Повышенной коррозионной

В зоне термического влияния некоторых жаропрочных аусто-шгпшх сталей под действием термического цикла сварки снижаются пластические и прочностные свойства, что может повести к образованию в этой зоне трещин. Подобные изменения свойств основного металла вызываются развитием диффузионных процессов, приводящих к повышенной концентрации в металле около-шовной зоны элементов (углерода, кислорода и др.), которые совместно с вредными примесями могут образовывать легкоплавкие эвтектики. При длительной эксплуатации в :пч и зоне могут выделяться мелкодисперсные карбиды п имтерметаллиды, коагуляция которых приводит также к о.чрупчпваниго металла. При сварке этих сталей для предупреждения образования горячих трещин в шве часто получают металл шва, по составу отличающийся от основного и имеющий двухфазную структуру.

Начальный период старения (назовем его первой стадией старения) заключается в том, что в пересыщенном твердом растворе атомы второго компонента (в данном случае атомы меди), расположенные в свежезакаленном сплаве в случайных местах, собираются в определенных местах кристаллической решетки. В результате этого процесса внутри кристалла образуются зоны повышенной концентрации растворенного компонента, так называемые зоны Гинье-Престона2 (зо>ны Г. П.).

Атомы меди на этой стадии старения из раствора не выделились, поэтому среднее значение параметра решетки не изменилось. Однако в местах повышенной концентрации второго компонента параметр должен быть иной, чем в обедненных местах, это создает большие напряжения в кристалле и дробит блоки мозаики, что и приводит к повышению твердости.

Катодные включения (например, Си, Pd) заметно повышают коррозионную стойкость железоуглеродистых сплавов в атмосфере даже при незначительном их содержании (десятые доли процента меди — рис. 272). В процессе коррозии медистой стали в электролит (увлажненные продукты коррозии) переходит и железо, и медь, но ионы последней, являясь по отношению к железу катодным деполяризатором, разряжаются и выделяются на его поверхность в виде мелкодисперсной меди. Медь является весьма эффективным катодом и при определенных условиях, например, при повышенной концентрации окислителя — кислорода у поверхности металла, что имеет место при влажной атмосферной коррозии, и отсутствии депассивирующих ионов, способствует пассивированию железа

Нахлестанное соединение. Выполняется с помощью угловых швоп (рис. 3.5). В зависимости от формы поперечного сечения различают угловые швы: нормальные 1, вогнутые 2, выпуклые 3. На практике наиболее распространены нормальные швы. Выпуклый шов образует резкое изменение сечения деталей в месте соединения, что является причиной повышенной концентрации напряжений. Вогнутый шов снижает концентрацию напряжений и рекомендуется при действии переменных нагрузок. Вогнутость шва достигается обычно механиче-

Принято считать, что с увеличением окислительной способности среды облегчается наступление пассивного состояния многих металлов и сплавов. Это, в частности имеет место для алюминия и сплавов железо — хром при повышенной концентрации азотной кислоты. Однако в ряде случаев при чрезмерном повышении окислительно-восстановительного потенциала запас:ивированный материал теряет свою пассивность и переходит в активное состояние. В работах Г. В. Акимова, В. П. Батракова и М. М. Куртепова показано, что скорость коррозии запассивированного железа и нержавеющих сталей в азотной кислоте возрастает в области концентраций выше 85—90%, как это видно из рис. 25 и 26. Это явление нарушения пассивности нержавеющих сталей и железа в сильно окислительных средах получило название1 перепассивации или транс-пассивности.

расширение области у-фазы и сужение области существования ct-фплы (рис. 81, а). Как видно из рис. 81, под влиянием легирующих элементов точка Л4 повышается до линии солидус, а точка Л3 при повышенной концентрации легирующего элемента снижается до комнатной температуры. Следовательно, сплавы, имеющие концентрацию легирующего элемента больше указанной на рис. 81 (точка ,v), пе испытывают фазовых превращений а +±. у, и при всех температурах представляют твердый раствор легирующего элемента в у-железе. Такие сплавы называют аустенитными.

Наиболее высокой и равномерной охлаждающей способностью отличаются холодные 8—12 %-ные водные растворы NaCl и NaOH, которые хорошо зарекомендовали себя на практике. Для стали с низкой критической скоростью закалки рекомендуются растворы NaOH повышенной концентрации (30—50 %).

