Коррозионное растрескивание аустенитных сталей

Обновлено: 16.05.2024

Коррозийное растрескивание под напряжением (КРПН) – это растрескивание, вызванное комбинированным воздействием растягивающего напряжения и коррозионности среды. Воздействие КРПН обычно проявляется на свойствах металла в виде (так называемого) "сухого" растрескивания или в виде снижения порога усталости материала. Растягивающие напряжения могут быть как в форме непосредственно прилагаемого напряжения или в виде остаточного напряжения.

Коррозионное растрескивание под напряжением (КРПН) характеризуется трещинами, распространяющимися либо транскристаллически, либо межкристаллитно (вдоль границ зерен). Существует несколько типов коррозионного растрескивания под напряжением (КРПН), например: КРПН, вызываемое хлоридом, и КРПН, вызываемое сероводородом (H2S).

Коррозионное растрескивание под напряжением (КРПН) является результатом комбинированного действия трех факторов:

  • Растягивающее напряжение в металле
  • Агрессивные среды - особенно хлоридсодержащие или сероводородсодержащие (H2S) среды. КРПН, вызываемое хлоридом, обычно происходит при температуре выше 60 °C (140 °F)
  • Использование восприимчивых к коррозионному растрескиванию под напряжением (КРПН) материалов

Коррозионному растрескиванию под напряжением изделий из нержавейки в хлоридсодержащей среде предшествует точечная коррозия, которая происходит в том случае, когда нержавеющая сталь не обладает достаточной устойчивостью к точечной коррозии. Таким образом в металле появляются трещины, которые со временем увеличиваются. В конечном итоге это приводит к потере контакта между зернами металла.

Причины коррозионного растрескивания под напряжением (КРПН)

Образование трещин в металле происходит в местах напряжения.

Этот процесс предполагает ускоренную коррозию вдоль траектории повышенной коррозийной восприимчивости, при этом основная часть материала, как правило, не подвергается коррозийному разрушению. Чаще всего активная траектория проходит по границе зерна, где примеси могут затруднять пассивирование.

Таким образом, может развиться некоторая форма щелевой коррозии, в результате чего будет корродировать граница зерна, а поверхность вокруг трещины останется цельной. Этот процесс может происходить при отсутствии нагрузки, и приводить к межкристальной коррозии, которая равномерно распространится по поверхности материала. Эффект от приложенного напряжения, вероятно, заключается в основном в раскрытии трещин, а следовательно в облегчении процесса распространения продуктов коррозии по направлению - от вершины трещины – что, в свою очередь, также приведёт к ускорению процесса коррозии. Коррозионные процессы вдоль активной траектории по своей природе ограничены скоростью коррозии металла на вершине трещины: это ограничивает максимальную скорость роста трещин до 10-2 мм/с, но темпы роста трещин зачастую гораздо ниже, примерно около 10-8 мм/с (около 1 мм в течение 3-х лет) или даже меньше.

Холодная деформация и формовка, сварка, термообработка, механическая обработка и шлифовка могут быть причинами возникновения остаточных напряжений. Величина и важность таких напряжений часто недооценивается. Остаточное напряжение, появившееся в результате сварочных работ, как правило, стремится к (условному) пределу текучести. Рост количества продуктов коррозии в закрытых пространствах также может вызывать значительные нагрузки и этот аспект нельзя упускать из виду. КРПН обычно происходит в результате влияния комбинации трёх факторов: чувствительности сплава, неблагоприятной окружающей среды и воздействия нагрузки.

Как правило, большая части поверхности не подвержена разрушительной силе коррозии, однако мелкие трещины все же способны проникать в материал. По своей микроструктуре эти трещины могут иметь межкристальную или транскристальную морфологию. Трещины под воздействием КРПН макроскопически обладают хрупким внешним видом. КРПН классифицируется как катастрофический вид коррозии в связи с тем, что обнаружение таких мелких трещин может быть весьма затруднено, а ущерб от их возникновения предсказать очень не просто. Экспериментальные статистические данные о КРПН печально известны своим широким разбросом. Ужасное разрушение может произойти совершенно неожиданно даже при минимальной общей потере материала.
Микрофотография (X500) иллюстрирует межкристаллическую КРПН в трубе теплообменника с трещиной по границам зерен. Микрофотография (X300) иллюстрирует КРПН в трубопроводной системе химической обработки из нержавеющей стали AISI 316. Трещины от хлоридной коррозии под напряжением в аустенитной нержавеющей стали характеризуются несколькими разветвленными "молниями".

