3.1.2 Язвенная коррозия

Язвенная коррозия, как правило, протекает на поверхности активно растворяющихся металлов (в некоторых случаях коррозионные язвы могут образовываться и при слиянии питтингов, растущих на пассивном металле) и по характеру своего развития напоминает питтинговую коррозию, вследствие чего четкая квалификация локального коррозионного процесса часто бывает затруднена. Склонностью к язвенной коррозии обладают углеродистые и низколегированные стали, эксплуатирующиеся в водных хлоридсодержащих средах, например, водоводы, водопроводы, теплоэнергетическое оборудование.

Стойкость углеродистых и низколегированных сталей против язвенной коррозии в значительной степени зависит от их структурных и структурно-фазовых составляющих. Резкое снижение стойкости сталей против язвенной коррозии происходит при выделении в их структуре сульфидных неметаллических включений на основе кальция. Существенно меньшую и имеющую практическое значение только для углеродистых сталей опасность представляют включения сульфида марганца. Для сталей с феррито-перлитной структурой склонность к язвенной коррозии возрастает при образовании непрерывной сетки тонкодисперсных перлитных выделений.

Механизм действия сульфидов на основе кальция подобен описанному ранее для питтинговой коррозии нержавеющих сталей. Их более высокая, по сравнению с сульфидами марганца, коррозионная опасность объясняется более высокой скоростью растворения в электролитах [28].

Механизм действия перлитных фаз следующий. Перлит имеет слоистую пластинчатую структуру с соотношением толщин ферритной и цементитной пластинчатых фаз (7-8): 1. Толщина пластин в зависимости от условий термической обработки может меняться примерно в 10 раз, в частности для феррита — от 0,1 до 1,0 мкм, причем, чем тоньше пластины, тем более они искривлены. В нейтральных средах феррит растворяется на 1-2 порядка величины быстрее, чем цементит. С усилением кислотности раствора скорость растворения феррита возрастает еще на несколько порядков величины, а скорость растворения цементита если и изменяется, то не более чем в 10 раз.

При коррозии в нейтральном растворе локальная среда в микрозазоре, оставленном растворяющейся ферритной пластиной подкисляется, скорость растворения феррита еще более возрастает. Чем тоньше пластины в перлитовой колонии, тем быстpee закисляется среда в первых образовавшихся зазорах и тем выше скорость и, дальнейшего растворения ферритных пластин. Скорость же растворения феррита матрицы металла при этом будет оставаться неизменной. Потерявшие связь с металлом цементитные пластины выкрашиваются, образуя коррозионные язвы. Рассмотренный механизм имеет общие черты с питтинговой и щелевой коррозией, поскольку локальное подкисление раствора стимулирует коррозионный процесс. Видна общность с МКК, поскольку в обоих процессах происходит вытравление потерявшей связь с металличе­ской матрицей карбидной фазы.

3.1.3 Щелевая коррозия и влияние на конструктивных факторов

Щелевая коррозия возникает в тех случаях, если конструкция содержит узкие щели, зазоры, застойные места или если металли­ческий материал обладает технологическими дефектами типа ми­крощелей или микротрещин (рисунок 3.2). Часто началом щелевой кор­розии является развитие в указанных дефектах коррозионных питтингов. Интенсификации щелевой коррозии способствует изменение свойств раствора в щелях и зазорах — с течением времени он подкисляется, становится более концентрированным по агрессивным анионам.

П — изолирующее покрытие; Г — газовый пузырек; О — узкое отверстие; В — резь­бовое соединение с шайба­ми, фланцами, прокладками; М — граница соприкосно­вения раствора с металличе­ским изделием

Рисунок 3.2 - Благоприятные места для развития ще­левой коррозии (показаны стрелками).

Если коррозионный процесс на основной поверхности изделия протекает с кислородной деполяризацией, то вследствие диффузи­онных затруднений доставки кислорода в места щелей и зазоров раствор в них будет обеднен кислородом. Это особенно важно для случая коррозии оборудования, находящегося в пассивном состоя­нии, например, для коррозии оборудования химической промышлен­ности, изготовленного из нержавеющих сталей. Снижение скорости катодной реакции вследствие уменьшения концентрации кислорода в растворе может привести к переводу металла в активное состояние, то есть к резкому (на несколько порядков величины) возрастанию скорости его растворения [29].

Склонность к щелевой коррозии снижается с увеличением степе­ни легированности сталей, однако, как и в случае питтинговой кор­розии, стали одного марочного состава могут обладать резко различ­ной стойкостью против рассматриваемого вида локальной коррозии. Наиболее стойкими материалами являются суперсплавы, содержа­щие повышенные количества хрома, никеля и молибдена, а также сплавы на основе никеля.