ХРОМ-МАНГАНОВИ НЕРЪЖДАЕМИ СТОМАНИ – РАЗВИТИЕ И ...
ХРОМ-МАНГАНОВИ НЕРЪЖДАЕМИ СТОМАНИ – РАЗВИТИЕ И ...
ХРОМ-МАНГАНОВИ НЕРЪЖДАЕМИ СТОМАНИ – РАЗВИТИЕ И ...
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
<strong>ХРОМ</strong>-<strong>МАНГАНОВ<strong>И</strong></strong> <strong>НЕРЪЖДАЕМ<strong>И</strong></strong> <strong>СТОМАН<strong>И</strong></strong> <strong>–</strong><br />
<strong>РАЗВ<strong>И</strong>Т<strong>И</strong>Е</strong> <strong>И</strong> КОРОЗ<strong>И</strong>ОННО ПОВЕДЕН<strong>И</strong>Е<br />
CHROME-MANGANESE STAINLESS STEELS <strong>–</strong><br />
ADVANCE AND CORROSION BEHAVIOUR<br />
<strong>ХРОМ</strong>ОМАРГАНЦЕВЫЕ НЕРЖАВ<strong>И</strong>Е СТАЛ<strong>И</strong> <strong>–</strong><br />
<strong>РАЗВ<strong>И</strong>Т<strong>И</strong>Е</strong> <strong>И</strong> КОРРОЗ<strong>И</strong>ОННОЕ ПОВЕДЕН<strong>И</strong>Е<br />
Dr. Еng. Tzaneva B. , Eng. Loukaycheva M.<br />
Technical University of Sofia, Bulgaria<br />
Abstract: Short overview of used in practice stainless steels is made. It is paid special attention to chromium-manganese steels. The<br />
corrosion behavior of invented in Bulgaria steel Х18АГ12 in acidic environments with and without chloride ions was investigated by<br />
potentiodynamic polarization method. The results are compared to those received for steels Х14АГ15 and Х18Н9. It is established that the<br />
Cr-Mn steels have less corrosion resistance to uniform corrosion in mentioned above acidic environments then Cr-Ni steel. The three steels<br />
are with similar behavior in passive potentials area. The corrosion behavior of Х18АГ12 is close to Cr-Ni steel behavior in presence of<br />
aggressive chloride ions. It is shown that the chromium content has important influence on service behavior of steels.<br />
KEYWORDS: STAINLESS STEEL, AUSTENIT, CORROSION, MANGANESE, NITROGEN<br />
1. Въведение<br />
Производството и използването на корозионноустойчиви<br />
стомани непрекъснато нараства, като основните им<br />
потребители са традиционните отрасли в химическата и<br />
хранителната промишленост, приборостроенето,<br />
автомобилната промишленост, битовата техника,<br />
вагоностроенето и корабостроенето, ядрената и класическата<br />
енергетика, строителството и редица други. Повишената<br />
консумация на основните легиращи елементи в неръждаемите<br />
стомани, както и оскъдните им природни залежи, води до<br />
непрекъснато нарастване на пазарната им стойност. Така<br />
например за последните 6 месеца цената на никела е скочила<br />
двойно, като през месец януари тази година тя надхвърли<br />
$40 000 за тон. Това прави никела първия неблагороден метал,<br />
чиято цена е над $1 за унция. Непрекъснато растящата му цена<br />
стимулира развиването и производството на по-евтини<br />
неръждаеми стомани <strong>–</strong> такива с намалено съдържание на никел<br />
или легирани с други елементи. Един от първите предложени<br />
заместители на никела в корозионноустойчивите стомани е<br />
азотът, като за запазване на механичните и корозионните<br />
свойства на стоманата, към състава й се добавя и висок<br />
процент манган [1,2,3]. През последните тридесет години се<br />
провеждат интензивни изследвания в тази насока и в България<br />
[4].<br />
1.1. Хром-мангановите стомани - преди и сега<br />
Хром-мангановите стомани за първи път са разработени в<br />
началото на трийсетте години на миналия век, но тяхното<br />
практическо приложение става по-интензивно двадесетина<br />
години по-късно в Америка. Основният стимул за по-<br />
нататъшното им развиване е непостоянството в цената на<br />
никела и постепенното й нарастване с напредъка на<br />
технологиите. Успешните сплави, които идват от тези<br />
