Что такое коррозионное растрескивание
Коррозионное растрескивание
Коррозионное растрескивание — растрескивание металлов при одновременном воздействии коррозионной среды и растягивающих напряжений. Это один из наиболее опасных видов коррозии. Ему присущи следующие особенности:
Коррозионное растрескивание наблюдается у многих сталей и сплавов, но только в некоторых коррозионных средах. Процесс развития трещины состоит из трех стадий:
Как видно из рисунка, на стадии 1 скорость развития трещины не велика, на стадии 2 происходит ее скачкообразное увеличение, а на стадии 3 наблюдается лавинообразное механическое разрушение. Наиболее продолжительной является стадия 1 (>85% общего времени растрескивания).
Считается, что процесс коррозионного растрескивания имеет электрохимическую природу. При этом концентратор напряжения является анодом, а остальная поверхность — катодом.
Для образования трещин необходимы следующие условия:
Особенности коррозионного растрескивания в различных сплавах
Малоуглеродистые низколегированные стали
Данный вид стали подвергается коррозионному растрескиванию в нагретых щелочах, нитратах, растворах HCN, сероводородсодержащих средах. С увеличением прочности этих сталей их склонность к растрескиванию увеличивается.
Низколегированные высокопрочные стали
Помимо нитратов и щелочей могут растрескиваться в растворах кислот и нейтральных растворах.Стойкость таких сталей к растрескиванию в кислотах повышается в ряду HCl → H2SO4 → HNO3 и снижается во влажной среде. Внутренние напряжения в низколегированных высокопрочных сталях повышают склонность к растрескиванию, а напряжения сжатия — понижают. По этой причине закалка может способствовать растрескиванию.
Нержавеющие стали
Сплавы цветных металлов
Водородное растрескивание
Наблюдается у низколегированных сталей при коррозии с водородной деполяризацией за счет усиления анодного процесса и наводороживания. В этом случае первая стадия катодного процесса состоит в образовании атомов адсорбированного водорода и их частичной диффузии в сталь. Вторая стадия — молизация адсорбированного водорода. Все условия, приводящие к торможению второй стадии, способствуют увеличению наводороживания.
Наводороживаниесталй вызывает уменьшение их пластичности при кратковременном разрыве и понижение длительной прочности. Такое изменение механических свойств принято называть водородной хрупкостью.
Ржавостоп применяется как самостоятельное финишное покрытие, а также в качестве противокоррозионного грунтовочного слоя перед окраской любыми видами эмалей.
АКРОМАТ 1651 — грунт-эмаль с декоративным молотковым эффектом для защиты поверхностей из стали, оцинкованной стали, алюминиевых и медных сплавов.
Эпоксидная грунтовка EP-ZP рекомендована к применению в качестве грунтовки в системах покрытий и в качестве самостоятельно покрытия при отсутствии УФ-излучения
Коррозионное растрескивание под напряжением
Коррозийное растрескивание под напряжением (КРПН) – это растрескивание, вызванное комбинированным воздействием растягивающего напряжения и коррозионности среды. Воздействие КРПН обычно проявляется на свойствах металла в виде (так называемого) «сухого» растрескивания или в виде снижения порога усталости материала. Растягивающие напряжения могут быть как в форме непосредственно прилагаемого напряжения или в виде остаточного напряжения.
Коррозионное растрескивание под напряжением (КРПН) характеризуется трещинами, распространяющимися либо транскристаллически, либо межкристаллитно (вдоль границ зерен). Существует несколько типов коррозионного растрескивания под напряжением (КРПН), например: КРПН, вызываемое хлоридом, и КРПН, вызываемое сероводородом (H2S).
Коррозионное растрескивание под напряжением (КРПН) является результатом комбинированного действия трех факторов:
Коррозионному растрескиванию под напряжением изделий из нержавейки в хлоридсодержащей среде предшествует точечная коррозия, которая происходит в том случае, когда нержавеющая сталь не обладает достаточной устойчивостью к точечной коррозии. Таким образом в металле появляются трещины, которые со временем увеличиваются. В конечном итоге это приводит к потере контакта между зернами металла.
