Корозійне розтріскування під напругою

Корозія – небезпечний ворог, що може виникнути за різних обставин. Сьогодні ми з’ясуємо, що ж таке КРПН, або корозійне розтріскування під напругою, як зменшити ризик його появи, і що робити, щоб уникнути цього. Отже, корозійне розтріскування під напругою зазвичай викликається змішаною дією середовища, підвладного корозії, та розтягувального напруження, яке може виникнути як у вигляді напруги, що додається, так і як залишкова напруга. Але як же ми можемо спостерігати вплив такого розтріскування на властивостях металу? Воно зазвичай проявляється як «сухе» розтріскування, або ж знижує поріг втоми металу.

Тож, під корозійним розтріскуванням під напругою ми розуміємо тріщини, які розповсюджуються міжкристалітно або транскристалічно.

Але ж як виникає КРПН? Існує три головних фактору, від яких і залежить його поява:

- Використання матеріалів, що сприйнятливі до КРПН;

- Вплив агресивних середовищ (що містять сірководень та хлорид);

- Розтягувальне напруження в металі;

КРПН буває кількох видів. Так, ми з вами поговоримо про такі варіанти, як КРПН, що викликане хлоридом, та тим, що викликається сірководнем.

Якщо ви цікавитесь, який прояв має КРПН на виробах з нержавіючої сталі у середовищі, що містить хлориди, то слід знати, що спочатку на такому металі починається точкова корозія (якщо метал не має достатньої стійкості до неї). Це значить, що точки надалі перетворюються в тріщини й поступово збільшуються. А це, у свою чергу, приводить до того, що зерна металу втрачають контакт один з одним. 

Причини виникнення корозійного розтріскування під напругою (КРПН)

У першу чергу, важливо знати, що тріщини в металі утворюються в місцях сильної напруги. І це сприяє швидкому протіканню корозії в тих зонах, де метал більш сприйнятливий до неї, зазвичай це межа зерна, та ділянка, де домішки ускладнюють пасивування. А ось інша частина металу загалом залишається цілою і неушкодженою.

Як ми бачимо, у цьому випадку розвивається своєрідний варіант щілинної корозії, через яку на межі зерна може початися корозія, а ось поверхня навколо тріщини все одно залишиться цілісною. Така дія може відбуватися і без навантаження, приводячи до міжкристалітної корозії. А вона у свою чергу вже розійдеться по всій поверхні металу рівномірно. Якщо ж додається ще й напруга, то тріщини починають розкриватися, що призводить до прискорення процесу корозії.

Корозія протікає досить повільно. Так, наприклад, вважається, що 10-2 мм/с є максимальною швидкістю для зростання тріщин, але зазвичай вона нижче, близько 10-8 мм/с, що дорівнює приблизно 1 мм за 3 роки і менше.

Важливо розуміти, що основними причинами появи залишкової напруги вважається зварювання, формування з холодною деформацією, шліфування, а також термо- і механічна обробка. За такою напругою важливо стежити, адже воно зазвичай прагне до умовної межі текучості. До того ж додаткове навантаження викликає і зростання продуктів корозії у закритому просторі.

Отже, ми з'ясували, що корозійне розтріскування під напругою починається через три основні чинники:

1) Навколишнє середовище;

2) Чутливість сплаву;

3) Навантаження;

Як ми вже казали, основна частина поверхні не схильна до корозії, але дрібні тріщини все одно можуть проникати в метал. І через свою транс- або міжкристалітну структуру і крихкого вигляду вони стають небезпечними, адже їх не завжди легко помітити. Не дарма КРПН відноситься до катастрофічної корозії. Дані про КРПН кажуть, що руйнування не завжди можна вчасно помітити, і воно може відбутися абсолютно несподівано.

КРПН від впливом хлориду 

Зараз ми більш детально розглянемо КРПН під впливом хлориду, адже це дуже важливо у першу чергу через те, що такий вид корозії можливий в атомній галузі. Отже, такий вид корозії відноситься до міжкристалітної. Він протікає в нержавіючій сталі в поєднанні з киснем та іонами хлориду при високій температурі і під розтягуючою напругою.

Були зроблені висновки, що корозія під впливом хлориду починається з накопичення карбіду хрому по межі металу, що призводить до ослаблення його захисту.

КРПН під впливом хлориду можна уникнути, якщо стежити за збереженням мінімального рівня кисню і іонів хлориду в навколишньому середовищі. Рекомендується використовувати низьковуглецеву сталь для запобігання появи корозії даного виду.      

КРПН під впливом сірководню

Отже, КРПН під впливом сірководню може виникнути, наприклад, у газовій або нафтовій промисловості, де для окислювальних і зволожуючих робіт застосовуються спеціальні технологічні рідини, що містять сірководень.

Щоб контролювати ризик появи корозії, необхідно стежити за величиною рН і парціальним тиском сірководню. Важливим фактором є і температура, кількість хлору з киснем і наявність твердих частинок (наприклад, пісок).

Уже точно відомо, що КРПН, викликане сірководнем, зазвичай відбувається при постійній температурі 80°C, але при цьому відзначається, що розтріскування може початися, коли температура набагато нижче 60°C. 

Як уникнути корозійного розтріскування під напругою (КРПН)

Багатьох хвилює питання, як же можливо зменшити ризик КРПН. У цілому, можна прийти до наступних висновків:

1. Використовувати якісний інвентар та обладнання;

2. Знизити напругу;

3. Підбирати відповідний матеріал;

4. Усувати небезпечні речовини з навколишнього середовища (кисень, хлориди та гідроксиди);

5. Уникати щілин і застійних зон у теплообмінниках;

Також важливо пам'ятати, що високолеґована сталь більш сприйнятлива, ніж низьколеґована. Але в останній також може початися КРПН через воду з іонами хлориду.

І не забувайте, що австенітні стали (ASTM 304 і 316) навіть при мінімальній кількості хлору і низькій температурі мають обмежену стійкість до КРПН. 

Стислі висновки про корозійне розтріскування під напругою (КРПН)

До яких же висновків ми дійшли, вивчивши КРПН:

1. КРПН - це, у першу чергу, виникнення тріщин, які поширюються міжкристалітно або ж транскристалічно;

2. На виникнення КРПН впливає три основні чинники: напруга, середа й чутливість металу;

Сподіваємося, ця стаття допоможе вам уникнути такої неприємності, як КРПН.