Межкристаллитное разрушение

В некоторых случаях титан склонен к межкристаллитной коррозии. Так, наблюдалось межкристаллитное разрушение сварных соединений титана в сернокислом растворе (12—18% серной кислоты), насыщенном сернистым газом с примесями мышьяка, двуокиси селена и окиси железа, — металл шва и зона термического влияния сварного соединения подвергались межкристаллитной коррозии. Межкристаллитное растрескивание титана наблюдалось в красной дымящей азотной кислоте, растворах брома в метиловом спирте и в их парах. Имеются сведения о коррозионном растрескивании титана в расплавленном кадмии, в хлорированных углеводородах, а также в воздушной среде при 260° С, когда на поверхности титана имелись сухие кристаллы хлористого натрия.

1500 ч на поверхности сталей 12Х1МФ и 12Х2МФСР достигает 0,75—1,0 мм, имеет микротвердость 5,5—5,8 кН/мм2 (550—580 кгс/мм2) и располагается однослойно, имеет место межкристаллитное растрескивание в поверхностном слое металла. В оксидном слое возле поверхности стали существует большое количество кристаллов, окруженных продуктами коррозии. В температурной области интенсивного влияния хлоридов на коррозию (до 580 °С) сетка межкристаллит-ных трещин более грубая, с максимальной глубиной местами до 0,11 мм, а при 620°С на образцах из стали 12Х1МФ составляет лишь 0,02 мм. При этом край. между оксидной пленкой и металлом более ровный и в продуктах коррозии отсутствуют кристаллы металла.

Зарождение трещин происходит в зоне максимальных растягивающих напряжений, образующихся в вершинах пустот, расположенных вблизи поверхности металла и по границам зерен. Происходит раскрытие пустот, расположенных у поверхности, и процесс обезуглероживания резко ускоряется. Затем происходит соединение отдельных микрололостей, находящихся под высоким давлением метана и водорода. Развитие трещин обнажает свежую поверхность металла ,и молекулярный водород получает доступ к внутренним поверхностям поликристаллов резко увеличивается поверхность взаимодействия водорода с металлом. При этом снижается содержание углерода в поверхностных слоях и происходит межкристаллитное растрескивание структуры, что сопровождается снижением механических свойств металла.

Морфология разрушения титановых сплавов при КР может быть весьма разнообразной, включая как транскристаллитное, так и межкристаллитное растрескивание [186, 191, 212]. Например, в растворах метанола наиболее вероятно межкристаллитное разрушение [186, 212]. В случае (а+р)-сплавов разрушение при КР [186] и в газообразном водороде [206, 209] может происходить по межфазной границе а—р. Аналогичный характер разрушения наблюдался и в (р +а)-сплавах [215]. Особый интерес представляет случай транскристаллитного растрескивания а-сплавов, поскольку при этом наблюдаются необычные кристаллографические особенности. За характерный внешний вид это разрушение часто называют «сколом». Учитывая, что скол по плоскости с высокими индексами необычен, некоторые авторы используют термины «квазискол», или «неклассический скол». Этот тип разрушения наблюдается только при малых значениях К, а при К, приближающихся к величине, соответствующей нестабильному быстрому разрушению, доминирующим становится обычное разрушение с образованием характерных ямок и выступов.

1) наличие в котловой воде веществ, обусловливающих ее агрессивность по отношению к металлу, т. е. способность вызывать межкристаллитное растрескивание стали;

1) наличия в котловой воде веществ, обусловливающих ее агрессивность по отношению к металлу, т. е. способность вызывать межкристаллитное растрескивание стали;

агрессивности котловой воды по отношению к металлу, т.е. способности ее вызывать межкристаллитное растрескивание стали;

Сопротивление конструкции коррозии обеспечивается соответствующим выбором материалов, способных обеспечить длительную эксплуатацию в заданной среде. Правильность выбора материала подтверждается результатами аттестационных испытаний материала (см. разд. 1.1.). Выбор материала конструкции осуществляют таким образом, чтобы исключить в эксплуатации локальные виды коррозии и межкристаллитное растрескивание. Допускается общая коррозия, ослабление конструкции которой учитывается прибавкой С2 на толщину стенки. Рекомендуемые в Нормах прочности АЭС [4] значения прибавок указаны в табл. 6. Кроме прибавки С2 предусмотрены прибавка Сп, равная отрицательному допуску на толщину стенки и прибавка С12, учитывающая возможное утонение полуфабриката при изготовлении. Проектная толщина стенки, таким образом, равна

фосфатной обработке воды и межкристаллитное растрескивание сенсибилизированных аустенитных коррозионностойких сталей и высоконикелевых сплавов. Например, фосфатирование воды в прямоточных парогенераторах (фирма «Westinghause») двух-контурных АЭС, хотя и замедлило, но не предотвратило КР труб из высоконикелевого сплава инконель 600 [1.75].

Intergranular stress corrosion cracking (IGSCC) — Межкристаллитное растрескивание под напряжением. Трещинообразование от коррозии под напряжением, в котором трещина появляется вдоль границы зерен.

Водородная коррозия. Технологические среды, содержащие газообразный водород или его соединения, при температуре выше 200 °С, когда водород становится химически активным, вызывают водородную коррозию и водородное охрупчивание металла. В результате водородной коррозии изменяется структура стали, происходит межкристаллитное растрескивание; прочностные, пластические и вязкостные характеристики стали необратимо ухудшаются, приводя к преждевременным поломкам и разрушениям элементов.

Термодинамический анализ системы led^O^J-HgO при темпе- i ратурах, превышающих температуру насыщения (340°С), показал, что локальные повреждения пассивирующей магнитной пленки возможны лишь при отклонении рН^, котловой воды в приповерхностном слое на микролокальном участке трубы (примерно порядка десятков см2) от регламентируемого значения до 7,3 ^ рН^, ё 4,5. Этот вывод подтвержден практикой: межкристаллитное растрескивание парогене-рирующих труб возникает как при попадании в воду потенциально кислых соединений, так и при коррекционной водообработке с использованием нелетучей щелочи. По первой причине ежегодно фиксируются десятки повреждений на ТЭС страны, в то время как по второй они единичны.

Растрескивание латуни имеет смешанный характер: межкри-сталлитный и транскристаллитный. Увеличение степени транс-кристаллитности коррозионного растрескивания характеризует относительно большее влияние механического фактора. Транс-кристаллитное растрескивание наблюдается преимущественно у предварительно деформированных нагартованных латуней при приложении относительно больших растягивающих нагрузок и в сравнительно не очень активных средах, например в естественных условиях атмосферы. Наоборот, для латуней, предварительно отожженных и напряженных растяжением более умеренно, для коррозионного растрескивания характерно преимущественное межкристаллитное разрушение.

В некоторых случаях титан склонен к межкристаллитной коррозии. Так, наблюдалось межкристаллитное разрушение сварных соединений титана в сернокислом растворе (12—18% серной кислоты), насыщенном сернистым газом с примесями мышьяка, двуокиси селена и окиси железа, — металл шва и зона термического влияния сварного соединения подвергались межкристаллитной коррозии. Межкристаллитное растрескивание титана наблюдалось в красной дымящей азотной кислоте, растворах брома в метиловом спирте и в их парах. Имеются сведения о коррозионном растрескивании титана в расплавленном кадмии, в хлорированных углеводородах, а также в воздушной среде при 260° С, когда на поверхности титана имелись сухие кристаллы хлористого натрия.

* Это было показано в лаборатории при исследовании проволоки из стали (0,24% С, номинальный предел текучести 359 МПа), закаленной от 925 °С и выдержанной в течение 30 мин при 400 °С [22]. Проволока была частично покрыта тефлоновыми трубками, находилась под нагрузкой, составляющей 75 % от номинального предела текучести, нагрета переменным током и катодно поляризована постоянным током плотностью 100 мА/см2 в 5 % растворе Na2SO4. Через 3—5 ч на границе раздела тефлон—сталь началось межкристаллитное разрушение. Однако при добавлении в раствор ингибиторов КРН (экстракта квебрахо или NaH2PO4) образцы не разрушаются даже в течение 8—14 суток (максимальный срок испытаний). — Примеч. авт.

Трещины повторного нагрева образуются в процессе высокого отпуска сварных соединений с целью снятия сварочных напряжений. Они характерны для низколегированных и легированных сталей, в особенности для перлитных жаропрочных Сг — Мо — V сталей. Трещины представляют собой межкристаллитное разрушение в крупнозернистой части ЗТВ. Критический интервал температур растрескивания 770...970 К.

кая деформация зерен, выше — межкристаллитное разрушение вследствие меньшей прочности аморфного металла. Они считали высокотемпературную хрупкость природным свойством металлов.

Ошибочность предположения о меньшей прочности границ зерен при высоких температурах доказана экспериментально; образцы из заводского слитка латуни Л68, разорванные при температуре горячей прокатки (830°С), деформировались пластично по телу зерен при 100%-ном сужении (рис. 9). При наличии в а-латуни 0,05 % свинца наблюдалось межкристаллитное разрушение. Если легирующий элемент находится в твердом растворе, то сплав ведет себя как чистый металл. Если при легировании образуется межкристаллитная эвтектика, это приводит к хрупкости.

При испытании на разрыв медных образцов, содержащих серу, происходит межкристаллитное разрушение, под действием кислорода воздуха и растягивающих напряжений на обогащенных серой границах зерен. Пластичность меди технической чистоты (99,8 %) ухудшается при наличии, примесей серы и кислорода.

При длительных испытаниях на механические свойства свинца оказывает влияние атмосферный воздух. Так, например, длительность испытания на усталость в воздухе (межкристаллитное разрушение) на порядок меньше, чем в вакууме 0,7 Па (разрушение вдоль сдвигов под углом 45° к оси образца-). [1]: ...........-----------

Хрупкое межкристаллитное разрушение вблизи точки плавления, отмеченное ранее, обусловлено наличием примесей. У калия высокой чистоты оно наблюдалось всего лишь на несколько десятых долей градуса ниже точки плавления. При наличии примесей эта температура понижается до 49 °С.

Скорость окисления различных граней кристаллов вольфрама неодинакова. Скорость реакции на плоскости (100) в 6—7 раз выше, чем на плоскостях (111) и (110) [1]. Можно полагать, что не меньшая разница имеется между зернами и их границами. В таком случае при наличии растягивающих напряжений и окисления должно происходить межкристаллитное разрушение металла.

Вредными примесями являются также висмут, свинец и сурьма (табл. 69). Они вызывают межкристаллитное разрушение вследствие сегрегации их по, границам зерен. Разрушение исходного никеля (чис-