Причины коррозионного растрескивания под напряжением (КРПН)
Образование трещин в металле происходит в местах напряжения.
Этот процесс предполагает ускоренную коррозию вдоль траектории повышенной коррозийной восприимчивости, при этом основная часть материала, как правило, не подвергается коррозийному разрушению. Чаще всего активная траектория проходит по границе зерна, где примеси могут затруднять пассивирование.
Холодная деформация и формовка, сварка, термообработка, механическая обработка и шлифовка могут быть причинами возникновения остаточных напряжений. Величина и важность таких напряжений часто недооценивается. Остаточное напряжение, появившееся в результате сварочных работ, как правило, стремится к (условному) пределу текучести. Рост количества продуктов коррозии в закрытых пространствах также может вызывать значительные нагрузки и этот аспект нельзя упускать из виду. КРПН обычно происходит в результате влияния комбинации трёх факторов: чувствительности сплава, неблагоприятной окружающей среды и воздействия нагрузки.
Как правило, большая части поверхности не подвержена разрушительной силе коррозии, однако мелкие трещины все же способны проникать в материал. По своей микроструктуре эти трещины могут иметь межкристальную или транскристальную морфологию. Трещины под воздействием КРПН макроскопически обладают хрупким внешним видом. КРПН классифицируется как катастрофический вид коррозии в связи с тем, что обнаружение таких мелких трещин может быть весьма затруднено, а ущерб от их возникновения предсказать очень не просто. Экспериментальные статистические данные о КРПН печально известны своим широким разбросом. Ужасное разрушение может произойти совершенно неожиданно даже при минимальной общей потере материала.
.jpg "Что такое коррозионное растрескивание. Смотреть фото Что такое коррозионное растрескивание. Смотреть картинку Что такое коррозионное растрескивание. Картинка про Что такое коррозионное растрескивание. Фото Что такое коррозионное растрескивание") |  |
| Микрофотография (X500) иллюстрирует межкристаллическую КРПН в трубе теплообменника с трещиной по границам зерен. | Микрофотография (X300) иллюстрирует КРПН в трубопроводной системе химической обработки из нержавеющей стали AISI 316. Трещины от хлоридной коррозии под напряжением в аустенитной нержавеющей стали характеризуются несколькими разветвленными «молниями». |
КРПН под воздействием хлорида
Это одна из самых важных форм коррозии под напряжением: она имеет отношение к коррозии под воздействием хлорида в атомной отрасли. Коррозия под воздействием хлорида является разновидностью межкристаллитной коррозии, которая происходит в аустенитной нержавеющей стали под растягивающим напряжением в присутствии кислорода, ионов хлорида и высокой температуры. Считается, что она начинается с того, что карбид хрома накапливается вдоль границ, которые делают металл не защищённым от коррозии. Эта форма коррозии контролируется сохранением низкого уровня ионов хлорида и кислорода в окружающей среде, а также использованием низкоуглеродистой стали.
Коррозийное растрескивание под напряжением вызываемое H2S
Технологические жидкости, применяемые в нефтяной и газовой промышленности для увлажнительных и окислительных работ, часто содержат определенное количество сероводорода (H2S). При рассмотрении риска возникновения коррозии, вызываемой кислыми технологическими жидкостями, необходимо принимать во внимание не только величину рН, но и парциальное давление H2S. Кроме того, стоит обращать внимание на температуру, содержание кислорода и хлора, а также на присутствие каких-либо твердых частиц (таких как песок).
Подтверждается, что коррозионное растрескивание под напряжением, вызываемое H2S, чаше всего протекает при температуре около 80 °C (176 °F), но растрескивание может произойти и при температуре ниже 60 °C (140 °F).
