Возникновения межкристаллитной

Как показывает проведенный анализ известных на сегодняшний день причин возникновения коррозионного растрескивания, до настоящего времени не выявлены все факторы, вызывающие этот вид отказов магистральных газопроводов. В частности, нет объяснения отсутствия жесткой привязки трещин к концентраторам напряжения геометрического и физического происхождений, таким, как вмятины, задиры, царапины, сварные швы, неметаллические включения, что характерно для других известных видов КМР (например, коррозионная усталость). Трещины, как правило, зарождаются на практически бездефектной поверхности металла. Случаи КР имеют место только на магистральных газопроводах и не наблюдаются на магистральных трубопроводах, построенных из таких же труб для транспорта жидких углеводородов (нефтепроводы, продуктопроводы и др.), даже если они проложены в одном технологическом коридоре. Это, очевидно, связано с разным характером нагружения этих трубопроводных систем ("жесткое" -для магистральных нефте- и продуктопроводов, "мягкое" - для магистральных газопроводов).

Разрушение металла, вызываемое одновременным воздействием агрессивной среды и переменных растягивающих напряжений, называется коррозионной усталостью. В химической промышленности нередки случаи такого разрушения деталей аппаратов и машин. Разрушение вследствие усталости обычно сопровождается образованием меж- и транскристаллитных трещин, развитие которых идет главным образом в период приложения растягивающих напряжений. В условиях переменных напряжений разрушение металлов и сплавов происходит при напряжениях, меньших чем напряжения, необходимые для возникновения коррозионного растрескивания при растягивающих нагрузках.

подсос в сосуды воздуха также стимулирует развитие коррозионного растрескивания. Наличие в сварных соединениях дефектов типа поверхностных пор, раковин, рисок и др. увеличивает опасность возникновения коррозионного растрескивания.

В воздухонагревателях, работающих при высоких температурах (»1400°С) и высоком давлении (более 0,4 МПа), необходимо принимать специальные меры для защиты металла от конденсирующихся на его внутренней поверхности паров азотной кислоты, а также возникновения коррозионного растрескивания под воздействием щелочей, содержащихся нередко в доменном газе, используемом при работе воздухонагревателей. Как правило это устройство защитных пленок на внутренней поверхности кожуха, обеспечение повышенной температуры кожуха (с тем, чтобы избежать отложения конденсата), применение специальных сталей.

Влажность почвы. Под влажностью почвы принято понимать отношение количества воды, находящейся в единице объема, к массе сухого твердого вещества в этом же объеме. Наличие воды в почве — главная причина возникновения коррозионного процесса, поэтому на интенсивность развития коррозионного процесса оказывает большое влияние влажность почвы. Известно, что в сухих почвах коррозия незначительна. При влажности почвы до 10 % скорость коррозии сравнительно невелика, но от 10 %и выше наблюдается заметное увеличение скорости коррозии, которая достигает максимума при определенной "критической" влажности. Критическая влажность зависит от засоленности и влагоем-кости почвы, т.е. от типа, структуры и гранулометрического состава. При большой влажности, выше критической, скорость коррозии уменьшается вследствие затрудненности доступа кислорода. Различное влияние степени увлажненности почвы на ее коррозионную активность связано с тем, что при малой влажности велико омическое сопротивление почвы, что тормозит анодные и катодные процессы. Доступ кислорода в почве отличается от такового при погружении металла в раствор или под пленкой влаги, и в зависимости от структуры и степени увлажненности почвы он может меняться на несколько порядков, т.е. в десятки тысяч раз.

Точно установлено, что интенсивность горячесолевого растрескивания возрастает с повышением температуры и приложенных напряжений. При этом влияние толщины солевого покрытия и геометрических концентраторов напряжений не обнаружено. Выше некоторой критической температуры, определенной для каждого сплава и солевого покрытия, процесс растрескивания тормозится в результате развития общей коррозии поверхности. Наиболее агрессивны соли LiCI, KCi, NaCI, AgCI, NaBr, Nat (указаны в порядке убывания агрессивности). Менее эффективны соли CaCljSrClj, MgCI2, NaF, хотя некоторые из них вызывают язвенную коррозию. Связи между температурой плавления соли и ее агрессивностью в процессе горячесолевого растрескивания не обнаружено. Установлено, что основным компонентом окружающей среды, способствующим возникновению горячесолевого растрескивания, является кислород воздуха или достаточно толстая оксидная пленка. Необходимость поверхностного окисления для возникновения коррозионного разрушения доказана в результате экспериментов, проведенных на образцах с солевым покрытием в среде инертного газа. Установлено, что в его атмосфере происходило растрескивание только предварительно окисленных образцов. Имеются некоторые данные о благоприятном'влиянии на стойкость к горячесолевому растрескиванию предварительного анодирования поверхности. По-видимому, это связано с увеличением стойкости анодированной поверхности наводороживания, само же окисление в этом случае невелико. Усиливающим растрескивание внешним фактором является также наличие незначительного содержания влаги в окружающей среде.

4.2. Условия возникновения- коррозионного элемента . . . 134

4.2. УСЛОВИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ КОРРОЗИОННОГО ЭЛЕМЕНТА

Высказывалось много опасений относительно возможности возникновения коррозионного растрескивания под воздействием кислотного раствора на сильно напряженных участках металла. Однако испытания, проведенные с гнутыми образцами, которые находились

Для элементов второго контура, в первую очередь парогенератора, необходимо учитывать возможность возникновения коррозионного растрескивания хромоникелевых аустенитных сталей при одновременном действии напряжения и корродирующей среды. Коррозионному растрескиванию способствуют только растягивающие напряжения (от внешних сил) и внутренние (термические остаточные). Коррозионной средой для этих сталей является котловая вода, в которой присутствуют хлориды (ионы хлора) и кислород.

Разрушение металла вследствие электрохимических процессов, протекающих на поверхности металла при образовании коррозионных гальванопар, и возникновения коррозионного тока между катодными и анодными участками

Межкристаллитная коррозия дюралюминия (около 4—5% Си; 0,5—1,75% Mg, по 0,5% Si, Mn н Fe, ост. А1), согласно работам А. И. Голубева, связана с разрушением образующегося при распаде твердого раствора (в виде более или менее непрерывной цепочки на границах зерен) интерметаллического соединения СиА12 в тех случаях, когда процесс коррозии сопровождается выделением водорода. В этих случаях на включениях СиА12 и зернах твердого раствора не образуется кроющая пленка продуктов коррозии, которая обычно (при кислородной деполяризации) препятствует коррозии включений СиА12, а следовательно, и развитию межкристаллитной коррозии. Первоначальными очагами выделения водорода и возникновения межкристаллитной коррозии являются, по данным С. Е. Павлова и С. М. Амбарцумяна, межкристаллитные микропоры на поверхности сплава. Поэтому в качестве одного из наиболее эффективных путей борьбы с межкристаллитной коррозией алюминиевы-х сплавов, содержащих медь, рекомендуется уплотнение структуры металла.

Особое значение для нагруженных деталей имеет взаимосвязь действующих напряжений с остаточными. Последние могут возникнуть как при термической обработке, сварке или штамповке, так и при сборке конструкции. Возможно появление неучтенных напряжений при воздействии таких факторов как неравномерный нагрев, вибрация, ударные нагрузки, фреттинг. При этом нужно учитывать, что для .коррозионного растрескивания и коррозионной усталости наиболее опасны растягивающие напряжения, наличие концентрации напряжений в отдельных сечениях или элементах. В этих случаях усиливается опасность возникновения межкристаллитной коррозии.

Воздействие сероводорода наблюдается при обработке серусодержащей нефти. Влажные пары углеводородов, содержащие сероводород и водород, при конденсации могут вызвать значительную межкристаллитную коррозию. В газовых средах при температурах 400—500°С, когда конденсация невозможна, отсутствуют и условия для возникновения межкристаллитной коррозии.

