CC BY
33
Серiя: TexHÏ4HÏ науки ISSN 2225-6733
УДК 620.193.4/620.197:669.15
© Нарiвський О.Е.*
ЗАКОНОМ1РНОСТ1 ТА МЕХАН1ЗМИ КОРОЗ1ЙНОГО РОЗЧИНЕННЯ СТАЛ1 AISI 321 У СЛАБОКИСЛОМУ ХЛОРИДОВМ1СНОМУ РОЗЧИН1
В cmammi до^джено законом1рност1 та встановлено мехатзми корозтного роз-чинення Cr, Ni та Fe i3 сталi AISI 321 у хлоридовмiсному рознит з рН5 i концент-ра^ею хлоридiв 600 мг/л. Показано, що структурна гетерогентстъ ттенсивтше впливае на корозтш втрати сталi, тж коливання ïï хiмiчного складу в межах стандарту.
Ключовi слова: хлоридовмiсне середовище, структурна гетерогентстъ, корозтш втрати, корозтносттка сталъ, тттгова корозiя.
Наривский А.Э. Закономерности и механизмы коррозионного растворения стали AISI 321 в слабокислом хлоридсодержащем растворе. В статье исследованы закономерности и установлены механизмы коррозионного растворения Cr, Ni и Fe из стали AISI 321 в хлоридсодержащем растворе с рН5 и концентрацией хлоридов 600 мг/л. Показано, что структурная гетерогенностъ интенсивней влияет на коррозионные потери стали, чем колебания ее химического состава в пределах стандарта.
Ключевые слова: хлоридсодержащая среда, структурная гетерогенность, коррозионные потери, коррозионно-стойкая сталъ, питтинговая коррозия.
O.E. Narivskiy. Regularities and mechanisms of corrosion dissolution of steel
AISI 321 in weak acid chloride solution. The paper investigates the regularities and mechanisms of corrosion dissolutionof Cr, Ni and Fe in steel AISI 321 in chloride solution with pH5 and chloride concentration of 600 mg/l. It was shown that structural heterogeneity had more intense corrosive effect on the loss of steel than its chemical composition variations within the standard.
Keywords: chloride containing solution, structural heterogeneity, corrosion losses, corrosion-resistant steel, pitting corrosion.
Постановка проблеми. При експлуатацп теплообмшного обладнання теплообмшш еле-менти з боку оборотно1 води часто тддаються птнгуванню. Товщина теплообмшних труб або пластин залежно вщ конструкци теплообмшника складае вщ 0,4 до 2 мм. Тому перфоращю теплообмшних елеменпв обладнання вщ птнгу спостертають через мюяць вщ часу зародження птнпв. Цю статтю присвячено дослщженню закономiрностей та визначенню механiзмiв коро-зшного розчинення основних легувальних елеменив i залiза зi стат AISI 321 у хлоридовмюно-му розчиш з рН5 i концентращею хлоридiв 600 мг/л. Хлоридовмюне середовище з такими параметрами е моделлю оборотно1 води тд осадом, що адсорбуеться на поверхш теплопередава-льних елеменпв теплообмшно1 апаратури.
Ah^Ï3 останшх дослщжень i публжацш. Птнгостшюсть матерiалiв теплообмiнного обладнання ощнюють за Аф - критерiем [1;2] та за критичною температурою птнгування [3-7]. Систематичнi дослiдження у цьому напрямку проводили Качанов В.Я. («УкрНДШммаш»), Ведь М.В., Капустенко П.А., Желавський С.Г. (Харьювський полггехшчний iнститут), Нарiвсь-кий О.Е. ПАТ завод «Павлоградхiммаш» та Белiков С.Б. (Запорiзький нащональний технiчний унiверситет). Застосування результатiв дослщження у промисловостi дозволили запобiгти пре-тензiям вiд замовникiв щодо птнгово1 корозiï пластинчастих теплообмiнникiв у гарантшний перiод. Однак пiдприемства, що застосовують теплообмiнне обладнання у технологiчних про-цесах вимагають вiд виробника ще1" продукцiï даних про швидкiсть зростання птнпв у чаш, оскшьки вщсутшсть такоï iнформацiï дещо обмежуе об'еми виробництва продукци. Таким чи-
канд. техн. наук, заступник генерального директора з наукових питань ПАТ «Азовський машинобудiв-ний завод», м. Бердянськ
ном, дослiдження у цьому напрямку е перспективним як з практично!, так i з науково! точки зору.