Как сократить риск коррозионного растрескивания под напряжением (КРПН)
Риск коррозионного растрескивания под напряжением (КРПН) можно свести к минимуму за счет качественного проектирования оборудования и инвентаря. Особенно важно избегать концентрации механического напряжения растяжения, которое появляется на острых кромках и вырезах. Во многих случаях проблемы коррозионного растрескивания под напряжением (КРПН) могут быть решены путем правильного выбора подходящего материала.
Наиболее эффективными средствами для предотвращения КРПН являются:
Аустенитные стали типа ASTM304 и 316 имеют ограниченную стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением (КРПН) даже при очень низком содержании хлора и низких температурах.
Коррозионное растрескивание под напряжением
Коррозийное растрескивание под напряжением (КРПН) – это растрескивание, вызванное комбинированным воздействием растягивающего напряжения и коррозионности среды. Воздействие КРПН обычно проявляется на свойствах металла в виде (так называемого) «сухого» растрескивания или в виде снижения порога усталости материала. Растягивающие напряжения могут быть как в форме непосредственно прилагаемого напряжения или в виде остаточного напряжения.
Коррозионное растрескивание под напряжением (КРПН) характеризуется трещинами, распространяющимися либо транскристаллически, либо межкристаллитно (вдоль границ зерен). Существует несколько типов коррозионного растрескивания под напряжением (КРПН), например: КРПН, вызываемое хлоридом, и КРПН, вызываемое сероводородом (H2S).
Коррозионное растрескивание под напряжением (КРПН) является результатом комбинированного действия трех факторов:
Коррозионному растрескиванию под напряжением изделий из нержавейки в хлоридсодержащей среде предшествует точечная коррозия, которая происходит в том случае, когда нержавеющая сталь не обладает достаточной устойчивостью к точечной коррозии. Таким образом в металле появляются трещины, которые со временем увеличиваются. В конечном итоге это приводит к потере контакта между зернами металла.
Причины коррозионного растрескивания под напряжением (КРПН)
Образование трещин в металле происходит в местах напряжения.
Этот процесс предполагает ускоренную коррозию вдоль траектории повышенной коррозийной восприимчивости, при этом основная часть материала, как правило, не подвергается коррозийному разрушению. Чаще всего активная траектория проходит по границе зерна, где примеси могут затруднять пассивирование.
Холодная деформация и формовка, сварка, термообработка, механическая обработка и шлифовка могут быть причинами возникновения остаточных напряжений. Величина и важность таких напряжений часто недооценивается. Остаточное напряжение, появившееся в результате сварочных работ, как правило, стремится к (условному) пределу текучести. Рост количества продуктов коррозии в закрытых пространствах также может вызывать значительные нагрузки и этот аспект нельзя упускать из виду. КРПН обычно происходит в результате влияния комбинации трёх факторов: чувствительности сплава, неблагоприятной окружающей среды и воздействия нагрузки.
Как правило, большая части поверхности не подвержена разрушительной силе коррозии, однако мелкие трещины все же способны проникать в материал. По своей микроструктуре эти трещины могут иметь межкристальную или транскристальную морфологию. Трещины под воздействием КРПН макроскопически обладают хрупким внешним видом. КРПН классифицируется как катастрофический вид коррозии в связи с тем, что обнаружение таких мелких трещин может быть весьма затруднено, а ущерб от их возникновения предсказать очень не просто. Экспериментальные статистические данные о КРПН печально известны своим широким разбросом. Ужасное разрушение может произойти совершенно неожиданно даже при минимальной общей потере материала.