КРПН под воздействием хлорида

Это одна из самых важных форм коррозии под напряжением: она имеет отношение к коррозии под воздействием хлорида в атомной отрасли. Коррозия под воздействием хлорида является разновидностью межкристаллитной коррозии, которая происходит в аустенитной нержавеющей стали под растягивающим напряжением в присутствии кислорода, ионов хлорида и высокой температуры. Считается, что она начинается с того, что карбид хрома накапливается вдоль границ, которые делают металл не защищённым от коррозии. Эта форма коррозии контролируется сохранением низкого уровня ионов хлорида и кислорода в окружающей среде, а также использованием низкоуглеродистой стали.

Коррозийное растрескивание под напряжением вызываемое H2S
Технологические жидкости, применяемые в нефтяной и газовой промышленности для увлажнительных и окислительных работ, часто содержат определенное количество сероводорода (H2S). При рассмотрении риска возникновения коррозии, вызываемой кислыми технологическими жидкостями, необходимо принимать во внимание не только величину рН, но и парциальное давление H2S. Кроме того, стоит обращать внимание на температуру, содержание кислорода и хлора, а также на присутствие каких-либо твердых частиц (таких как песок).

Подтверждается, что коррозионное растрескивание под напряжением, вызываемое H2S, чаше всего протекает при температуре около 80 °C (176 °F), но растрескивание может произойти и при температуре ниже 60 °C (140 °F).

Как сократить риск коррозионного растрескивания под напряжением (КРПН)

Риск коррозионного растрескивания под напряжением (КРПН) можно свести к минимуму за счет качественного проектирования оборудования и инвентаря. Особенно важно избегать концентрации механического напряжения растяжения, которое появляется на острых кромках и вырезах. Во многих случаях проблемы коррозионного растрескивания под напряжением (КРПН) могут быть решены путем правильного выбора подходящего материала.

Наиболее эффективными средствами для предотвращения КРПН являются:

  1. правильное использование соответствующих металлов;
  2. снижение напряжения;
  3. устранение критически-значимых элементов из окружающей среды: гидроксидов, хлоридов и кислорода;
  4. избегание застойных зон и щелей в теплообменниках, где могут концентрироваться хлорид и гидроксид. Низколегированная сталь менее восприимчива, чем высоколегированная, но она может быть подвержена КРПН благодаря воде с содержанием ионов хлорида.

Аустенитные стали типа ASTM304 и 316 имеют ограниченную стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением (КРПН) даже при очень низком содержании хлора и низких температурах.

Коррозия под напряжением аустенитных нержавеющих сталей

Наиболее широко в реакторостроении применяются аустенитные нержа­веющие стали. Из них изготавливают оболочки ТВЭЛов, каналы и другие элементы активной зоны. Вне активной зоны эти стали применяют для изготовления трубопроводов первого и второго контуров ВВР, парогенера­торов, теплообменников, циркуляционных насосов и арматуры, а также для плакирования корпусов реакторов, изготовленных из низколегирован­ных сталей.

Большим преимуществом аустенитных нержавеющих сталей является существенно меньшее охрупчивание под действием нейтронного потока по сравнению с перлитными сталями. Именно это их свойство побуждает на­плавлять ими всю внутреннюю поверхность перлитных корпусов типа ВВЭР.

Существенным недостатком аустенитных сталей является их склон­ность к особому виду разрушений – коррозии под напряжением (или кор­розионному растрескиванию), проявляющейся при наличии наклепа, неиз­бежного в процессе изготовления изделий из стали. Скорость развития трещин велика и может достигать нескольких санти­метров в час. Характерно, что скорость общей коррозии металла, проис­ходящей наряду с коррозионным растрескиванием, весьма невелика.

Опыт эксплуатации АЭС с ВВЭР показывает, что коррозионное растрескивание аустенитных нержавеющих сталей является наиболее опасным ви­дом коррозии оборудования. При коррозионном растрескивании трещина может распространяться перпендикулярно растягивающим напряжениям от границы раздела с коррозионной средой вглубь металла, преимущественно по телу зерна (транскристаллитное растрескивание) либо по границам зерен стали (межкристаллитное коррозионное растрескивание).

