Коррозионная стойкость — способность материалов сопротивляться коррозии, определяющаяся скоростью коррозии в данных условиях.
Для оценки скорости коррозии используются как качественные, так и количественные характеристики. Изменение внешнего вида поверхности металла, изменение его микроструктуры являются примерами качественной оценки скорости коррозии.
Межкристаллитная коррозия — этот вид коррозии, при котором разрушение металла происходит преимущественно вдоль границ зерен. Межкристаллитная коррозия обусловлена диффузионными процессами в структуре стали, приводящими к образованию карбидов хрома по границам зерен и одновременным обеднением хромом участков, непосредственно прилегающих к границам зерен.
Межкристаллитной коррозии подвержены многие стали, которые в коррозионно-агрессивных средах имеют высокую стойкость к общей коррозии. Из применяемых в нефтеперерабатывающей промышленности сталей межкристаллитной коррозии подвержены хромоникелевые, хромоникельмолибденовые, хромоникельмарганцевые коррозионностойкие стали и высоколегированные никелевые сплавы.
При нагреве аустенитной коррозионностойкой стали до температуры 450…850°С и выдержке ее при этой температуре в течении определенного времени возникает термодинамическая вероятность перехода хрома из свободного в связанное состояние с образованием карбидов хрома Cr23C6 и их выделением по границам аустенитных зерен. Количество карбидов хрома Cr23C6 зависит от содержания углерода в стали. Нагрев стали имеет место при изготовлении (например, сваркой) и эксплуатации оборудования.
Скорость диффузионного перемещения углерода в стали при нагреве превышает скорость диффузионного перемещения хрома. В образовании карбидов хрома Cr23C6 на границах аустенитных зерен участвует практически весь углерод, диффундирующий к границам из всего объема зерен, а хром, входящий в состав карбида Cr23C6, диффундирует только из приграничных слоев зерен, т.к. из-за малой скорости диффузии он не успевает диффундировать из глубины зерен.
На рисунке 1 приведена схема диффузионного перемещения хрома, происходящего при нагреве аустенитной коррозионностойкой стали.
а)
б)
Рисунок 1. Диффузионное перемещение хрома с образованием карбидов хрома, происходящее при нагреве аустенитной коррозионностойкой стали
В структуре стали возникает локальная химическая неоднородность. Карбиды хрома Cr23C6, обогащенные хромом, выделяются по границам зерен, а участки, непосредственно прилегающие к границам зерен, оказываются обедненными хромом (см. рисунок 1). При этом обедненные хромом границы зерен и участки, непосредственно прилегающие к ним, переходят в активное состояние по отношению к зернам, находящимся в пассивном состоянии.
В результате диффузии и карбидообразования содержание хрома на границах аустенитных зерен оказывается менее 12 %, т.е. ниже того предела, который обеспечивает коррозионную стойкость стали. Под воздействием коррозионно-агрессивной среды происходит избирательное коррозионное разрушение участков, обедненных хромом. Именно поэтому межкристаллитное разрушение распространяется только по участкам, непосредственно прилегающим к границам зерен, обедненных хромом и находящимся в активном состоянии.
Состояние стали с выделившимися по границам зерен карбидами хрома называется сенсибилизированным, т.е. сталь является чувствительной (восприимчивой) к межкристаллитной коррозии.
Испытательная лаборатория СМСЛ производит определение стойкости к межкристаллитной коррозии сталей в соответствии с ГОСТ 6032-2017.