разработки са регистрирани в American Iron and Steel Institute<br />
(AISI), като им се дават AISI номера от серия 200 (например<br />
201) и в Unified Numbering System (UNS) (напр. S20100). Някои<br />
от най-широко разпространените стомани от серията 200 са<br />
дадени в таблица 1, сравнени със състава на стомана 304.<br />
В края на 80-те години, поредния скок в цената на никела<br />
е причина правителството на <strong>И</strong>ндия да намали вноса на този<br />
метал, което доведе до изключително бързо нарастване на<br />
производството на хром-мангановите стомани и в тази страна.<br />
Макар и с изоставащи темпове, започна изучаване на<br />
специфичните свойства на Cr-Mn стомани, а от там и оформяне<br />
на препоръки към потребителите за приложението им в<br />
индустриалната практика.<br />
В началото на новото столетие се очертаха две тенденции<br />
в световен мащаб <strong>–</strong> нов период на непостоянство на цената на<br />
никела и ръст в консумацията на неръждаема стомана в<br />
Югоизточна Азия и особено в Китай. Непрекъснатият натиск за<br />
снижаване стойността на материалите (особено за азиатския<br />
пазар) доведе до заливането на пазара с аустенитни стомани с<br />
ниско съдържание на хром и никел, които за съжаление често<br />
не покриват международните стандарти и спецификации.<br />
1.2. Хром-мангановите стомани <strong>–</strong> място в<br />
семейството на неръждаемите стомани<br />
Неръждаемите стомани са известни основно с изключително<br />
високата си корозионна устойчивост, поради която<br />
повърхността на изработените от тях изделия остава чиста и<br />
бестяща по време на целия експлоатационен живот.<br />
Таблица 1<br />
Химичен състав на хром-манганови стомани<br />
марка<br />
Cr Ni<br />
химичен състав (%)<br />
Mn N C<br />
Американски<br />
стандарт<br />
AISI 201 / UNS S20100<br />
AISI 202 / UNS S20200<br />
AISI 205 / UNS S20500<br />
16.0 - 18.0<br />
17.0 - 19.0<br />
16.5 - 18.0<br />
3.5 - 5.5<br />
4.0 - 6.0<br />
1.0 - 1.75<br />
5.5 - 7.5<br />
7.5 - 10.0<br />
14.0 - 15.5<br />
0.25 max<br />
0.25 max<br />
0.32 - 0.40<br />
0.15 max<br />
0.15 max<br />
0.12-0.25<br />
AISI 304 / UNS S30400 (X18Н9) 18.0 - 20.0 8.0 - 10.5 2.0 max 0.10 max 0.08 max<br />
Руски марки стомани<br />
12Х13АГ14Д<br />
10Х14Г14Н4Т (Э<strong>И</strong>711)<br />
12.5 - 14.0<br />
13.0 - 15.0<br />
0.2 - 0.3<br />
2.8 - 4.5<br />
13.5 - 15.0<br />
13.0 - 15.0<br />
0.1 - 0.3<br />
-<br />
10Х14АГ15 13.0 - 15.0 0.6 max 14.5-16.5 0.15 <strong>–</strong> 0.25 0.10<br />
Българска стомана Х18АГ12 16.50 0.05 12.00 0.61 0.04<br />
177
Съчетаването на високата корозионна устойчивост с<br />
добра обработваемост и отличен декоративен вид превръща<br />
неръждаемите стомани в атрактивен и изключително подходящ<br />
материал за редица сфери на промишлеността и бита.<br />
Неръждаемите стомани най-общо се разделят на четири<br />
основни типа:<br />
- феритни стомани:<br />
Основният легиращ елемент в тези стомани е хромът (над<br />
12 %), който стабилизира феритната структура. Обикновено<br />
феритните стомани са евтини (защото не съдържат никел или<br />
той е в малко количество), магнитни, с висока корозионна<br />
устойчивост, но по-трудни за формоване и заваряване в<br />
сравнение с аустенитните. Това са хромови стомани с широко<br />
приложение за направа на артикули като перални машини,<br />
полирани декорации в автомобилите, автомобилни ауспухови<br />
системи, покриви, обков, ЖП вагони и др. Феритните стомани<br />
представляват около 25% от всички използвани в света<br />
неръждаеми стомани.<br />
- аустенитни стомани :<br />
Аустенитната микроструктура придава на този тип стомани<br />
добра обработваемост. Аустенитните марки стомани са<br />
