Способ оценки склонности к коррозионному растрескиванию сплавов Российский патент 2025 года по МПК G01N17/00 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля металлов, в частности к определению сопротивления материалов коррозионному растрескиванию в условиях одновременного длительного воздействия коррозионной среды и статической нагрузки. Оно предназначено для оценки склонности к коррозионному растрескиванию (замедленному разрушению) металлических сплавов по анализу различия свойств структурных составляющих стали и сплавов.

Известен метод ускоренных испытаний на коррозионное растрескивание сталей и сплавов [1], который заключается в том, что специально подготовленные образцы подвергают одновременному воздействию коррозионной среды и растягивающих напряжений в течение продолжительного времени (40 суток), при котором поверхности трещины расходятся в направлении действующих напряжений симметрично относительно плоскости исходной трещины. Стандартом установлено три метода испытаний: при постоянной нагрузке; при ступенчато изменяемой нагрузке; при постоянной деформации. Графическим или расчетным способом определяют коэффициент интенсивности напряжений К_IKP. О склонности к коррозионному растрескиванию судят по превышению коэффициента интенсивности напряжений, определенного на воздухе K_1C, над К_1КР.

К существенным недостаткам метода относятся продолжительность и трудоемкость операций, требующих специальных знаний и высокой квалификации персонала. Кроме того, метод относится к разрушающим методам контроля и может быть применен только в лабораторных условиях.

Известен способ оценки стойкости сталей и сплавов к межкристаллитному коррозионному растрескиванию [2], который заключается в том, что воздействуют электролитом на полированную поверхность анализируемого шлифа и определяют стойкость по характеру расположения питтингов по границам зерен. О стойкости к межкристаллитному коррозионному растрескиванию судят по величине относительной протяженности карбидов и питтингов в цепочке из трех любых смежных границ зерен.

К недостаткам этого способа относится узкая область применения способа, во-первых, ограниченная только аустенитными сталями и сталями с высоким содержанием карбидообразующих элементов. Во-вторых, процесс разрушения ограничен только межкристаллитным коррозионным растрескиванием.

Наиболее близким технически решением (прототипом) является способ оценки склонности к коррозионному растрескиванию сплавов [3], заключающийся в том, что изготавливают микрошлиф из образца исследуемого материала, после травления микрошлифа в реактиве проводят анализ микроструктуры на предмет наличия структурных прослоек, образующих пространственную сетку. После микроанализа структуры измеряют микротвердость структурных составляющих: самих прослоек и областей, прилегающих к указанным прослойкам. Проводят сравнение микротвердости и по превышению микротвердости областей, прилегающих к прослойкам, над микротвердостью самих прослоек судят о склонности исследуемого материала к коррозионному растрескиванию.

Существенным недостатком этого способа является достаточно сложная методика измерения микротвердости структурных составляющих, что требует наличия достаточно сложного оборудования (микротвердомер), а также специальных знаний и высокой квалификации персонала. Кроме того, если сплав имеет достаточно тонкую структуру, то измерение микротвердости тонких прослоек вызывает определенную трудность, связанную с возможным превышением размера отпечатка толщины прослойки, что может существенно повлиять на результаты измерений.

Сущность изобретения заключается в том, что для оценки степени склонности к коррозионному растрескиванию проводят анализ микроструктуры на предмет наличия структурных прослоек, образующих пространственную сетку, наносят на нее царапину и о склонности к коррозионному растрескиванию судят по соотношению ширины полученного от царапания отпечатка на прослойках и прилегающих к ним участках.

Сущность изобретения поясняется фмгурами, где на фиг. 1 представлен вид отпечатка царапины в случае, когда твердость прослоек меньше твердости прилегающих к ним участков (ширина бороздки на прослойках больше ширины бороздки на прилегающих участках) и, следовательно, материал является склонным к коррозионному растрескиванию. На фиг. 2 представлен вид отпечатка царапины в случае, когда твердость прослоек больше твердости прилегающих к ним участков (ширина бороздки на прослойках меньше ширины бороздки на прилегающих участках) и, следовательно, материал является несклонным к коррозионному растрескиванию.

Сравнительный анализ показал, что заявляемое изобретение отличается от прототипа использованием следующих существенных признаков: отсутствует сложная операция по измерению микротвердости структурных составляющих, требующая наличия достаточно сложной аппаратуры, высококвалифицированного персонала и трудно реализуемая в полевых условиях; о склонности к коррозионному растрескиванию судят по превышению ширины отпечатка царапины в прослойках над шириной отпечатка в прилегающих областях.