Викладення основного матерiалу. Кiнетику корозiйного розчинення корозшностшких сталей визначають за коефiцiентами селективного розчинення Сг та Ni, яю визначають за формулою (1).
7 _ ^П(СгN) • т(¥е) . (1)
7 (Сг ) _ Ат • т ' Ш
) (Сг ;№)
де Ат(Сг^1) - вмiст хрому та шкелю в розчинах шсля витримки в них зразюв, мг; Ат(Ре) - вмiст залiза в розчинах шсля витримки в них зразюв, мг; т(Сг,м) - вмют хрому та нiкелю в плавках сталi AISI 321, мас. %; т(Ре) - вмiст залiза в стал^ мас. %.
Вмiст Сг, N1 та Бе у розчинах шсля витримки в них зразюв iз п'яти плавок сталi ЛК1 321 визначали за методикою [8].
Даш про корозшш втрати Сг, N1 та Бе iз сталi AISI 321 надано в таблищ.
Таблиця
Корозiйнi втрати АБе, АСг, AN1 зi сталi ЛК1 321 пiсля витримки в хлоридовмюних розчинах з рН 5 i концентрацiею хлоридiв 600 мг/л впродовж 240 годин при температурi 70 °С
Параметри розчи-нУ Хiмiчний елемент Марка сталь плавка №
1 2 3 4 5
рН Сс|-; мг/л Корозшш витрати, мг40"6
5 Fe 5785 5091 5862 6324 7175
Сг 275 165 199 171 275
Ni 1905 588 2472 1763 1763
Вiдомо [9], що при 2Сг, Nl <1 кiлькiсть Сг та N1 на поверхш стат бiльше, нiж в об'емi. За результатами розрахунюв (1) за даними таблищ визначено коефщенти 2Сг та для п'яти плавок стат AISI 321:
2сг = 0,20; 0,14; 0,14; 0,11; 0,15;
= 2,59; 0,91; 3,09; 2,15; 1,92. Коефщенти селективного розчинення Сг п'яти плавок сталi ЛК1 321 меншi за одиницю. Отже, юльюсть Сг на поверхнi зразюв зросла щодо до його вмюту в об'емi.
Коефiцiент селективного розчинення N1 друго! плавки сталi ЛК1 321 менше за одиницю. Отже, на поверхш зразка з ще! плавки збшьшився вмiст N1, а решти плавок - навпаки. Це зумо-влено хiмiчним складом стат в межах стандарту та !! структурною гетерогеннiстю.
Кореляцiйним та регресивним аналiзом результатiв випробувань встановлено, що корозшш втрати Сг зi стат AISI 321 у хлоридовмюному розчинi з рН5 i концентращею хлоридiв 600 мг/л за прямолшшною закономiрнiстю зростають зi зменшенням у нш вмiсту Р(2) та зi збь льшенням середньо! вiдстанi мiж нiтридами титану (3).
АСг = 10-6 (1414-50000Р); г= -0,74; (2)
АСг = 10-6 (561,87+4,38Lн); г= 0,74. (3)
Значущiсть коефiцiентiв кореляцп регресiйних залежностей (2; 3) ощнено за t-критерiем Стьюдента з рiвнем значущостi 0,10. Таким чином, рiвняння (2; 3) адекватно опису-ють корозiйнi втрати Сг зi стат AISI 321 у хлоридовмiсному розчиш з рН5 i концентрацiею хло-ридiв 600 мг/л залежно вщ вмiсту у нiй Р на середньо! вщсташ мiж нiтридами титану. Фосфор е поверхнево-активним елементом, який здатний до сегрегацi!' границями зерен. Напевно через це фосфор блокуе розчинення Сг зi стал границями зерен. Вiрогiдно така тенденцiя мае мюце при розмiрi зерна аустешту до 252 мкм (рис. 1к), тому що до цього значення середнього дiаметру зерна аустешту корозiйнi втрати Сг зi стал знижуються. Проте наступне збiльшення середнього дiа-
метру зерна аустенпу до 312 мкм сприяе зростанню корозiйних втрат Cr 3i стал AISI 321. Найвь рогiднiше, це зумовлено зростанням некогерентностi граток мiж сумiжними зернами aустенiту.
