Влияние сульфидных включений в углеродистых и низколегированных сталях на их склонность к локальной коррозии Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 620.193.01

ВЛИЯНИЕ СУЛЬФИДНЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ В УГЛЕРОДИСТЫХ И НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЯХ НА ИХ СКЛОННОСТЬ К ЛОКАЛЬНОЙ КОРРОЗИИ

© И.И. Реформатская, Г.М. Ф.лорпановнч

Москва. Госупарственный научный центр Российской Федерации "Научно-иссіеповательский фіпико-химический институт ии. Л.Я. Карпова "

Считается [1). что коррозионная стойкость углеродистых (УС) и низколегированных сталей (НС) в обычных условиях эксплуатации определяется только содержанием в mix >тлерода. К таким условиям относятся. в частности, нейтральные водные (или содержащие водну™ фракцию) среды широкого интервала концентраций. контакт которых с УС осуществляется при эксплуатации последних в качестве трубопроводов различных назначений (нефтегазопроводов, водопроводов. теплопроводов и др.). Опыт показывает, что даже при полностью идентичных условиях эксплуатации (одинаковых температуре, давлении, степени аэрации. химическом составе агрессивной среды и др.) внутренние поверхности трубопроводов, изготовленных из сталей одной и той же марки, подвергаются преимущественно локальной (шптииговой. язвенной и др.) коррозии с существенно разной интенсивностью.

Необходимо выяснить, что же является причиной столь различной коррозионной стойкости стальных конструкций, выполненных из стали одной и той же марки и эксплуатируемых в одинаковых условиях.

Согласно эксплуатационным данным, наиболее низкой коррозионной стойкостью обладают трубопроводы. изготовленные из НС типа 09Г2С. 17Г1С и т. п. Можно предположить, что именно наличие марганца в металле способствует снижению его коррозионной стойкости В пользу этого предположения свидетельствуют хорошо известные данные [2 - 7) о существенном снижении коррозионной стойкости нержавеющих сталей при выделении в их структуре включений сульфида марганца Указанные включения обралютея в сталях даже при крайне низких уровнях содержания серы (Тысячные доли процентаї [5. S|

Однако прово.иггь параллель между влиянием сульфидных включений (СВ) на склонность к локальной коррозии нержавеющих и рассматриваемых в настоящей работе УС и НС некорректно, поскольку в первом случае она ративается на пассивной, а во втором - на активно растворяющейся поверхности металла Кроме того. СВ в нержавеющих сталях представлены сульфидами марганца, содержащими некоторое количество 1-е и легирующих элементов (Ст. Ті) (9). Содержание металлических элементов в УС и НС (за исключением Мл в последних) не превышает 0.3 - 0,5 % [10), что не позволяет им входить в состав СВ. Можно предположить, что если и есть различия в химическом составе образующихся в mix сталях СВ. то они определяются не химическим составом металла, а способом

Таблица I.

Некоторые характеристики исследованных сталей

№ п п Марка стали Состав сульфидных включений Результаты коррозионных испытаний

Лкф, і м:с\т Характер р-рения

1 17Г1С (Са. Mg. Mn)S 2.45 Питтинги глубокие

2 17Г1С MnS 1.80 Пигтннги

3 Сг20 не обнаружено 1.08 Равномерное

4 Сг20 (Са. Mr. Mn)S 2.44 Питтинги глубокие

5 Сг20 MnS 1.63 Питтинги

6 Fe не обнаружено 0.75 Равномерное

7 Fe MnS 1.45 Питтинги

его производства, гак как в состав СВ (в зависимости от способа выплавки металла) могут войти некоторые элементы огнеупоров. раскислителей и т. д. Сведения относительно того, могут ли и насколько сильно влиять указанные различия в составе СВ на их активность по отношению к локальной коррозии УС и НС, в настоящее время отсутствуют.

Основной целью настоящей работы было исследование влияния наличия в металле СВ и их химического состава на стойкость против шггпшговой и/или язвенной коррозии УС и НС.

Исследовали образцы трубных стилей Ст20 и 17Г1С. вырезанные из металла, произведенного в различное время на различных металлургических заводах Д ія сравнения исследовали образцы высокочистого Ре и Ре. содержащего в структуре СВ |11| Химический состав СВ. определенный методом микроанализа рнергодисперсионный вариант), приведен в таблице 1

Основным типом неметаллических включений в стали 17Г1С были СВ. олнако их состав рапичаїся Ст20 не всех исследованных плавок содержала СВ. а если они и присутствовали, то их состав также мот быть разным.

Согласно потенциодинамическим (0.72 В/ч) и галь-ваностатическим (/ = 0.3 А/м:) экспериментам, проведенным согласно [11. 12] в боратных буферных растворах (3 ммоль/л ЫаС1: -20° С и 40° С: pH 7,5 и 8.5. N2), в растворах при pH 7.5 и 8.5, электроды из сталей 17Г1С и 20 находятся соответственно в активном состоянии и в состоянии, при котором образуются гатт-тинги. а поведение этих сталей определяется наличием или отсутствием в их струлауре СВ и химическим со-

ставом этих включений. Об этом свидетельствует практическое совпадешь поляризационных кривых и близость характеристических потенциалов (коррозии

р, гаптингообразовашія £по, репассивацші £рп), полученных для содержащих СВ железа. УС и НС в о£к>-их растворах. Соответствующие характеристики чнс-тых по СВ Ре и Ст20 практически совпадают В менее концентрированных (2 ммоль/л) растворах £по и £рп сталей, содержащих СВ сложного состава - (Са М§. Мл)Б. оказьшаются несколько отрицательнее, чем Епо и Ерп сталей с включениями Мп8, а их тех и др>тих сталей практически совпадают. Эго свидетельствует об облегчешш процесса зарождешія шггпаїгов и затруднении репассивации при выделении в металле СВ сложного состава.

