Раствор для определения склонности к межкристаллитной коррозии коррозионностойкой стали Советский патент 1992 года по МПК G01N17/00 

1

(21)4797352/28 (22) 28.02.90 (46)23.09.92. Бюл. №35

(71)Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П.Бардина

(72)Э.Т.Шаповалов и Н.С.Чистякова

(56) Aust K.T., Armiju I.S., Westbrook I.H. Transaction of the A.S.M., 1966, v.59, № 1, p, 544-556.

Юдина Н.С., Шаповалов Э.Т., Борцов A.H. Защита металлов, 1984, т. XX, № 1, с. 68-71.

(54) РАСТВОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКЛОННОСТИ К МЕЖКРИСТАЛЛИТНОЙ КОРРОЗИИ КОРРОЗИОННОСТОЙКИХ СТАЛЕЙ

(57) Изобретение относится к корозионным испытаниям. Цель изобретения - сокращение продолжительности испытаний. Раствор для определения склонности к межкристаллитной коррозии коррозионно- стойкой стали, содержащей азотную кислоту концентрацией Снмоз 210-1042 г/л, бихромат калия концентрацией Ск2Сг207 не менее, чем определяемое по уравнению 0,16 Снмоз + 190,5, в интервале концентрации кислоты 210-570 не более, чем определяемое по уравнению 3,66 Снмоз + 793,8, а в интервале 570-1042 не более, чем определяемое по уравнению- 6,03 Снмоз+ 6317,1. 1 табл.

со

Изобретение относится к области коррозионных испытаний, в частности к растворам для определения склонности к межкристаллитной коррозии коррозионно- стойких сталей в сильноокислительных средах.

Известен раствор 5 н азотной кислоты с добавкой шестивалентного хрома в виде бихромата калия в количестве 4-5 г на литр кислоты. Потенциал коррозии в этом растворе соответствует области перепассивации стали. Однако, скорости коррозии в этом растворе низкие, и для выявления склонности к межкристаллитной коррозии необходимы длительные испытания.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является раствор для выявления склонности к межкристаллитной коррозии аустенитных хромоникелевых сталей при потенциалах в области перепассивации стали, содержащий азотную кислоту (313,2 г/л), бихромат калия (113 г/л), остальное вода. Совместное присутствие азотной кислоты и шестивалентного хрома, входящих в состав раствора-прототипа создает сильноокислительные условия, благодаря которым выявляется неравномерное распределение примесных элементов фосфора, кремния, серы в стали.

Недостатком известного раствора является низкая скорость растворения стали с малым содержанием примесей ( 0,005%) из-за чего для определения их вредного влияния необходимы длительные испытания (до 24 ч и более).

Целью изобретения является сокращение продолжительности испытаний при определении стойкости против межкристаллитной коррозии сталей, предназначенных для экс2 ы ю ь

со

плуатации в сильно-окислительных условиях.

Поставленная цель достигается тем, что раствор для испытаний, содержащий азотную кислоту, бихромат калия и воду, содер- жит (г/л) азотную кислоту концентрацией Снмоз равной 210-1042, бихромат калия концентрацией Скасг2О7 не менее, чем определяемое поуравнению-0,16 CHNOS + 190,5, в интервале концентрации кислоты 210-570 не более, чем определяемое по уравнению 3,66 Снмоз+793,8, а в интервале 570-1042 не более, чем определяемое по уравнению - 6,03 Снмоз+ 6317,1.

Раствор предлагаемого состава обеспе- чивает протекание коррозионного процесса хромоникелевых коррозионностойких сталей в области перепассивации с самого начала испытаний. Так как коррозия протекает в состоянии перепассивации ста- ли, то возможно проявление вредной роли примесей, выражающейся в предпочтительном растворении металла границ зерен. Межкристаллитная коррозия приводит к потере связи между поверхностными зерна- ми, выпадению их с поверхности стали, увеличению потерь массы, величина которых характеризует степень склонности стали к межкристаллитной коррозии.

Более рациональное, относительно раствора-прототипа, соотношение содержания бихромата калия и азотной кислоты приводит к большему смещению потенциала коррозии в положительную сторону в области перепассивации стали. При этом скорость коррозии увеличивается. Благодаря этому сокращается продолжительность инкубационного периода, т.е. быстрее наступает стадия выпадения поверхностных зерен стали. Это и обеспечивает сокраще- ние продолжительности испытаний до 2-3 ч.