немагнитни, с висока якост и корозионна устойчивост, имат<br />
висока пластичност, ниска граница на провлачане и добра<br />
заваряемост. Съчетанието на тези свойства дава възможност за<br />
производство на артикули с всякаква форма. Обикновено са поскъпи<br />
от феритните. Получават се при добавяне на никел в<br />
състава на хромовите стомани, който стабилизира аустенитната<br />
структура. Типичен представител е стомана с приблизителен<br />
състав 18%Cr и 8%Ni, известна като марка AISI 304. Този % Ni<br />
е минималното количество никел, който трябва да се добави<br />
към 18% Cr, за да преобразува напълно феритната структура в<br />
аустенитна. Друга широко използвана стомана от серия AISI<br />
300 е стомана 316, която има състава на стомана 304, но<br />
съдържа и 2% Mo, добавен за повишаване на корозионната<br />
устойчивост. Никелът обаче не е единствения елемент, който<br />
изменя феритната структура до аустенит. Азотът е също много<br />
мощен аустенитообразуващ елемент, но той е газ и може да<br />
бъде добавян само в ограничено количество. В противен<br />
случай е възможно образуване на хромни нитриди и дори на<br />
газови шупли. Други аустенитообразуващи елементи<br />
използвани като заместител на никела са манганът и по-рядко<br />
медта. С въвеждането на тези легиращи елементи към<br />
хромовата сплав може частично или напълно да се замени<br />
никела. Така получените аустенитни сплави са неръждаемите<br />
хром-манганови стомани от серия AISI 200.<br />
%<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
71.5 72.2 70.8<br />
65.5<br />
63.1<br />
Cr-Ni<br />
Cr<br />
Cr-Mn<br />
23.2 22.1 21.8 23 24.8<br />
5.3 5.7 7.4 9.4 9.8<br />
0<br />
2001 2002 2003<br />
година<br />
2004 2005<br />
фиг.1. Дялов процент от световното потребление на<br />
необработени неръждаеми стомани [5].<br />
Останалите два типа неръждаеми стомани имат специални<br />
свойства и относително малък пазарен дял (до 2,6 %) :<br />
- мартензитни стомани:<br />
Подобно на феритните марки стомани и мартензитните<br />
съдържат 12-17% хром. Те обаче имат високо въглеродно<br />
съдържание и са обект на специална термична обработка при<br />
178<br />
производството им, която ги прави много твърди и яки. Те се<br />
използват в ножарството, както и за изработване на перки на<br />
турбини, самобръсначки и др.<br />
- аустенитно-феритни (дуплексни) стомани<br />
Тези стомани, съдържащи малко количество никел, имат<br />
около 50% феритна и 50% аустенитна микроструктура и са с<br />
висока якост и пластичност. В по-голямата си част се използват<br />
в преработвателната промишленост и корабостроенето.<br />
Според Международният форум за неръждаеми стомани<br />
(ISSF) в момента делът на хром-мангановите стомани е около<br />
10% от световното потребление на неръждаеми стомани с<br />
тенденция към увеличаване на този процент. На фигура 1 е<br />
направено сравнение между теглото на използваните хромникелови,<br />
хром-манганови и феритни/мартензитни марки<br />
стомани.<br />
1.3. Хром-манганови стомани <strong>–</strong> предимства и<br />
недостатъци за пазара на неръждаемите<br />
стомани<br />
<strong>И</strong>зползваните аустенитообразуващи легиращи елементи<br />
значително понижават цената на хром-мангановите стомани,<br />
но за леенето и обработването на качествена стомана се<br />
изисква по-скъпо и модерно оборудване от необходимото за<br />
производството на хром-никеловите. Това е необходимо найвече<br />
за стоманите с високо съдържание на азот, където се<br />
изисква добър контрол на състава и структурата на стоманата.<br />
Различията в химичния състав на двата класа аустенитни<br />
стомани се отразява неблагоприятно и върху корозионната<br />
устойчивост и заваряемостта на хром-мангановите стомани, но<br />
