Способ коррозионных испытаний материалов Советский патент 1989 года по МПК G01N17/00 

Изобретение относится к области испытаний материалов и может быть использовано для определения скорости коррозии в процессах полиагрегатной коррозии, когда продукты коррозии находятся в различных агрегатных состояниях (твердом, жидком, газообразном) .

Целью изобретения является повышение точности и упрощение способа коррозионных испытаний материалов в среде с низким пределом растворимости .

Предлагаемый способ коррозионных испытаний обосновывается следующим образом.

Изменение массы образца в процессе испытаний можно записать в виде

,, (1) где величины т,, mj обуславливают увеличение массы образца, а т - уменьшение массы. Разница между ш и mj наглядно видна при коррозии металлов в жидких натрии, висмуте, .свинце и т.д. Внедряясь в образец, жидкий металл частично связьшается с компонентами образца, образуя на поверхности продукты коррозии, фер- раты, хроматы натрия, висмута и т.д. Такой процесс описьшается изменением в процессе испытаний величины т.

Одновременно в процессе коррозионного растрескивания или межкристал- литной коррозии жидкий металл внедряется в образец, не образуя продуктов коррозии - такой процесс описыСП

00 QD О

вается величиной т, Определин состав твердых продуктов коррозии (методами реитгено-спектрального микроанализа (РСМЛ), Оже-спектрометрии), ТТ1ПЫ химических связен и валентность методом рентгеиофотоэлектроапой спектроскопии (РФЭС), можно определить долю п компонентов образца в твердых продуктах коррозии,

Тогда скорость коррозии за счет обра.юванил твердых продуктов записываете 1 Б виде

п m 1

VS(-n)

(2)

где Г время;

S - площадь поверхности а скорость коррозии за счет компонентов из образца

m : m 2+пг

К.

DS.

Оконгде п выражено с помощью () чателыю

,+К, ,-Ьт,-Лш , (А)

В предельном случае, когда твердых продуктов реакции не образуется и отсутствует коррозионное растрескивание m т п изменение массы образца обусловлепо только его растворением:

к. ни . - II,5)

В другом предельном случае, когда отсутствует растворение /lm iU2-f-in 3 и

(6)

K.ILJH

sTPn)

что, если учесть связь между толщиной сксидной пленки и ее плотностью,

K l/i:S r(n-mj/(l-n}l-m,l (7) Выражения (3) и (4) огн1сывшот процессы полиагрсгатной коррозии в самом обгдем пиде, включая случаи испарения коьшонентов образца, например, хрома из сталей и сплавов при температуре испытаний вьаие 1200 К, эрозии испыту- ем1,ЕХ образцов под действием потока окислителя и т.д.

П р и мер. Проводят коррозионные нснытания трубчатых образцов стали 09Х16Н15МЗБ диаметром 6,2 мм и высотой 20 мм в среде с добавко 5 мас.% поди для увеличения скорости коррозии. Параметры коррозионных испытаний: температура 320 К, давление 0,1 МЛа, время 60 ч. Реактор объемом 0,5 дм , в котором размещают испытуемые образцы, выполняют из двух материалов стали 12Х18Н10Т, содержа

IQ

15

20

25

30

35

40

.с

55

50

щей компоненты (хром, железо, никель) аналогичные компонентам испытуемых образцов, и из кварца, не содержащего таких компонентов,

Количественный анализ компонентов окислительной среды в новерхностном слое образцов (кислорода и азота) проводят методом РСМА, анализ фазового состава - методом РФЭС. Содержание металлических компонентов в кор- розионно-активной среде определяют химическим анализом.

В таблице представлены результаты измерений.

Величину скорости коррозии по известному способу определяют суммируя удельные (отнесенныэ к единице ноперхности за едии;иду времени) скорости переноса компонентов образца в твердую поверхностную пленку и в жидкий окислитель. ;,

Суммирование всличи}; m - коли1 i

чества растворенных компбнентов и

п га I

- количества ко;-тонентов образца в твердых продуктах реакции, отнесение суммы к площади поверхности образцов (8 см) и к времени испытаний позволяет получить величины скорости коррозии на уровне 16-24 мг/м.-ч Из данных таблицы следует, что результаты химического анализа ( /5. тп.)

i

не соотпетствуют уменьшению массы образца (дт) за счет того, что большая Участь растворенных компонентов выпадает на стенки химического реактора.

Расчет скорости коррозии по (4) позволяет согласовать результаты измерений п, в частности оценить влияние величины т - кислорода и азота, растворенных в стали, но не образовавших продуктов коррозии.

Данные таблицы показьшают, что предлагаемый способ коррозионных испытаний позволяет повысить точность измерения скорости коррозии, заниженную в 3-4 раза при использовании известного способа.

Формула изобретения

Способ коррозионных испытаний материалов, по коюрому размещают образец в коррозионной среде, выдерживают в течение времени {, определяют изменение йт массы образца и вычисляют массу т, компонентов образца, удаленных из образца в процессе вьщерж- ки, и скорость коррозии, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения способа при испытании в среде с низким пределом растворимости, определяют массу т компонентов среды, вступивших в химическое взаимодействие с материалом образца, и массу т компонентов среды, внедренных в материал

образца, массу т вычисляют по формуле

m,,mj+m j-dm, а скорость К коррозии - по формуле

Шг

fm -Г ИИ 1

где S - площадь поверхности образца; п - массовая доля компонентов образца, химически связанных с компонентами среды.

Изобретение относится к испытаниям материалов и может быть использовано для определения скорости коррозии, когда продукты коррозии находятся в различных агрегатных состояниях. Цель изобретения - повышение точности и упрощения способа при испытании в среде с низким пределом растворимости. Образец размещают в коррозионной среде, выдерживают в течение времени τ, определяют изменение ΔМ массы образца и вычисляют массу M₁ компонентов, удаленных из образца в процессе испытаний по формуле M₁=M₂+M₃ΔМ, где M₂ и M₃ - массы компонентов среды, вступивших в химическое взаимодействие с образцом и внедренных в материал образца, а скорость K коррозии определяют по формуле K=1/τS[NM₂/1-N+M₁], где S - площадь поверхности образца, а N - массовая доля компонентов образца, химически связанных с компонентами среды.