Коррозионная стойкость.

Высоколегированные хромоникелевые аустенитные стали наиболее часто используют как коррозионно- стойкие. Основное требование, которое в этом случае предъявляется к сварным соединениям, - стойкость к различным видам межкристаллит- ной коррозии. Мсжкристаллитная коррозия в сварных соединениях может развиваться как в металле шва, так и в основном металле зоны термического влияния у линии сплавления (ножевая коррозия) или на некотором удалении от шва. Механизм развития этих видов межкристал- литной коррозии одинаков. Он связан с длительным пребыванием металла в температурном интервале 500...850 °С и выпадением из аустенита карбидов хрома, обедняющих хромом периферийные участки зерен аустенита.

Схематическая зависимость появления склонности к межкристал- литной коррозии в результате длительности воздействия на металл различных температур показана на рис. 8. Наибольшая предрасположенность к межкристаллитной коррозии развивается при нагреве аустенитной стали в температурном интервале 730...750°С. Отвечающее этому интервалу время выдержки называется критическим - tKp. Как ниже, так и выше указанных температур увеличивается время, необходимое для появления в металле чувствительности к коррозии. При длительном нагреве до более высокой температуры (выше 850 °С) приобретается повторная стойкость к межкристаллитной коррозии. Способствует этому диффузионное перемещение атомов хрома из глубинных участков зерна к обедненным хромом приграничным областям.

Схематическая зависимость появления межкристаллитной коррозии от длительности воздействия на метали различных температур

Рис. 8. Схематическая зависимость появления межкристаллитной коррозии от длительности воздействия на метали различных температур

На величину ZKp большое влияние оказывает содержание углерода в стали. С его увеличением значения /кр интенсивно уменьшаются. Поэтому одной из мер борьбы с межкристаллитной коррозией стало снижение содержания углерода в хромоникелевых сталях. Увеличить /кр можно также путем введения в металл более сильных карбидообразова- телей, чем хром, например Ti, Nb. Количество этих элементов должно соответствовать содержанию в стали углерода с тем, чтобы они связали в стойкие преимущественно мелкодисперсные карбиды весь имеющийся углерод. В этом случае практически исключается образование карбидов хрома и обеднение хромом приграничных участков зерен.

Причины, вызывающие развитие коррозии на различных участках сварного соединения, различны. Появление очагов коррозии в металле шва связано в основном с повышенным содержанием углерода и отсутствием или недостаточным содержанием титана или ниобия. Неблагоприятный сварочный термический цикл - длительное пребывание металла шва в интервале критических температур (t > fKp, рис. 8) - приводит к появлению склонности металла шва к межкристаллитной коррозии в агрессивной среде. Шов может потерять стойкость против межкристаллитной коррозии и в результате воздействия критических температур в процессе эксплуатации изделия.

Аустенитно-ферритные швы с дезориентированной структурой имеют повышенную стойкость против межкристаллитной коррозии по сравнению с аустенитными. В результате увеличения протяженности границ зерен за счет их измельчения становятся больше и поверхности, на которых выделяются карбиды хрома. Поэтому местное обеднение объема зерна хромом уменьшается. Кроме того, процессы диффузии атомов хрома в феррите из-за менее компактной упаковки атомов в кристаллической решетке протекают значительно быстрее, чем в аустените. В связи с чем, выравнивание концентрации хрома в обедненных и центральных участках зерна ускоряется.

Межкристаллитная коррозия основного металла в участках зоны термического влияния, расположенных на некотором удалении от шва, при отсутствии в металле титана или ниобия может быть вызвана также воздействием критических температур, обусловленных неоптимальным сварочным термическим циклом или эксплуатацией изделия.

Ножевая коррозия основного металла имеет сосредоточенный характер и поражает очень узкую полоску металла, нагреваемую при сварке до температур 1250 °С и более. Этот вид коррозии развивается в сталях, стабилизированных титаном или ниобием. При этом нагреве может произойти растворение в аустените карбидов таких элементов, как титан, ниобий, ванадий, цирконий. Последующее медленное охлаждение металла в интервале критических температур (500...800 °С), или так называемый провоцирующий повторный нагрев до этих температур, в процессе многопроходной сварки или эксплуатации изделия неблагоприятно сказывается на коррозионной стойкости этой части сварного соединения. При этих температурах перешедший ранее в раствор углерод (при растворении карбидов титана, ниобия и др.) вследствие снижения его растворимости в аустените перемещается к границам зерен. Это приводит к образованию карбидов хрома и обеднению хромом прилегающих к границам периферийных участков зерен. Обедненные хромом участки зерен твердого раствора становятся объектом межкристаллиг- ной коррозии. Они занимают узкую полоску металла в зоне термического влияния, где локализуется межкристаллитная коррозия, получившая название «ножевой».

Эффективными мерами борьбы с этим опасным видом разрушения металла околошовной зоны служат создание повышенных скоростей охлаждения металла, а также снижение содержания углерода в коррозионно-стойких сталях. Восстановить стойкость сварных соединений против ножевой коррозии можно низкотемпературной термообработкой - стабилизирующим отжигом, заключающимся в длительном нагреве металла при 850...900 °С в течение 3...5 ч с последующим остыванием на воздухе. В этом случае нагрев приводит к диффузионному повышению концентрации хрома в обедненных приграничных участках за счет перемещения его из глубины зерна, и металл становится нечувствительным к межкристаллитной коррозии.

В сварных соединениях аустенитных сталей может наблюдаться еще один вид коррозионного разрушения - коррозионное растрескивание, возникающее под совместным действием растягивающих напряжений и агрессивной среды. Разрушение развивается как мсжкристаллит- ное, так и транскристаллитное. Снижение уровня остаточных сварочных напряжений - одна из основных мер борьбы с этим видом коррозионного разрушения.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >