Роль фаз перлитного типа в углеродистой стали в процессе ее локальной коррозии Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 620.193.01

РОЛЬ ФАЗ ПЕРЛИТНОГО ТИПА В УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ В ПРОЦЕССЕ ЕЕ ЛОКАЛЬНОЙ КОРРОЗИИ

© Г.М. Флорианопич, И.И. Реформатская

Москва. Государственный научный центр Российской Федерации ",Научно-исследовательский физико-химический институт и.и. Л.Я. Карпова"

Углеродистые стали, по своему химическому составу удовлетворяющие требованиям соответствующих стандартов, разрешающих их длительное использование в определенных средах в качестве конструкционных материалов, при жсплуатации в mix средах нередко преждевременно подвергаются губительной коррозии. В работе [ 1 ] это описано, например, для случая использования труб из сталей СтЗ, 10, 15, и 20 в теплосетях. Проведенное в [ I j исследование показало, что выход указанных труб из строя через 1 - 2 года после начала эксплуатации (что несоизмеримо с продолжительностью их обязательной работы) не связан с нарушением водно-химического режима и не может наігпі простого объяснения.

Анализ возможных причин подобных известных отказов оборудования из углеродистых сталей приводит к выводу, что наиболее вероятная причина нередко наблюдаемого отклонения коррозионного поведения сталей от теоретически ожидаемого связана с обычно не учитываемым их структурно-фазовым составом. А такой состав может меняться в широких пределах как в процессе производства стали, гак (особенно) и при изготовлении из нее соответствующего оборудования О П)м. чго структурно-фазовый сосгав углеродистых сталей не может не влиять на их коррозионную стойкость. следует уже из данных, посвященных исследованию коррозионных свойств индивидуальных структурно-фазовых составляющих (см., например, [2, 3]).

Представляемая работа посвящена выяснению роли морфологических изменений, происходящих при термической обработке углеродистых сталей (обычно имеющей место как при их производстве, так и при изготовлении из них того или иного оборудования), в процессе их коррозии. Поставлеішая задача осложнялась тем. что для ее решения общепринятые в настоящее время для коррозионных испытаний электрохимические методы не обладают достаточной чувствительностью [4. 5J. Последнее потребовало разработки специальных методических приемов Такая методическая работа, равно как и исследование в целом, были выполнены на примере влияния на коррозионную стойкость углеродистой стали ее перлитных составляющих.

Объектами исследования в настоящей работе служила Ст20. подверпптая термической обработке при различных режимах, в результате чего при одинаковом химическом составе различные образцы стали имели различный стр\тст\рно-фазовый состав (табл. 1).

Таблица I.

Условные обозначения структурно-фазовых составляющих стали

Обозначение Фаза

Ф, Феррит

ф. Сферический перлит

Ф* Пластинчатый* перл ит

Фд Перистый бейнит закалки (с мартенситом)

ф< Игольчаты)! бейнит отпуска

Основной структурной составляющей во всех случаях был феррит (Ф|). Перлитная составляющая была представлена сферическим (Ф:) и пластинчатым (Фч) перлитом с колониями различного размера (далее надстрочные индексы 1 и 2 будут соответственно относиться к мелким и крупным колониям), перистым бей-нитом закатки (ФД содержащим некоторое количество мартенсита, и игольчатым бейнитом отпуска (Фа

Коррозионные испытания в растворе состава 0.17 М ЫаС1 + 0.13 М КС1 + 0.000Х М Ыа2Х04+ О.ООХ М ЫаНСОч (pH 8,5 + 0,1) при продолжительности 3 месяца и температуре 20° С показали несущественные отличия определеїшьіх гравиметрически скоростей коррозии различных образцов стали. Исследование же поверхностного состояния образцов после их коррозии с помощью оптического и растрового электронного микроскопов позволило установить, что ретьеф их поверхности и характер коррозионных повреждений зависят от стр\тспрно-фазового состава стали Сташ со слр\тсг\рой Ф| + Ф: подверглись равномерному- растворению. независимо от размера колоний перлита Стали со структурами Ф! + Ф,. ф, + Ф4 или Ф| + Ф< подверглись структурно-избирательному растворению различной интенсивности.

Поскольку сам по себе рельеф поверхности металла после коррозші не может служить количественной мерой его коррозионной стойкости, требоватся метод, реагирующий на морфологические изменения статей Использование методов потенциодинамических. по-теншюстатических и гальваностатических измерений, а также различных способов их сочетания не привело к желаемому результату. Эффективен оказатся только следуюшш~і. специально разработанный метод.