повишават якостните показатели. Последното се наблюдава за<br />
стоманите от серия AISI 200 с високо съдържание на азот,<br />
който им придава по-голяма якост и твърдост в сравнение с<br />
тази на марките от серия AISI 300. Това прави азотните<br />
стомани подходящ конструкционен и неръждаем материал,<br />
което разширява областта им на приложение. Марката AISI<br />
201, както и българската Х18АГ12 имат с над 30% по-висока<br />
якост от тази на стомана 304. Някои много специфични високо<br />
якостни класове от серия AISI 200 са били развити като<br />
устойчиви на фретинг корозия и за изработване на стебла на<br />
витла на кораби. По-високата якост обаче затруднява<br />
обработваемостта на хром-мангановите стомани.<br />
Въпреки различния химичен състав, микроструктурата на<br />
стоманите от серии AISI 200 и AISI 300 обаче е еднаква и това<br />
причинява някои неудобства и нежелани последствия. Като<br />
аустенитни стомани, хром-мангановите са немагнитни и<br />
потребителят им може погрешно да ги приеме като еднакви с<br />
немагнигните хром-никеловите стомани от серия АISI 300. За<br />
съжаление не са редки и случаите на умишлена заблуда на<br />
потребители на неръждаеми стомани, които получават хром-<br />
манганова вместо хром-никелова стомана.<br />
Друго нежелано следствие от немагнитните свойства на<br />
двете серии аустенитни стомани е свързано с рециклирането<br />
им. Неръждаемите хром-никелови стомани са сред малкото<br />
материали с много висока степен на рециклиране (близо 100%).<br />
Това се дължи от една страна на тяхната дълготрайност и от<br />
друга на високата им цена - съдържанието на никел в<br />
стоманите от серия AISI 300 ги прави най-скъпия железен<br />
скрап. <strong>И</strong>злизането на хром-мангановите стомани на пазара<br />
обаче, прави невъзможно разделянето на двете серии<br />
немагнитни неръждаеми стомани освен чрез сложни анализи.<br />
Тъй като количеството на материала от серия AISI 200<br />
нараства, възможността за попадането му във верига за<br />
рециклиране на скрап от хром-никелови стомани вече става<br />
реална. Това ще доведе до замърсяването на скрапа с манган,<br />
мед и други нежелани елементи и до разстройване на<br />
ефикасното рециклиране на неръждаемите стомани.<br />
Последствията ще засегнат сериозно цялата индустрия<br />
свързана с производството и използването им.<br />
Поради изброените неблагоприятни последици от появата<br />
на “новите” хром-манганови стомани се наблюдава известен
скептицизъм и неодобрение към производството и<br />
използването им. Тези негативни настроения се засилват и от<br />
факта, че известно количество от произведените стомани от<br />
серия AISI 200 са с ниско качество. Повишеното търсене на<br />
евтини неръждаеми стомани е причина редица малки<br />
производители, без необходимото оборудване, да произвеждат<br />
хром-манганови стомани с високо съдържание на сяра и/или<br />
въглерод. Тези елементи впоследствие намаляват корозионната<br />
устойчивост и влошават заваряемостта. Затова днес все поважно<br />
става насочването на потребителите на неръждаеми<br />
стомани към коректен избор на материал и насърчаването на<br />
търговията с утвърдени на пазара производители, които<br />
гарантират за качеството на продукцията си.<br />
2. Предпоставки и начини за решаване на<br />
проблема<br />
Високата корозионна устойчивост на неръждаемите<br />
стомани е свързана със съдържанието на хром в тях, който в<br />
съприкосновение с кислорода образува тънък повърхностен<br />
слой от хромен оксид. Този слой, наречен още пасивен,<br />
защитава сплавта при контакта й с въздух или водна среда и<br />
има свойството да се възстановява при нарушаване. Ниското<br />
съдържание на хром води до намаляване на корозионната<br />
устойчивост. Много хром-манганови стомани произведени<br />
напоследък съдържат по-малко хром от стомана 304 и<br />
следователно показват по-голяма чувствителност към всички<br />
видове корозия в сравнение с хром-никеловите стомани. Този<br />
проблем се решава с повишаване съдържанието на хром, като<br />
за запазване на аустенитната структура се увеличава съответно<br />
и количеството манган и азот в стоманата [2,4].<br />
Една разработена в България стомана, предназначена да<br />
замени конвенционалната хром-никелова AISI 304 е стомана<br />
Х18АГ12. От създаването й, преди около 30 години до днес,<br />
изследванията проведени със стомана Х18АГ12 са основно<br />
свързани с изясняване на влиянието на термичната обработка и<br />
на пластичната деформация върху механичните й<br />
характеристики. <strong>И</strong>зследванията на корозионата и устойчивост<br />
са съсредоточени основно върху процесите свързани с общата<br />
корозия, пасивността и нарушаването й [4, 6, 7].<br />
По отношение на съдържанието на хром, съставът на<br />
стомана Х18АГ12 е много благоприятен, тъй като аустенитната<br />
структура е постигната чрез добре балансиран химичен състав<br />
(висок % Mn и N) и подходяща термична обработка, без да се<br />
понижава чувствително % Cr. За установяване на точното<br />
място на българската марка сред останалите аустенитни<br />
стомани е необходимо сравняването й с други промишлени<br />
неръждаеми стомани. За тази цел в настоящата работа са<br />
използвани конвенционалния аналог на Х18АГ12, чиято замяна<br />
се цели <strong>–</strong> Х18Н9 (AISI 304), и руската хром-манганова стомана<br />
с ниско съдържание на хром <strong>–</strong> 10Х14АГ15.<br />
3. Резултати и дискусия<br />
За комплексно изследване на корозионното поведение на<br />
неръждаемите стомани най-често се използва цикличният<br />
потенциодинамичен метод. Той позволява охарактеризирането<br />
на поведението на металите към обща корозия, склонността<br />
към пасивиране при анодна поляризация и нарушаване на<br />
пасивното състояние. При потенциодинамичния метод се<br />
снемат поляризационни зависимости i = f (Е), от които се<br />
определят корозионните потенциал (Еcorr) и плътност на тока<br />
(icorr), критичните потенциал (E cr) и плътност на тока (i cr),<br />
ширината на пасивната област (ΔEpass), потенциала на<br />
нарушаване на пасивното състояние (E pit), както и потенциала<br />
на репасивиране (Erp) след развитие на локална корозия. На<br />
фигура 2 е показана схематично поляризационна зависимост,<br />
начините за определяне на горе изброените характеристични<br />
величини, както и влиянието на някои легиращи елементи<br />
върху хода й.<br />
179<br />
lg i<br />
Ni Cr<br />
Cr, Ni<br />
icr Mn<br />
Ecorr<br />
Ecr<br />
Ni Mn<br />
фиг.2. Схематична поляризационна зависимост<br />
E<br />
на<br />
неръждаема стомана атакувана от питингова корозия в 0.5M<br />
H2SO4 и влияние на някои сплавни елементи върху хода й [8].<br />
Erp<br />
Epit<br />
3.1. Корозионно поведение на хром-мангановите<br />
стомани в кисели среди.<br />
На фигура 3 са представени типични поляризационни<br />
зависимости в 0,5М H 2SO 4 на трите неръждаеми аустенитни<br />
стомани <strong>–</strong> Х18АГ12, 10Х14АГ15 и Х18Н9 при скорост на<br />
разгъване на потенциала 1mV/s.<br />
i , A.cm -2<br />
10 -1<br />
10 -2<br />
10 -3<br />
10 -4<br />
10 -5<br />
10 -6<br />
10 -7<br />
icorr<br />
ΔЕ pass<br />
Cr, Ni<br />
N, Cr, Ni Mn<br />
-0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2<br />
E, V<br />
Х18АГ12<br />
10Х14АГ15<br />
Х18Н9<br />
фиг. 3. Потенциодинамични зависимости получени за стомани<br />
Х18АГ12, 10Х14АГ15 и Х18Н9 в 0.5M H2SO 4 .<br />
Както се вижда от фигурата, най-съществените различия<br />
в корозионното поведение на хром-мангановите и хромникеловата<br />
стомана са в областта на корозионния и критичния<br />
потенциали. Стойностите на Е corr за хром-мангановите стомани<br />
са близки и по-отрицателни с над 0.25 V от потенциала на<br />
Х18Н9. Химичният състав на стоманите се отразява и върху<br />
скоростта им на корозия <strong>–</strong> за хром-никеловата стомана<br />
стойността на корозионнатаплътност на тока (i corr) е близо два<br />
порядъка по-ниска и при тези условия тя се намира в пасивно<br />
състояние. Най-висока скорост на корозия се наблюдава за<br />
стомана 10Х14АГ15. Тези резултати показват, че<br />
устойчивостта към обща корозия в сернокиселата среда на<br />
класическата стомана е значително по-голяма.<br />
При анодна поляризация, върху поляризационните<br />
зависимости на хром-мангановите стомани се наблюдава ясно<br />
изразен активно-пасивен преход. Стоманата с намалено<br />
съдържание на хром има по-висока критичена плътност на<br />
тока, което показва по-големи затруднения при достигането на<br />
пасивното състояние. При потенциали над 0.050 V двете хромманганови<br />
стоманите преминават в състояние на анодна<br />
пасивност, което се нарушава при достигане на транспасивната<br />
област. Параметрите, характеризиращи състоянието на анодна<br />
пасивност (плътност на пасивния ток, i pass и ширината на<br />
пасивната област, ΔEpass) в сернокиселата среда за стомани
Х18АГ12 и Х18Н9 са близки по стойност. Стоманата с найниско<br />
съдържание на хром демонстрира по-тясна пасивна<br />
област и малко по-висока плътност на пасивния ток.<br />
Различията в пасивното поведение на трите стомани все пак не<br />
са значителни, което показва близката природа (състав и<br />
структура) на образуващите се върху металната повърхност<br />
пасивни филми в 0.5M H 2SO 4.<br />
3.2. Корозионно поведение на хром-мангановите<br />
стомани в сярнокисела среда, съдържаща<br />
хлоридни йони<br />
Добавянето на хлоридни йони в сярнокиселата среда води<br />
до съществени изменения в корозионното поведение на<br />
изследваните стомани. На фигура 4 са показани<br />
поляризационни зависимости в 0,5М H 2SO 4 съдържаща 0.5М<br />
NaCl за трите аустенитни стомани <strong>–</strong> Х18АГ12, 10Х14АГ15 и<br />
Х18Н9.<br />
i , A.cm -2<br />
10 -1<br />
10 -2<br />
10 -3<br />
10 -4<br />
10 -5<br />
10 -6<br />
10 -7<br />
Х18АГ12<br />
10Х14АГ15<br />
Х18Н9<br />
-0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2<br />
E, V<br />
фиг. 4. Потенциодинамични зависимости получени за стомани<br />
Х18АГ12, 10Х14АГ15 и Х18Н9 в 0.5M H2SO4+ 0.5M NaCl.<br />
Наличието на Cl - в моделната среда води до<br />
увеличаване на скоростта на корозия (icorr) на класическата<br />
аустенитна стомана с около един порядък, докато промяна на<br />
същия параметър за хром-манган-азотните стомани<br />
практически не се наблюдава (фиг.4). Хлоридните йони са<br />
причина и за отместване на корозионния потенциал (E corr) на<br />
стомана Х18Н9 в отрицателна посока, като затрудняват в<br />
значителна степен и преминаването на стоманите в пасивно<br />
състояние <strong>–</strong> наблюдава се нарастване на критичната плътност<br />
на ток (icr).<br />
При анодната поляризация (над 0.5 V) се наблюдава<br />
нарастване на тока при потенциали значително по-отрицателни<br />
от този на транспасивност. Увеличаването на тока се<br />
предизвиква от нарушаването на пасивния слой, в резултат на<br />
развиващата се върху металната повърхност локална атака <strong>–</strong><br />
питингова корозия. Тя се проявява под формата на малки<br />
отвори, дупки (т.нар. питинги), чиято повърхност се разтваря<br />
активно, докато останалата повърхност се запазва незасегната.<br />
Върху стомани Х18АГ12 и Х18Н9 питингите се развиват<br />
предимно под повърхността, докато тези върху стомана<br />
10Х14АГ15 са открити, с неправилна форма. Само отделни<br />
питинги достигат значителни размери (до 100 μm). На фигура 5<br />
е показана микрография от сканираща електронна микроскопия<br />
на засегната от питингова корозия повърхност на стомана<br />
Х18АГ12 в сярнокисела среда в присъствие на хлорни йони.<br />
Вследствие на нарушаване на целостта на пасивния<br />
филм, интервалът от потенциали (ΔЕpass), в който стоманите се<br />
намират в пасивно състояние е значително скъсен (за Х18АГ12<br />
с над 0.55 V, а за 10Х14АГ15 и Х18Н9 с над 0.70 V). При<br />
връщане на потенциала в отрицателно направление (0.10 ÷ 0.20<br />
V), първоначално токът слабо нараства, което се дължи на<br />
стабилно работещите върху повърхността анодни участъци <strong>–</strong><br />
180<br />
питинги. При допълнителното отместване на потенциала в<br />
отрицателна посока се достига до другата характеристична<br />
стойност - потенциала на репасивация (Еrp), при който настъпва<br />
възстановяване на пасивния филм и на неговите защитни<br />
функции.<br />
От фигура 4 се вижда, че репасивиращата способност на<br />
хром-никеловата стомана е по-добра <strong>–</strong> потенциалите на<br />
питингообразуване (E pit) и на репасивация (E rp) са с по-близки<br />
стойности.<br />
10 μm<br />
фиг. 5. SEM-микрография на повърхност на стомана Х18АГ12,<br />
атакувана от питингова корозия в 0,5М H 2SO 4 + 0,5М NaCl.<br />
4. Заключение<br />
• <strong>И</strong>зползването на хром-манганови стомани като<br />
заместител на хром-никелови е възможно, но се<br />
налага по-внимателен подбор на марката стомана за<br />
всяка конкретна ситуация. При избор на неръждаема<br />
стомана, стандартите за приложение на хромникеловите<br />
стомани не е уместно да се използват<br />
директно и за хром-мангановите, въпреки че и двата<br />
класа аустенитни неръждаеми стомани са немагнитни.<br />
• В сярнокисела среда стомани Х18АГ12, 10Х14АГ15<br />
са с по-ниска устойчивост към обща корозия в<br />
сравнение с стомана Х18Н9. При анодна поляризация,<br />
поведението в пасивно състояние на хром-никеловата<br />
и хром-мангановите стомани е сходно и показва<br />
близки свойства на пасивните им слоеве.<br />
• В присъствие на хлоридни йони в сярнокиселата<br />
среда, корозионната устойчивост и на трите стомани<br />
се влошава. При анодна поляризация стоманите се<br />
атакуват от питингова корозия, като стомана<br />
10Х14АГ15 показва значително по-ниска корозионна<br />
устойчивост. Следователно, ако се търси заместител<br />
на хром-никелова стомана в тази среда, в краен<br />
случай би могло да се използва хром-манганова с<br />
висок процент хром.<br />
5. Литература<br />
[1] Hochmann J., Materiaux et Techniques, 69, pp.69-87, 1977,<br />
[2] Ahila S., Reynders B., Grabke H.J., Corrosion Science, 38,<br />
pp.1991-2005,1996.<br />
[3] Merello R.,Botana F.J., Botella J., Matres M.V., Marcos M.,<br />
Corrosion Science, 45, pp. 909-921, 2003.<br />
[4] Рашев Ц., “Высокоазотистые сталил. Металлургия под<br />
давлением”, БАН, София, pp.171-183, 1995.<br />
[5] ASSDA Technical bulletin, “200 Series Stainless Steels - CrMn<br />
grades” - edition 1: October 2006<br />
[6] Tzaneva B., Fachikov L., Raicheff R., Journal of Applied<br />
Electrochemistry, 36, pp. 347-353, 2006<br />
[7] Tzaneva B., Fachikov L., Raicheff R., Corrosion Engineering,<br />
Science and Technology (formerly "British Corrosion Journal"),<br />
41, pp. 62-66, 2006.<br />
[8] Levey P. R., van Bennekom A., Corrosion, 51, рp.911-921,<br />
1995.