CC BY
28
УДК 620.193.4/620:669.15
Д-р техн. наук О. Е. Нарiвський Запор1зький нацюнальний техычний ун1верситет, м. Запор1жжя
ОСОБЛИВОСТ1 СЕЛЕКТИВНОГО РОЗЧИНЕННЯ МЕТАЛ1В У МЕТАСТАБ1ЛЬНИХ I СТАБ1ЛЬНИХ П1ТИНГАХ СПЛАВУ 06ХН28МДТ У МОДЕЛЬНИХ ОБОРОТНИХ ВОДАХ
До^джено характернi особливостi селективногорозчинення Сг, М та Ев 13 метастабшьних i стабшьних пiтингiв, як зароджуються, пiдростають аборепасивуються на поверхнi сплаву 06ХН28МДТ в модельних оборотних водах зрН4... 8 та концентращею хлоридiв 180 i 600мг/л. Встановлено, що рНхлоридовмiсного середовища суттево впливае на iнтенсивнiстьрозчинення Сг, N1 та Fв 13 пiтингiв. Це зумовлено критичними потенцiалами, як встановлюються на сплавi в хлоридовмiсних середовищi та залежать вiд його хiмiчного складу i структури. За визначеними коефiцiентами селективного розчинення Cг iз пiтингiв встановлено, що в модельних оборотних водах з рН4 i концентрацiею хлоридiв 180 мг/л та з рН 5; 7;8 i 600 мг/л усi плавки сплаву пiтингують з утворенням стабiльних, а з рН5...8 i 180 мг/л та з рН4; 6 i 600 мг/л - метастабшьних пiтингiв.
Ключовi слова: селективне розчинення металiв, метастабiльнi пiтинги, стабiльнi пiтинги, модельнi оборотнi води.
Постановка проблеми
Сплав 06ХН28МДТ застосовують у виробницга пла-стинчастих та кожухотрубчастих теплообмшнишв, яш використовують у технолопчних процесах з арчаною, хромовою та фосфорною кислотою. Вш корозшнотрив-кий у розчинах цих кислот за будь -яко! температури та концентраци [1]. Однак теплообмшники зi сплаву 06ХН28МДТ часто щддаються ттинговш корози з боку оборотно! води, у склада яко! е хлорид-iони [2, 3]. Ппинго-ва короз1я теилообмшниюв виводить !х з експлуатаци. При цьому вони майже не щддаються ремонту пiсля ппинго-утворення на поверхт теплопередавальних елементiв.
Аналiз останшх досл1джень i публiкацiй
Пиинготривюсть корозшнотривких сталей i сплавiв у хлоридовмюних середовищах визначають за рiзницею потенщашв рапасивацц та вшьно! корози [4-6], корозшни-ми втратами [3, 7-10] та критичною температурою ттингу-вання [3, 11, 12]. При цьому критичною температурою пггангування е мшмальна температура утворення ста-бiльних штинпв на поверхнi сталi або сплаву в хлори-довмiсному середовищi з певним вмютом хлоридiв та рН.
Стабшьш пiтинги iдентифiкують за геометричними ознаками [13], але це не завжди дае стабiльнi результа-ти. У працях [14-15] запропоновано iдентифiкувати стабшьш ттинги, застосовуючи коефщенти селективного розчинення Сг iз пiтингiв. Запропоноват в цих працях критерп щентифшаци стабiльних i метастабiльних штинпв дають стабiльнi результати, як1 не залежать ввд
геометричних розмiрiв пгганпв.
Мета роботи. Встановити характернi особливосп розчинення металiв у пiтингах на поверхш сплаву 06ХН28МДТ у модельних хлоридовмюних оборотних водах з метою вдентифшаци метастабшьних та стабшь-них пiтингiв.
Матерiали та методика дослщжень
Дослiджуванi зразки виготовляли з п'яти промисло-вих плавок сплаву 06ХН28МДТ. 1х розмiри, хiмiчний склад та структуру сплаву визначали рашше в працях [3, 16]. Зразки зi сплаву витримували у модельних хлоридовмюних оборотних водах з рН4.. .8 та концентра -щею хлоридiв 180 i 600 мг/л за температури 70 °С упро-довж 240 годин. Хлоридовмюш розчини з такими параметрами отримували, додаючи у водний розчин хлористого магнш MgCl2 хлорну кислоту НС1 та №ОН.
Вмiст Бе, Сг, N1 у розчинах тсля витримки зразшв визначили за методами [17-19]. Вважали, що Бе, Сг, N1 за таких умов розчинилися лише iз метастабшьних та стаб№них пiтингiв, оскшьки iнтенсивнiсть розчинення цих металiв зi сплаву в активному станi у ттингах на дек1лька порядков вища, нiж з пасивно! поверхнi. Кое-фiцiенти селективного розчинення Сг i N1 з пiтингiв визначали за формулою:
г
(Сг,Мг)
Ат(Сг,М,) • т(Ев) Ат(Ев) • т(Сг,м,)
(1)
де ^(Сг N1) - коефщент селективного розчинення хро-
© О. Е. Нар1вський, 2017
46
му або нiкелю;
Ат
(Сг, N1)
- вмiст хрому або шкелю в розчинах пiсля
випробування в них зразк1в, мг;
т
(Сг, N1)
— вмют хрому або шкелю в сплав^ мас.%
Ат „) — вмют залiза в розчинах пiсля випробування
(те,)
в них зразк1в, мг;
т„. — вмiст залiза в сплавь мас.%.