а)
б)
230' LÜCr.10 MI 230' .ДСг.Ю К 280'
4 t 4 1
266
2Н)
252 252 252
238
224 224 224
210 210 210
\
136 » 136 ■ > 1 138
/
102 1В2 / 132
168 * 168 • 168
> *
30 35 40 45 50 55 Iii 1 b 1 3 1,4 1.5 1 6 с К, Ил о|
г)
Д)
280 266 » « 230 • 280
268
252
224
/ ■Пк
136 182 /
/ * \ ►
\
V,
182
168 * ► 136 • • 166
16.5 16.75 17 17.25 17.5 „«%,Ct Ж)
М 3 2 Э.Э S.i 9.5 SS Э.7
3)
230 266 252 238 22* 210 196 182 166
ш ps \ *
/ Л t-
г Л
i L 5
t V
Л г
1 • *
4 V
♦ t I 1
266 252 238 224 210 136 182 166
К
В)
... --г V---- --у.
—S
4 *
V-»
е)
/
i
?
\
ч
\
\
i)
в
\
/ \
\
? V
J
г \
\
\
/
/ ( >
1
/ \
! \
• \
4
к)
36 63 72 75 78 81 34 «7 Lei.®:) 56 63 70 >? fH 31 38
Л)
\| ■ :() м А к-ДСг, 10 КГ
266 252 238 224 210 т < А •
/ \ /
\ у Г
/ \ \ /
/ \
\ 2эа \
/ \ \ /
\ /
/ \ \
\ \ )
/ 1 /
1S6 182 160 >t \ \ f
/ \ \ Г
182
/ V ч /
У 1 \ /
* \
288 304 320 336 352 368 384 400 Los^oai
204 216 228 240 252 264 276 288 300
Рис. 1 - Корозшш втрати Cr 3i стaлi AISI 321 у хлоридовмюному розчинi рН 5 i концентрaцieю хлоридiв 600 мг/л залежно вщ вмiсту: а) - вуглецю; б) - мангану; в) -силщда; г) - хрому; д) - шкелю; е) - азоту; ж) об'ему нириив титану; з) - середньо! вщсташ мiж нiтридaми титaну(Lн); i) - об'ему оксидiв(Vok); к) - середньо! вщсташ мiж оксидaми(Lok); л) - середнього дiaметру зерна aустенiту(d3)
Серiя: Технiчнi науки ISSN 2225-6733
З аналiзу формули (3) виходить, що чим бшьше середня вiдстань мiж нiтридами титану, тим бшьше корозшш втрати Сг зi сталi. Слiд зазначити, що чим бшьше середня вщстань мiж нiтридами титану в сталi, тим бшьше !х розмiр. Вiдтак на великих за розмiром нiтридах титану знижусться перенапруга юшзацп водню ^ таким чином, зростае струм катодно! та вiдповiдно анодно! реакци. Внаслщок цього зростае iонiзацiя Сг. Такий висновок узгоджусться з вiдомими даними [10].
З налiзу даних (рис. 1, ж) виходить, що корозшш втрати Сг зi стат АК1 321 спочатку за параболiчною закономiрнiстю знижуються зi збiльшенням об'ему нiтридiв титану до 0,32 об.%, а по^м зростають зi збiльшенням вмюту останнiх до 0,47об.%. Найвiрогiднiше це зумовлено тим, що дрiбнi штриди титану розташовано границями зерен аустешту. Через це в цих мюцях збiльшуються локальнi напруження та внаслщок цього зростае анодний струм та вщповщно збшьшуеться ступiнь юшзаци Сг у стал^ Такi висновки пщтверджуються тим, що плавки 1; 5 мають найдрiбнiшi нiтриди титану та найбiльшi корозiйнi втрати Сг зi сталi. Виявлено, що роз-мiр оксидiв, якi входять до складу стат AISI 321, та !х об'ем за параболiчною закономiрнiстю впливають на корозiйнi втрати Сг зi сталi (рис.1 з; i). Спочатку корозшш втрати Сг зростають зi збшьшенням середньо! вiдстанi мiж оксидами вщ 296 до 368 мкм та !х об'ему вiд 0,005 до 0,008 об.%, а потiмзнижуються зi збiльшенням середньо! вiдстанi мiж оксидами до 431 мкм та !х об'ему до 0,0116 об.%. Таку закономiрнiсть зумовлено тим, що при збшьшенш кiлькостi та об'ему дрiбних оксидiв, якi розташовано границями зерен, зростають локальш напруження у цих мюцях. Внаслщок цього зростае анодний струм, що збшьшуе корозшш втрати Сг. Однак бiльшi за розмiром оксиди катодно захищають сталь ЛК1 321 у хлоридовмюному розчинi з рН5 i концен-трацiею хлоридiв 600 мг/л.