После сравнительно небольшого времени эксплуатации в стали, практически не имеющей общих коррозионных поражений, появля­ются сквозные трещины, что приводит к разгерметизации систем, образо­ванию течей воды или пара. Особенно опасно коррозионное растрескивание в первом контуре ЯЭУ, так как после нарушения герметичности ТВЭЛов, корпуса реактора, трубопроводов резко ухудшается радиационная обста­новка, вследствие чего эксплуатация невозможна, а ремонт связан с большими трудностями.

Следует иметь в виду, что стали, не склонные к межкристаллитной коррозии в начале эксплуатации АЭУ, становятся склонными к ней после длительной эксплуатации при высоких температурах. Однако чтобы кор­розионные разрушения реализовались именно в виде межкристаллитной коррозии, необходимо сочетание определенных условий: высокой темпера­туры, наличия кислорода и хлор-ионов. Снижение концентрации кислорода и хлор-ионов в воде может предотвратить межкристаллитную коррозию нержавеющих сталей.

Коррозионное растрескивание имеет электрохимическую природу. Можно полагать, что его причиной является распад аустенита под влия­нием локальных деформаций с образованием a-фазы и интенсивное ее рас­творение в среде, содержащей хлориды. Растрескивание ускоряется в при­сутствии растворенного кислорода, хлоридов и при повышенном рН воды. В отсутствие кислорода, но при высоком рН воды, может развиваться и щелочная хрупкость напряженного металла, особенно при наличии наклепа.

В воде первого контура реакторов двухконтурных АЭС невозможно достичь полного отсутствия кислорода в силу протекающих процессов радиолиза. Во вторых контурах, т.е. в воде парогенераторов, в связи с работой деаэраторов и при подаче питательной воды в область интенсивного паро­образования в парогенераторе возможно практически полное отсутствие растворенного в воде кислорода.

Рассмотрим подробно, как протекает коррозионное растрескивание аустенитных нержавеющих сталей, и какие факторы интенсифицируют этот процесс.

Процесс коррозионного растрескивания состоит из 3 стадий.

1 стадия: возникновение “зародыша” трещины. Нержавеющие стали в ВВР, контурах и конструкциях АЭУ находятся в пассивном сос­тоянии. Зарождение трещин, поэтому связано с появлением остролокализованных активных центров, нарушением пассивности, возникновением локаль­ных коррозионных элементов. Причины их возникновения:

1. Неравномерное распределение растягивающих напряжений: концен­тратор напряжений становится анодом, а остальная поверхность металла – катодом.

2. Локальное разрушение защитной пленки на металле в пассивном сос­тоянии. Оголенный металл в месте разрушения пленки будет анодом, а вся поверхность металла, покрытая пленкой, - катодом. При таком боль­шом соотношении площадей катода и анода последний будет интенсивно разрушаться. Нарушению целостности пассивного слоя способствует наличие в коррозионной среде хлор-ионов. Потенциал нержавеющей стали в воде, содержащий кислород и хлориды, со временем сдвигается в по­ложительную сторону за счет образования защитного кислородосодержащего пассивного слоя. Это приводит к возрастанию адсорбции хлор-ионов. Хлор-ионы концентрируются в растянутых и дефектных областях пассивной пленки. При этом в отдельных наиболее активных или дефектных точках происходит нарушение целостности пассивного слоя за счет замещения ионом хлора кислорода в кислородосодержащем слое типа МеОn или Мe(OH)n с образованием легкорастворимого комплекса MeOHCl или МeCln и в конеч­ном итоге гидратированных ионов металла Ме n+ . Все это способст­вует возникновению локальных коррозионных элементов.

II стадия: развитие коррозионной трещины. Избирательное растворение анодных участков образует микроскопические щели, у дна которых концентрируются напряжения, и начинается локальная пластичес­кая деформация. Ненапряженные боковые стенки трещины вместе с внеш­ней поверхностью металла играют роль катода, а дно трещины, где кон­центрируются напряжения, становится анодом. В острие трещины настоль­ко усиливается анодное растворение металла, что трещина распространя­ется вглубь со скоростью 0,5 – 2,5 мм/ч.

