Щілинна корозія і вплив конструктивних чинників на цей вид корозії

Корозія і захист від корозії

Щілинна корозія виникає в тих випадках, якщо конструкція містить вузькі щілини, зазори, застійні місця, або якщо металевий матеріал володіє технологічними дефектами типу мікрощілин або мікротріщин (рис. 5.2). Часто початком щілинної корозії є розвиток в зазначених дефектах корозійних питтингов. Інтенсифікації щілинної корозії сприяє зміна властивостей розчину в щілинах і зазорах - з плином часу він подкисляется, стає більш концентрованим по агресивним анионам.

Якщо корозійний процес на основний поверхні виробу протікає з кисневою деполяризацією, то внаслідок дифузійних утруднень доставки кисню в місця щілин і зазорів розчин в них буде збіднений киснем. Це особливо важливо для випадку корозії обладнання, що знаходиться в пасивному стані, наприклад, для корозії обладнання хімічної промисловості, виготовленого з нержавіючих сталей. Зниження швидкості катодного реакції внаслідок зменшення концентрації кисню в розчині може привести до переведення металу в активний стан, тобто до різкого (на кілька порядків величини) зростання швидкості його розчинення.

Схильність до щілинної корозії знижується зі збільшенням ступеня легування сталей, проте, як і в разі виразкової корозії, стали одного марочного складу можуть мати різко різної стійкістю проти розглянутого виду локальної корозії. Найбільш стійкими матеріалами є суперсплави, що містять підвищені кількості хрому, нікелю і молібдену, а також сплави на основі нікелю.

межкристаллитная корозія

Межі зерен є двомірними дефектами, мають макроскопічні (до мікронів) розміри двох вимірів. Внаслідок високої дефектності металу зернограничного шару, зумовленої поганим сполученням сусідніх зерен, швидкість дифузії компонентів сплаву в зернограничного областях на кілька порядків величини перевищує швидкість об'ємної дифузії. Це сприяє полегшенню в зернограничного областях процесів сегрегації домішкових елементів і зародження і зростання нових фаз.

Міжкристалітної корозії (МКК) схильні легко пасивуються металеві матеріали, наприклад, нержавіючі стали, сплави на основі нікелю, алюміній і його сплави. Причиною МКК є прискорене розчинення металу кордонів зерен (рис. 5.3). Практично важливий випадок, коли швидкість розчинення прикордонних областей на кілька

Щілинна корозія і вплив конструктивних чинників на цей вид корозії

порядків величини перевищує швидкість розчинення основного металу. При цьому відбувається порушення зв'язку між окремими зернами металу і їх подальше викришування, внаслідок якого металеві конструкції втрачають свої експлуатаційні властивості.

Швидкість розвитку МКК залежить від потенціалу металу. Найбільш інтенсивне її розвиток відбувається при потенціалах активно-пасивного переходу

+0,35 В (рис. 5.4, область /) і потенціалах початку транспассівной області 1,15 + 1,25В (рис. 5.4, область II). Перша область відповідає потенціалом, що виникають при контакті нержавіючих сталей зі слабоокіслітельнимі середовищами, друга - з сільноокіслітельнимі. Механізми розвитку МКК в зазначених областях можуть принципово відрізнятися.

Для нержавіючих сталей прискорене розчинення металу, прилеглого до кордонів зерен, може бути викликано двома факторами: збіднінням прикордонних зон хромом і виникненням в зазначених областях сегрегації домішок, що сприяють різкого збільшення швидкості корозії металу.

Сегрегації домішкових елементів поширюються на відстань кількох міжатомних відстаней і можуть бути рівноважними (вужчими), і нерівновагими. Незалежно від типу сегрегації концентрація в них домішкових елементів в десятки і сотні разів вище, ніж в тілі зерна. Це призводить до яскраво вираженої гетерогенності складу металу і, як результат, різкого локального збільшення швидкості розчинення зернограничного областей. Найбільш сильними промоторами МКК є сегрегації домішок фосфору, кремнію та модифікує елемента бору.

Збіднення зернограничного областей нержавіючих сталей хромом відбувається внаслідок виділення карбідів хрому. процес

Щілинна корозія і вплив конструктивних чинників на цей вид корозії

карбідоутворення відбувається наступним чином. При нагріванні металу і його витримці при підвищених температурах в процесах термічної обробки вуглець, що володіє підвищеною, в порівнянні з хромом, швидкістю дифузії в металі, поставляється в прикордонні області не тільки з меж зерен, але і з обсягу металу. Подібні ефекти виникають в результаті термічних обробок і в процесі зварювання.

Хром внаслідок низької швидкості дифузії надходить тільки з прикордонних областей і його кількість не встигає компенсуватися за допомогою дифузії з обсягу металу. Небезпека термічної обробки визначається співвідношенням температури і часу витримки при ній металу. Таким чином в околицях виділень фази карбіду утворюється збіднена хромом зона. Оскільки карбіди хрому утворюють безперервний ланцюжок вздовж кордонів зерен, суцільна зона металу в прикордонних областях виявляється збіднена хромом.

При контакті з агресивним середовищем збіднені хромом області піддаються переважного розчинення. Чим більше різниця концентрацій хрому в тілі зерна і його прикордонних областях, тим вище швидкість МКК. Виборче розчинення зернограничного областей ініціює розвиток МКК в слабоокіслітельних середовищах, тобто в першій області потенціалів.

навпаки, знижують активність вуглецю. Розвиток МКК в сільноокіслітельних середовищах (друга область потенціалів) часто є результатом накладення декількох факторів, найбільш суттєвими з яких є: виборче розчинення надлишкових фаз, нестійких в сільноокіслітельних середовищах; виборче розчинення збіднених хромом прикордонних областей; специфічну дію хромат-іонів, що утворюються в результаті розчинення стали; виборче розчинення прикордонних областей, які є місцями сегрегації домішок.

У ряді випадків розвиток МКК починається з освіти на кордонах зерен питтингов. Полегшення МКК сприяє зміна властивостей електроліту, що заповнює канавки, що утворилися в результаті первинного розчинення прикордонних областей. Як і в разі виразкової корозії, з плином часу електроліт подкисляется і стає більш концентрованим, ніж об'ємний.

селективне витравлювання

Селективне витравлювання (структурно-виборче розчинення) властиво багатофазним конструкційних матеріалів з сильно розрізняються по електрохімічного поведінки компонентами структури. В умовах еквіпотенціальності поверхні швидкість розчинення (при одному і тому ж потенціалі) різних фазових складових конструкційний матеріал може відрізнятися від декількох разів (при однаковому характері розчинення, наприклад, активному) до декількох порядків величини (якщо одна зі складових знаходиться в активному, а інша - в пасивному стані).

При селективному витравлення конструкція втрачає свої функціональні властивості внаслідок утворення порожнин різної глибини і конфігурації, що виникають через переважного розчинення однієї з фазових складових матеріалу.

Селективного витравлювання схильні сплави на основі міді - добре відоме явище, зване обесцінкованія латуней. При селективному витравлення интерметаллида ТезА1 з алюмінієвої бронзи на її поверхні утворюються яскраво виражені руйнування типу корозійних виразок. Окремими випадками структурно-виборчого розчинення є розвиток МКК нержавіючих сталей в сільноокіслітельних середовищах, коли переважного розчиненню піддаються котрі виділяються межах зерен карбідні фази, зародження питтингов внаслідок переважного розчинення включень сульфіду марганцю, розвиток виразкової корозії вуглецевих і низьколегованих сталей, спровоковане виділенням в їх структурі включень сульфіду кальцію.

Схожі статті