Вуглець та шкель е аустенiтотвiрними елементами. Вiрогiдно внаслiдок цього зi збшь-шенням вмiсту цих елеменив знижуються корозiйнi втрати Сг зi сталi AISI 321 (рис. 1 а, д).
Манган та азот також е аустенiтотвiрними елементами в стал^ Однак при вмют Мп у сталi вiд 1,22 до 1,55 мас.% корозiйнi втрати Сг майже не змшюються (рис. 1б), але наступне зростання вмiсту Мп в стат до 1,7 мас. штенсивно впливае на корозiйнi втрати Сг зi сталi. Напевно таку закономiрнiсть зумовлено тим, що увесь Мп при вмют в стат до 1,55 мас.% розчи-няеться в твердому розчинi аустешту. Наступне зростання вмюту Мп у стат сприяе випадiнню границями зерен аустешту складних карбщв, якi мютять Мп. Найвiрогiднiше через це Сг при вмют в сталi до 17,2 мас.% та Si до 0,56 мас.% сприяють зростанню корозшних втрат Сг зi ста-лi AISI 321 . Адже вщомо [10], що на карбiдах знижуеться перенапруга юшзацп водню, а через це збшьшуються корозiйнi втрати Сг (рис.1 в, г). З наступним збшьшенням вмюту Si до 0,66 мас.% та Сг до 17,7 мас. знижуються корозшш втрати Сг зi стал^ Вiрогiдно це зумовлено змщ-ненням оксидно! плiвки, оскшьки загально вiдомо, що цi елементи сприяють штенсивнш паси-вацi! стат у кислих та слабокислих хлоридовмюних розчинах. Азот е як аустенiтотвiрним еле-ментом, так i елементом, який утворюе штриди. Внаслщок цього N неоднозначно впливае на корозшш втрати Сг зi стат ЛК1 321 (рис. 1 е).
Кореляцшним та регресивним аналiзом результатiв дослщження встановлено, що коро-зiйнi втрати № зi сталi AISI 321 за прямолшшною закономiрнiстю знижуються зi збiльшенням у нiй вмiсту Si (4) та зменшенням Сг (5).
Д№ = 10-6 (4250,77-4761 Si); г= -0,75; (4)
ANi = 10-6 (-17434+1111Сг); г= 0,79. (5)
Значущють коефiцiентiв кореляцi! рiвнянь (4; 5) оцшено за за t-критерiем Стьюдента з р> внем значущосп 0,10. Таким чином, регресiйнi залежносп (4; 5) адекватно описують корозшш втрати № зi сталi ЛК1 321 залежно вiд вмiсту в нш Si та Сг. Аналiз формул (4; 5) показав, що Сг i Si е фершшшрними елементами в структурi сталi, але за впливом на корозшш втрати № зi стат кардинально в^^зняються. Аналогiчну тенденцiю спостережено мiж корозшними втра-тами Ni зi стат AISI 321 та вмiстом у нш С, Мп, Ni, N оскiльки цi елементи е аустенiтотвiрни-ми. Однак корозiйнi втрати № зi сталi знижуються зi збшьшенням в нш вмiсту С i Мп та зменшенням № i N (рис.2 а, б, в).
Слщ зазначити, що Мп i Si е карбiдотвiрними елементами. При цьому вщомо [10], що ка-рбщи залежно вiд !х складу як знижують, так i збiльшують перенапругу iонiзацi! водню. Найвь рогiднiше карбiди (Мпх Siy) С збiльшують перенапругу iонiзацi! водню ^ таким чином, знижують струм катодно! та вщповщно анодно! реакци. Останне сприяе зменшенню корозiйних втрат
Серiя: Технiчнi науки ISSN 2225-6733
№ зi стал^ На карбiдах Сг навпаки знижусться перенапруга юшзацп водню. Вiдтак чим бшьше в сталi карбiдiв Сг, тим бшьше корозшш втрати № з и поверхнi. Вiрогiдно корозiйнi втрати Ni зi сталi АК1 321, здебiльше, вiдбуваються межами зерен аустешту, тому що при середньому дiаметрi зерна вiд 245 до 312 мкм. корозшш втрати № зi сталi зростають внаслiдок збшьшення некогерентностi граток в цих мюцях та розташування карбiдiв Сг (рис.21). Виявлено, що коро-зiйнi втрати № зi сталi AISI 321 знижуються зi збiльшенням у нш об'ему нiтридiв титану та середньо! вiдстанi мiж ними (рис. 2д, е). Таким чином, чим бшьше вщстань мiж нiтридами титану, тим бшьше !х розмiр i тим менше корозiйнi втрати № зi сталi. Найвiрогiднiше штриди титану катодно захищають сталь вщ корозiйних втрат у хлоридовмюному розчинi з рН5 i концент-рацieю хлоридiв 600 мг/л.