.jpg "Что такое коррозионное растрескивание. Смотреть фото Что такое коррозионное растрескивание. Смотреть картинку Что такое коррозионное растрескивание. Картинка про Что такое коррозионное растрескивание. Фото Что такое коррозионное растрескивание") |  |
| Микрофотография (X500) иллюстрирует межкристаллическую КРПН в трубе теплообменника с трещиной по границам зерен. | Микрофотография (X300) иллюстрирует КРПН в трубопроводной системе химической обработки из нержавеющей стали AISI 316. Трещины от хлоридной коррозии под напряжением в аустенитной нержавеющей стали характеризуются несколькими разветвленными «молниями». |
КРПН под воздействием хлорида
Это одна из самых важных форм коррозии под напряжением: она имеет отношение к коррозии под воздействием хлорида в атомной отрасли. Коррозия под воздействием хлорида является разновидностью межкристаллитной коррозии, которая происходит в аустенитной нержавеющей стали под растягивающим напряжением в присутствии кислорода, ионов хлорида и высокой температуры. Считается, что она начинается с того, что карбид хрома накапливается вдоль границ, которые делают металл не защищённым от коррозии. Эта форма коррозии контролируется сохранением низкого уровня ионов хлорида и кислорода в окружающей среде, а также использованием низкоуглеродистой стали.
Коррозийное растрескивание под напряжением вызываемое H2S
Технологические жидкости, применяемые в нефтяной и газовой промышленности для увлажнительных и окислительных работ, часто содержат определенное количество сероводорода (H2S). При рассмотрении риска возникновения коррозии, вызываемой кислыми технологическими жидкостями, необходимо принимать во внимание не только величину рН, но и парциальное давление H2S. Кроме того, стоит обращать внимание на температуру, содержание кислорода и хлора, а также на присутствие каких-либо твердых частиц (таких как песок).
Подтверждается, что коррозионное растрескивание под напряжением, вызываемое H2S, чаше всего протекает при температуре около 80 °C (176 °F), но растрескивание может произойти и при температуре ниже 60 °C (140 °F).
Как сократить риск коррозионного растрескивания под напряжением (КРПН)
Риск коррозионного растрескивания под напряжением (КРПН) можно свести к минимуму за счет качественного проектирования оборудования и инвентаря. Особенно важно избегать концентрации механического напряжения растяжения, которое появляется на острых кромках и вырезах. Во многих случаях проблемы коррозионного растрескивания под напряжением (КРПН) могут быть решены путем правильного выбора подходящего материала.
Наиболее эффективными средствами для предотвращения КРПН являются:
Аустенитные стали типа ASTM304 и 316 имеют ограниченную стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением (КРПН) даже при очень низком содержании хлора и низких температурах.
Коррозионное растрескивание
Коррозионное растрескивание металлов – это один из видов коррозионных разрушений (коррозии), при котором в металле зарождается и развивается множество трещин. Возникает коррозионное растрескивание при одновременном воздействии на металл агрессивной коррозионной среды и растягивающих напряжений. Характерной особенностью коррозионного растрескивания является практически полное отсутствие пластической деформации металлического изделия.
Коррозионное растрескивание – очень опасный вид разрушения металла, т.к. не всегда его можно вовремя заметить. Чаще всего коррозионному растрескиванию подвергаются металлы, в которых после механической или термической обработки присутствуют остаточные напряжения. Также металлические изделия, эксплуатируемые при повышенных температурах и давлениях. Встречается коррозионное растрескивание при сварке, сборке или монтаже металлических деталей и т.п.
Коррозионному растрескиванию могут подвергаться все металлы и сплавы, которые находятся в напряженном состоянии. Большое влияние на интенсивность коррозионного растрескивания оказывает коррозионная среда (ее характер, состав и концентрация агрессивных агентов).
В теплоэнергетической, химической и нефтегазовой отраслях 20 – 40% всех коррозионных разрушений приходится именно на коррозионное растрескивание.
Особенности коррозионного разрушения металлов:
— существует возможность возникновения транскристаллитных и межкристаллитных трещин с разветвлениями;
— металл с появлением трещин охрупчивается;
— от величины приложенных растягивающих напряжений зависит время до начала образования трещины (индукционный период).
Коррозионное растрескивание сталей наблюдается в растворах, которые содержат кислоты, хлориды, щелочи, нитраты, H2S, CO2, NH3. Менее склонны к коррозионному растрескиванию углеродистые стали с перлитной или перлитно-ферритной структурой, содержащие в своем составе более 0,2% углерода. Мартенситная структура стали является самой чувствительной к данному виду коррозии, т.к. все режимы термообработки, в результате которых образуется мартенсит, делают сталь склонной к коррозионному растрескиванию.