Длительные (90 с\т.) коррозионные испытания в растворе 0,17 М ЫаС1 + 0,13 М КС1 + 0,0008 М №£0., + + 0.008 М ЫаНСОч (pH 8.5 + 0.1) показали, что скорость растворения сталей определяется присутствующими в их структуре СВ. Об этом свидетельствуют близкие значения скорости коррозии /Скор, полученные для Ре и сталей различных марок, содержащих однотипные неметаллические включения Наибольшие величины ККф характерны для сталей, содержащих СВ. Гип включений также влияет на А"кор. Стали, содержащие СВ сложного состава растворяются с более высокими скоростями, чем содержащие простые сульфиды марганца - МпБ.

Характер растворешія поверхности сталей также определяется наличием в их структуре и типом СВ. Оказалось, что стали с СВ в структуре подвергаются остро локализованной ішттшіговой коррозии. Чистые Ре и Ст20 растворяются равномерно. Более глубокие гагттингн наблюдаются на поверхности сталей, содержащих включения (Са М§. Мп)5.

Приведенные данные свидетельствуют о том, что выделение в структуре УС и НС сульфидных включений способствует повышению их склонности к локальной коррозии. Более опасны ми в коррозионном отношении оказываются СВ состава (Са М§, Мп)Б. Поскольку, как было упомянуто ранее, указанные СВ скорее всего образуются в процессе выплавки или переплавов металла для повышения коррозионной стойкости сталей рассматриваемых марок необходимо совершенствование процессов производства металла.

ЛИТЕРАТУРА

1 Улиг Г.Г.. Реви Р. У. Коррозия и борьба с ней Введение в коррозионную науку и технику Л Химия (Ленинградское отделение). 1989 455 с

2 Колотыркин ЯЛ1. Фреймах Л.П. // Итоги науки и техники Сб Сер Коррозия и защита от коррозии М ВИНИТИ. 1978 Т 6 С 5

3 Фрейиан Л.И.. Колотыркин ЯМ.. Реформатская И.И. и Ор. Защита металлов 1992 Т 28 № С 179

4 Колотыркин ЯМ. Фреймам Л.И.. Реформатская П.П.. Паньшин ЕИ. Защ|гга металлов 1994 Т 30 >45 С 453

5 Фреймам ЛИ.. Реформатская П.П.. Бомлхюский С.Д.. Волков А.Е. Защита металлов 1980 Т 16 >46 С 714

6 Рефориатскс.. П.П.. Фреймам Л.И.. Коннов Ю. П.. Колотыркин ЯЛ1. Волков А.Е.. Волков Ц.Е Защита металлов 1984 I 20 >44 С 552

7 Реформатская И.И.. Фрейман Л.П.. Колотыркин Я.\I. и ор. Защита мет аллов 1986 Т 22 >41 С" 3

8 Фрейман ЛИ.. Реформатская П.П.. Маркова Т.П. Зашита металлов 1991 Т 27 \;4 С 617-625

9 Хлттег А.. [.иЫтхка К.. Jamc-C:achor М. АгсЬтит пайка о та1епа1асЬ 1993 V 14 >44 Р 281

10 Журавлев В.И.. Николаева О.А. Машиностроительные стали Справочник М Машиностроение. 1981 391 с

11 Реформатская И.II.. Сульженко А.Н. !/ Защита металлов 1998 Т 34 >45 С 505

12. Реформатская П.И.. Подобавв АЛ.. Флорианович ГМ. Аще\'лова П.П. Защита металлов 1999 Т 35 >41 С 1

УДК 620.197.3

СВЯЗЬ ЗАЩИТНОГО ДЕЙСТВИЯ СМЕСЕЙ ИНГИБИТОРОВ ПЕРЕМЕННОГО СОСТАВА И КОНЦЕНТРАЦИИ С ПОЛЯРНЫМИ СВОЙСТВАМИ ЗАМЕСТИТЕЛЕЙ В ИХ МОЛЕКУЛАХ

© В.П. Григорьев, А.Ф. Нассар, С.П. Шпанько, Л.Д. Попов

Ростов-на-Цону. Ростовский государственный университет

Принцип линегаого соотношения свободных энергий реакции и активашш (принцип ЛСЭ) нашел широкое применение при трактовке влияния природы ПАВ на 'уффективноеть их защитного действия в кислых и нейтральных средах [1 - 4] Характерной особенностью привлечения принципа ЛСЭ в ранее опубликованных работах является равенство объемной конценлрашш исследуемых ПАВ в рассматриваемом ряду растворов и однокомпонентность по ингибитору. Привлечение принципа ЛСЭ к трактовке смесей ПАВ ранее фактически не рассматривалась в Л1ггературе. за исключением многокомпонентных систем, на базе соединений одной реакционной серии [5], .либо к многокомпонентным смесям на основе соединешо! нескольких реакци-

онных серий [6]. Обязательным у словием в этих случаях является постоянство и равенство концентрации компонентов данной PC во всех рассматриваемых растворах.

Обычно в практике защиты металлов от коррозш! применяют смеси ингибиторов, причем их промышленное производство предусматривает выпуск этой продукции с меняющейся в определенных пределах концентрацией компонентов, и даже числом последних. Одновременный учет влияния на защитные свойства изменения концентр ашш компонентов, их числа и природы ранее в лилерат\ре не описывался. В настоящей работе сделана попытка дать ответ на этот вопрос на базе принципа ЛСЭ для растворов, содержащих смеси соединений одной и нескольких реакционных серий.