(Те) '
Метастабшьш або стабiльнi пiтинги на поверхш сплаву 06ХН28МДТ пiсля випробування зразшв у модель-них хлоридовмюних розчинах iдентифiкували за крите-рiями, вказаними в прац1 [14]. Зокрема, якщо Icоефiцieнт селективного розчинення хрому iз пiтингiв менший за одиницю, то вони стабiльнi, а якщо навпаки — мета-стабiльнi. До того ж, якщо коефщенти селективного розчинення шкелю i пiтингiв меншi за одиницю, та вони шдростають пришвидшено, а якщо нi, то повшьно.
Результата дослiджень та Ух обговорення
За результатами корозiйних випробувань сплаву у модельних оборотних водах з рН 4.. .8 i концентрашею хлорид1в 180 мг/л встановлено, що його А Бе iз пггинпв знижуються зi збiльшенням рН хлоридовмюних сере-довищ вiд 4 до 6 (рис. 1а).
До того ж нашнтенсившше — зi збшьшенням рН вiд 5 до 6. У подальшому зi збiльшенням рН ввд 7 до 8 тен-сивно зростають. Найвiрогiднiше, це зумовлено тим, що рН хлоридовмюного середовища суттево впливае на к1льк1сть штинпв на поверхнi корозiйнотривких сталей i сплавiв [20—26] i, безумовно, на процес переходу метастабiльних ттинпв у стабiльнi.
Слад зазначити, що найбiльшi коливання мiж макси-
мальним i мiнiмальним значенням А Бе сплаву з пiтингiв виявлено в модельнш оборотнiй водi з рН4 i концентрацiею хлоридiв 180 мг/л. Це визначено за результатами аналiзу даних (табл. 1) та праць [27, 28].
Це не пов'язано iз впливом нiтридiв або сульфщв титану, тому що мгж А Бе (табл. 1) i данi праць [27, 28] та об'емом у сплавi нiтридiв або сульфщв титану [3] не виявлено кореляцИ. Найвiрогiднiше це зумовлено впливом хiмiчного складу сплаву, тому що максимальним значенням А Бе з штинпв у плавках №2 1, 5 (табл. 1) [27, 28] ввдповвдае максимальний вмет Сг [3]. У модельних оборотних водах з рН5.. .8 [27, 28] коливання мiж мак-симальними i мшмальними значеннями Бе сплаву iз шттшпв суттево меншi, шж з рН4 i, ввдповвдно, станов-лять 4,2; 1,04; 4,45 i 1,07 рази [27, 28] та (табл. 1).
Рис. 1. Середне значения корозшних втрат А Бе з1 сплаву 06ХН28МДТ залежно вщ рН модельних оборотних вод з концентрацию хлорид1в: а — 180 мг/л; б — 600 мг/л
Таблиця 1 - Корозшш втрати А Бе, А Сг, А N1 сплаву 06ХН28МДТ iз пiтингiв тсля витримки в хлоридовмiсних розчинах з концентрашею хлорида 180 i 600 мг/л впродовж 240 год при 70 °С
Параметры Плавка №
розчину рН i Хiмiчиий 1 2 3 4 5
концентрацш хлоридiв елемент Корозшш втрати, мг10"6
рН4; 180 мг/л Бе 9191 100 100 100 5996
Сг 597 0 0 0 0
N1 42317 5308 10839 5166 8002
рН5; 600 мг/л Бе 6132 7019 6401 5939 8406
Сг 95 95 95 95 171
N1 5024 2614 1479 9136 3184
Таким чином у модельних оборотних водах з рН 6; 8 i концентращею хлорида 180 мг/л A Fe i3 тттшпв май-же не залежать ввд хiмiчного складу сплаву, в межах стандарту, та складових структури, а найвiрогiднiше, лише ввд його критичного потенцiалу.
У модельних оборотних водах з рН 4.. .8 i концентращею хлорида 180 мг/л мш A Cr i3 пiттiнгiв та рН хлори-довмiсного середовища виявлено, ще складшшу за-лежнiсть, нiж мiж A F сплаву iз пiттiнгiв та рН модельних оборотних вод (рис. 1а, 2а).
б
Рис. 2. Середне значения корозшних втрат A Cr з1 сплаву 06ХН28МДТ залежно вщ рН модельних оборотних вод з концентращею хлорид1в: а - 180 мг/л; б - 600 мг/л
Зокрема, максимальш A Cr сплаву з тттшпв зафж-совано в модельних оборотних водах з рН 7;8 i концентращею хлоридiв 180 мг/л, а мшмальт - з рН 4.6 (рис. 2а).
Це зумовлено особливостями селективного розчинення компоненпв сплаву iз тттшпв, яш залежать вiд критичних потенщалiв. Адже вiдомо [29-31], що селек-тивне розчинення Icомпоиеитiв зi сплавiв на осиовi елек-тровiд'емиого елемента характеризуеться критичними потеицiалами, за яких рiзко змiиюеться 1х корозiйиа тривюсть.