Так, на I стадии старения в пересыщенном твердом растворе А1 атомы Си (ранее стихийно расположенные в сплаве А1—Си после его закалки — рис. 18.7,а) начинают концентрироваться в кристаллической решетке с определенной закономерностью (рис. 18.7,6), вследствие чего в кристаллах возникают участки повышенной концентрации Си, получившие название зон Гинье — Престона (по имени ученых А. Гинье и Ж. Престона).

На этой стадии атомы Си еще не выделяются из а-твердого раствора и среднее значение параметра кристаллической решетки (0,255 нм) остается неизменным. Но поскольку на участках повышенной концентрации Си параметр решетки существенно меняется, это приводит к возникновению значительных напряжений в кристаллах, раздроблению блоков мозаичной структуры и увеличению твердости .

Из двухступенчатых редукторов наибольшее распространение имеют редукторы по развернутой схеме (рис. 10.37,6). Эти редукторы наиболее просты. Они имеют наименьшую ширину, но несимметричное расположение колес на валах приводит к повышенной концентрации нагрузки по длине зуба. Поэтому такие редукторы требуют жестких валов. Указншшй недостаток больше сказывается при закаленных до высокой твердости колесах и неравномерной нагрузке (приработка затруднена).

В настоящее время гибкие трубопроводы находят широкое применение в нашей стране при решении многих вопросов, связанных с ускоренной разработкой морских месторождений нефти и газа. Это связано с рядом присущих им качеств, дающих значительные преимущества при шельфовой добыче и транспорте углеводородного сырья перед жесткими трубопроводами. Среди их главных достоинств следует выделить гибкость, позволяющую осуществлять соединение подводного устьевого оборудования с контрольными линиями, связь между плавучими структурами, подачу сырой нефти или газа на загрузочные терминалы, использование при разработке малопроизводительных месторождений. При этом облегчаются укладка и адаптация трубопроводных систем к специфическим условиям морской добычи. Кроме того, появляется возможность повторного использования трубопроводов. При подборе соответствующих материалов и рациональных методов сочленения гибкие трубопроводы позволяют транспортировать по ним среды повышенной коррозионной агрессивности. За рубежом такие трубопроводные системы в определенном конструктивном решении интенсивно разрабатываются и внедряются, в частности, французской фирмой "Кофлексип". В нашей стране также существует ряд предприятий, достигших больших успехов в деле создания гибких трубопроводных систем на основе ТГО, находящих широкое применение в различных отраслях промышленности, но, к сожалению, несмотря на отмеченные достоинства, пока недостаточно представленных в нефтегазовых отраслях. При этом эффективное использование гибких металлических трубопроводов, их надежность и долговечность во многом определяют работоспособ-

В настоящее время для изготовления ГМР и компенсаторов широко используются конструкционные материалы, имеющие различную природу и коррозионную стойкость, такие, как нержавеющие хромоникелевые сплавы, жаропрочные сплавы на никелевой основе, сплавы титана, к которым предъявляются требования повышенной коррозионной стойкости и сопротивляемости усталостному разрушению, а также определенные технологические требования (пластичность, удовлетворительная свариваемость). Исходя из предпосылки о коррозионно-механической природе разрушения ГМР и компенсаторов, были проведены сравнительные кор-розионно-усталостные испытания хромоникелевой нержавеющей стали 12Х18Н10Т (18-10) и сплава на никелевой основе 12Х25Н60В15 с целью выбора материала повышенной долговечности при работе в различных коррозионно-активных средах (совместно с С.Н. Давыдовым). При этом в качестве последних были выбраны электролиты, обусловливающие различное электрохимическое поведение исследуемых сплавов: дистиллированная вода, в которой стали находятся в устойчивом пассивном состоянии; 3 %-ный раствор хлорида натрия, имитирующий пластовые воды и атмосферу морского климата, в котором возможно локальное нарушение пассивности сплавов за счет питтингообразования при наличии хлор-ионов: 60 %-ный раствор азотной кислоты как энергичный окислитель, в котором материалы находятся в области активного растворения. Причем все перечисленные среды в той или иной степени моделируют основные натурные транспортируемые продукты (обводненную нефть и нефтепродукты - топливо, масло, специальные синтетические жидкости; сжатый воздух).

