Ингибиторы коррозии металлов в кислых средах - Иванов Е.С.
Скачать (прямая ссылка):
3 Зак. 258
65
Склонность к коррозионному растрескиванию зависят от состава коррози-f онной среды, величины растягивающих напряжений, химического и фазового со| става сталей, природы и величины внутренних напряжений.
Склонность высокопрочных сталей ЗОХГСНА, ЗОХГСА, ЭИ643, ВЛ-1, 65Г и др. к коррозионному растрескиванию в кислых средах зависит от природу кислоты, рН п анионного состава кислых сред [103].
При возрастании концентрации кислоты склонность сталей к коррозионно-му растрескиванию увеличивается. Способность 20 %-ных кислот вызывать растрескивание стали ЗОХГСНА возрастает в ряду: H2S04<H3P04<HC1. Не вызывают растрескивания высокопрочных сталей растворы азотной кислоты, Введение в 20 %-ный раствор H2S04 анионов хлора снижает, а анионов S2C>3~f NOJ" повышает сопротивление сталей ЗОХГСНА и ЭИ643 коррозионному растрескиванию. Особенно интенсивно подвергаются растрескиванию углероди.
стые и высокопрочные стали в кислых средах, содержащих сероводород [115, 116].
Сопротивление высокопрочных сталей коррози* онному растрескиванию в значительной степени зависит от их химического и фазового состава^ Установлено, что с увеличением содержания угле» рода, хрома, никеля, молибдена, марганца в мар. тенситных сталях сопротивление их коррозионно» му растрескиванию снижается [103]. Это связано^ с увеличением внутренних напряжений в стали; Кремний не влияет на склонность мартенситной стали к коррозионному растрескиванию. Увели-' чение содержания углерода, хрома, марганца & Рис. 30. Типичная кривая малоуглеродистых (мягких) сталях повышает ш| коррозионного растрескива- сопротивление коррозионному растрескиванию! иия Термическая обработка (нагрев под закалку, от!
пуск, вид термической обработки), изменяющая структурные составляющие сталей, оказывает существенное влияние на стой* кость высокопрочных сталей к коррозионному растрескиванию [103, 116]. Склон-! иость высокопрочных сталей к коррозионному растрескиванию в кислых средах определяется также величиной и характером внутренних напряжений. Последние возникают обычно при термической обработке вследствие образования фаз различного удельного объема при неодповременности структурных превращений в объеме металла. При механической обработке внутренние напряжения мигут возникнуть также вследствие пластической деформации, локальных нагревов и т. п. Установлено, что с увеличением внутренних растягивающих напряжений склонность мартенситпой стали ЗОХГСНА к растрескиванию в 20 %-ной H:SO» увеличивается. Внутренние сжимающие напряжения (возникающие, например, При пескоструйной обработке) снижают склонность сталей к растрескиванию.
О склонности сталей к коррозионному растрескиванию судят по зависимости времени до растрескивания тр от величины приложенных растягивающих напряжений о [103, 116]. Существуют различные зависимости, связывающие тр и о, имеющие в большинстве эмпирический характер [103, 116—118]. В общем эти эмпирические зависимости имеют экспоненциальный, либо степенной характер. Типичная кривая коррозионного растрескивания приведена на рис.30. С увеличением растягивающих напряжений для всех сталей, склонных к растрескиванию, время до разрушения снижается. Основным качественным пок; зателем коррозионного растрескивания является тр при заданном уровне стягивающих напряжений.
Механизм коррозионного растрескивания и ингибирования в кислых средах
В настоящее время не разработана общепринятая теория механизма коррозионного растрескивания, которая бы могла с достаточной полнотой описать все случаи коррозионного растрескивания. Для установления механизма коррозионного растрескивания существенное значение имеет характер зависимости
аст-окаг
I
66
ts—Xp. Однако большинство уравнений, связывающих а—тр получено эмпирически без определенных представлений о механизме растрескивания, константы этих уравнений лишены ясного физического смысла. В работах [103, 117, 118] были предложены соответствующие уравнения коррозионного растрескивания на основе определенных теоретических представлений. В большинстве случаев коррозионное растрескивание в кислых средах может быть объяснено с позиции механоэлектро.хпмических представлений, в основу которых могут быть положены следующие соображения [103, 104]. При приложении растягивающих напряжений последние распределяются в металле неравномерно: концентрируются по границам ?ерен, скоплениям дислокаций, неоднородностям. В местах концентрации напряжений происходит наиболее интенсивное растворение металла, при этом возможность зарождения трещин определяется соотношением скоростей растворения металла в местах концентрации напряжений (и,) и на остальной поверхности металла (о2), т. е. усовием V]>i'2. Все условия, способствующие увеличению V, и уменьшению v2 будут повышать склонность металла к коррозионному растрескиванию. Дальнейшее развитие трещины представляет собой электрохимический процесс, активированный действием механических напряжений. Вследствие постоянной активации анодного процесса в вершине трещины механическим растяжением скорость анодного процесса в этой зоне возрастает в сотни и тысячи раз, что и приводит к спонтанному разрушению. На этом последнем этапе основное влияние оказывает механический фактор.
