СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО С СОДЕРЖАНИЕМ ХРОМА МЕНЕЕ 13% НА СКЛОННОСТЬ К КОРРОЗИОННОМУ РАСТРЕСКИВАНИЮ Российский патент 1994 года по МПК G01N17/00 

Изобретение относится к коррозионным испытаниям, а именно ускоренных испытаний на склонность к коррозионному растрескиванию (КР).

Предлагаемый способ предназначен для оценки склонности к КР высокопрочных нержавеющих сталей с пониженным содержанием хрома 13% и типа 13Х11Н2ВМФ (ЭИ961) на склонность к коррозионному растрескиванию применительно к эксплуатации стали в атмосферных условиях, включая жесткие морские условия. Сталь ЭИ961 и другие стали этого типа применяются в ответственных конструкциях летательных аппаратов, где требуется высокая надежность и недопустимы случаи коррозионного растрескивания.

Известен способ испытания высокопрочных нержавеющих сталей на склонность к КР, заключающийся в испытании напряженных образцов в камере соляного тумана. Однако, испытания по этому способу являются длительными, не менее двух месяцев (ОСТ 1.900212-76).

Наиболее близок к предлагаемому способ испытания в растворе соляной кислоты с добавкой двуокиси селена и уротропина. По этому способу образцы с заданным напряжением погружаются в водный раствор состава, г/л: соляная кислота 160-170; двуокись селена 10; уротропин 5-10; температура испытания 18-22^оС. Испытания проводятся до обнаружения трещины, при отсутствии трещин - до 50 ч. Способ дает возможность оценить склонность к КР нержавеющих сталей мартенситного класса типа 13Х11Н2ВМФ, однако имеет существенный недостаток - раствор весьма токсичен, требует особых мер по технике безопасности и отработанный раствор не подлежит сливу в канализацию. Кроме того, продолжительность 50 ч велика и не удобна для работы, так как требует длительного круглосуточного дежурства.

Цель изобретения состоит в получении быстрого способа оценки склонности к КР нержавеющих сталей с содержанием Cr < <13% типа ЭИ961 без применения токсичных химикатов. Результаты по разработанному способу должны коррелировать с поведением стали в жестких атмосферных условиях и в частности с испытаниями, в камере соляного тумана, которая имитирует интенсификацию параметров морских атмосферных условий.

Предлагаемый способ состоит в том, что образцы стали с заданным напряжением погружаются в водный раствор состава, г/л: хлористый магний MgCl₂˙6H₂O 180-200; (NaCl 120-140); тиосульфат натрия Na₂S₂O₃ 18-22; температура раствора 60-65^оС и выдерживаются до образования трещин, в случае отсутствия таковых - до 10 ч. При образовании трещин отмечается время их образования от начала испытания - τ_р. После промывки и сушки образцы осматриваются в бинокуляр с увеличением 16-32. Отсутствие трещин характеризует сталь, как не склонную к КР, при образовании трещин мерой склонности к КР является τ_р или σ_кр. (критическое напряжение), т. е. максимальное напряжение, при котором за установленный срок - 10 ч трещины не образуются.

Предлагаемый раствор содержит активатор Cl^I в виде соли MgCl₂ (NaCl) и вещество, замедляющее молязацию водорода - Na₂S₂O₃. Добавка Na₂S₂O₃ препятствует молязации водорода, генерируемого при катодном процессе коррозии стали, и таким образом образующийся водород является фактором, стимулирующим КР. Влияние водорода на КР сталей типа ЭИ961 при атмосферной коррозии проявляется в частности в признаках водородного разрушения в изломах коррозионных трещин, наблюдаемых при электронно-микроскопических исследованиях. Таким образом, вводя химикат, препятствующий молязации водорода, усиливают фактор, приводящий к КР.

Для испытания были взяты образцы стали ЭИ962 с низким отпуском 570^оС, вызывающий склонность стали к КР и с отпуском 680^оС, т. е. в состоянии высокой стойкости против КР. Также испытывали образцы стали 20Х13 с отпуском 200^оС, вызывающим склонность к КР, и с высоким отпуском 680^оС, когда сталь не склонна к КР. Испытывались образцы в виде пластин размером 100 х 15 х 1,5 мм. Образцы нагружали напряжением 100 кгс/мм² в приспособлениях - дугах по ОСТ 1.900212-76 и погружали в стакан с предлагаемым раствором при 60-65^оС. По наблюдениям устанавливалось время до растрескивания τ_р при общей продолжительности испытания 10 ч.

В таблице показаны примеры осуществления испытания по предлагаемому способу. Опыты показывают, что применение раствора MgCl₂ + Na₂S₂O₃, а также раствора с заменой MgCl₂ на NaCl в пределах рекомендованных концентраций дает для стали ЭИ962 при 570^оС высокую склонность к растрескиванию, при отпуске 680^оС сталь стойка против КР, трещин нет за весь срок испытаний - 10 ч, соответственно нет растрескивания в камере соляного тумана (КСТ-35) за срок испытаний 3 месяца. Так же коррелируют данные испытания стали 20Х13 с отпуском 200^оС, когда выявляется склонность к КР и с отпуском 680^оС, когда склонности к КР нет. Данные ускоренных испытаний стали 20Х13 также соответствуют результатам испытаний в КСТ-35: при отпуске 200^оС τ_р в КСТ-35 при σ_пр. = 100 кгс/мм² равна 6 суткам, при отпуске 680^оС растрескивания нет 90 суток.

Предлагаемый раствор нетоксичен, не требуется специальных мер предосторожности и отработанный раствор может быть слит в канализацию.

По результатам испытаний по прототипу можно установить специфику состояния сталей, определяемого отпуском, однако испытания более длительные, общий срок - 50 ч вместо 10 - по предлагаемому методу, а главное раствор по прототипу сильно токсичен: требуются особые меры предосторожности при работе с раствором, содержащим соединения селена, и отработанный раствор не может быть слит в канализацию, требуется сбор, выделение и захоронение соединений селена. (56) ОСТ 1.900212-76.

Способ испытания нержавеющих сталей, содержащих менее 13% C состоит в выдержке нагруженных образцов в растворе состава, г/л: MgCl₂·6H₂O 180 - 200 или Na Cl - 120 - 140; Na₂S₂O₃ 18 - 23; вода остальное. Температура раствора 60 65С. Испытания проводятся до образования трещин при продолжительности 10 ч. Способ позволяет сократить продолжительность испытаний и избежать применения токсичных веществ. 1 табл.

СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО С СОДЕРЖАНИЕМ ХРОМА МЕНЕЕ 13% НА СКЛОННОСТЬ К КОРРОЗИОННОМУ РАСТРЕСКИВАНИЮ, по которому образцы испытуемой стали нагружают до заданной величины и выдерживают при нагреве в коррозионной среде, отличающийся тем, что нагрев ведут до 60 - 65^oС, а в качестве среды используют раствор, содержащий тиосульфат натрия и хлорид магния или натрия, при следующем соотношении компонентов, г/л:
Тиосульфат натрия 18 - 23
Хлорид магния 180 - 200
или натрия 120 - 140
Вода до 1 л