCl
	4	06ХН28МДТ; трещины при	Е = 0,3 В; τ = 60 мин; t – комнатная;	В
		изгибе образца на 90º	2 моль/л HClO4 + 1 моль/л NaCl
	5	03ХН28МДТ, 06ХН28МДТ;	Е = 0,3 В; τ = 60 мин; t – комнатная;	ВУ
		трещины при изгибе образца на 90º	50%-ный р-р H2SO4 + 1 моль/л NaCl
		03ХН28МДТ, 06ХН28МДТ;	Е = 1,0 В, τ = 6 мин,
	6	возрастание ia во времени, умень-	t – комнатная;	ВУ
		шение ia , после прохождения через	1% -ный р-р HCl + 2 моль/л NaCl.
		максимум – отсутствие МКК	Регистрация кривой ia–τ
	7	12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т; сплошная	Е = 0,0 В, τ = 30 мин, t = 20…25 ºC;	АМУ
		сетка травления по границам зерен	50%-ный р-р H2SO4
			Е = −0,4 В, τ = 1 мин, Е = 0,24 В,
	8	06ХН28МДТ; сплошная сетка	τ = 180 мин; t – комнатная;	В
		травления по границам зерен	0,5 моль/л H2SO4 + 0,2 моль/л
			KCNS + 0,3 моль/л NaF
	9	03Х21Н12М4Б; сплошная сетка	Е = 0,25…0,5 В, τ = 5…10 мин,
		травления по границам зерен	t = 80 ºC; 10%-ный р-р HNO3 +	В и ВУ
			+ 3%-ный р-р HF
			Е = –0,5 В, τ = 1…2 мин, t = 25 ºC,
		08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т;	снятие АПДК (v = 8,3·10–3 В/с) до	АМУ;
	10	при (Qa/Qп) = (ia/iп) > 0,11	+0,55 В, затем обратная развертка	рекомендован
		сталь склонна к МКК	потенциала до –0,5 В; раствор	ГОСТ 9914-91
			0,5 моль/л H2SO4+ 0,01 моль/л KCNS
		08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т;	Е = –0,65 В, τ = 1…2 мин, t = 30 ºC,
		при (Qa/Qп) = (ia/iп) < 0,01 сталь	снятие АПДК со скоростью
		не склонна к МКК; при (Qa/Qп) =	v = 8,3·10–3 В/с до +0,3 В, уменьшают	АМУ;
	11	= (ia/iп) = 0,01…0,05 сталь имеет	скорость изменения до 3·10–3 В/с и	рекомендован
		слабую склонность к МКК; при	производят обратную развертку	ГОСТ 9914-91
		(Qa/Qп) = (ia/iп) > 0,05 сталь имеет	потенциала до –0,65 В; раствор
		значительную склонность к МКК	2 моль/л H2SO4+ 0,001 моль/л KCNS

125

			Продолжение прил. 2
	№	Марка стали; критерий склон-	Условия испытаний и состав	Аналог хими-
				ческого
	п/п	ности к МКК	электролита
				метода
	1	2	3	4
		Потенциостатический реактивационный метод
		06ХН28МДТ,	Е = −1,0 В, τ = 1 мин,
			t – комнатная; снятие ПДК реак-
	12	03Х18Н20С3М3Д3Б; наличие		В
		реактивационной петли	тивации (v = 30 В/ч) от +1,05
			до 0,2 В; 0,5 моль/л NaCl
		Потенциодинамический реактивационный метод с использованием
		нормализованного заряда реактивации Qa/S
		(07…03)Х17, 03Х17Е, 0317Б,	Е = 0,65 В; τ = 10 мин, t = 30 ºC;
			снятие ПДК реактивации	A262–81
		03Х25; наличие
	13		(v = 15 В/ч) с регистрацией Qa;	(метод «В»
		реактивационной петли
			деаэрированный раствор	по ASTM)
		и величина Qa/S
			1,5 моль/л H2SO4
		04Х17М1; наличие	Е = 0,65 В; τ = 10 мин, t = 30 ºC;	A262–81
			снятие ПДК реактивации (v =
	14	реактивационной петли		(метод «В»
			15 В/ч) с регистрацией Qa; деаэри-
		и величина Qa/S		по ASTM)
			рованный раствор 1,5 моль/л H2SO4
		03Х17М2Т; наличие	Е = 0,65 В; τ = 2 мин, t = 30 ºC;	A262–81
			снятие ПДК реактивации (v = 6
	15	реактивационной петли		(метод «В»
			В/ч) с регистрацией Qa; деаэриро-
		и величина Qa/S		по ASTM)
			ванный раствор 2,5 моль/л H2SO4
		Потенциодинамический метод
			Травление в 30%-ном р-ре
		03Х18Н11; колебания тока	HNO3 + 70 г/л NaF, 10 мин,
			t = 18…25 ºC, выдержка при
		в интервале 0,1…0,8 В
	16		Е = −0,3 В, τ = 1 мин и снятие	ДУ
		со всплесками,
			АПДК (v = 3,6 В/ч) до Е = 0,8 В,
		превышающими 5 мкА/см2
			t – комнатная; 0,5 моль/л NaCl +
			+ 0,8…1,0 моль/л NaNO3
		Потенциостатический реактивационный метод
		03Х17Н13М2; колебания тока	Травление в 30%-ном р-ре HNO3 +
			70 г/л NaF, 10 мин, t = 18…25 ºC,
	17	в интервале потенциалов	выдержка при Е = −0,3 В, τ = 1 мин	ДУ
		0,1…0,8 В со всплесками,	и снятие АПДК (v = 3,6 В/ч) до Е =
		превышающими 5 мкА/см2	0,8 В, t – комнатная;
			0,5 моль/л NaCl + 0,05 моль/л NaNO3
		Метод измерения спада потенциала из пассивного состояния
			Екор, τ = 2 мин, Е = −0,3 В,
		15Х25Т; спад потенциала	τ = 3 мин, Е = 0,7 В, τ = 15 мин,
	18		выключение ia и регистрация	АМУ
		до E = 0,0 В за время менее 120 с
			кривой Е – τ; t – комнатная;
			2 моль/л HClO4 + 1 моль/л NaCl

