Коррозия нержавеющих сталей

Высокой коррозионной стойкостью обладают высоколегиро-ванные стали с большим содержанием Cr, Ni, Si. Эти легирующие элементы облегчают переход сталей в пассивное состояние. Наибольшее применение получили хромистые и хромоникелевые аустенитные нержавеющие стали.

Высокохромистые стали. В речной воде, атмосфере, разбавленной азотной кислоте при комнатной температуре стали с небольшим содержанием Cr находятся в активном состоянии. При увеличении содержания Cr до 12 %, что соответствует правилу Таммана n/8, хромистая сталь в указанных средах переходит в пассивное состояние: электродный потенциал резко облагораживается, а скорость коррозии падает. При повышении содержания Cr способность к пассивации усиливается.

В неокислительных кислотах ─ соляной, разбавленной серной ─ при увеличении содержания Cr скорость коррозии стали увели-чивается.

На коррозионную стойкость хромистых сталей влияет термообработка. Закалка повышает коррозионную стойкость, а отпуск ─ понижает. Чем выше температура отпуска, тем ниже коррозионная устойчивость.

Типичные представители хромистых нержавеющих сталей: 12Х13, 30Х13, 20Х13, 40Х13, 12Х17, 12Х18, 15Х28, 15Х25 и др.

Н.Д. Томашов с сотрудниками показали, что небольшие присадки благородных металлов (Pd, Pt), способствуют переходу сталей 15Х25, 15Х28 и др. в пассивное состояние и в неокислительных кислотах ─ HСl и разбавленной H₂SO₄ при комнатной и повышенных температурах.

Хромоникелевые аустенитные стали. Введение Ni в хромистые стали улучшает их механические свойства и несколько повышает коррозионную стойкость в неокислительных и слабокислотных средах. Хромоникелевые стали устойчивы в растворах < 65 % - ной HNO₃ при комнатной температуре; при кипении в концентрированной кислоте стали имеют низкую коррозионную стойкость из-за наступления перепассивации. В слабых кислотах, например, борной, лимонной, пикриновой, молочной и др., стали имеют высокую коррозионную стойкость. Хромоникелевые стали корродируют в соляной, разбавленной серной, ледяной уксусной кислоте при кипении, сернистой кислоте, а также в кипящих растворах щавелевой и муравьиной кислот.

Большой недостаток нержавеющих сталей ─ их склонность в определенных условиях к межкристаллитной, точечной, щелевой коррозии и коррозионному растрескиванию.

Наибольшее применение в промышленности находят хромоникелевые стали Х18Н9, 12Х18Н9, Х18Н10. Для уменьшения склонности хромоникелевых сталей типа 12Х18Н9 к меж-кристаллитной коррозии рекомендуется легирование карбидо-образующими элементами: титаном, ниобием, танталом, которые обладают большим сродством к углероду, чем хром. Пример стали Х18Н10Т.

2.3 Коррозия меди и её сплавов

Стандартный электродный потенциал меди j⁰_Cu²⁺/_Cu = + 0,34 B и j⁰_Cu⁺/_Cu = + 0,52 B. В 3 % - ном растворе NaCl и 1Н растворе HCl электродный потенциал меди также больше нуля и равен соот-ветственно j _Cu = + 0,06 B и j _Сu = + 0,15 В. Поэтому медь может корродировать только с кислородной деполяризацией и в раствор электролита переходят катионы Cu²⁺. При взаимодействии первичных продуктов коррозии катионов Cu²⁺ и анионов ОН^- образуется труднорастворимый гидроксид меди (II), который может превращаться в оксид меди (II). В присутствии сероводорода образуется также CuS, углекислого газа ─ (CuOH)₂CO₃, сернистого газа ─ СuSO_{4 *}Сu(OH)₂.

Скорость коррозии Cu контролируется скоростью катодного процесса.

С увеличением и уменьшением рН раствора электролита скорость коррозии меди возрастает, что связано с амфотерным характером гидроксида меди (II).

Медь корродирует с большой скоростью, только в присутствии кислорода, в аммиачных и цианистых растворах с образованием комплексных ионов [Cu(NH₃)₄]²⁺ и [Cu(CN)₄]^3-.

В воде и нейтральных растворах, не содержащих соединений, которые с катионами меди образуют комплексные ионы, медь обладает высокой коррозионной стойкостью.

В атмосферных условиях высокая коррозионная стойкость меди связана с образованием на её поверхности защитных плёнок, состоящих из продуктов коррозии, ─ Cu(OH)₂ · CuCO₃. В присутствии сернистого газа образуется плёнка CuSO₄ · 3Cu(OH)₂, не обладающая защитными свойствами, в результате коррозия меди значительно усиливается.

Медь устойчива в неокислительных соляной и серной (разбавленной) кислотах в отсутствии кислорода, а в присутствии его подвергается коррозии с кислородной деполяризацией. При этом в растворе H₂SO₄ в результате анодного процесса образуются катионы Cu²⁺, а в соляной кислоте ─ комплексные анионы [СuCl₄]^2-. Поэтому скорость коррозии в аэрированном растворе HCl больше, чем в растворе H₂SO₄.

В окислительных азотной и концентрированной серной кислотах медь легко растворяется с восстановлением разбавленной азотной кислоты до оксида азота(II) и концентрированной ─ до оксида азота (IV), а серной кислоты ─ до диоксида серы.

Сплавы Cu ─ Sn, Cu ─ Al и др. называют бронзами, системы Cu ─ Zn ─ латуни, сплав Cu ─ Ni ─ мельхиор.

Оловянистые бронзы содержат 8─10 % Sn и имеют более высокую коррозионную стойкость, чем чистая медь. Они хорошо сопротивляются действию серной и многих органических кислот.

Алюминиевые бронзы содержат до 10 % Al и обладают высокой коррозионной стойкостью в серной, разбавленной соляной, во многих органических кислотах, в морской воде и атмосферных условиях.

В латунях количество Zn может достигать 50 %. Они по коррозионной стойкости занимают промежуточное положение между медью и цинком. Характерные виды коррозии латуней ─ обесцин-кование и коррозионное растрескивание.

Обесцинкованию подвергаются латуни, содержашие более 15 % Zn. Введение небольших количеств олова (примерно 1 %) и сотых до-лей процента мышьяка (As) повышает сопротивление латуней обесцинкованию.

Коррозионная стойкость латуней повышается при легировании их Sn, Ni и Al. При содержании около 1 % Sn «адмиралтейская латунь» обладает высокой коррозионной стойкостью в морской воде. Ещё более высокой стойкостью в этой среде обладает мельхиор (80 % Cu и 20 % Ni).