а)
б)
2420 7410 • 2420 2200 1330 1760 1540 1320 1ГОО 330 X 590
2200
1330
1390
N Л
1ДЙ) 1540 1320 1100 000 • 1260 4 1
\ 1
1
V
\
\ 390
еоо \ 1
690
31.5 35 38.5 42 45.5 4 9 52.5 56
В)
5.1 аз аз 9.4 5.5 Э£>
Г)
д)
4 ♦
??П0 2200 2200
1330 1990 -V 1330
\
1750 • 1250 § ч 1760
/ 1540
/ \
/
/ \
/ \
(¡60 / 330 \ 090
/ \
060 4 990 И • \ ООО
2720 3060 3400 3740 4060
10
е)
64 88 1_н,м
Ж)
3)
• ч
шп 2200 2200
1330 1090 1330
\
1™ » • N 1700 } 1 4 17601
\ /
/
1320 1 1320 1320
\ 1
000 1 090 1 000
ООО ООО 000
0 60 70 80 30 100 ,(, а К 312 336 Ж >0 38а 405 и гиг мкм
о
т 4 /
Л— —н
-л- Г—
/ -4-
V- /—
-ч
208 224 210 256 272
Рис. 2 - Корозшш втрати № зi стат ЛК1 321 у хлородовмiсному розчинi з рН5 i концентрацieю хлоридiв 600мг/л залежно вiд вмiсту: а) - вуглецю; б) - мангану; в) -шкелю; г) - азоту; д) - об'ему нприив титану(Ун); е) - середньо! вiдстанi мiж штри-тами титану(Lн); ж) - об'ему оксидiв (Уок); з) - середньо! вщсташ мiж оксида-ми^ок); i) - середнього дiаметру зерна аустешту ^3)
Мiж об'емом оксидiв та корозiйними втратами Ni зi сталi встановлено аналогiчну законо-мiрнiсть (рис.2, ж). Однак спостережено, що корозшш втрати № зi стат AISI 321 зростають зi збшьшенням середньо! вiдстанi мiж оксидами. Таким чином, чим бшьше за розмiром оксиди,
тим бiльше корозшш втрати Ni. Вiрогiдно це зумовлено тим, що дрiбнi оксиди, яю, здебiльше, розташовано границями зерен аустешту змiцнюють границi зерен та зменшують розчинення Ni зi сталi. До того ж, цей процес обмежено середшм дiаметром зерна до 250 мкм (рис.21), оскшь-ки наступне збшьшення розмiру зерна аустенiту сприяе тому, що границями зерен розташову-ються великi за розмiром оксиди на яких знижуються перенапруга юшзаци водню та зростають корозiйнi втрати. Показано, що N i № збшьшують корозiйнi втрати Ni зi сталi AISI 321 у слабокислому хлоридовмюному розчинi. Вiрогiдно це зумовлено тим, що N е елементом втшення в кристалiчну гратку аустешту, який здатний до сегрегацп границями зерен. Отже, через це №, який сегреговано границями зерен, при збшьшенш вмюту Ni в стат сприяе розчиненню остан-нього в цих мюцях. Таким чином, чим бшьше N i № в стал^ тим бiльше № розчиняеться.