Установлено [27, 28] (табл. 1), що найбшьше коли-вання мiж максимальним i мiиiмальиим значенням
A Cr сплаву iз пiттiигiв у модельнш оборотиiй водi з рН4 i коицеитрацiею хлоридiв 180 мг/л. У модельних оборотних водах з рН 5.8 вони значно менш^ шж з рН4 i, ввдповвдно, становлять 10,9; 1,6; 9,0 i 9,0 рази.
Отже, в модельних оборотних водах з рН 4.8 i концентращею хлоридiв 180 мг/л Fe значно змiнюються залежно ввд хiмiчного складу сплаву, в межах стандарту та складових структури.
Установлено (рис. 3 а), що в модельних оборотних водах з рН 4.8 i концентращею хлорида 180 мг/л A Ni з тттшпв стрдмко знижуються зi збшьшенням рН ввд 4 до 6.
б
Рис. 3. Середне значення корозшних втрат A Ni з1 сплаву 06ХН28МДТ залежно вщ рН модельних оборотних вод з концентращею хлорид1в: а - 180 мг/л; б - 600 мг/л
а
а
Проте з подальшим збiльшениям рН до 8 майже не змiнюються. Це пов'язано, як згадувалося вище, з кри-тичними потенцiалами сплаву, яш залежать вiд рН се-редовища. Адже ведомо [20, 23—26], що рН хлоридовмь сного середовища впливае на шлькють штинпв на по-верхиi корозiйнотривких сталей i сплавiв та 1х розмiри, як1 визначають можливiсть переходу штинпв iз мета-стабiльних у стабГльний стан.
Виявлено (табл. 1), що в модельних оборотних водах з рН4 i концеитрацiею хлоридiв 180мг/л коливання мiж максимальним i мшмальним значеннями А N1 стано-вить 8,0 разiв. У модельних оборотних водах з рН5.. .8 i концентрашею хлоридiв 180 мг/л цi коливання меншi, нгж з рН4 Г вГдповГдю, становлять 1,7; 1,7; 3,5 i 1,3 рази.
Отже, в модельних оборотних водах з рН4.. .8 i кон-центрацiею хлоридiв 180 мг/л А N1 сплаву iз пiттiнгiв [27, 28] (табл. 1) суттево залежать вгд його хiмiчного складу та складових структури [3].
Для визначення iнтенсивностi А Сг, А N1 та А Бе за формулою (1), застосовуючи данi (табл. 1) та праць [27, 28], розрахували коефiцiеити 2Сг i 2№ сплаву iз штпнпв (табл. 2). г 1
Результата аналiзу даних (табл. 2) свщчать, що в мо-дельнiй оборотнш водi з рН4 i концентрашею хлорида 180 мг/л коефiцiенти 2Сг меншi за одиницю. Це вказуе на те, що в цш модельнiй оборотнiй вод1 iнтенсивнiсть
А Бе сплаву iз пiтииriв бгльша, нгж А Сг, а А N1, нгж А Бе, тому що коефщенти 2№ бiльшi за одиницю.
Таким чином у модельнш оборотнш водi з рН4 i концеитрацiею хлоридiв 180 мг/л А Сг, А N1 та А Бе сплаву з штинпв зростають у такому ряду: А Сг, А Бе i А N1. Через це поверхня ттинпв збагачуеться Сг та збаднюеть-ся Бе i N1, що може сприяти твердофазнiй дифузп в аус-тенiт Сг у сплав, а Бе i N1 до поверхш пiтингiв. Така характерна особливГсть твердофазно! дифузп може сприяти утворенню дефектiв структури сплаву у виглядi вакаисiй, що коагулюють у пори. Це Гшенсифшуе пгдро-стання стабiльних пiтиигiв.
У модельних оборотних водах з рн5; 6; 8 i концент-рацiею хлоридiв 180 мг/л коефщенти 2Сг, в основному,
меншi за одиницю, тому що в цих середовищах коефщ-iеити 2Сг трьох плавок iз п'яти меншi за одиницю, а реш-ти близькг до одииицi (табл. 2). При цьому в цих модельних оборотних водах коефщенти, в основному, бiльшi за одиницю. Це сввдчить про те, що штенсившсть А N1 сплаву iз пiтиигiв бiльша, нiж А Бе.
Таким чином у модельних оборотних водах з рН5;6;8 i концентрашею хлоридiв 180 мг/л А Сг, А Бе та А N1 сплаву зростае в такому ряду: А Сг, А Бе, А N1, а в дея-ких плавках сплаву А Бе, А Сг, А N1.
Установлено, що лише в модельнш оборотнш водi з рН7 i концентрашею хлорида 180 мг/л коефщенти 2Сг i 2№ бiльшi за одиницю (табл. 2). Це сввдчить про те, що Гтенсившсть А Сг i А N1 сплаву з штинпв бГльша, нiж А Бе. Результати аналiзу даних (табл. 2) сввдчать, що в плавках №2 1;5 А Сг iз пiтингiв бiльшi, иiж А N1, а в плавках №2—4 — навпаки. Таким чином, у модельнш оборотнш вода з рН7 i концентрашею хлоридгв 180 мг/л А Сг, А Бе, А N1 з штинпв зростають у такому ряду: А Бе, А Сг, А N1.
