Испытания на стойкость к межкристаллитной коррозии (МКК) сталей и сплавов

Лаборатория «Энеол» проводит испытания на стойкость к межкристаллитной коррозии (МКК) коррозионно-стойких сталей и сварных соединений по ГОСТ 6032-2017 (методы АМУ, АМУФ, ВУ, ДУ). Официальные протоколы.

Что такое межкристаллитная коррозия и чем она опасна?

Межкристаллитная коррозия (МКК) — один из наиболее опасных видов коррозионного разрушения металлов и сплавов, который развивается преимущественно по границам зерен (кристаллитов). При малой коррозионной потере массы материала разрушение может проникать на значительную глубину, вызывая резкое снижение прочности и пластичности конструкции вплоть до ее внезапного разрушения.

Основная причина МКК в нержавеющих сталях — обеднение границ зерен хромом при выдержке в интервале температур 500-1000 °С . В этих условиях по границам зерен выделяются богатые хромом фазы, а прилегающие зоны теряют хром до уровня ниже 12%, необходимого для пассивации. Такие обедненные участки становятся анодными по отношению к телу зерна и активно растворяются в коррозионной среде.

Для оборудования химической, нефтегазовой, пищевой и атомной промышленности, работающего в контакте с агрессивными средами, подтверждение стойкости к МКК является обязательным требованием безопасности.

Нормативная база: ГОСТ 6032-2017

Испытания на стойкость против МКК в лаборатории «Энеол» проводятся строго по межгосударственному стандарту ГОСТ 6032-2017 (ISO 3651-1:1998, ISO 3651-2:1998), который введен в действие с 1 августа 2018 года взамен ГОСТ 6032-2003.

Область применения стандарта :

• Металлопродукция из коррозионно-стойких сталей (аустенитного, аустенито-ферритного, ферритного, аустенито-мартенситного классов);
• Сплавы на железоникелевой основе;
• Двухслойные стали;
• Сварные соединения и наплавленный металл.

Важно отметить, что данные методы не применимы для оценки других видов коррозии (сплошной, питтинговой, язвенной, коррозионного растрескивания).

Методы испытаний на стойкость к МКК

ГОСТ 6032-2017 устанавливает несколько методов контроля, выбор которых зависит от химического состава стали и требований нормативной документации на изделие .

Расшифровка буквенных обозначений методов:

• А, Б, В, Д — буквенное наименование метода;
• М — присутствие в растворе металлической меди;
• Ф — присутствие иона фтора;
• У — ускоренные испытания.

Основные методы:

Метод ДУ (испытание в кипящей азотной кислоте) считается наиболее жестким. Как показывают современные исследования, скорость коррозии при испытаниях по методу ДУ для азотсодержащих аустенитных сталей составляет порядка 0,2-0,4 мм/год, при этом инкубационный период до достижения неудовлетворительной стойкости может быть в 4 раза выше, чем у традиционных сталей типа 03Х18Н11.

Контроль сварных соединений

Особое внимание при испытаниях на МКК уделяется сварным соединениям. При сварке металл в околошовной зоне неизбежно подвергается нагреву до температур, провоцирующих выделение карбидов (так называемая сенсибилизация). ГОСТ 6032-2017 распространяется на контроль сварных соединений, а также применяется ГОСТ 6996-66 для отбора образцов.

Исследования показывают, что условия стойкости к МКК после провоцирующих нагревов в интервале 500-850 °С с выдержками от 1 до 100 ч могут быть представлены в виде диаграмм Ролласона, что позволяет прогнозировать поведение материала в процессе эксплуатации.

Факторы, влияющие на склонность к МКК

Современные металловедческие исследования выявили ряд ключевых факторов, определяющих стойкость сталей к МКК:

1. Содержание углерода и азота. Критическим содержанием углерода считается 0,05% — при более низких значениях выделения карбидов хрома практически не наблюдается, так как углерод связывается в стабильные карбиды титана. Азот косвенно увеличивает количество карбидов хрома, связывая титан, поэтому его содержание рекомендуется ограничивать.
2. Содержание стабилизирующих элементов. Для минимизации риска МКК рекомендуется содержание титана в сталях типа 12Х18Н10Т не менее 0,3% в рамках допустимого марочного состава по ГОСТ 5632-2014 .
3. Микролегирование. Введение бора до 0,0025% и редкоземельных металлов до 0,04% не снижает коррозионной стойкости, однако превышение этих концентраций резко увеличивает скорость коррозии (до 1,328 мм/год при 0,01% бора).

Как повысить стойкость к МКК

Для предотвращения межкристаллитной коррозии применяются следующие методы:

• Снижение содержания углерода в стали до уровня менее 0,02%;
• Легирование стабилизирующими элементами (титан, ниобий, тантал), образующими карбиды;
• Закалка от температур выше 1000-1100°С (растворение карбидов с последующим быстрым охлаждением);
• Оптимизация режимов сварки для минимизации времени пребывания металла в опасном интервале температур.

Компетенции лаборатории «Энеол»

Лаборатория «Энеол» оснащена современным оборудованием для проведения полного цикла испытаний на стойкость к МКК:

• Подготовка образцов (вырезка, шлифовка, травление);
• Провоцирующий нагрев (при необходимости оценки склонности к сенсибилизации);
• Испытания в кипящих агрессивных средах по методам АМУ, АМУФ, ВУ, ДУ;
• Металлографический анализ для подтверждения отсутствия/наличия поражения границ зерен.

По результатам испытаний выдается официальный протокол с заключением о соответствии/несоответствии требованиям нормативной документации.

Испытания на стойкость к межкристаллитной коррозии — обязательный этап контроля качества коррозионно-стойких сталей и сварных соединений, работающих в ответственных условиях. Доверяя испытания лаборатории «Энеол», вы получаете:

• Проведение исследований строго по ГОСТ 6032-2017;
• Современное оборудование и квалифицированный персонал;
• Официальные протоколы, признаваемые при приемке продукции;
• Мобильная лаборатория 24/7, выезжаем в любую точку РФ;
• Физико-механические испытания;
• Химический анализ металлов и сплавов;
• Ультразвуковой контроль изделий.

Требуется подтвердить стойкость материалов к МКК?

Обращайтесь в «Энеол». Мы проведем испытания любой сложности в минимальные сроки. Звоните по номеру телефона 8 (800) 302-71-61, пишите на почту eneol@eneol.ru или оставляйте заявку на сайте!