Раствор вне трещины нейтрален, рН = 7, содержит кислород и хлори­ды, но агрессивность среды недостаточна для нарушения пассивного состо­яния всей поверхности металла. Начальное образования “зародыша” тре­щины идет на границе раздела металл - пленка. Поэтому массообмен меж­ду зоной реакции и основным раствором несколько затруднен уже в на­чальный момент и ухудшается по мере углубления трещины. Это приводит к тому, что состав раствора в узких глубоких микрообъемах трещины сильно отличается от состава внешней коррозионной среды. В микрообъ­еме трещины наблюдается снижение рН и повышение концентрации ионов хлора.

Механизм подкисления в микрообъеме при ограниченном массообмене с остальным раствором связан с образованием гидроксидов или оксидов металла по уравнениям:

или с гидролизом ионов металла Ме n+

Компоненты нержавеющих сталей по-разному влияют на подкисление среды в микрообъеме. Наиболее сильному локальному подкислению способствует хром и молибден.

Вследствие этих процессов у активных анодных участков на дне тре­щины увеличивается кислотность среды (снижается рН).

С ростом концентрации ионов водорода повышается и локальная кон­центрация ионов Сl - , втягиваемых электрическим полем внутрь трещины для нейтрализации объемного положительного заряда ионов Н + . Гидролиз и концентрирование хлоридов взаимно усиливают друг друга. При гидролизе вблизи анода увеличивается положительный заряд (за счет накопления ионов Н + ), необходимый для втягивания внутрь ионов Сl - . Миграция по­следних не только нейтрализует объемный заряд, но и увеличивает агрес­сивность среды и усиливает коррозию металла, с переходом в раствор новых ионов металла, способных к гидролизу. Эта стадия идет автока­талитически, рН внутри трещины падает до 0,1-3,5 при pH внешней среды 5-7, концентрация ионов С1 - возрастает более чем на порядок (3-6 моль/л внутри трещины при 0,1 моль/л в объеме раствора), т.е. внутри коррозионной трещины образуется довольно концентрированный раствор НСl.

Растягивающая нагрузка, концентрируясь на дне трещины, вызывает остролокализованную пластическую деформацию металла. При одновременном действии аг­рессивной среды (НС1) это приводит к усилению анодного растворения металла на дне трещины. Внутри трещины можно выделить две области. Область I вблизи острия трещины, достаточная для активи­зации напряженного металла острия дна, но сохраняющая пассивность (или заторможенность растворения) боковых стенок (рН = 0,1-3,5; С1 - до 3-6 моль/л).

В области II по мере приближения к внешней поверхности рН рас­тет до 3-7, что приводит к выделению из раствора гидроксидов и оксидов металлов, в первую очередь трехвалентных хрома и железа.

Выпадение осадка в области II резко ухудшает обмен раствора внут­ри трещины с менее агрессивной внешней средой, и возникают условия для локального роста агрессивности раствора в области I. Кроме того, оса­док вследствие увеличения объема при его образовании может расклини­вать стенки трещины, увеличивая нагрузку в острие. Например, при 205 0 С продукты коррозии нержавеющей стали Fe3O4, Fe2O3, Cr2O3, и (Cr, Fe)2O3 могут создавать давление от 280 до 490 атм.

Основным расходуемым компонентом коррозионной среды внутри трещины является вода, и ее недостаток может лимитировать скорость про­цесса. Однако при коррозионном растрескивании в режиме роста трещины вода может вдавливаться внутрь гидростатическим давлением и втягиваться капиллярными силами.

III с т а д и я : конечное лавинообразное разрушение. Представ­ляет собой механическое разрушение металла вследствие превышения его предела прочности.

Коррозионное растрескивание реализуется лишь при следующих условиях:

1. Наличие растягивающих напряжений выше критического или порого­вого значения (G > Gкр).

2. Наличие в коррозионной среде активатора (аниона, способного вызвать возникновение трещин) и окислителя.