Застосовуючи критери, що запропоновано для Гден-тифгкаци метастабiльиих i стабiльиих ппинпв [14], мож-на зазначити, що в модельнш оборотнш водi з рН4 i концеитрацiею хлоридiв 180 мг/л сплав штангу е з утво-ренням стабiльних, а з рН7 — метастабiльних, а з рН5;6;8 метастабiльних i стабiльних пiтингiв залежно вiд його хiмiчного складу i складових структури.
Установили (рис.1б), що в модельних оборотних водах з рН4.. .8 i концеитрацiею хлорида 600 мг/л А Бе з штинпв штенсивно зростають зi збшьшенням рН роз-чину вiд 4 до 5. Однак з подальшим його шдвищенням до 7 знижуеться. Проте наступне його збiльшения до 8 сприяе значному 1х зростанню. Таку складну залежиiсть мiж А Бе сплаву з пiтингiв та рН модельних оборотних вод зумовлено впливом рН хлоридовмГсного середовища на кшькють пгтанпв на поверхш сплаву. Аджг вгдо-мо [3, 20, 22, 32—36], що зГ збшьшенням рН хлоридовмь сного розчину кшькють штинпв на поверхш корозш-нотривких сталей та сплаив знижуеться, але швидкгсть
Таблиця 2 - КоефщГенти селективного розчинення Сг Г N1 сплаву 06ХН28МДТ Гз пгтанпв у модельних оборотних водах з концентрашею хлорида 180 мг/л
рН Плавка, №
1 2 3 4 5
2г ^N1 2С ^N1 %Сг ^N1 2сг ^N1 2сг ^N1
4 0,1 6,7 0 81,7 0 172,8 0 79,3 0 2,0
5 1,8 18,8 0,1 5,4 5,4 5,0 0,8 4,4 0,2 0,6
6 0,8 13,9 1,5 12,1 1,2 19,4 0,9 13,3 0,9 10,1
7 28,0 13,9 12,5 22,0 1,6 3,9 3,5 5,2 5,9 6,5
8 2,3 1,4 0,4 1,4 2,0 1,7 0,3 1,7 0,4 1,4
тдростання решти зростае. Швидшсть пiдростаиия штинпв залежить вщ граничних потеицiалiв сплаву, яю, очевидно, впливають на шльшсть та склад продуктiв корозiï у ттингах. При цьому вмiст продукпв корозiï залежить вiд розмiру штинпв, а 1х яшсний склад - вiд iитеисивиостi селективного розчинення основних ком -поиеитiв сплаву в ттингах. Адже вщомо [30, 31, 37], що селективне анодне розчинення основних компоненпв зi сплаву характеризуемся критичними потеицiалами, за яких рiзко змiиюеться 1х корозiйиа трившсть.
За результатами аналiзу даних праць [38-40] та (табл. 1), установлено, що найбiльшi коливання макси-мальних i мЫмальних A Fe сплаву з пиинпв виявлено в модельиiй оборотнш водi з рН4 i концентращею хлорида 600 мг/л, яю становлять 46,0 разiв. У модельних оборотних водах з рН5.. .8 i концентращею хлорида 600 мг/л коливання максимальних i мЫмальних A Fe менш^ шж у модельиiй оборотнш водi з рН4 i, вщповщно, становлять 1,4; 2,7; 1,1 i 1,04 рази.
Таким чином у цих модельних оборотних водах A Fe сплаву несуттево залежать вщ його хiмiчного складу та складових структури.
Очевидно, це пов'язано з шльшстю штинпв на по-верхиi сплаву та яшсним складом корозiйиого середо-вища в них.
Виявлено (рис. 2б), що в модельних оборотних водах з рН4..8 i концентращею хлорида 600 мг/л мш A Cr iз штинпв та рН хлоридовмюного середовища також iсиуе складна залежиiсть. Зокрема, A Cr спочатку штен-сивно знижуються зi збiльшеииям рН хлоридовмюного середовища вщ 4 до 5, але далi стрiмко зростають з його шдвищенням вiд 5 до 6 та знижуються з подальшим збшьшенням вiд 6 до 8.
Це, як згадувалося вище, пов'язано з граничними потеицiалами сплаву.
Результата аналiзу даних (табл. 1) та праць [38-40] свщчать, що у модельних оборотних водах з рН4 ..8 i концентращею хлоридiв 600 мг/л мiж максимальними i
мЫмальними значеннями A Cr сплаву з штиигiв, вщповщно, становлять 3,0; 1,8; 5,8; 4,8 i 2,1 рази.
Таким чином у цих модельних оборотних водах A Cr суттево залежать вщ його хiмiчного складу та складових структури сплаву.
За результатами аиалiзу даних (рис. 3б) встановлено, що в модельних оборотних водах з рН4.. .8 i концентращею хлоридiв 600 мг/л Ni з штинпв зростають вщ 2600-10-6до 3900-10-6 мг зi збiльшеииям рН хлоридовмю-ного середовища вiд 4 до 5, але далi знижуються до 900-10-6мг з його пiдвищеииям до 7 та зростають до 2000-10-6 мг зi збiльшеииям до 8. Це пов'язано з граничними потенщалами сплаву.