S качестве исследуемых материалов были выбраны плоские тонколистовые образцы аустенитной коррозионно-стойкой стали 12Х18Н10Т как основного материала ГМР и компенсаторов, а также титанового сплава ВТ 1-0 в связи с его высокой удельной прочностью и повышенной коррозионной стойкостью (вырезаны вдоль прокатки). Усталостные испытания проводили (совместно с Д.Е. Бугаем) путем симметричного перегиба образцов вокруг шаблонов, обеспечивающих заданную амплитуду деформации (порядка 0,005), при частоте нагружения 50 циклов в минуту. В качестве модельной коррозионно-активной среды используется 3 %-ный раствор хлорида натрия, вызывающий локальную депассивацию указанных сплавов. Испытания проводились по специальной программе, предусматривающей после наработки заданного числа циклов нагружения проведение рентгенографических, электрохимических и электронно-микроскопических исследований, а также определение микротвердости с целью установления взаимосвязи между получаемыми с помощью этих методов исследования параметрами. В частности, для оценки уровня накопленных микродеформаций кристаллической решетки сплавов проводился рентге-ноструктурный анализ поверхностных слоев металлов на рентгеновском дифрактометре ДРОН-2,0 в отфильтрованном излучении

Углеграфитовые материалы используют в качестве электродов, нагревателей, торцовых уплотнителей. В зависимости от условий эксплуатации к соединению углеграфитовых материалов с металлами предъявляются требования достаточной прочности (по углеграфитовому элементу), герметичности, малого электросопротивления в зоне контакта, в ряде случаев повышенной коррозионной стойкости. Диэлектрики в электронных микросхемах служат в качестве подложки, на которую в вакууме наплавляют тонкие металлические пленки, к которым затем присоединяют металлические проводники. В качестве диэлектриков используют ситаллы различных марок: фотоситаллы, кварцевое стекло, стекла С41, на которые в вакууме напыляются медные пленки толщиной 4000—4500 А по адгезионному подслою хрома или титана толщиной 500 А.

Таким образом, следует считать, что минимальное содержание хрома в малоуглеродистых хромистых сталях, обладающих коррозионной стойкостью в агрессивных средах, должно быть не менее 13—15%. Коррозионная стойкость хромистых сталей в значительной степени зависит от содержания в них углерода. Так, в сталях, содержащих 13—15% Сг, наблюдается резкое разбла-гораживание потенциала при содержании углерода 0,3—0,4%. Чем больше содержание углерода в сплаве, тем больше хрома расходуется на образование карбидов и тем больше обедняется твердый раствор хромом. Сталь 1X13 при прочих равных условиях имеет более высокую коррозионную стойкость, чем сталь 2X13, а последняя обладает повышенной коррозионной стойкостью по сравнению со сталью 3X13 и т. д.

В Советском Союзе распространены две марки железокрем-нистых -сплавов (кремнистых чугунов), различающиеся содержанием кремния и углерода: С15 (0,5—0,8% С, 14,5—15% Si) и С17 (0,3—0,8% С, 16,0—18,0% Si). Чем больше в сплаве кремния, тем меньше должно быть углерода. Оптимальное содержание углерода соответствует эвтектическому составу для данного сплава. Благодаря большому сродству кремния к железу, углерод не дает карбидов железа. Сплав С17 применяется в тех случаях, когда требуются отливки с повышенной коррозионной стойкостью.

К двухфазным сплавам титана, обладающим повышенной коррозионной стойкостью, относятся сплавы Ti — Та. При содержании тантала в сплаве выше 1% имеет место заметное повыше-

Для литья применяют сплавы систем: А11—Си; А1—Zn; Al—Mg; Al—Si; Al—Си—Si; Al—Zn-Si (табл. 11). Наиболее прочны сплавы Al—Mg; однако их литейные свойства невысокие. Сплав АЛО повышенной коррозионной стойкости и жаропрочности используют для изготовления термически напряженных деталей. Для отливок несложной формы широко применяют сплавы АЛ7 и АЛ 19.

Кольца, нуждающиеся в повышенной коррозионной стойкости, делают из коррозионно-стойких сталей типа 30X13 и бериллиевой бронзы БрБ2. Для изготовления колец, работающих при повышенных температурах, применяют хромокремневанадиевые и кремневольфрамовые стали.

Наплавка — это нанесение с помощью сварки слоя металла на поверхность изделия. Наплавочные работы выполняют для восстановления размеров изношенных деталей (ремонтная наплавка, восстановительная наплавка) и при изготовлении новых изделий наплавкой на их поверхность слоев металла с особыми свойствами, например с повышенной коррозионной стойкостью, износостойкостью, жаростойкостью, жаропрочностью.

К общим методам относятся использование материалов с повышенной коррозионной стойкостью, уменьшение напряженного сое-