Коррозионная стойкость

Оценка скорости коррозии включает качественные и количественные методы. Качественный анализ фиксирует визуальные изменения поверхности и микроструктуры металла.

Межкристаллитная коррозия - процесс разрушения, развивающийся преимущественно по границам кристаллических зёрен. Механизм обусловлен диффузионными явлениями, приводящими к образованию карбидов хрома на границах зёрен и обеднению приграничных участков хромом.

Данному типу коррозии подвержены многие стали, устойчивые к общей коррозии в агрессивных средах. В нефтеперерабатывающей отрасли к ним относятся хромоникелевые, хромоникельмолибденовые, хромоникельмарганцевые нержавеющие стали и высоколегированные никелевые сплавы.

При нагреве аустенитной нержавеющей стали до 450…850 °C и выдержке в этом температурном диапазоне возникает процесс перехода хрома в связанное состояние с образованием карбидов хрома Cr₂₃C₆, выделяющихся по границам зёрен. Интенсивность карбидообразования зависит от содержания углерода в стали. Нагрев происходит при изготовлении (например, при сварке) и эксплуатации оборудования.

Скорость диффузии углерода в стали превышает скорость диффузии хрома. В образовании карбидов на границах зёрен участвует практически весь углерод, мигрирующий из объёма зёрен, тогда как хром поступает только из приграничных областей из-за низкой скорости диффузии. На рисунке 1 представлена схема диффузионных процессов хрома при нагреве аустенитной нержавеющей стали.
 

Рисунок 1. Диффузионное перемещение хрома с образованием карбидов хрома, происходящее при нагреве аустенитной коррозионностойкой стали

Формирование локальной химической неоднородности в структуре стали приводит к выделению обогащенных хромом карбидов Cr₂₃C₆ по границам зерен. Прилегающие к границам участки материала существенно обедняются хромом (рисунок 1). Это вызывает переход обедненных хромом зон в химически активное состояние, в то время как основные объемы зерен сохраняют пассивность.

Вследствие процессов диффузии и карбидообразования концентрация хрома на границах аустенитных зерен снижается ниже 12% — минимального уровня, необходимого для обеспечения коррозионной стойкости стали. При контакте с коррозионной средой происходит избирательное разрушение именно этих обедненных хромом участков. Межкристаллитная коррозия распространяется исключительно по приграничным зонам с пониженным содержанием хрома, находящимся в активном состоянии.

Сенсибилизация стали — состояние, при котором вдоль границ зерен формируются карбиды хрома. Такая сталь становится особо восприимчивой к межкристаллитной коррозии, что существенно снижает её эксплуатационную надежность в агрессивных средах.

Испытательная лаборатория СМСЛ производит определение стойкости к межкристаллитной коррозии сталей в соответствии с ГОСТ 6032-2017.