За результатами аналiзу даних праць [38-40] та (табл. 1) виявлено, що в модельних оборотних водах з
рН4..7 A Ni з пиинпв суттево залежать вщ його х1тчно-го складу та складових структури сплаву, тому що в цих модельних оборотних водах коливання максимальних i
мiнiмальиих A Ni, вщповщно, становлять 2,1; 3,4; 2,1 i 2,2 рази. Проте в модельшй оборотиiй водi з рН4 i концент-рацiею хлорида 600 мг/л вплив хiмiчиоrо складу, в межах стандарту, та складових структури на A Ni менший, тому що максимальш значения A Ni перевищують за мЫмальт лише на 10 %. Це пов'язано з впливом хiмiчно-го складу на штенсившсть селективного розчинення його компоненпв залежно вщ критичного потенщалу сплаву, який встановлюеться у цш модельнiй оборотиiй водi.
Тому для визначення iитенсивностi A Cr, A Fe та A Ni iз ппинпв за формулою (1), застосовуючи данi (табл.1) та праць [38-40], розрахували коефiцiеити ZCr i ZNi (табл. 3).
Результати аналiзу даних (табл. 3) свiдчать, що в модельшй оборотнш водi з рН4 i концентрацiею хлорида 600 мг/л коефщенти ZNi сплаву бiльшi за одиницю. Це вказуе на те, що штенсившсть A Ni у цш модельиiй оборотнш водi бiльша, нiж A Fe. Водночас встановлено, що в трьох iз п'яти плавок сплаву коефЫенти ZCr бiльшi за одиницю. Отже, в цих плавках штенсившсть A Fe iз пiтингiв менша, нiж A Cr. Таким чином у модельшй оборотнш водi з рН4 i коицентрацiею хлоридiв 600 мг/л A Cr, A Fe та A Ni iз шганпв зростають у такому ряду: A Fe, A Cr, A Ni або A Cr, A Fe, A Ni.
Таблиця 3 - КоефЫенти селективного розчинення Cr i Ni сплаву 06ХН28МДТ iз штинпв у модельних оборотних водах з концентращею хлорида 600 мг/л
рН Плавка, №
1 2 3 4 5
^Cr ZNi Zcr ZNi Zcr ZNi ^Cr ZNi ^Cr Z"m
4 1,26 3,67 3,75 8,48 0,31 1,16 0,36 1,66 17,5 75,3
5 0,026 1,20 0,025 0,57 0,030 0,37 0,030 2,36 0,036 0,57
6 0,17 0,54 0,17 0,83 1,48 1,95 1,28 0,69 0,61 1,74
7 0,17 1,33 0,22 1,09 0,23 0,84 1,04 0,80 0,44 0,67
8 0,10 0,68 0,12 0,66 0,12 0,72 0,18 0,161 0,08 0,63
У модельнш оборотнГй водГ з рН5 Г концентрацГею хлорида 600 мг/л коефщента 2Сг меншi за одиницю. Це свгдчить про те, що штенсивнють А Бе сплаву Гз ттинпв бiльша, нж А Сг. Водночас у трьох плавках з п'яти сплаву коефщенти 2№ також меншГ за одиницю. Це вказуе на те, що в цих плавках штенсившсть А Бе Гз пГтингГв бГльша, тж А N1. ВГдтак, у модельнш оборотнГй водГ з рН5 Г концентращею хлорида 600 мг/л А Бе, А Сг, А N1 сплаву Гз пГтингГв зростають у такому ряду: А Сг, А N1 Г А Бе або А Сг, А Бе Г А N1.
Установлено (табл. 3), що в модельнш оборотнГй водГ з рН6 Г концентрацГею хлорида 600 мг/л коефщГенти 2Сг Г ^ трьох плавок Гз п'яти меншГ за одиницю. Це свГдчить про те, що штенсившсть А Бе сплаву Гз пГтингГв тут бГльша, тж А Сг, а А N1, шж А Бе. До того ж коефщенти 2Сг Г 2№ плавки № 3 бшьшГ за одиницю. Це свГдчить про те, що штенсившсть А Сг Г А N1 Гз пГтингГв бГльша, нгж А Бе. КрГм того, коефщент 2Сг плавки 4 бшьший, а 2№ менший за одиницю. Це свГдчить про те, що штенсившсть А Сг сплаву Гз пГтингГв у цш модельнш оборотнГй водГ бГльша, нгж А Бе, а А N1 менша. Таким чином, у модельнш оборотнГй водГ з рН6 Г концентрацГею хлорида 600 мг/л штенсившсть А Сг, А N1 Г А Бе зростае у такому ряду: А Сг, А Бе, А N1 або А N1, А Бе, А Сг.
У модельнш оборотнГй водГ з рН7 Г концентрацГею хлорида 600 мг/л коефщенти 2Сг Г ^ меншГ або близью до одинищ (табл. 3). Це свГдчить про те, що штенсившсть А Бе сплаву Гз пГтингГв бГльша, нгж А Сг, а А Бе бГльша, шж А№. Таким чином, у модельнш оборотнГй водГ з рН7 Г концентращею хлорида 600 мг/л А Сг, А N1 Г А Бе зростае у такому ряду: А Сг, А Бе, А N1 .
У модельнш оборотнГй водГ з рН8 Г концентрацГею хлоридГв 600 мг/л коефщенти 2Сг Г ^ сплаву Гз пГтингГв меншГ за одиницю. Це свГдчить про те, що Гнгенсившсть А Бе Гз пГтингГв бГльша, тж А Сг Г А N1. Таким чином, у модельнш оборотнГй водГ з рН8 Г концентрацГею хлоридГв 600 мг/л А Сг, А N1 Г А Бе зростае в такому ряду: А Сг, А N1 Г А Бе.
Узагальнюючи вищенаведене, можна зазначити, що в модельних оборотних водах з рН7,8 Г концентрацГею хлоридГв 600 мг/л уа п'ять плавок сплаву 06ХН28МДТ шгашують з утворенням стабГльних пГтингГв, оскшьки !х 2Сг < 1. Водночас у модельнш оборотнГй водГ з рН6 три плавки, а з рН4 двГ з п'яти ттингують з утворенням стабГльних пГтингГв, а решта плавок — метастабшьних. Це зумовлено тим, що в цих модельних оборотних водах на критичш потенщалу сплаву суттево впливае його хГмГчний склад.
Для практичного застосування отриманих результата у працях [27, 28, 3 8—40] встановлено регресшш за-лежносп мгж А Бе, А Сг, А N1 сплаву Гз пГтингГв та його хГмГчним складом Г складовими структури в модельних оборотних водах з рН4 ..8 та концентращею хлоридГв 180 Г 600 мг/л.
Висновки
За результатами дослвджень сплаву 06ХН28МДТ у модельних оборотних водах встановлено, що в хло-ридовмюних розчинах з концентрацГею хлоридГв 180 Г 600 мг/л А Бе Г А Сг сплаву Гз пГтингГв суттево змГню-ються залежно вщ !х рН. Аналопчну тенденцГю також виявлено для А N1 Гз пГтингГв у модельнш оборотнГй водГ з концентрацГею хлоридГв 600 мг/л. Це зумовлено ха-рактерними особливостями селективного розчинення основних компонентов сплаву Сг, N1 Г Бе, якг залежать вГд критичних потенцГалГв сплаву, що утворюються в цих модельних оборотних водах. За встановленим характером селективного розчинення металГв Гз пГтингГв на по-верхнГ сплаву !х ГдентифГковано як метастабшьш та стабГльнГ. Зокрема, в модельних оборотних водах з концентращею хлоридГв 180 мг/л Гз рН4 та600 мг/л Г з рН5;7;8 уа плавки сплаву штингують з утворенням стабГльних пГтингГв. Проте в модельних оборотних водах з рН5..8 Г концентращею хлоридГв 180 мг/л та рН4;6 Г концентра -щею хлоридГв 600 мг/л деякГ плавки сплаву пiтиигують з утворенням стабГльних, а шшг — метастабшьних пГтингГв. Це зумовлено впливом хГмГчного складу Г структурно! гетерогенносп сплаву на критичш потенщали, що вста-новлюються на зразках, у дослГджуваних модельних оборотних водах. Рекомендовано залежносп мгж А Сг, А N1 Г А Бе сплаву 06ХН28МДТ Гз пГтингГв та його хГмГчним складом Г структурою гетерогеншстю, встановлеш в шших наших працях, застосовувати для Гдетифшащ! ме-тастабГльних Г стабГльних пГтингГв, якг утворюються на сплавГ в цих модельних оборотних водах залежно вГд коливання його хГмГчного складу та структурно! гетерогенность
Список лтератури
1. Воробьёва Г. Я. Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств / Г. Я. Воробьёва. — М. : Химия, 1975. — 815 с.
2. Туфанов Д. Г. Коррозионная стойкость нержавеющих сталей / Д. Г. Туфанов // Справочник. — М. : Металлургия, 1963. — 118 с.
3. НарГвський О. Е. Корозiйио-електрохiмiчиа поведшка конструкциних матерГалГв для пластинчастих теплооб-мшниюв у модельних оборотних водах : дис. ... канд. тех. наук : 05.17.14 / НарГвський Олексш Едуардович. — ЛьвГв, 2009. — 209 с.
4. Нихаенко Ю. Я. Определение критериев стойкости нержавеющей стали 12Х18Н10Т против локальной коррозии в щелочных хлорид-сульфатных растворах / Ю. Я. Нихаенко, В. С. Новицкий, В. С. Козуб // Защита металлов. — 1986. — № 5. — С. 721—724.
5. Фрейман Л. И. Об унификации методов ускоренных испытаний нержавеющих сталей на стойкость против пит-тинговой коррозии. Электрохимические испытания / Л. И. Фрейман, Я. Флис, М. Пражак // Защита металлов. — 1986. — № 2. — С. 179—195.
6. Качанов В. А. Точечно-язвенная и щелевая коррозия аустенитных сталей в оборотных водах / В. А. Качанов, Л. А. Клюшникова, Т. А. Балак // Весник ХГПУ. — 2000. —
вып. Химия, химические технологии и экология. - С. 6168.
7. Чемоданов А. Н. Радиометрический метод исследования коррозионных процессов / А. Н. Чемоданов, Я. М. Колотыркин // Итоги науки и техники. Сер. «Коррозия и защита от коррозии» : Ст. ВИНИТИ. - Москва, 1981. - № 8. - С. 102-154.
8. Никитин В.И. Исследование продуктов коррозии сталей, образующихся в изделиях / В. И. Никитин,
B. И. Крюков // Зашита металлов. - 1982. - № 2. - С. 216-219.
9. Sandoz G. / Solution chimistry with in stress-corrosion cvacks in alloy stеels / G. Sandoz, C.T. Fujii, B.F. Brown // Corrosion Science. - 1970. - № 10. - Р. 839-845.
10. Об унификации методов ускоренных испытаний нержавеющих сталей на стойкость против питтинговой коррозии. Основная концепция. Химические испытания / Л. И. Фрейман, М. Пражак, М. М. Кристаль и др. // Защита металлов. - 1984. - № 5. - С. 698-706.
11. Анализ питтингостойкости нержавеющих сталей в системах горячего водоснабжения / Н. Д. Сахненко, П. А. Ка-пустенко, М. В. Ведь, С. Г. Желавский // Защита металлов. - 1998. - № 4. - С. 375-380.
12. Нар1вський О. Е. Визначення ттингостшкост стал1 AISI304 в хлоридовмюному середовищ^ яке присутне в робот! теплообмшниюв / О. Е. Нар1вський, С. Б. Белков // Ф1зико-х1м1чна механика матер1ал1в. - 2006. - спец. вип. -№ 5. - С. 316-320.
13. Определение критического размера питтинга на нержавеющей стали / Л. И. Фрейман, А. Р. Басман, Е. Л. Пи-кус, Л. Е. Гуджабидзе // Защита металлов. - 1988. - № 4. -
C. 614-617.
14. Наривский А. Э. Характерные особенности селективного растворения питтингов на поверхности стали AISI 321 в модельных оборотных водах / А. Э. Наривский, С. Б. Беликов // Нов1 матер1али i технологи в металурги та машинобудуванш. - 2015. - № 1. - С. 24-31.
15. Наривский А. Э. Влияние лигирующих елементов и структурной гетерогенности стали AISI321 на селективное растворение металлов из питтингов / А. Э. Наривс-кий, Г. Ш. Яр-Мухамедова // Весник Каз НУ. Серия физическая. - 2016. - № 1. - С. 86-97.
16. Narivskiy O. E. Pitting resistance of 06KhN28MDT alloy in chloridecontaining media / O. E. Narivskiy, S. B. Belykov // Materials Science. - 2008. - №. 44. - P. 573-580.
17. Метролопчне забезпечення КНД 2011.1.4.034-95 «Методика фотометричного визначення загального залiза з ортофенантролшом в поверхневих i станих водах» [Чин-ний вщ 95-07-01]. - К. : М-во охорони навколишнього середовища Украши, 1995. - 378 с.
18. Поверхнев^ тдземш та зворотш води: МВВ № 081/120114-03 «Методика виконання вимiрювань масово'1' кон-центраци хрому загального, хрому (IV) та хрому (III) екстракцшно-фотоколориметричним методом з дифеш-лкарбазидом». - К. : М-во охорони навколишнього се-редовища Украши, 2003. - 12 с.
19. Поверхнев^ тдземш та зворотш води: МВВ № 081/120178-05 «Методика виконання вимiрювань масово'' кон-центрацп нжолуфото- колориметричним методом». -К. : М-во охорони навколишнього середовища Украши, 2005. - 10 с.
20. Розенфельд И. Л. Коррозия и защитаметаллов / И. Л. Ро-зенфельд. -М. : Металлургия, 1970. - 448 с.
21. Улиг Г. Коррозияметаллов / Г. Улиг - М. : Металлур-
гия, 1968. - 306 с.
22. Колотыркин Я. М. Металл и коррозия / Я. М. Колотыркин. - М. : Металлургия, 1985. - 88 с.
23. Pistorius P. C. Growth of corrosion pits on stainless steel in chloride solution containing dilute sulphate / P. C. Pistorius, G. T. Burstein // Corrosion Science. - 1992. -№ 33. - Р. 1885-1897.
24. A pitting corrosion behaviour of superferritic stainless steel in waters containing chloride / G. Moretti, G. Quartarone, A. Tassan, A. Zingales // Werkstoffe und Korrosion - 1993. -Vol. 44. - № 1. - Р. 24-30.
25. Matsuda S. Effect of рН, sulfates and chlorides on bevaviour of sodium chromate and nitrite as passivators for steel / S. Matsuda, H. H. Uhlig // J. Electrochem. Soc. - 1964. -Vol. 111. - № 2. - Р. 156-161.
26. Refaey S. A. M. Corrosion and inhibition of stainless steel pitting corrosion in alkaline medium and the effect of cland Branions / S. A. M. Refaey, F. Taha, Abd El-Malar // Applied Surface Science. - 2005. - № 242. - Р. 114-120.
27. Нарiвський О. Е. Кшетика корозшних процеыв та швидюсть ттингування сплаву 06ХН28МДТ у слабо-кислих хлоридовмюних розчинах / О. Е. Нарiвський // HyraBÎ нотатки. Мiжвузiвський збiрник. - 2011. -№ 31. - С. 214-220.
28. Нарiвський О. Е. Закономiрностi корозшного розчинення та швидюсть ттингування сплаву 06ХН28МДТ у нейтральних хлоридовмюних розчинах / О. Е. Нарiвський // Науковi нотатки. Мiжвузiвський збiрник. - 2011. -№ 32. - С. 255-261.
