производство и поставка оборудования для механических испытаний, неразрушающего контроля, химического анализа и визуального контроля, диагностического оборудования, приборов визуального контроля, систем контроля доступа персонала, элементов систем умного производства. Испытательная лаборатория. Сервисный центр

Глава 2. Виды коррозии, которым подвержены коррозионностойкие стали и сплавы / Глава 2.1. Питтинговая и щелевая коррозия

Нержавеющие стали в средах, в которых они пассивны, если в них содержатся заметные концентрации С1- или Вr-, имеют склонность корродировать, образуя на некоторых участках глубокие раковины. Такие ионы, как тиосульфат S2O32-, также могут вызвать питтинг. В растворах, в которых стали не пассивируются, например в деаэрированных растворах хлоридов щелочных металлов, или в неокислительных растворах хлоридов металлов, например SnCl2 или NiCh, или в окислительных растворах хлоридов металлов при низких pH питтинг не возникает. То же самое наблюдается и в кислых средах, в которых происходит значительная общая коррозия.

На нержавеющих сталях, находящихся в морской воде, питтинг возникает через несколько месяцев, раковины расположены обычно в щелях или на участках, соприкасающихся с неподвижным электролитом. Склонность к питтингу больше у мартенситных и ферритных сталей, чем у аустенитных, у которых она тем меньше, чем больше содержание в них никеля.

Аустенитные стали, содержащие Мо (типы 316, 316 L, 317), более устойчивы в морской воде к этому виду коррозии, однако со временем, в течение 1 - 2,5 лет, развивается питтинг. На нержавеющих сталях при комнатной температуре в растворах хлоридов, содержащих ионы — активные деполяризаторы, как например Fe3+, Сu2+ ИЛИ Hg2+, питтинг развивается в течение часов. Эти растворы иногда применяли для ускоренного испытания на склонность к питтингу.

Добавка 3 %-ной NaNО3 к 10%-ному раствору FeCl3 полностью тормозит развитие питтинга, а также уменьшает общую коррозию, по крайней мере, в течение десяти лет. Ионы нитрата, вероятно, адсорбируется на поверхности сплава предпочтительно перед CR-, вследствие чего пассивное состояние не нарушается. В нейтральных растворах хлоридов, например NaCl, добавка щелочей ингибирует развитие питтинга. Например, в аэрированном 4 %-ном растворе NaCl при температуре 90 °С скорость роста питтинга на стали 18-8 очень высока, добавка в этот раствор 8 г/л NaOH прекращает образование питтинга. Добавка в рассолы рефрижераторов 1 % Nа2СО3, была эффективной, по крайней мере, в течение 5 лет.

Питтинг развивается наиболее быстро у нержавеющих сталей с неоднородной структурой. Склонность к питтингу аустенитной стали возрастает, если сплав недолго находится в области температур, в которой выделяются карбиды (сенсибилизация). Образованию питтинга на нержавеющей стати также благоприятствуют органические или неорганические покрытия или обрастание морскими организмами, причем поверхность стали частично защищена от доступа кислорода. Склонность к питтингу меньше в морской воде, которая движется с некоторой скоростью по отношению к поверхности, чем в неподвижной, так как при этом поверхность соприкасается с аэрированной водой и вся остается пассивной.

Наблюдения показывают, что питтинг развивается, прежде всего, в результате работы элементов дифференциальной аэрации, которые затем превращаются в активно-пассивные элементы. Поэтому любая щель, будет ли она между двумя металлическими поверхностями или между металлом и неметаллом, является местом, благоприятным для возникновения питтинга. Именно в щели кислород или какой-либо другой деполяризатор будет израсходован в первую очередь, и недостаток кислорода вызовет образование анодного участка. Вскоре в этом участке пассивное состояние утрачивается и вследствие относительно большой величины катодной поверхности разность потенциалов между участками может достичь 0,5 - 0,6 В. Высокая плотность тока в активно-пассивном элементе вызывает большую скорость коррозии анода и одновременно катодную защиту поверхности сплава, непосредственно окружающую анод. Поэтому поблизости не возникает другой питтинг. Вследствие работы такого элемента местоположение анода не изменяется, и на металле быстро появляются глубокие язвы.