Анион, способный вызвать коррозионное растрескивание (активатор), должен обладать высокой подвижностью, чтобы быстро проникать в узкую щель, и такими адсорбционно-химическими свойствами, чтобы вытеснить ионы ОН - или кислород из малорастворимого поверхностного комплекса (соединения) с образованием растворимого комплекса. Этими свойствами обладает ион С1 - . Хотя С1 - уступает по подвижности гидроксид-ионам ОН - , но концентрация ОН - в воде низка, а втягиваемые внутрь трещины они осаждаются уже в верхней части ее ионами металлов, в первую оче­редь Fe 3+ , Сr 3+ . Поэтому хлор-ион является активатором коррозионного растрескивания.

Для появления коррозионного растрескивания в нейтральных водных средах должны присутствовать одновременно хлор-ионы и кислород. Опасные концентрации хлор-ионов и кислорода взаимосвязаны: чем меньше в воде хлор-ионов, тем большие концентрации кислорода безопас­ны. Полное обескислороживание воды не вызывает коррозионного растрескивания нержавеющих сталей даже при концентрации хлор-иона 2% (тем­пература 300 0 C). На скорость коррозионного растрескивания оказывают влияние также рН воды и температура.

Повышение рН до 10 повышает стойкость нержавеющей стали против коррозионного растрескивания. Более высокие значения рН (до 11) нежелательны, так как усиливается межкристаллитная коррозия нержавеющих сталей и наблюдается щелочное коррозионное растрескивание. На практике для повышения pH воды применяют добавки амми­ака, который благодаря своей летучести не концентрируется на теплопередающих поверхностях, тем самым не приводит к местному повышению рН на них. При этом исключается щелочное коррозионное растрескивание. Повышение температуры, как правило, ускоряет коррозионное растрескивание.

Вывод: коррозионное растрескивание аустенитных нержавеющих сталей – один из наиболее опасных видов коррозии. Усиливается в присутствии хлор-ионов и кислорода.

Коррозия латуней

Для предотвращения значительной эрозии латуней в сочетании с большой коррозией, скорости охлаждающей воды в трубах конденсатора не должны быть выше 2,2 м/сек.

Коррозионные повреждения проявляются в конденсаторных трубках в виде общего пробочного обесцинкования, коррозионного растрескивания, ударной коррозии и коррозионной усталости. Обесцинкование является электрохимическим процессом, в котором цинк выполняет роль анода, а медь - катода.

При эксплуатации конденсаторов турбин в процессе контакта с кон­денсирующимся паром латуни склонны к коррозионному растрескиванию, которое может протекать как межкристаллитно, так и транскристаллитно.

Растрескивание наблюдается преимущественно при одновременном на­личии в паре кислорода, неизбежного в вакуумных системах, и аммиака. Увеличение содержания в латуни цинка сильно повышает ее склонность к коррозионному растрескиванию.

В процессе контакта с охлаждающей водой латунь может подвергаться также ударной коррозии, связанной с явлением кавитации.

Доля отдельных видов коррозии латуней характеризуется следующими примерными цифрами (%): ударная коррозия развальцованных концов трубок - 30, общее обесцинкование - 20, пробочное обесцинкование - 15, ам­миачная коррозия со стороны пара - 11, коррозионное растрескивание - 6,5, трещины коррозионной усталости - 5. На долю разрушений, связан­ных с механическими повреждениями трубок, приходится 12,5%.

Вывод:Основное применение медных сплавов на АЭС – конденсаторы турбин, что связано с их высокой теплопроводностью. Характеризуются высокой общей коррозионной стойкостью.

Растрескивание коррозионная

33. Акольэин П.А., Гуляев 'В.Н. Коррозионное растрескивание аустенитных сталей. М.: Госэнергоиздат, 1963.

Коррозионное растрескивание аустенитных хромоникелевых сталей. Аустенитные коррозионно-стойкие стали подвергаются КР в различных по составу, температуре, давлению средах: горячих растворах неорганических хлоридов; воде и паре высоких параметров, содержащих хлор-ионы и кислород; органических кислотах и хлоридах, морской воде; серной кислоте с хлоридами; смесях хлористого натрия и бихрома калия; соляной кислоте, травильных растворах и др.

2. Акшенцева А. П., Шварц Г. Л., Крутиков А. Н. Термическая обработка, предотвращающая коррозионное растрескивание аустенитных сталей. — Металловедение и термическая обработка металлов, 1964, № 10, с. 44—49.

Наряду с растворами электролитов коррозионное растрескивание аустенитных нержавеющих сталей наблюдается в воде, а также в паровой фазе (в сухом, перегретом и насыщенном паре). Поэтому в системах тепловых и атомных электростанций наблюдается коррозионное растрескивание элементов конструкций из нержавеющих аустенитных сталей. В авиационной практике происходят разрушения болтов из мартенситной стали вследствие коррозионного растрескивания во влажной атмосфере.

60. Акользин П. А., Гуляев В. Н. Коррозионное растрескивание аустенитных сталей. М.—Л., Энергоиздат, 272 с.

ские добавку рН, температура и состав сплава. Попеременное смачивание и осушение, кипение на теплопередающих поверхностях— вероятные причины концентрирования хлоридов. Относительно низкие концентрации хлоридов и кислорода вызывают растрескивание аустенитных нержавеющих сталей, в частности при условиях попеременного смачивания и высыхания. Относительно высокая концентрация хлоридов либо кислорода может быть безопасной, если концентрация одного из них достаточно мала. В некоторых работах отмечалось положительное влияние высоких рН (до 10) в отсутствие других добавок. Отмечено положительное влияние Na3PO4 и Na2SO3.

.-'Коррозионное растрескивание аустенитных нержавеющих сталей может привести к чрезвычайно быстрому /выходу из строя узлов энергетического оборудования. Под корро-'.зионным растрескиванием X. Л. Логан [111,70] понимает спонтанное разрушение металла вследствие -комбинированного воздействия ; коррозионного процесса и механических напряжений. Коррозион-; ное растрескивание аустенитных нержавеющих сталей преимущественно наблюдается в следующих средах [111,71]: 1) в кислых рас-' творах хлоридов; 2) в растворах, содержащих хлориды и перекись водорода или иной окислитель; 3) морской воде; 4) растворах сероводорода. __~

'По мнению большинства авторов, коррозионное растрескивание аустенитных нержавеющих сталей наблюдается в растворах, содержащих хлориды и кислород. Интенсивность развития трещин зависит от концентрации хлоридов в растворе. Так, М.Шейл [111,106] указывает, что в растворах хлористого магния и хлористого цинка период времени до разрушения образца уменьшается почти линейно с ростом концентрации солей (рис. 111-31). Существенную роль в развитии растрескивания играет также характер катиона в растворе хлоридов [111,93]. Испытания проводились в кипящих 10-30-50-процентных растворах хлоридов или в насыщенных рас-

В свете изложенного рассмотрим влияние на коррозионное растрескивание аустенитных нержавеющих сталей 1Х18Н9Т таких факторов, как степень деформации, состав стали, коррозионная среда и т. д. При холодной деформации до степени вытяжки 30 % достаточно глубоко аустенитной нержавеющей стали с концентрацией 12% никеля наблюдается лишь незначительное увеличение магнитного насыщения (рис. 111-36), что свидетельствует о том, что а-фаза образуется в небольшом количестве. При этом стабильность аустенита умень-

Коррозионное растрескивание аустенитных стал е" и на тепловых электростанциях. Аустенитные стали в условиях работы теплоэнергетических установок (котлов, парогенераторов, реакторных установок) могут подвергаться нескольким видам коррозии под напряжением. Так, нержавеющие стали этого класса, нелигированные титаном, ниобием или танталом, склонны к образованию трещин межкристаллитнои коррозии. С металлографической точки зрения, этот вид коррозионного разрушения металлов и сплавов характеризуется образованием начальных трещин и ответвлений от основной трещины по границам зерен. При дальнейшем развитии коррозии этого вида, связанном с появлением концентраторов напряжений, также возможно образование транскристаллитных трещин. Кроме того, аусте-нитные стали, легированные титаном и ниобием и особенно нелегированные ими, в условиях работы теплоэнергетических установок тоже подвергаются межкристаллитнои коррозии. Трещины межкристаллитнои и кислотной коррозии под напряжением образуются на участках металла с наибольшими напряжениями и обязательно с той стороны, где волокна металла растянуты. Наиболее характерными признаками такой коррозии являются:

растрескивание, коррозионная усталость, коррозионная эрозия); наличие серо-водородсодержащих электролитов (водородное охрупчивание, сульфидное растрескивание) .