Кореляцшним та регресивним аналiзом результатiв дослiдження встановлено, що корозшш втрати Fe зi стат AISI 321 у хлоридовмiсному розчиш з рН5 i концентрацiею хлоридiв 600 мг/л за прямолiнiйною закономiрнiстю знижуються зi збiльшенням у нш вмiсту Мп (6), Si (7), середньо! вiдстанi мiж нiтридами титану Lн (8) та зменшенням вмюту Сг (9) i N (10)
ДFe = 10-6 (7145,5-895,98Мп); г= -0,80 (6)
AFe = 10-6 (9883,5-6250Si); г= -0,73 (7)
ДFe = 10-6 (12335,0-79,8^); г= -0,95 (8)
ДFe = 10-6 (18218,0+1408,5Сг); г= 0,90 (9)
ДFe = 10-6 (-4231,5+1,19- 10"6N); г= 0,92 (10)
Значущють коефiцiентiв кореляци регресшних залежностей (6-10) оцiнено за t-критерiем Стьюдента з рiвнем значущостi 0,10. Отже, регресшш залежностi (6-10) адекватно описують корозiйнi втрати Fe зi сталi AISI 321 у хлоридовмюному розчиш з рН5 i концентращею хлори-дiв 600 мг/л залежно вщ вмiсту в нiй Мп, Si, Сг, N та середньо! вщсташ мiж нiтридами титану. Аналiзуючи регресiйну залежнiсть (10) варто вщм^ити, що вмiст N у стат практично не впли-вае на корозшш втрати Fe з И поверхш
Манган, вуглець та шкель е аустенiтотвiрними елементами. Напевно саме через стабшь зацiю аустештно! структури сталi знижуються корозiйнi втрати Fe з поверхнi зразкiв зi збшь-шенням вмiсту цих елементiв (рис. 3а, б).
а)
б)
в)
таю
6750 6500 6250 6000 5750 550C 5250 50»
30 35 10 J5 SO 55
7000 3750 6500 6250 6000 5750 5500 5250 50W
-.— *
«V •
J >
31 9.2 93 94 3.5 3.6
t
\
\
£500' \
\
ьао-
\
\ *
s
5500'
5250'
SiW' •
330 2720 ЗОИ 3100 3710
Г)
6750 ЕЖЙ
I
» 1
£250 \
5750 5500 у
\ 1
\
5iS0 ЧТЯ>-
*
7000 6750 660Q
6250 6000 5750 5500
Я 63 72 91 30 39
1
/
St
X
ЗЭО 352 374 396 |_ ок t
е)
-/
7000 \
Е750- 6500- t
\
\ 1
к
£250 6000 \ /
\ /
ш
ЧИП \ /
5250-MiHtt- \ /
S t
1 S —Г У
1$5 210 225 210 255 270 2ЕЕ ЗСС ,
Рис.3 - Корозiйнi втрати Fe 3i сталi AISI 321 у хлородовмюному розчинi з pH5 i концентрацieю хлоридiв 600мг/л залежно вщ вмюту: а)- вуглецю; б)- шкелю; в)-об'ему HiTpaTiB титану(Ун); г)- об'ему оксидiв(Vok); д) середньо! вщсташ мiж оксидами (Lok); е)- середнього дiaметpy зерна аустешту^3)
Серiя: Техшчш науки ISSN 2225-6733
З анатзу формул (7; 9) виходить, що Si знижуе, а Сг збiльшуe корозшш втрати Fe 3i CTani AISI 321. При цьому вони е феритотвiрними та карбiдотвiрними елементами. Однак на вщмшу вiд Сг силщум також е поверхнево-активним елементом. Вщтак розчинення Fe з поверхнi ста-лi, здебiльше, вiдбуваеться границями зерен аустешту. Внаслiдок цього корозiйнi втрати Fe 3i сталi знижуються зi збiльшенням середнього дiаметру зерна аустешту вiд 211 до 255 мкм, осю-льки довжина границь зерен знижуеться зi збiльшенням дiаметру зерна (рис. 3е).
Наступне збiльшення середнього дiаметру зерна аустенiту сприяе зростанню корозiйних втрат Fe зi стат AISI 321 (рис. 3е). Це зумовлено збшьшенням ступеня некогерентностi сумiж-них граток зерен аустенiту та збшьшенням границями зерен дрiбних оксидiв, якi анодно акти-вують щ дiлянки сталi. Така думка пщтверджуеться тим, що корозiйнi втрати Fe зi сталi зрос-тають зi збiльшенням середньо! вiдстанi мiж оксидами вщ 280 до 360 мкм (рис.3д). Однак наступне збшьшення середньо! вiдстанi мiж оксидами вщ 360 до 431 мкм сприяе зниженню коро-зiйних втрат Fe зi сталi (рис.3д). Взагалi встановлено, що корозшш втрати Fe зi стал AISI 321 у хлоридовмюному розчинi з рН5 i концентращею хлоридiв 600 мг/л знижуються зi збiльшенням у нiй об'ему оксидiв та нiтридiв титану (рис.3в,г). Найвiрогiднiше великi за розмiром оксиди та штриди титану катодно захищають сталь AISI 321. Таю мiркування зроблено з аналiзу формули (8), (рис.3в,г,д) та лiтературних даних [10].
