Способ коррозионных испытаний материалов

 

Изобретение относится к испытаниям материалов и может быть использовано для определения скорости коррозии, когда продукты коррозии находятся в различных агрегатных состояниях. Цель изобретения - повышение точности и упрощения способа при испытании в среде с низким пределом растворимости. Образец размещают в коррозионной среде, выдерживают в течение времени Τ, определяют изменение ΔМ массы образца и вычисляют массу M<SB POS="POST">1</SB> компонентов, удаленных из образца в процессе испытаний по формуле M<SB POS="POST">1</SB>=M<SB POS="POST">2</SB>+M<SB POS="POST">3</SB>ΔМ, где M<SB POS="POST">2</SB> и M<SB POS="POST">3</SB> - массы компонентов среды, вступивших в химическое взаимодействие с образцом и внедренных в материал образца, а скорость K коррозии определяют по формуле K=1/ΤS[NM<SB POS="POST">2</SB>/1-N+M<SB POS="POST">1</SB>], где S - площадь поверхности образца, а N - массовая доля компонентов образца, химически связанных с компонентами среды.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1516896

Ai (5) ) 4 С 0) N 17/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4277083/25-28 (22) 06, 07,87 (46) 23,10,89. Бюл. N 39 (71) Институт ядерной энергетики

AH БССР (72) В,П. Исаков и Е.Е. Федюшин (53> 620. 199 (088.8) (56) Розенфельд И,Л., Жигалова К.А, Ускоренные методы коррозионных испытаний металлов,-М.: Металлургия, 1966, с . 340-341 . (54) СПОСОБ КОРРОЗИОННЫХ ИСПЫТАНИИ

MATEP ИАЛО В (57) Изобретение относится к испытаниям материалов и может быть использовано для определения скорости коррозии, когда продукты коррозии находятся в различных агрегатных состояИзобретение относится к области испытаний материалов и может быть использовано для определения скорости коррозии в процессах полиагрегатной коррозии, когда продукты коррозии находятся в различных агрегатных состояниях (твердом, жидком, газообразном) .

Целью изобретения является повышение точности и упрощение способа коррозионных испытаний материалов в среде с низким пределом растворимос ти, Предлагаемый способ корроэионных испытаний обосновывается следующим образом, Изменение массы образца в процессе испытаний можно записать в виде

2 ниях. Цель изобретения — повышение точности и упрощения способа при испытании в среде с низким пределом растворимости. Образец размещают в корроэионной среде, выдерживают в течение времени с, определяют изменение am массы образца и вычисляют массу m компонентов, удаленных из об1 раэца в процессе испытаний по формуле ш;-ш +m -cpm где ш и m з -массы компонентов среды, вступивших в химическое взаимодействие с образцом и внедренных в материал образца, а скорость

К коррозии определяют по формуле

К 1/7БГпш /1-n+m,J, где S — площадь поверхности образца, а и — массовая доля компонентов образца, химически связанных с компонентами. среды, 1 табл, dm™ ™ r™» (1) где величины m,, m3 обуславливают увеличение массы образца, а m 1уменьшение массы. Разница между ш и m> наглядно видна при коррозии металлов в жидких натрии, висмуте, .свинце и т.д. Внедряясь в образец, жидкий металл частично связывается с компонентами образца, образуя на поверхности продукты коррозии, ферраты, хроматы натрия, висмута и т.д, Такой процесс описывается изменением в процессе испытаний величины ш

Одновременно в процессе корроэионного растрескивания или межкристаллитной коррозии жидкий металл внедряется в образец, не образуя продуктов коррозии — такой процесс описы1516896 вается величиной m>. Определив состав твердых продуктов коррозии (методами рентгено-спектрального микроанализа (РСИЛ), Оже-спектрометрии), типы химических связей и валентность методом рентгенофотозлектронной спектроскопии (РФЗС), можно определить долю и компонентов образца в твердых продуктах коррозии.