126

			Окончание прил. 2
	№	Марка стали; критерий склон-	Условия испытаний и состав	Аналог хими-
				ческого
	п/п	ности к МКК	электролита
				метода
	1	2	3	4
		Капельный метод
		08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т;
		cталь считается стойкой к МКК,	Измерение Екор в капле раствора	АМУ;
		если устанавливается	через 2 мин после нанесения
	19	положительный потенциал	на поверхность образца,	рекомендован
		коррозии, нестойкой – если	t – комнатная, 5%-ный р-р HNO3 +	ГОСТ 9914–91
		устанавливается отрицательный	+ 20 г/л FeCl3·6H2O + 100 см3/л HCl
		потенциал коррозии
		06ХН28МДТ, 15Х25Т, Х18Н10Т,	Измерение Екор в капле раствора
		12Х17Г9АН4;	через 2…3 мин после нанесения
			на поверхность образца,	В, АМУ
	20	Екор = −0,2…+0,1 В – склонность
			t – комнатная;
		к МКК; при Е = +0,5…+0,8 В
			5%-ный р-р HNO3 + 20 г/л
		склонности к МКК нет
			FeCl3·6H2O + 40…260 мл/л HCl
		Капельный метод, совмещенный с потенциодинамическим методом
		06ХН28МДТ, 15Х25Т, Х18Н10Т,	Измерение Екор в капле раствора
		12Х17Г9АН4;	через 2…3 мин после нанесения
	21	Екор = −0,2…+0,1 В; при	на поверхность образца,
		Е = 0,5…0,8 В и наличии	t – комнатная; 5%-ный р-р HNO3 +	В, АМУ
		активационной петли	+ 20 г/л FeCl3·6H2O + 40…260 мл/л
		в пассивной области склонности	HCl и последующее
		к МКК нет	снятие ПДК (12 В/ч)
		Метод измерения потенциала коррозии
		08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т;
		на образцах, склонных к МКК,	Измерение Екор через 2 мин	АМУ;
		устанавливается Екор = −0,2 В	после выдержки в растворе;
	22			рекомендован
		и более отрицательный;	t – комнатная; 5%-ный р-р HNO3 +
		на образцах, не склонных	+ 20 г/л FeCl3·6H2O + 190 см3/л HCl	ГОСТ 9914–91
		к МКК, − Екор = +0,3…+0,6 В

Примечание: Е – потенциал; τ – время обработки; t – температура; ПДК – потен- циодинамическая кривая; АПДК – анодная потенциодинамическая кривая; v – ско- рость снятия ПДК и АПДК; Qa и Qп – количества электричества, израсходованные на реактивацию и пассивацию; ia и iп – плотности токов реактивации и пассивации; S – площадь зон межкристаллитного растравливания.

127

Учебное издание

Пустов Юрий Александрович Рагоч Александр Григорьевич

КОРРОЗИОННОСТОЙКИЕ И ЖАРОСТОЙКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Методы коррозионных исследований и испытаний

Курс лекций

Редактор И.Е. Оратовская

Компьютерная верстка З.М. Улановой

Подписано в печать 16.10.13	Бумага офсетная
Формат 60 × 90 1/16	Печать офсетная	Уч.-изд. л. 8
Рег. № 457	Тираж 100 экз.	Заказ 4034

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», 119049, Москва, Ленинский пр-т, 4

Издательский Дом МИСиС, 119049, Москва, Ленинский пр-т, 4

Тел. [phone]

Отпечатано в типографии Издательского Дома МИСиС 119049, Москва, Ленинский пр-т, 4

Тел. [phone], тел./факс [phone]

128