Корро́зия (от лат. corrosio — разъедание) — это самопроизвольное разрушение металлов в результате химического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой. В общем случае - это разрушение любого материала, будь то металл или керамика, дерево или полимер. Причиной коррозии служит термодинамическая неустойчивость конструкционных материалов к воздействию веществ, находящихся в контактирующей с ними среде.
Способность металла сопротивляться коррозионному воздействию среды называют коррозионной стойкостью.
Коррозия металла или сплава происходит, как правило, на границе раздела фаз, т. е. на границе соприкосновения твердого вещества с газом или жидкостью.
Коррозионные процессы подразделяются на следующие виды: по механизму взаимодействия металла со средой; по виду коррозионной среды; по виду коррозионных разрушений поверхности; по объему разрушенного металла; по характеру дополнительных воздействий, которым подвергается металл одновременно с действием коррозионной среды.
По характеру изменения поверхности металла или сплава или по степени изменения их физико-механических свойств, в процессе коррозии независимо от свойств, среды коррозионные разрушения бывают нескольких видов.
Межкристаллитная коррозия — вид коррозии, при котором разрушение металла происходит преимущественно вдоль границ зерен. При малой коррозионной потере массы разрушение материала может проникать на большую глубину и сопровождаться снижением прочности и пластичности материала, что быстро приводит к выходу из строя всей конструкции. Межкристаллитная коррозия относится к электрохимическим процессам, и обусловлена тем, что твердый раствор при определенных условиях может расслаиваться с образованием по границам зерен фаз, обогащенных одним из компонентов материала, а участки, непосредственно прилегающие к границам зерен, оказываются обедненными этим компонентом. Под действием той или иной агрессивной среды происходит избирательное анодное растворение либо обогащенных, либо соседних с ними обедненных зон.
Рисунок 1 - Микроструктура материала, подверженного межкристаллитной коррозии
Межкристаллитной коррозии подвержены многие сплавы на основе железа (в том числе ферритные, аустенитные, аустенитно-ферритные и другие стали), а также никелевые, алюминиевые и другие сплавы, имеющие, как правило, неоднородную структуру. Из применяемых в нефтеперерабатывающей промышленности сталей межкристаллитной коррозии подвержены хромоникелевые, хромоникельмолибденовые, хромоникельмарганцевые коррозионностойкие стали и высоколегированные никелевые сплавы.
Нержавеющей сталь часто делает высокое (более 12%) содержание хрома, который в обычных условиях формирует на поверхности стали пассивирующий слой (оксидную пленку), защищающий ее от коррозии. Именно высокое содержание хрома служит для нержавеющих сталей основной причиной межкристаллитной коррозии, поскольку при некоторых условиях хром выделяется вдоль границ зерен фаз, и создаются карбиды хрома. Соседние зоны, обедненные хромом, переходят в активное состояние при более отрицательных значениях электрохимического потенциала, чем фазы с избытком хрома. В результате в слабоокислительных средах обедненные хромом зоны становятся электрохимически активными и корродируют с более высокими скоростями, чем фазы, обогащенные хромом. Наибольшая склонность к межкристаллитной коррозии наблюдается в тех случаях, когда избыточные фазы на границах зерен соприкасаются, образуя непрерывные цепочки.
При нагреве аустенитной коррозионностойкой стали до температуры 450…850°С и выдержке ее при этой температуре в течении определенного времени возникает термодинамическая вероятность перехода хрома из свободного в связанное состояние с образованием карбидов хрома Cr23C6 и их выделением по границам аустенитных зерен. Количество карбидов хрома Cr23C6 зависит от содержания углерода в стали. Нагрев стали имеет место при изготовлении (например, сваркой) и эксплуатации оборудования.
Скорость диффузионного перемещения углерода в стали при нагреве превышает скорость диффузионного перемещения хрома. В образовании карбидов хрома Cr23C6 на границах аустенитных зерен участвует практически весь углерод, диффундирующий к границам из всего объема зерен, а хром, входящий в состав карбида Cr23C6, диффундирует только из приграничных слоев зерен, т.к. из-за малой скорости диффузии он не успевает диффундировать из глубины зерен.
В сильноокислительных средах развитие межкристаллитной коррозии обусловлено избирательным растворением насыщенных фаз. Оно ускоряется, если в этих фазах имеются легирующие элементы, легко подвергающиеся перепассивации, например, молибден, вольфрам, ванадий или элементы с низкой коррозионной стойкостью, например, марганец, медь.
Одной из причин межкристаллитной коррозии может быть сегрегация по границам зерен примесей; этим часто объясняется, например, коррозия закаленных аустенитных коррозионностойких сталей, содержащих примеси фосфора, кремния и пр., в сильноокислительных средах.
На рисунке 2 приведены фотографии внешнего вида и микроструктура материала трубы Ø89×4 мм (сталь 08Х18Н10Т), подверженной межкристаллитной коррозии.
Рисунок 2 - Межкристаллитная коррозия стали
Все способы борьбы с появлением склонности в сталях к межкристаллитной коррозии направлены на предотвращение выделения хрома из аустенита с последующим образованием карбидов хрома.
Одним из распространенных способов предотвращения межкристаллитной коррозии является применение аустенитных сталей с низким содержанием углерода (не более 0,03 %). Чувствительность к межкристаллитной коррозии у сталей типа Х18Н
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.