Хромоникелевые аустенитные стали более подвержены коррозионному растрескиванию, чем ферритные и полуферритные хромистые стали. В нержавеющих сталях аустенит не обладает достаточной стабильностью и в условиях химических предприятий достаточно часто встречается коррозионное растрескивание аустенитных хромоникелевых сталей. Введение стабилизаторов, легирующих компонентов, увеличение содержания никеля не оказывает существенного воздействия на склонность аустенитных сталей к коррозионному воздействию.
Коррозионному растрескиванию подвержены не только черные металлы и сплавы, а и цветные (например, медноцинковые и алюминиевомагниевые сплавы). В присутствии паров аммиака быстро корродируют с коррозионным растрескиванием сплавы меди с оловом, цинком и алюминием. А в растворах карбонатов, хлоридов, сульфатов и хроматов разрушаются магниевые сплавы, которые находятся в напряженном состоянии.
Коррозионное растрескивание: особенности явления
Многие виды металлов подвергаются разрушению при воздействии ржавчины. При этом одним из наиболее распространенных видов такого разрушения является коррозионное растрескивание – процесс, особенность которого заключается в появлении большого числа трещин в структуре материала. Возникновению такого явления способствуют два фактора, а именно воздействие на металлическую деталь особой среды, способствующей возникновению ржавчины, а также наличие растягивающего напряжения.
Еще одна важная особенность такого растрескивания заключается в том, что при нем практически полностью отсутствует пластическая деформация материала. Кроме того, этот вид разрушения к тому же считается одним из самых опасных, так как в некоторых случаях его не удается своевременно определить. Вероятность его появления является наиболее высокой у тех металлов, в которых остаются остаточные напряжения после термической или же механической обработки. Подвержены такому растрескиванию и те изделия, которые используются в условиях, связанных с повышенным уровнем давления или температуры окружающей среды.
Таким образом, возникновение коррозийного растрескивания может произойти даже при совершении таких базовых работ, как сваривание металлов, а также установка и сборка металлических конструкций. Данное явление способно возникать во всех видах металлов и сплавов, которые могут быть подтверждены напряжению. При этом интенсивность самого растрескивания во многом будет зависеть от наличия и характерных особенностей коррозионной среды.
Что нужно знать о появлении коррозионного растрескивания?
Во-первых, это один из наиболее распространенных типов коррозионных разрушений, возникающих в металлах различного типа. По статистике около 40% всех разрушений, с которыми можно столкнуться в сфере нефтегазовой, химической и энергетической промышленности, происходит по причине коррозионного растрескивания. Характерными особенностями такого разрушения являются:
Что следует знать о коррозионном растрескивании для различных видов металла?
Возникновение коррозионного растрескивания стального сплава возможно в тех случаях, когда материал находится в среде, отличающейся значительным содержанием кислот, щелочей, хлоридов или нитратов. Кроме того, определенную роль может сыграть и воздействие растворов, содержащих диоксид карбона, сероводород, аммиак. Что касается углеродистых сталей, то они обладают меньшей склонностью к появлению трещин под воздействием коррозии. Это относится к тем видам углеродистых сталей, которые содержат в себе не менее 0.2% углерода.
Следует отметить, что появление коррозионного растрескивания возможно не только в различных типах сплавов на основе железа, но и у цветных металлов и их соединений. Особенно это касается комбинации магния и алюминия, а также меди и цинка. При этом наличие испарений NH3 приводит к возникновению характерного разрушения у металлических конструкций, созданных с использованием соединений олова и меди.
А вот прямой контакт с химическими растворами, включающими в себя сульфаты, карбонаты и хлориды, способен вызвать активное коррозионное растрескивание структуры металлических сплавов, которые созданы на основе магния и подвергаются механическому напряжению.