Коррозионно-механическое разрушение металлов происходит при одновременном воздействии коррозионной среды и механических напряжений. Основные виды коррозионно-механического разрушения металлов: коррозионное растрескивание, коррозионная усталость, фреттинг-коррозия, коррозионная эрозия, кавитация, сульфидное растрескивание, водородное охрупчивание.

не склонны к коррозионному растрескиванию в атм. условиях, т. е. склонность к коррозионному растрескиванию проявляется только у сплавов, представляющих собой пересыщенные твердые растворы. Термич. обработка, приводящая к изменению фазового состава сплава, существенно изменяет склонность к коррозии под напряжением. Термич. обработка сплава Mg+8% Al, приводящая к полному распаду пересыщенного твердого раствора и к выделению интерметаллич. соединений в виде мельчайших, не связанных друг с другом частичек, предотвращает коррозионное растрескивание. Коррозионная среда является одним из условий, вызывающих коррозионное растрескивание. Изоляция поверхности напряженного образца, напр, лакокрасочным покрытием, смазкой и др., либо сильно отодвигает время образования трещин, либо предотвращает их. Коррозионное растрескивание не протекает также

в средах, в к-рых процесс коррозии практически не идет, напр, в среде безводного бензина, керосина, ацетона и др. Время до растрескивания одного и того же сплава изменяется в зависимости от среды от неск. минут до неск. месяцев или до полной устойчивости в данной среде. Однако при большой скорости коррозии коррозионное растрескивание не наступает. Большую роль в скорости образования трещины играют характер и толщина естеств. или искусств, защитных пленок. Коррозионное растрескивание может происходить только при действии растягивающих напряжений, а сжимающие напряжения способствуют уменьшению склонности к коррозионному растрескиванию. Дробеструйная обработка, обработка роликами и др., при к-рых создаются на поверхности магниевых сплавов напряжения сжатия, существенно повышают сопротивление сплавов коррозионному растрескиванию. Коррозионная трещина всегда развивается перпендикулярно направлению действия растягивающих напряжений, при этом разрушение образцов носит хрупкий характер. Трещина, часто прерывистая, проходит как по телу зерна, так и по границам зерен (рис. 8). С увели-

Под коррозионной стойкостью понимают способность материала сопротивляться различным видам коррозионного воздействия, среди которых к наиболее важным относятся1 следующие: общая коррозия, структурно-избирательная коррозия (межкристаллит-ная, ножевая, язвенная и другие виды местных повреждений), коррозионно-механическое воздействие на материал (коррозион-" ное растрескивание, коррозионная усталость). Анализ повреждений материала показал следующие цифры разрушения технологичес-, кого оборудования под воздействием коррозии (по данным ВНИИ-химмаша): общая коррозия — 31%; межкристаллитная— 10%; язвенная — 16%; кавитация, эррозия — 9%; коррозионное растрескивание— 22%; другие виды—12%.

Одним из видов разрушения являются коррозионные усталость и растрескивание. Коррозионная усталость возникает при одновременном воздействии циклических растягивающих напряжений и агрессивной среды и обусловлена значительным снижением предела выносливости в специфических условиях по сравнению с пределом выносливости этих металлов на воздухе. Коррозионное растрескивание наблюдается при одновременном воздействии коррозионной среды и внешних или внутренних растягивающих напряжений с образованием транекри-сталлитных или межкристаллитных трещин.

Особую группу образуют коррозионно-механические разрушения, в которую входят: коррозионное растрескивание, коррозионная усталость, фреттинг-коррозия, водородное охрупчивание, эрозионная коррозия, кавита-ционная коррозия.

По характеру разрушений металлов и сплавов различают несколько основных видов коррозии (ГОСТ 5272—68*): равномерная коррозия, неравномерная коррозия, местная коррозия, межкристаллитная коррозия, коррозия под напряжением, коррозионное растрескивание, коррозионная усталость, контактная коррозия, щелевая коррозия, биокоррозия.

Эффективные в условиях общей коррозии известные маслорастворимые ингибиторы коррозии и защитные продукты зачастую не обеспечивают защиту от коррозионно-механического разрушения металла. Разработка эффективных в этих условиях продуктов требует существенно иного подхода, учитывающего особенности таких локальных видов коррозии, как коррозионное растрескивание, коррозионная усталость и т.д.