Технический результат, на достижение которого направленно заявленное изобретение, заключается в существенном упрощении процесса оценки склонности материала к коррозионному растрескиванию и, тем самым, обеспечению возможности проведения работ в полевых условиях.

Требуемый технический результат достигается вновь введенной совокупностью существенных признаков, которая до подачи заявки не была обнаружена в известной патентной и научно-технической литературе, что соответствует критерию «изобретательский уровень».

Предлагаемый способ может быть осуществлен следующим образом. Поверхность металла очищают, зачищают до металлического блеска, шлифуют, полируют и проводят травление для выявления микроструктуры. Далее, на подготовленный таким образом участок, наносят царапину твердым индентором, например алмазным конусом или алмазной пирамидой. При нанесении царапины должно быть обеспечено постоянное давление индентора на металл и постоянная скорость перемещения индентора вдоль поверхности металла. Далее с помощью переносного микроскопа оценивают изменение ширины царапины при прохождении по разным структурным составляющим и о склонности к коррозионному растрескиванию судят по превышению ширины отпечатка царапины в прослойках над шириной отпечатка в прилегающих областях.

Использование предлагаемого способа позволит в течение короткого времени оценить склонность к замедленному разрушению металлических сплавов как в условиях лаборатории, так и в полевых условиях, например при помощи портативного металлографического микроскопа.

Практическое применение способа позволит свести время испытаний к минимуму и значительно снизить трудоемкость проводимых операций. Способ может быть полезен при оценке металла элементов конструкции при продлении сроков службы объектов повышенной опасности, таких как паровые и водогрейные котлы, сосуды, работающие под давлением, подъемно-транспортные механизмы и др.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. ГОСТ 9.903-81. Стали и сплавы высокопрочные. Методы ускоренных испытаний на коррозионное растрескивание; Введ. 01.07.82. М.: Изд-во стандартов, 1981.

2. Пат. 2137110 Российская Федерация, МПК⁶ G 01 N17/00, 17/02. Способ оценки стойкости сталей и сплавов к межкристаллитному коррозионному растрескиванию / Гарусов Ю.В., Шмаков Л.В., Павлов М.А., Горбаконь А.А., Фомин Н.Н., Захаржевский Ю.О., Ковалев С.М.; заявитель и патентообладатель Государственное предприятие «Ленинградская атомная электростанция им. В.И. Ленина», Закрытое акционерное общество «Научно-производственное объединение "Энергоатоминвент"». - №98114443/28; заявл. 14.07.1998; опубл. 10.09.1999. - 5 с.

3. Пат. 2354957 Российская Федерация, МПК (2006.01) G 01 N17/00. Способ оценки склонности к коррозионному растрескиванию сплавов / Гневко А.И., Лазарев Д.В., Соловов С.Н.; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого. - №2007140554/28; заявл. 02.11.2007; опубл. 10.05.2009, бюл. №13. - 5 с.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля металлов, в частности к определению сопротивления материалов коррозионному растрескиванию в условиях одновременного длительного воздействия коррозионной среды и статической нагрузки. Способ оценки склонности к коррозионному растрескиванию сплавов заключается в том, что полированную поверхность анализируемого участка металлоконструкции травят реактивом, проводят анализ микроструктуры травленной поверхности металла, определяя наличие структурных прослоек, образующих пространственную сетку. При этом на поверхность металла наносят царапину, проводят сравнение ширины царапины в прослойках и областях, прилегающих к ним, и по превышению ширины царапины в прослойках над шириной царапины в прилегающих областях судят о склонности к коррозионному растрескиванию. Техническим результатом является упрощение процесса оценки склонности материала к коррозионному растрескиванию и обеспечение возможности проведения работ в полевых условиях. 2 ил.

Способ оценки склонности к коррозионному растрескиванию сплавов, заключающийся в том, что полированную поверхность анализируемого участка металлоконструкции травят реактивом, проводят анализ микроструктуры травленной поверхности металла, определяя наличие структурных прослоек, образующих пространственную сетку, отличающийся тем, что на поверхность металла наносят царапину, проводят сравнение ширины царапины в прослойках и областях, прилегающих к ним, и по превышению ширины царапины в прослойках над шириной царапины в прилегающих областях судят о склонности к коррозионному растрескиванию.