Примеры коррозионного растрескивания сталей под напряжением

Примеров коррозионного растрескивания под напряжением очень много и, в частности, следует отметить следующие. Сталь 18-8 с Мо имеет более высокую коррозионную стойкость в морской воде, чем сталь 18-8 с 0,08% С. Однако сетки из холоднотянутой проволоки из стали через 2 месяца были сильно разрушены, тогда как из стали 18-8 простояли в морской воде более 14 лет.

Аппарат из стали 18-8-Мо с 0,03% С при работе с 85%-ной Н3Р04 очень быстро вышел из строя от коррозии под напряжением, тогда как такой же аппарат из этой стали, но подвергнутый отпуску при 540° С, успешно применялся в этой среде длительное время.

Часто изготовленные детали аппаратуры подвергают закалке (аустенизации) с высоких температур (950 - 1120° С) с быстрым охлаждением в воде для устранения у деталей склонности к межкристаллитной коррозии. В ряде случаев быстрое охлаждение, устраняющее склонность к межкристаллитной коррозии, создает высокие напряжения, которые способствуют в ряде сред появлению склонности к коррозионному растрескиванию под напряжением. При оформлении аппаратуры и выборе стали следует учитывать влияние этого фактора, чтобы устранить склонность к коррозионному растрескиванию под напряжением.

Например, сталь 18-8 с ниобием, погруженная в кипящий 42%-ный раствор хлористого магния, разрушается под напряжением порядка 14 - 21 кГ/мм2. Установлено, что сталь 18-8 может разрушаться в коррозионной среде при напряжении 5 кГ/мм3.

Наличие на поверхности точечной коррозии увеличивает склонность материала к коррозионному растрескиванию и может служить причиной появления трещин вследствие увеличивающейся концентрации напряжений.

Влияние величин напряжений на характер коррозионного разрушения хорошо изучено на углеродистой стали и в меньшей степени - на хромистых и хромоникелевых нержавеющих сталях. Так, испытания на коррозию под напряжением, проведенные на гладких образцах из хромоникелевой стали 18-8 с Nb в 42%-ном растворе MgCl2, позволили установить, что между действием величины напряжения и временем в ряде случаев существует полулогарифмическая зависимость. Аналогичные результаты получены при испытании хромоникелевой стали 1Х18Н9Т в водном растворе сероводорода. Из результатов исследований видно, что коррозионное растрескивание под напряжением увеличивается с повышением напряжения и зависит от состояния металла, т. е. его термической обработки. Наилучшую стойкость против коррозии под напряжением имели образцы после отпуска при 800° С, 100 ч.

При построении графиков в логарифмических координатах может наблюдаться излом кривых в ту или иную сторону, указывающий на замедление или ускорение процесса коррозионного растрескивания под напряжением. Это зависит от многих факторов, к которым относится наличие дополнительных внутренних напряжений, связанных с искажениями кристаллической решетки третьего рода, ориентацией кристаллических зерен и напряжений. Форма образцов (гладкие, с надрезом) также оказывает влияние на скорость коррозионного растрескивания под напряжением. В случае наличия надреза, а следовательно и концентратора напряжений, коррозионное растрескивание протекает быстрее. Однако при одной и той же величине максимальных напряжений и при большом коэффициенте концентрации напряжений скорость коррозионного растрескивания может и уменьшаться.

Влияние внутренних напряжений, возникающих в изделиях при термической обработке, сварке или обработке давлением, определяют экспериментально и устанавливают связь между ними и коррозионным растрескиванием под напряжением.

Производились испытания отрезков холоднотянутых труб из хромоникелевых сталей 18-8-Nb и 18-8-Мо в состоянии после холодной протяжки и отпуска при 538 - 871° С с последующим охлаждением на воздухе и в воде. Было установлено, что отрезки труб из стали 18-8-Nb и 18-8-Мо после отпуска при 870 и 840° С и испытания в кипящем 42%-ном растворе MgCl2 совершенно не имели коррозионного растрескивания. Отрезки труб из этих сталей в холоднотянутом состоянии, имевшие остаточные напряжения 12 и 8 кГ/мм2, соответственно растрескивались через 6 и 7,5 ч кипячения. Из данных исследователей следует, что стабилизирующий отпуск при 800 - 900° С весьма целесообразен, так как он, снимая остаточные напряжения, устраняет склонность хромоникелевых сталей к коррозионному растрескиванию под напряжением. Для сталей 18-8-Мо наилучшие результаты получены при 840° С, для стали 18-8-Nb - при 870° С, а для стали 18-8-Ti - при 800 - 840° С. Для никеля и никелевых сплавов применяется отжиг при 600 - 700° С.

Согласно полученным данным, для сталей Х18Н9Т, 1Х18Н12М2Т, 1Х18Н12МЗТ, aisi 304 для устранения склонности к коррозионному растрескиванию в 42%-ном растворе MgCl2 и щелочном растворе NaOH, Na2C03 и NaCl применяется отжиг при 900 - 920° С с выдержкой 1 - 2 ч.

Для сталей марок Х23Н28МЗДЗТ и Х23Н28М2Т стабилизирующий отжиг рекомендуется проводить при 930 - 950° С.