Быстрое развитие химической и смежных отраслей технологии в последнее время сопровождается использованием большого количества новых агрессивных сред, ужесточением параметров технологических процессов, значительным повышением единичных мощностей технологических установок и увеличением времени их безостановочной эксплуатации. Увеличение коррозионных потерь и изменение характера наиболее часто встречающихся коррозионных разрушений в сторону локальных процессов (коррозионное растрескивание, коррозионная усталость, питтинговая, щелевая, межкристаллитная коррозия) резко повышают требования к надежности оборудования, выход из строя которого ведет к большому экономическому, а зачастую и экологическому ущербу. Создание принудительных методов

Коррозионное растрескивание аустенитных сталей

ОСОБЕННОСТЬ КОРРОЗИОННОЙ ИЗНОСА СТАЛЕЙ АУСТЕНИТНОГО КЛАССА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ЭКСПЕРТИЗЫ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Орешкин Александр Юрьевич 1 , Шлячков Денис Алексеевич 2 , Юшков Александр Борисович 3
1 ООО "Промтехмониторинг" г.Волгоград, технический директор
2 ООО "Промтехмониторинг" г.Волгоград, начальник лаборатории НКиТД
3 ООО "Промтехмониторинг" г.Волгоград, ведущий специалист


Аннотация
В данной работе произведено обзор и анализ причин коррозионного разрушения сталей аустенитного класса (12Х18Н10Т) в среде очищенного нитробензола, которые необходимо учитывать при проведении экспертизы промышленной безопасности технических устройств в химической и нефтехимической промышленности.

THE FEATURE OF CORROSION OF AUSTENITIC STEELS DURING THE EXAM-INATION OF INDUSTRIAL SAFETY OF THE TECHNOLOGICAL EQUIPMENT OF CHEMICAL AND PETROCHEMICAL

Oreshkin Aleksandr Yurevich 1 , Shlyachkov Denis Alekseevich 2 , Yushkov Alexandr Borisovich 3
1 LLC «Promtechmonitoring» Volgograd, technical director
2 LLC «Promtechmonitoring» Volgograd, head of laboratory
3 LLC «Promtechmonitoring» Volgograd, senior specialist


Abstract
In this paper a review and analysis of the causes of corrosion damage of austenitic steels (12H18N10T) in the environment of purified nitrobenzene that must be considered during the examination of indus-trial safety of technical devices in the chemical and petrochemical.

Экспертиза промышленной безопасности (ЭПБ) является одним из способов обеспечения промышленной безопасности на опасных производственных объектах нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности. Промышленная безопасность опасных производственных объектов регулируется и регламентируется федеральным законом 116-ФЗ [1] «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». Одним из требований указанного выше ФЗ является проведение экспертизы промышленной безопасности, основной целью выполнения которой является максимально точная оценка риска аварии и продление срока безопасной эксплуатации оборудования.

Требования к порядку проведения экспертизы промышленной безопасности документации на консервацию, ликвидацию, техническое перевооружение опасных производственных объектов химической, нефтехимической и нефтегазоперерабатывающей промышленности устанавливаются Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности «Порядок осуществления экспертизы промышленной безопасности в химической, нефтехимической и нефтегазоперерабатывающей промышленности» [2].

Широкое применение нашли в химической и нефтехимической промышленности стали аустенитного класса. Хромоникелетитановая аустенитная сталь 12Х18Н10Т получила наибольшее распространение в промышленности ввиду возможности успешного использования ее в разнообразных эксплуатационных условиях. Она обладает высокой коррозионной стойкостью в ряде жидких сред, устойчива против межкристаллитной коррозии после сварочного нагрева, сравнительно мало охрупчивается в результате длительного воздействия высоких температур и может быть применена в качестве жаропрочного материала при температурах ~600° С.

При проведение экспертизы промышленной безопасности технологических трубопроводов установки по очистке нитробензола, специалисты выявили дефекты. для подробного изучения были вырезаны и подготовлены образцы. Анализ образцов технологических трубопроводов, работающих в среде нитробензола, установки по очистке нитробензола показал наличие нескольких механизмов коррозионного разрушения, например, точечная коррозия, коррозионное растрескивание под напряжением, межкристаллитная коррозия и равномерная коррозия. Химический анализ поверхности образцов и продуктов коррозии (отложений) показал наличие во всех случаях хлоридов.

Читайте также: