Пассивному состоянию

Поскольку развитие коррозионной усталости в нержавеющих сталях связано с чередующимися процессами локальной активации — депассивации — репассивации металла, в качестве изучаемой электрохимической характеристики был выбран потенциал нарушения пассивного состояния. Действительно, максимальный меха-нохимический эффект проявляется тогда, когда площадь растворения металла ограничена областью наибольшей деформационной активации металла. Такие условия как раз возникают в случае деформирования нержавеющих сталей, в которых активное растворение происходит с локальных участков в местах выхода плоскостей скольжения, тогда как остальная поверхность металла остается запассивированной [36]. Повышенная химическая активность дислокаций в местах выхода плоскостей скольжения приводит к уменьшению потенциала пробоя оксидной пассивирующей пленки. Последний определяется потенциодинамическим методом при скорости навязывания потенциала 0,4 В/мин с помощью по-тенциостата в специальной ячейке прижимного типа в тех же участках поверхности образцов, где перед этим производился рентге-ноструктурный анализ. Величина потенциала пробоя (питтингооб-разования) фиксировалась по резкому увеличению плотности анодного тока. Для исследуемой стали 12Х18Н10Т ранее была установлена зависимость потенциала питтингообразования от степени наклепа при статическом нагружении, хорошо коррелирующая с величиной микроискажений кристаллической решетки, обусловленной изменением конфигурации дислокационной структуры [36].

На рис. 43 приведены зависимости микроискажений кристаллической решетки аустенитной стали 18-10 от числа циклов на-гружения в малоцикловой области, показывающие стадийность усталостного процесса, имеющую различный характер при испытаниях на воздухе и в коррозионной среде. В первом случае достижение уровня микроискажений, приводящего к разрушению, приурочено к концу усталостных испытаний непосредственно перед разрушением, во втором - этот уровень достигается на ранних стадиях нагружения. При этом обнаруживается четкая корреляция между изменениями микродеформаций кристаллической решетки и потенциалами нарушения пассивного состояния: с увеличением уровня микроискажений кристаллической решетки сплава, повышающего химический потенциал его атомов, происходит падение потенциала питтингообразования.

решетки, потенциала нарушения пассивного состояния стаЛи 12Х18Н10Т в связи с усталостью: I — на воздухе: 2 — в электролите

Область пассивного оиатояввя металле находится между потенциалом $7 и потенциалом пвреээщиты ^ЯГ1 . Чем больше область устойчивого пассивного состояния, тем больше радиус действия анодной защиты, меньше вероятность переващиты и ниже требования и регулирующим устройствам. В тех случаях, когда область устойчивого пассивного состояния составляет 1,5 8 и более для поддержания пассивного состояния достаточно подключить к катоду и аноду вивкоомнмй источник постоянного тона, например, аккумуляторную батарее, с устройством для изменения напряжения в нешироком интервале о учётом омического сопротивления электролита,

Чем уже область устойчивого пассивного состояния , тем жёстче требования и защитной аппаратуре. Црименение анодной ващиты возможно, если пассивная область защищаемого металла составляв: хотя бы 0,1 В, но для её осуществления необходимо использование быстродействующей аппаратуры для регулирования електродного потенциала. В нестоящее время используются схемы на магнитных усилителях и «рметер». Номинальный ток тиристоров отечественного производстве достигает

Напряжение на объекте, достаточное дли поддержания устойчивого пассивного состояния при минимальной плотности тока, составляет

- плотность тока подцержвнвя пассивного состояния ( fa } •овво-ляет количественно оценить кажущееся сопротивление пассивной плёнки

Доя реяиыя поддержання пассивного состояния расчёт параметров анодной защиты проводят следупвш образом. Ток, необходимый для поддержания конструяцви в пассивном состоянии, равен

2. Характеристика пассивного состояния металлов.......... 303

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ПАССИВНОГО СОСТОЯНИЯ МЕТАЛЛОВ

Наступление пассивного состояния металлов характеризуется следующими явлениями:

где ]§(?/)/- новое значение потенциала анода; $((%}- потенциал катода при плотности тока на катоде i% , соответствующей пассивному состоянию-, 7/) - сили тока в системе при устойчивом пассивном состоянии

При наложении в точке дренажа потенциала На , соответот- -вующего пассивному состоянию, участок & внутренней поверхности трубы находится в пассивном состоянии, а участок /е-в области потенциала активного растворения.

Явление перепассивации металлов и сплавов возможно при производстве и переработке особо сильных окислителей. С кбр-розией металлов в условиях перепассивации можно бороться, применяя катодную защиту металла или вводя в коррозионную среду добавки восстановителей для сдвига потенциала металла или окислительного потенциала раствора до их значений, соответствующих пассивному состоянию металла.

При наложении в точке дренажа потенциала <ра, соответствующего пассивному состоянию, участок /„ внутренней поверхности трубы находится в пассивном состоянии, а участок /, в области потенциала активного растворения. Общий ток, стекающий с защищаемого трубопровода, выражается суммой токов, стекающих с активного и пассивного участков:

Зависимость скорости коррозии от потенциала для системы Fe — H2SO4 (в пассивной области по рис. 2.2) показана на рис. 2.12. При t/U Hs= = 1,6 В наблюдается транспассивная коррозия [28]. Легирующие элементы в стали и химический состав сред могут в ряде случаев существенно повлиять на эти предельные потенциалы [2], причем скорость коррозии металла в пассивной области уменьшается главным образом под влиянием хрома. На рис. 2.13 показан пример зависимости тока поляризации и скорости коррозии для хромоникелемолибденовой стали в серной кислоте от потенциала в области потенциалов активной коррозии и при переходе к пассивному состоянию. При t/
В области потенциалов, соответствующих пассивному состоянию стали типа 1008 в растворах нитрата аммония, деформация проволоки кручением в 40 оборотов приводила к росту скорости коррозии в 400 раз [67].

В области потенциалов, соответствующих пассивному состоянию стали типа 1008 в растворах нитрата аммония, деформация проволоки кручением в 40 оборотов приводила к росту скорости коррозии в 400 раз [73].

Заканчивая краткий обзор теоретических представлений о механизме КР, можно заключить, что хотя еще не создана единая теория КР, большинство случаев КР в электролитах можно объяснить на основе механо-электрохимических представлений. В начальный период основную роль в возникновении первичной трещины играет хемосорбционное взаимодействие активных ионов среды на каких-то отдельных неоднородностях поверхности металла. Дальнейшее развитие трещины идет при непрерывном возрастающем влиянии активации анодного процесса механическим растяжением решетки в зоне острия трещины. Эта активация особенно велика, если исходное состояние металла соответствует пассивному состоянию, а наложение растягивающих усилий приводит к местной активации в вершине трещины. В конечный период нарастают механические разрушения и разрыв происходит при превалировании механического фактора.

б) катодная поляризационная кривая С2 пересекает кривую а в трех точках В, С и D. Потенциал фс отвечает нестабильному пассивно-активному состоянию. Потенциал ф0 отвечает пассивному состоянию. Это состояние может быть реализовано только с помощью внешнего воздействия. Потенциал фв характеризует активное состояние, существующее лишь в отсутствие внешнего тока, т. е. при естественной коррозии;

в) катодная поляризационная кривая С3 пересекает кривую а в точке G. Потенциал ф0 отвечает стабильному пассивному состоянию, когда металл естественно пассивируется в окружающей его среде.

Для того чтобы выбрать оптимальные соотношения пигментов, были исследованы пассивирующие свойства водных вытяжек при различных соотношениях пигментов. На рис. 8.17 приведены потенциалы стали в водных вытяжках с разными соотношениями фосфата хрома и тетраоксихромата цинка в суспензиях. Из рисунка видно, что в вытяжке из чистого фосфата хрома потенциал "стали отрицателен (—400 мВ) и образец подвергается сильной коррозии (см. табл. 8.5). В вытяжке из чистого тетраоксихромата цинка потенциал стали также отрицателен (около —300 мВ). При использовании водных вытяжек из смесей с содержанием фосфата хрома более 40% потенциал стали устанавливается на уровне 400—500 мВ, что свойственно пассивному состоянию стали.