В химической промышленности и машиностроении применяются сварные конструкции из листового металла и труб с различной толщиной стенок. Поскольку дополнительная термообработка деталей больших размеров практически невозможна, необходимо иметь в виду опасность возникновения межкристаллитной коррозии. Несмотря на то что поверхность металла внешне остается неповрежденной, сцепление между отдельными зернами в стали может быть нарушено по всему сечению детали и привести к разрушению.

коррозии Н.а.с. подразделяют на дующие группы: приобретающие при нагреве 450—750° большую склонность к межкристаллитной коррозии (ОХ18Н10, ОХ18Н11, Х18Н9, 2Х18Н9, 2Х13Н4Г9, Х14Г14Н, Х17Г9АН4, Х17АГ14); не склонные к межкристаллитной коррозии (ОХ18Н10Т,Х18Н9Т,ОХ18Н12Т,1Х18Н12Т, ОХ18Н12Б, Х14Г14НЗТ). При воздействии агрессивных сред стали 1-й группы нельзя применять выше 400—450°. После сварки (кроме точечной и роликовой) при работе в агрессивных средах детали необходимо подвергать термич. обработке (закалку на аустенит с 1000—1100° в воде). Сталь 2-й группы можно применять при высоких темп-pax и в сварных соединениях. Н.а.с. промежуточной группы (ООХ18Н10, ООХ17Г9АН4, ОХ17Н5Г9БА) при кратко-врем. нагревах в течение 5—30 мин. не приобретает большой склонности к межкристаллитной коррозии. Это позволяет проводить сварку без опасности возникновения межкристаллитной коррозии в сварном соединении и зоне термич. влияния, если она проводится достаточно быстро.

В процессе образования и выделения второй фазы карбидов в местах ее зарождения и выделения могут наблюдаться очень большие напряжения. Ряд исследователей считают, что эти напряжения играют не последнюю роль в развитии межкристаллитной коррозии. В нержавеющих хромоникелевых сталях, аустенит которых не особенно стабильный, выделение карбидов может привести к образованию мартенсита а-фазы. Чем выше концентрация углерода в стали, тем сильнее обедняется хромом твердый раствор и тем интенсивнее образуется мартенсит. Так как межкристаллитной коррозии подвержены также и глубоко аустенитные стали с высокой концентрацией никеля, например с 20% никеля, в которых мартенсит не образуется, то его не следует рассматривать как причину возникновения межкристаллитной коррозии.

Основные причины, способствующие образованию межкристаллитной коррозии. Многочисленными экспериментами и практическими наблюдениями установлено, что основными причинами возникновения межкристаллитной коррозии являются следующие:

Ниже приведены примеры возникновения межкристаллитной коррозии в паровых котлах.

Во избежание возникновения межкристаллитной коррозии и коррозии под напряжением травление в кислотах и солях не рекомендуется.

В однофазном сплаве никеля с 30 % Сг и 0,03 % С после отпуска при 600—900 °С развивается межкристаллитная коррозия (рис. 3.12, а, рис. 3.013, в). Увеличение хрома с 30 до 40 % повышает стойкость сплава против межкристаллитной коррозии. Причина возникновения межкристаллитной коррозии в однофазных никельхромовых сплавах — выделение карбидов типа М23Св в виде взаимосвязанной цепочки по границам зерен. Коррозия так же как и в случае коррозионностойких сталей развивается преимущественно вследствие обеднения приграничных зон хромом (рис. 3.13, б). Развитие межкристаллитной коррозии сопровож-

Высокохромистые стали XI7, Х28 проявляют склонность к межкристаллитной коррозии после нагрева их до 900° (и выше) и быстрого охлаждения. Условия,, благоприятные для возникновения межкристаллитной коррозии, создаются, в частности, при сварке нержавеющих сталей.