Нижние пределы содержаний азотной кислоты и бихромата калия определяются эффективностью получаемого раствора относительно выявления склонности к меж- кристаллитной коррозии.

При концентрациях азотной кислоты меньших, чем 210 г/л при любых содержаниях бихромата калия для определения вредного влияния фосфора при малых его концентрациях в стали (менее 0,005%) требуется значительное увеличение продолжительности испытаний относительно продолжительности испытаний в растворе предлагаемого состава: Нижний предел со- держания бихромата калия определяется эффективностью получаемого раствора при быстром выявлении вредной роли малых содержащий фосфора в стали. Предельное содержание бихромата калия (ниже которого

продолжительность испытания на стойкость против межкристаллитной коррозии требуется увеличить относительно продолжительности испытания в предлагаемом растворе) определяется зависимостью: Ск2Сг2О7 -0,16Снмоз+190,5. Содержание бихромата калия 23,8 г/л является концентрацией, ниже которой действие раствора с концентрацией азотной кислоты 1042 г/л по эффективности уступает раствору предлагаемого состава.

Верхний предел концентрации азотной кислоты (1042 г/л)определяется как концентрация кислоты, в которой возможно растворение 23,8 г/л бихромата калия. При более высоких концентрациях кислоты с содержанием 23,8 г/л бихромата калия композиция как раствор не реализуется.

Верхний предел содержания бихромата калия зависит от концентрации азотной кислоты и определяется растворимостью в ней. В интервале концентраций кислоты 210-570 г/л предельная растворимость бихромата калия зависит от концентрации кислоты по уравнению: Ск2Сг2О7 3,66 Снмоз+793,8. Аналогично этому, в интервале концентрацией азотной кислоты 570-1042 г/л значения содержаний бихромата калия, превышающие величины, определяемые по уравнению Ск2Сг2О7 -6,03 Снмоз+ 6317,1, являются предельными для реализации композиций в качестве растворов.

Прим ер. Для приготовления раствора состава 323,3 г/л азотной кислоты и 158,4 г/л бихромата калия в химический стакан вместимостью 1 л заливают 407 см3 азотной кислоты плотностью 1,351 г/см3, доливают дистиллированную воду (около 300 см3), вносят навеску 158,4 г бихромата калия и перемешивают до полного растворения слои, после чего раствор переливают в мерный стакан вместимостью 1000мл и доводят до метки дистиллированной водой. Приготовленный раствор в необходимом для кор- розионных испытаний количестве, заливают в испытательную колбу.

Определение склонности стали к межкристаллитной коррозии проводят определением потерь массы образцов гравиметрическим методом после выдержки в реакционном растворе 2-3 ч. По удельной потере массы образцов в результате коррозии оценивают склонность стали к межкристаллитной коррозии. Механизм коррозии контролируют изучением топографии поверхности образцов после испытаний с применением растрового электронного или оптического микроскопа при увеличении 100-1000 в зависимости от размера зерна стали.

Предлагаемый раствор может быть использован во всех лабораториях заводов и исследовательских институтов, в которых применяется испытания коррозионностой- ких сталей на стойкость против межкристал- литной коррозии в сильноокислительных условиях, для растворения оболочек ТВЭ- Лов при регенерации ядерного топлива АЭС, для рафинирования аустенитных хро- моникелевых сталей и шихтовых материалов путем приготовления порошка, чистого от зернограничных примесей, в порошковой металлургии для получения высокочистых порошков аустенитных хромони- келевых сталей.

Содержание азотной кислоты и бихромата и потери массы образцов сталей 1 и

Формула изобретения Раствор для определения склонности к межкристаллитной коррозии коррозионно- стойкой стали, содержащий азотную кислоту, бихромат калия и воду, отличающийся тем, что, с целью сокращения продолжительности испытания, он содержит (г/л) азотную кислоту концентрацией Снмоз, равной 210-1042, бихромат калия концентрацией С«2Сг2О4 не менее, чем определяемое по уравнению -0,16 Снмоз+190,5, в интервале концентрации кислоты 210-570 не более, чем определяемое по уравнению 3,66 Снмоз+793,8, а в интервале 570-1042 не более, чем определяемое по уравнению -6,03 Снмоз+ 6317,1.

я в реакционном растворе сле испытаний