Висновки
За результатами корозшних випробувань, кореляцшного, регресивного та графiчного аналiзу встановлено закономiрностi та механiзми корозiйного розчинення Cr, Ni та Fe зi сталi AISI 321 у хлоридовмюному розчиш з рН5 i концентращею хлоридiв 600 мг/л, а саме:
- Корозшш втрати Сг зi стат AISI 321 за прямолшшною закономiрнiстю зростають зi збь льшенням середньо! вiдстанi мiж нiтридами титану та зменшенням вмiсту фосфору. Це зумовлено тим, що на великих за розмiром штридах титану знижуеться перенапруга юшзащ! водню, а Р при розмiрi зерна аустешту до 252 мкм сегрегуе границями зерен та блокуе розчинення Сг зi стал^ Вуглець та шкель знижують корозiйнi втрати Сг зi сталi внаслiдок стабiлiзацi! аустенiтно! структури. Манган, хром при вмiстi до 17,2 та Si до 0,56 мас.% штенсифшують розчинення Сг зi сталi внаслiдок випадiння дрiбних карбщв границями зерен. 3i збiльшенням вмюту Si до 0,66 та Сг до 17,7 мас.% знижуються корозшш втрати Сг зi стал^ Це зумовлено змщненням оксидно! плiвки. Дрiбнi оксиди титану як i карбщи збiльшують корозiйнi втрати Сг зi сталi. Однак зi зб> льшенням середньо! вiдстанi мiж оксидами вщ 368 до 431 мкм знижуються корозшш втрати Сг. Найвiрогiднiше бiльшi за розмiром оксиди катодно захищають сталь у хлоридовмюному розчи-ш.
- Корозiйнi втрати Ni зi сталi за прямолiнiйною закономiрнiстю зростають зi збiльшенням у нiй вмюту Сг та зменшенням Si. З аналiзу отриманих графiчних закономiрностей зроблено припущення, що карбiди, якi складаються з Si i Mn та велик за розмiром оксиди та штриди титану катодно захищають сталь, а дрiбнi карбщи хрому, яю розташовано границями зерен анодно активують щ дiлянки. До того ж, N, сегрегуючи до границь зерен аустешту, також пришви-дшуе розчинення Ni.
- Корозшш втрати Fe зi сталi AISI 321 за прямолшшною закономiрнiстю зростають зi збь льшенням у нш вмiсту Сг, N та зменшенням Mn, Si i середньо! вщсташ мiж нiтридами титану. З аналiзу графiчних даних та аналiтичних залежностей виходить, що Fe розчиняються, здебшьше, границями зерен аустешту. При цьому Мп, С та Ni внаслщок стабшзацп аустенiту знижують корозiйнi втрати Fe зi сталi. Карбiди хрому та дрiбнi оксиди, якi розташовано границями зерен, збшьшують корозiйнi втрати Fe. Однак велик за розмiром оксиди та нiтриди титану катодно захищають сталь та знижують штенсивнють розчинення Fe.
Список використаних джерел:
1. Нихаенко Ю.Я. Определение критериев стойкости нержавеющей стали 12Х1810Т против локальной коррозии в щелочных хлоридсульфатных растворах / Ю.Я. Нихаенко, В.С. Новицкий, В.С. Козуб // Защита металлов. - 1986. - 22. - № 5. - С.721-724.
2. Качанов В.А. Исследование склонности стали 12Х18Н10Т к точечно-язвенной и щелевой коррозии в нейтральних средах применительно к разборным пластинчаным теплообменникам /В.А. Качанов, Д.Г. Никитин // Отчет о НИР: Харьков: УкрНИИхиммаш. - 1985. - С.77.
Серiя: Техшчш науки ISSN 2225-6733
3. Герасимов В.В. Прогнозирование коррозии метал лов / В.В. Герасимов. - М. : Металлургия, 1989. - 151 с.