Зачищенный образец стали выдерживали в слабоконцентрированном боратном буферном растворе (pH 8,5) при потенциале Е = Е\ положительнее Е пнт-тинговой коррозии (£„). В результате на поверхности стали образовывались шптинги Посте этого потенциал переключали до значения Ег, соответствовавшего пассивному состоянию стали, и осуществляли многократную циклическую поляризацию образца при непрерывной развертке Е со скоростью 5 мВ/с от £: до Е\ и обратно. В процессе циклирования автоматически регистрировали изменение плотности тока », с изменением Е. Увеличение числа циклов приводило к постепенному изменению величины /, и достижению стационарного ее значения. В отдельных стучаях стационарное значение I, совпадало с /, в области Е пассивного состояния В этих случаях наблюдалась независимость /а от Е, свидетельствовавшая о полном «залечивании» шггтингов. В других случаях стационарное значеш1е /, соответствовало достижению стабильного роста шгг-тингов.

В целом оказалось, что стационарные значения /, при Е. при которых эти значения были максимальны N01 (на кривых Е - /,) для образцов различного структурно-фазового состава различны, а именно они возрастают в ряду:

ф, + ф:|<ф1 + ф::<ф1 + ф?|<ф1 + ф5<ф1 + ф4<ф1 + ф>:.

С учетом изменений состояния металла, происходящих при выделении в его структуре фаз перлитного типа, а также свойств самих фаз (и их компонентов)

дано истолкование их влияния на склонность углеродистых сталей к локальной коррозии.

ВЫВОДЫ

С использованием специально разработанного электрохимического метода показано, что стойкость углеродистых статей против тггтинговой и язвенной коррозии определяется типом перлитных фаз, выделяющихся в металле в процессе его металлургических переделов. Поэтом)’ при производстве стальных изделий (в частности, труб) особое внимание следует уделять процессам термической обработки металта имея в виду использование таких ее режимов, которые способствуют формированию выявленных в настоящей работе структур, снижающих вероятность образования шггтингов и язв (практически являющихся единственной причиной коррозионного разрушения углеродистых сталей в технологических средах, дтя которых они предназначены).

ЛИТЕРАТУРА

1 Липовских ВЛ!.. Кашинский В.П.. Флорианович ГЛ!.. Реформатском И.П.. ПоОобаев А.Н. <! Защита металлов 1999 T 35 (в печати)

2 Keller Н. Alchiv ftir das Eisenhuttenwessen 1974 В 45 Х«9 S 569

3 Huang H.H.. Tsai U’.-T.. LttJ.-T. Scr Met Et \laier 1904 V 31 Si7 P 825

4 Рефириатсхам II.IL Пойчбаев A.H.. Фюрианояич Г.М. Ащеулова И.И. Защита металлов 1999 Т 35 Xil С 1

5 Реформатская И.II.. Заяьяюа В.В.. ПоОобаев А.Н.. Ащеулова И.П.. Сульлсенко А.Н. Н Защита металлов 1999 Т 35 Si4

УДК 620.197.2

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФЕКТНОСТИ МАГНЕТИТНОГО ПОКРЫТИЯ НА СТАЛИ ©Д.Б. Вершок, Ю.И. Кузнецов

Москва. Институт фичической химии РАИ

Метод электрического импеданса хорошо зарекомендоват себя при исстедованиях дефектности защитных лакокрасочных или фосфатных покрытий, а также покрытий, полученных анодированием некоторых металлов Эти покрытия имеют по сравнению с металтом низкую проводимость, поэтому их дефекты легко обнаруживаются электрохимическими методами. Проводимости же магнелггных покрытий (МП) и самого жетеза более близки, а дефекты покрытия с помощью импедансометрии различаются труднее Вероятно поэтому оценка дефектности МП этим методом ранее не проводилась. В настоящей работе мы пытатись восполнить этот пробел.

Цилиндры из СтЗ оксидировались в течение 41) мин при г = 95° С в растворах, содержащих 25 г/л ЫЩЫО? без и с различными модифицирующими добавками, затем заливались в эпоксидную смолу так, чтобы рабочей поверхностью служило их осно-

вание диаметром 1 см. Пропитку получаемого покрытия проводили в И) %-ном водном пассивир\тощем растворе ИФХАН-39А в течение 15 мин.

Выбор оксидирующих составов дикговатся раь личными свойствами пату чае мы х МП. Так. в присут-ствии небольших добавок оксготилидендифосфоната атюминия получаются более тонкие матодефектные покрытия, чем в чистом растворе нитрата аммония Персульфат аммония, напротив, увеличивает толщину МП. делая его более дефектным и пористым, что облегчает пропитку покрытия специальными составами. повышающую защиту стали (1). Для сравнения измеряли импеданс неоксидированного пассивного стального электрода и электрода с МП на которое намеренно наносился макродефект в виде царапины.

Электрохимический импеданс стальных электродов изучали в диапазоне частот © = 60 кГц-100 мГц с амплитудой переменного напряжения 10 мВ в рас-