Тогда скорость коррозии за счет образования твердых продуктов записываетс I в виде и m2

"s(I-п7

15 (2) где — время;

S — площадь поверхности образца, а скорость коррозии за счет уноса компонентов нз образца и 8 где 1з„выражено с помощью (! ) . Окончательно

1 Гп п12

K=K +K = —, — +m +m -6m 1!, (4)

z 8 1, 2 з

В предельном случае, когда твердых продуктов реакции не образуется и отсутствует коррозпонное растрескивание п1 =т =О и изменение массы образ з ца обусловлено только его Растворением:

К=

m, dm (5) л

В другом предельном случае, «огда отсутствует растворение апi=ч1 +г. 3 и

1 .= ." (2- (й что, если учесть связь между толщиной окс одной пленки и ее плотностью, К=1/ Я Г п п1 1/(1-фш,) (7) 40

Выражения (3) и (4) описывают процессы полиагрегатпой коррозии B cauou общем Dиде, включая случаи испарения компонентов образца, например, хрома из сталей и сплавов при темпеРатуРе 45 испытаний выше 1200 К, эрозии испытуемых образцов под действием потока окислителя и т.д.

Пример. Проводят коррозионные испытания трубчатых образцов стали

09Х16Н15МЗБ диаметром 6,2 мм и высотой 20 мм D среде М20 q с добавкой

5 мас,7. воды для увеличения скорости коррозии, Параметры коррозионных испытаний: температура 3?0 К, давле55 ние 0,1 МЛа, время 60 ч ° Реактор объемом 0,5 дм, в котором размещают испытуемые образцы, выполняют из двух материалов стали 12Х18810Т, содержащей компоненты (хром, железо, никель) аналогичные компонентам испытуемых образцов, и иэ кварца, не содержащего таких компонентов, Количественный анализ компонентов окислительной среды в поверхностном слое образцов (кислорода и азота) проводят методом PCMA анализ фазового состава — методом РФЭС. Содержание металлических компонентов в корроэионно-активной среде определяют химическим анализом.

В таблице представлены результаты измерений.

Величину скорости коррозии по известному способу определяют суммируя удельные (отнесенныэ к единице поверхности за единицу времени) скорости переноса компонентов образца в твердую поверхностную пленку и в жидкий окислитель, Суммирование величин g и, — коли! 1 чества растворенных компбнентов и

m2 количества компонентов образ1-п ца в твердых продуктах реакции, отнесение суммы к площади поверхности образцов (8 см ) и к времени испытаний позволяет получить величины ско2 рости коррозии на уровне 16-24 мг/м.ч

Из данных таблицы следует, что резуль,таты химического анализа (Y m.)

l не соответствуют уменьпьзнию массы образца (аш) эа счет того, что большая

1 часть растворенных компонентов выпадает на стенки химического реактора.

Расчет cI

Данные таблицы показывают, что предлагаемый способ коррозионных испытаний позволяет повысить точность измерения скорости коррозии, заниженную в 3-4 раза при использовании известного способа, формула изобретения

Способ коррозионных испытаний материалов, по которому размещают образец в коррозионной среде, выдерживают в течение времени Г, определяют изменение hm массы образца и вычисляют массу m, компонентов образца, уда5 1516896 6 ленных из образца в процессе выдерж-, образца, массу m вычисляют по формуки, и скорость коррозии, о т л и ле ч а ю шийся тем, что, с целью m me™ з 3mi повышения точности и упрощения спо5 а скорость К коррозии — по формуле соба при испытании в среде с низким 1 (n nu пределом растворимости, определяют

К- — - —, +,, массу mz компонентов среды, вступив- где S — площадь поверхности образца е ших в химическое взаимодействие с ма- и - массовая доля компонентов обтериалом образца, и массу m компо- 10 разца, химически связанных с нентов среды, внедренных в матевйал компонентами среды.

К, иг/и ч

Материал реактора

Обра зец

dm мг

2 m., мг

I шз, иг ш, мг по из- по фор-1 вестно- муле (5) му способу

Составитель Г; Алехов

Редактор Н. Бобкова Техред А, Кравчук Корректор Т. Малец

Подписное

Заказ 6382/44 Тираж 789

ВНИ!!ПИ !осударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент", r.У@город, ул. Гагарина, 101

12Х18Н10Т 1 -2,3

2 -2,2

3 -2,4

Кварц 4 -2, 3

5 -2,5

6 -2,6

0,65

0,80

0,60

0,50

0,40

0,35

0,22

0,20

0,24

0,21

0i20

0,22

О, 08 0,65

0,10 0,67

О, 09 0,65

О, 10 0,64

0,10 0,65

0,09 0,66

2I

24

22

18

l6

64

68