4. Сахненко Н.Д. Изучение склонности нержавеющих сталей к питтинговой коррозии в системах горячего водоснабжения /Н.Д. Сахненко, П.А. Капустенко, М.В. Ведь, С.Г. Желав-ский // Журнал прикладной химии. - 1998. - №1. - С.80-83.
5. Нарiвський О.Е. Корозiйно-електрохiмiчна поведшка конструкцшних матерiалiв для плас-тинчастих теплообмшниюв у модельних оборотних водах: дис. канд. тех. наук : 05.17.14 Нарiвський О.Е. - Львiв, 2009. - 209 с.
6. Нарiвськкий О.Е. Вплив гетерогенносп стат AISI 321 на li птнгостшкють у хлоридовмю-ному середовищi / О.Е. Нарiвський // Физико-хiмiчна механiка матерiалiв. - 2007. - №2. -С.100-106.
7. Нарiвський О.Е. Визначення птнготривкосп сталi AISI 321 в хлоридовмюному середови-щi, яке присутне у роботi теплообмiнникiв / О.Е. Нарiвський, С.Б. Бeлiков // Фiзико-хiмiчна механiка матерiалiв. Спец. випуск. - 2006. - С.316-320.
8. Белшов С.Б. Кiнетика корозiйних процесiв сталей AISI 321 та 12Х18Н10Т у нейтральних хлоридовмюних розчинах та швидюсть 1х корози / С.Б. Белшов, О.Е. Нарiвський // Новi технологи та матерiали в металургп та машинобудуванш. - 2011. - №1. - С.36-43.
9. Колотыркин Я.М. Успехи и задачи развития теории коррозии / Я.М. Колотыркин // Защита металлов. - 1980. - Вип. 16. - № 6. - С. 660-673.
10. Колотыркин Я.М. Металл и коррозия / Я.М. Колотыркин. - М. : Металлургия, 1985.- 88 с.
Bibliography:
1. Nihaenko U.Y. Defining criteria resistance stainless steel 12H1810T against localized corrosion in alkaline solutions hloridsulfatnyh / Y.Y. Nihaenko, V.S. Novitsky, V. Kozub // Protection of Metals. - 1986. - 22.; № 5. - P.721-724. (Rus.)
2. Kachanov V.A. Study propensity to become 12X18H10T dot ulcer and crevice corrosion in a neutral environment in relation to folding heat-exchangers / V.A. Kachanov, D.G. Nikitin // Research Report: Kharkov: UkrNIIHimMash - 1985.-p.77. (Rus.)
3. Gerasimov V.V. Prediction of metal corrosion. - Moscow, Metallurgy, 1989-151p. (Rus.)
4. Sakhnenko N.D. The study of addiction stainless steels to pitting corrosion in hot water systems / N.D. Sakhnenko, P.A. Kapustenko, M.V. Indeed, S.G. Zhelavsky. // Journal of Applied Chemistry. - 1998. - № 1.-p.80-83. (Rus.)
5. Narivskiy A.E. Corrosion-electrochemical behavior of structural materials for heat-exchangers in the model of working waters: the dissertation of the candidate engineering science: 05.17.14 Narivskiy A.E. - // Lviv.-2009-209 p. (Ukr.)
6. Narivskiy A.E. The influence of heterogeneity steel AISI 321 on its pitting resistance in chloride-containing environments / A.E. Narivsky // Physicochemical mechanics of materials. 2007. - № 2-P.100-106. (Ukr.)
7. Narivskiy A.E. Determination of pitting resistance steel AISI 321 in chloride-containing environments is present in the heat-exchanger / A.E. Narivskiy, S.B. Belikov // Physicochemical mechanics of materials. Special Issue № 5.-2006.-p.316-320. (Ukr.)
8. Belikov S.B. The kinetics of corrosion processes of steel AISI 321 and 12X18H10T in neutral chloride-containing solution and the rate of corrosion / S.B. Belikov, A.E. Narivskiy // New technologies and materials in the metallurgy and machin bullding.-2001. - № 1, p.36-43. (Ukr.)
9. Kolotyrkin Y.M. Successes and problems of the theory of corrosion / Y.M. Kolotyrkin // Protection of Metal.-1980.-16., № 6.-p.660-673. (Ukr.)
10. Kolotyrkin Y.M. Metal and corrosion. Moscow, Metallurgy, 1985. - 88p. (Rus.)
Рецензент: В.Г. Мщенко
д-р техн. наук, проф., ДВНЗ «ЗНУ»
Статья поступила 16.01.2013