Рисунок 25 - Пассивно-активный элемент, в результате работы которого происходит рост питтинга в нержавеющей стали, находящейся в растворе хлорида

Протекающим током ионы хлора переносятся в питтинг, в котором образуются концентрированные растворы хлоридов Fe2+, Ni2+ и Сr3+.

Высокая концентрация С1 поддерживает активное состояние поверхности язвы. Вследствие высокой плотности таких продуктов коррозии они под действием силы тяжести вытекают из углубления и вызывают нарушение пассивного состояния на тех участках, на которых они соприкасаются с поверхностью сплава. Это явление объясняет форму возникающих язв, часто наблюдаемую на практике, а именно удлиненных в направлении течения продуктов коррозии. На листе нержавеющей стали 18-8, находившейся в морской воде в течение 1 года, были обнаружены длинные узкие раковины, распространившиеся на 6,35 см от начальной точки.

Возникновение таких язв было воспроизведено в лаборатории. Они образовывались под непрерывным действием струи концентрированного раствора FeCl2, протекающей по поверхности стали 18-8. Образец находился под небольшим углом к вертикали и был полностью погружен в раствор FeCl3. Через несколько часов под струей FeCl2 образовалась глубокая канавка. На поверхности железа такие канавки не образуются, так как на нем не возникает активно-пассивного элемента.

Рисунок 26 - Удлиненная раковина в образце нержавеющей стали 18-8 7,6x12,7 см:

а — раковина, образовавшаяся в морской воде в гавани Бостона в течение одного года. Питтинг начался в щели между бакелитовым прутком и внутренней поверхностью отверстия;

б — искусственно полученная под действием тонкой струи 50 %-ного раствора FeCl2 — на сталь 18-8, погруженную в раствор 10 % FeCl3.

Добавка щелочи к раствору хлоридов подавляет рост питтинга, потому что OH- движутся быстрее, чем С1-, и в раковине осаждаются основные хлориды металла, которые не нарушают пассивности. В такой среде кислород или какой-либо другой пассиватор может, диффундируя в раковину, восстановить пассивность или же предупредить образование питтинга. К тому же потенциал нержавеющих сталей становится более активным по мере увеличения pH (ОН- вытесняет адсорбированный кислород). Поэтому разность потенциалов активно-пассивных элементов становится меньше и возможность роста питтинга также уменьшается.

Для уменьшения или предотвращения питтинговой коррозии применяют различные меры. Перечислим только основные:

  • Катодная защита может быть осуществлена при помощи извне приложенного тока, а также контактом с более электроотрицательными металлами: Zn, Fe или А1. Нержавеющие стали, сваренные с листовой малоуглеродиcтой сталью, или пропеллеры из стали 18-8 на стальных кораблях, не подвергаются питтингу.
  • Добавка щелочей к растворам хлоридов.
  • Уменьшение концентрации O2 в растворах хлоридов, например в растворах NaCl.
  • Максимальное снижение температуры.
  • Постоянство на поверхности концентрации кислорода или окислителя; устранение щелей; перемешивание, аэрирование, циркуляция растворов. Периодическая очистка поверхности сплава щелочными растворами. Для очистки можно применять мелкую стружку из нержавеющей стати. Возможно употребление 10-20 % -ной HNO, примерно при 60 °С.
  • С 2011 года научно-производственное предприятие «УКРИНТЕХ» успешно работает и развивается в области контроля качества материалов и изделий.

    Контакты

    ООО НПП "Укринтех":
    г. Харьков, ул.Ковтуна, д.50, корпус "А-5"

    Для почты:
    а/я 2304, Харьков-1, 61001, Украина

    ООО НПП "Укринтех"
    +38 (050) 499-09-89; +38 (067) 560-89-39
    +38 (067) 575-45-10; +38 (057) 768-09-02

    "ЦНИ Лаборатория"
    +38 (098) 262-48-92

    Компания

    Производство и поставка
    испытательного оборудования, оборудования для металлографии, приборов НК и др.

    Сервисный центр
    Ремонт, сервисное обслуживание и модернизация оборудования.

    Центр независимых исследований
    Аккредитованная испытательная лаборатория.