Главная -> Словарь

Пассивном состоянии

Поскольку развитие коррозионной усталости в нержавеющих сталях связано с чередующимися процессами локальной активации — депассивации — репассивации металла, в качестве изучаемой электрохимической характеристики был выбран потенциал нарушения пассивного состояния. Действительно, максимальный меха-нохимический эффект проявляется тогда, когда площадь растворения металла ограничена областью наибольшей деформационной активации металла. Такие условия как раз возникают в случае деформирования нержавеющих сталей, в которых активное растворение происходит с локальных участков в местах выхода плоскостей скольжения, тогда как остальная поверхность металла остается запассивированной . Повышенная химическая активность дислокаций в местах выхода плоскостей скольжения приводит к уменьшению потенциала пробоя оксидной пассивирующей пленки. Последний определяется потенциодинамическим методом при скорости навязывания потенциала 0,4 В/мин с помощью по-тенциостата в специальной ячейке прижимного типа в тех же участках поверхности образцов, где перед этим производился рентге-ноструктурный анализ. Величина потенциала пробоя фиксировалась по резкому увеличению плотности анодного тока. Для исследуемой стали 12Х18Н10Т ранее была установлена зависимость потенциала питтингообразования от степени наклепа при статическом нагружении, хорошо коррелирующая с величиной микроискажений кристаллической решетки, обусловленной изменением конфигурации дислокационной структуры .

На рис. 43 приведены зависимости микроискажений кристаллической решетки аустенитной стали 18-10 от числа циклов на-гружения в малоцикловой области, показывающие стадийность усталостного процесса, имеющую различный характер при испытаниях на воздухе и в коррозионной среде. В первом случае достижение уровня микроискажений, приводящего к разрушению, приурочено к концу усталостных испытаний непосредственно перед разрушением, во втором - этот уровень достигается на ранних стадиях нагружения. При этом обнаруживается четкая корреляция между изменениями микродеформаций кристаллической решетки и потенциалами нарушения пассивного состояния: с увеличением уровня микроискажений кристаллической решетки сплава, повышающего химический потенциал его атомов, происходит падение потенциала питтингообразования.

решетки, потенциала нарушения пассивного состояния стаЛи 12Х18Н10Т в связи с усталостью: I — на воздухе: 2 — в электролите

Область пассивного оиатояввя металле находится между потенциалом $7 и потенциалом пвреээщиты ^ЯГ1 . Чем больше область устойчивого пассивного состояния, тем больше радиус действия анодной защиты, меньше вероятность переващиты и ниже требования и регулирующим устройствам. В тех случаях, когда область устойчивого пассивного состояния составляет 1,5 8 и более для поддержания пассивного состояния достаточно подключить к катоду и аноду вивкоомнмй источник постоянного тона, например, аккумуляторную батарее, с устройством для изменения напряжения в нешироком интервале о учётом омического сопротивления электролита,

Чем уже область устойчивого пассивного состояния , тем жёстче требования и защитной аппаратуре. Црименение анодной ващиты возможно, если пассивная область защищаемого металла составляв: хотя бы 0,1 В, но для её осуществления необходимо использование быстродействующей аппаратуры для регулирования електродного потенциала. В нестоящее время используются схемы на магнитных усилителях и «рметер». Номинальный ток тиристоров отечественного производстве достигает

Напряжение на объекте, достаточное дли поддержания устойчивого пассивного состояния при минимальной плотности тока, составляет

- плотность тока подцержвнвя пассивного состояния , поверхности металла, вследствие чего наступит усиленная коррозия.

Интенсивность процесса эрозии, определяемая как убыль массы металла с единицы его поверхности в единицу времени, обычно растет с ростом скорости потока. В табл. 9.2 показано влияние скорости потока морской воды на скорость эрозии некоторых металлов и сплавов. Из таблицы следует, что наиболее чувствительны к увеличению скорости потока сплавы меди; в случае чугуна и углеродистой стали влияние скорости потока уменьшается, а для сплавов никеля оно совсем мало. Титан стоек при действии морской воды независимо от скорости ее потока, что объясняется большой прочностью пассивирующей окисной пленки. Скорость коррозии нержавеющей стали, в отличие от других материалов, в условиях быстрого потока морской воды уменьшается, что обусловлено более легким поступлением к ее поверхности кислорода, необходимого для поддержания пассивного состояния.

Измерения проводились с помощью электрохимической ячейки в карбонат-бикарбонатной среде. В первоначальный момент измерения электродный потенциал принимал нулевое значение отйоси-тельно хлорсеребряного электрода сравнения , что свидетельствовало о пассивном состоянии металла "берегов" трещины. Затем в течение 5 секунд его значение изменялось до величины минус 0,32 В вследствие разблагороживания поверхности металла. Причем такую же величину имел и электродный потенциал этой стали на ювенильной поверхности. Полученные данные свидетельствуют о пассивации стали в растворах солей угольнрй кислоты и слабой защитной способности обезвоженных карбонатных пленок.

В настоящее время для изготовления ГМР и компенсаторов широко используются конструкционные материалы, имеющие различную природу и коррозионную стойкость, такие, как нержавеющие хромоникелевые сплавы, жаропрочные сплавы на никелевой основе, сплавы титана, к которым предъявляются требования повышенной коррозионной стойкости и сопротивляемости усталостному разрушению, а также определенные технологические требования . Исходя из предпосылки о коррозионно-механической природе разрушения ГМР и компенсаторов, были проведены сравнительные кор-розионно-усталостные испытания хромоникелевой нержавеющей стали 12Х18Н10Т и сплава на никелевой основе 12Х25Н60В15 с целью выбора материала повышенной долговечности при работе в различных коррозионно-активных средах . При этом в качестве последних были выбраны электролиты, обусловливающие различное электрохимическое поведение исследуемых сплавов: дистиллированная вода, в которой стали находятся в устойчивом пассивном состоянии; 3 %-ный раствор хлорида натрия, имитирующий пластовые воды и атмосферу морского климата, в котором возможно локальное нарушение пассивности сплавов за счет питтингообразования при наличии хлор-ионов: 60 %-ный раствор азотной кислоты как энергичный окислитель, в котором материалы находятся в области активного растворения. Причем все перечисленные среды в той или иной степени моделируют основные натурные транспортируемые продукты .

тионы Га" , /V • Мв* и ВНЙОНЫ л" • 8QT • НСОЛ и СОЛ ~ . Наиболее коррозионно-агресоивными являются хлорид» и сульфаты» концентрация которых в значительной степени определяет скорость и характер коррозионного процесса. Хлор-ион является активным пвттингообраэующмм еяемеитом, наличие которого зачастую приводит к появлению локальных видов коррозии , что особенно хараа -т врио для высоколегированных сталей, находящихся в обычных условиях в пассивном состоянии.

где )))§/- новое значение потенциала анода; $ - сили тока в системе при устойчивом пассивном состоянии

Доя реяиыя поддержання пассивного состояния расчёт параметров анодной защиты проводят следупвш образом. Ток, необходимый для поддержания конструяцви в пассивном состоянии, равен

Мощность источнике т(ка, необходимого для поддержания конструкции в пассивном состоянии, определяют по

При наложении в точке дренажа потенциала На , соответот- -вующего пассивному состоянию, участок область анодной пассивности наблюдается в интервале потенциала от — 200 до +200 мВ при токе полной пассивации, близком к нулю. При перемешивании электролита скорость коррозионного разрушения хромированной стали снижается по сравнению с непокрытой сталью на 4 порядка. Высокой коррозионной стойкостью в хлорсодержащих средах обладают алитированные и борирован-ные углеродистые стали. В 3 %-ном растворе NaCl алитирование в 5—6 раз, борирование в 5-12 раз повышают коррозионную стойкость углеродистых сталей в морской воде, но существенно снижают в тех же условиях коррозионную стойкость легированных сталей марок Х17Н2, 12Х18Н9Т, Х17. Применение борирования для защиты от коррозионно-эрозионного износа запорной арматуры, работающей при воздействии пластовых хлорсодержащих вод в устье скважины газового месторождения, на 2 порядка повысило коррозионно-эрозионную стойкость стали.