 |
Реклама. ООО ГК "ВЕЛУНД СТАЛЬ СИБИРЬ" ИНН 5405075282 Erid: 2SDnjdu9Fh1
| |
ВЛИЯНИЕ ВАНАДАТА НА КОРРОЗИЮ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ В РАСТВОРАХ HN03
Известно, что при сообщении нержавеющим сталям высокого положительного потенциала их пассивное состояние может легко нарушаться и коррозионный процесс будет протекать с большими скоростями по механизму перепассивации. Такое явление наблюдается в кипящих концентрированных растворах HN03 и в растворах HN03 с окислителями анионного типа.
В настоящем сообщении приводятся результаты исследования влияния ванадата на коррозию нержавеющих сталей в растворах НNO3.
Ванадат в кислых растворах присутствует в основном в виде двух сложных ионов ванадия: V02+ и V03+, находящихся в растворе в равновесном состоянии. Количественное соотношение этих ионов зависит от кислотности и температуры раствора. Окислительно-восстановительный потенциал системы V03+—V02+ равен 1,1 в и определяется взаимодействием между ионами, согласно уравнению V03++e =V02+. Эта реакция термодинамически обратима.
Методика исследования
Коррозию нержавеющих сталей изучали общепринятым весовым методом на образцах размером 20x20x3 мм при полном погружении в раствор. При этом на единицу поверхности приходилось 8—10 мл раствора. Продолжительность всех испытаний, за исключением оговоренных случаев, составляла 50 час. Состав и термическая обработка сталей соответствовала ГОСТ 5632—61. Растворы готовили из химически чистой HN03. Ванадат в растворы вводили в виде аммонийной соли. Анодные и катодные поляризационные кривые получали обычным гальваностатическим методом. Электроды из сталей представляли собой круглые образцы, заделанные во фторпласт. Для поддержания постоянной температуры электрохимическую ячейку термостатировали. Значения потенциалов даны по отношению к водородному электроду.
Результаты и их обсуждение
В растворах HN03 концентрацией до 60% при температурах до 100° С аустенитные хромоникелевые стали Х18Н9 подвергаются коррозии из пассивного состояния с небольшими скоростями (ниже 0,2 г/м2 • час). В растворах ванадата нержавеющие стали совершенно не растворяются; их стационарный потенциал соответствует устойчивому пассивному состоянию и в концентрированных растворах не превышает 0,6 в.
При введении ванадата в растворы HN03 их коррозионная агрессивность по отношению к нержавеющим сталям резко возрастает. Скорость коррозии сталей независимо от их состава возрастает с увеличением концентрации HN03, а также с увеличением добавки к кислоте ванадата (рис. 1 и 2). При этом повышение кислотности раствора оказывает более сильное влияние на скорость коррозии сталей, чем увеличение содержания в кислоте ванадата. Существенное влияние на коррозию сталей оказывает температура растворов. В разбавленных (до 30%) растворах HN03 с ванадатом при температуре до 50° С скорость коррозии нержавеющих сталей мала и не превышает 0,1 г/м2 • час. С повышением температуры скорость коррозии сталей даже в разбавленных растворах резко возрастает (рис. 3).
В большинстве растворов HN03 с ванадатом нержавеющие стали подвергаются равномерной коррозии. Однако в растворах с высоким окислительно-восстановительным потенциалом аустенитные хромоникелевые стали Х18Н9 независимо от их состава, содержания углерода (0,04—0,12%), стабилизации (Ti,Nb) и термической обработки (закалка, отпуск при 650° С, 2 часа) подвергаются межкристаллитной коррозии.
Такое явление наблюдается в растворах HN03 выше 30%-ной концентрации с добавками 0,5—2,5% ванадата при 100° С. Глу- 
бина межкристаллитной коррозии на сталях после 50 час. испытаний в этих условиях достигает 100 мк.
В существующих теориях межкристаллитной коррозии нержавеющих сталей это явление связывают с обеднением границ зерен хромом в результате образования новой фазы (карбиды хрома, а-фаза) при отпуске закаленных сталей или замедленном их охлаждении в интервале опасных температур. Однако они не объясняют причин возникновения межкристаллитной коррозии на закаленных стабилизированных нержавеющих сталях Х18Н9. Дать всестороннее объяснение этому весьма интересному явлению
из-за отсутствия достаточного экспериментального материала пока невозможно. Обратим только внимание на большую роль в развитии межкристаллитной коррозии на закаленных стабилизированных сталях Х18Н9 продуктов коррозии в виде ионов металлов с переменной валентностью, а также продуктов восстановления HN03. При начавшемся коррозионном процессе по границам зерен кристаллитов продукты коррозии нержавеющей стали и продукты восстановления HN03, являясь эффективными катодными деполяризаторами, будут значительно стимулировать этот процесс.
Введение ванадата в растворы HN03 повышает их окислительные свойства и приводит к сдвигу потенциала нержавеющей стали в область высоких положительных значений, достаточных для протекания коррозионного процесса из состояния перепассивации. С увеличением концентрации кислоты, добавки к ней ванадата и повышением температуры растворов этот сдвиг потенциала увеличивается. Особенно сильное смещение потенциала стали в положительную область происходит в концентрированных (более 30%) растворах кислоты при повышенных температурах. Стационарные 
потенциалы нержавеющих сталей (типа Х18Н9) в 30—60%-ных растворах HN03 с 0,5—2,5% ванадата при 100° С превышают 1,3 в.
Эксперименты показывают, что коррозия нержавеющих сталей в растворах HN03 с ванадатом зависит от их потенциала. Пассивное состояние сталей сохраняется только при определенных значениях их потенциала. На представленной на рис. 4 кривой зависимости скорости коррозии нержавеющей стали от потенциала, полученной анодной поляризацией и увеличением окислительных свойств раствора вследствие добавки к 30%-ной HN03 ванадата, видно, что чем более положителен потенциал, тем выше скорость
растворения стали. При этом скорость коррозии стали не зависит от способа достижения высокого положительного потенциала (анодной поляризацией или увеличением окислительных свойств раствора). Кроме того, полученные результаты указывают на отсутствие специфического влияния ванадата на анодный процесс.
Состав нержавеющих сталей Х18Н9 оказывает незначительное влияние на нх стационарный потенциал в растворах HN03 с ванадатом. Изменения потенциала в зависимости от состава стали достигают 30—50 мв.
Проанализировав катодные и анодные поляризационные кривые, полученные на нержавеющих сталях в растворах HN03 с ванадатом, отметим некоторые особенности протекания электродных процессов.
Катодные поляризационные кривые имеют три характерных участка. 1) Восстановление ванадата и HN03 при низких плотностях тока. 2) Сильный сдвиг потенциала стали в отрицательную область. Этот сдвиг может достигать 1 —1,5 в и характеризуется предельным током. Предельный ток возрастает с увеличением 
| 
НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ
НОВОСТИ
НОВЫЕ СТАТЬИ