29. Olefjord I. The influence of nitrogen on the passivation of stainless steels / I. Olefjord, L. Wegrelius // Corrosion Science. -1996. - Vol. 38, № 7. - Р. 1203-1220.
30. Fritz J. D. Selective anodic dissolution of Cu-Au alloys: TEM and current transient study / J. D. Fritz, H. W. Pickering // Electrochem. Soc. - 1991. - № 11. - Р. 3209-3218.
31. Moffat T.P. Electrochemical and scanning-tuneling microscope study of dealloying of C^Au / T.P. Moffat,
F.-R.F. Fan, A.J. Bord // Electrochem. Soc. - 1991. - № 11. -Р. 3224-3235.
32. Alonso C. Chloride threshold dependence of pitting potential of reinforcements / C. Alonso, M. Castellote, C. Andrade // Electrochim. Acta. - 2002. - № 47. - Р. 34693481.
33. Frankel Frankel G.S. Metastable pitting of stainless steel /
G.S. Frankel, L. Stockert, F. Hunkeler, H. Boehni // Corrosion. - 1987. - № 43. - Р. 429-436.
34. Pistorius P. C. Aspects of the effects of electrolyte composition on the occurrence of metastable pitting on stainless steel / P.C. Pistorius, G.T. Burstein // Corrosion Science. - 1994. - № 36. - Р. 525 - 538.
35. Hashimoto M. A Stochastic analysis of potential fluctuations during passive film breakdown and repair on iron / M. Hashimoto, S. Miyajima, T. Murata // Corrosion Science. - 1992. - № 33. - Р. 885-904.
36. Hashimoto M. An experimental study of potential fluctuation during passive film breakdown and repair on iron / M. Hashimoto, S. Miyajima, T. Murata // Corrosion Science. - 1992. - № 33. - Р. 905-915.
37. Анодное растворение и селективная коррозия сплавов / И. К. Маршаков, А. В. Введенский, В. Ю. Кондрашин, Г. А. Боков - Воронеж : Изд-во Воронежск. универ-та, 1988. - 205 с.
38. Нарiвський О. Е. Корозшна поведшка сплаву
06ХН28МДТ у модельнiй оборотнiй водi пiд осадом / О. Е. Нарiвський // Науковий вiсник Нащонального лiсотехнiчного ун1верситету Украши. - 2014. - Т. 24. - № 1. -С. 162-171.
39. Нарiвський О. Е. Вплив хiмiчного складу i структурно! гетерогенност на корозшш втрати Cr, Ni та Fe 3i сплаву 06ХН28МДТ у модельнш оборотнiй водi / О. Е. Нарiвський // Науковi нотатки. Мiжвузiвський
збiрник. - 2013. - № 41. - С. 177-183.
40. Наривский А. Э. Влияние химического состава и составляющих структуры сплава 06ХН28МДТ на его коррозионные потери в нейтральних хлоридсодержащих растворах / А. Э. Наривский, Г. Ш. Яр-Мухамедова // Комплексное использование сырья. - 2013. - (286). - № 3. -С. 60-69.
Одержано 27.11.2017
Наривский О.Э. Особенности селективного растворения металлов в метастабильных и стабильных питтингах сплава 06ХН28МДТ в модельных оборотных водах
Исследованы характерные особенности селективного растворения Cr, Ni и Fe из метастабильных и стабильных питтингов, которые зарождаются, подрастают или репассивируются на поверхности сплава 06ХН28МДТв модельных оборотных водах срН4...8 и концентрацией хлоридов 180 и 600мг/л. Установлено, что рН хлоридсодержащей среды существенно влияет на интенсивность растворения Cr, Ni и Fe из питтингов. Это связано с критическими потенциалами, которые устанавливаются на сплаве в хлоридосодержащих средах и зависят от его химического состава и структуры. Применяя коэффициенты селективного растворения Cr из питтингов установлено, что в модельных оборотных водах с рН4 и концентрацией хлоридов 180 мг/л, а также с рН 5, 7, 8 и 600 мг/л все плавки сплава подвергаются питтинговой коррозии с образованием стабильных, а с рН5...8 и 180 мг/л и с рН4, 6 и 600мг/л - метастабильных питтингов.
Ключевые слова: селективное растворение металлов, метастабильные питтинги, стабильные питтинги, модельные оборотные воды.
Narivskyi O. Features of selective dissolution of metals in metastable and stable pittings of alloy 06HN28MDT in model circulating waters
The characteristic features of Cr, Ni and Fe selective dissolution from metastable and stable pittings that emerge, grow or repaid on the surface of 06ХН28МДТ alloy in the model recyclable waters with pH4 ... 8 and chloride concentration of 180 and 600 mg/l were investigated . It has been established that the pH of chloride-containing medium influences significantly the intensity of dissolution of Cr, Ni and Fe from pittings. It happens due to the critical potentials established on the alloy in chloride-containing media and depending on its chemical composition and structure. According to the determined coefficients of Cr selective dissolution from pittings, it has been found that in model recyclable waters with pH4 and chloride concentration of 180 mg/l and with pH 5; 7;8 and 600 mg/l, all the alloy meltings are pitted to form stable, and with pH5 ... 8 and 180 mg/l and with pH4; 6 and 600 mg/l -metastable pittings.
Key words: selective dissolution of metals, metastable pittings, stable pittings, model circulating waters.
