Наиболее распространенным способом борьбы с МКК сталей является снижение содержания в ней углерода и введение стабилизирующих добавок титана и ниобия [101, 124—127].
Повышение содержания азота до 0,1 % в сталях с низким содержанием углерода (до 0,03%) улучшает их стойкость к МКК [128]. Повышение содержания никеля в сталях уменьшает время до появления склонности к МКК; при замене никеля марганцем в аустенитных сталях они подвергаются МКК более интенсивно. Хром и в меньшей степени молибден повышают стойкость хромоникелевых сталей к МКК; кремний [129] в малых концентрациях (до 1 %) ухудшает стойкость сталей к МКК, а в повышенных (3—4 %) — улучшает.
В работе [130] приведены данные относительно склонности к МКК аустенитных хромоникелевых сталей, стабилизированных титаном и ниобием, а также некоторых никелевых сплавов после термообработки при 677°С в течение 1 ч. Химический состав материалов приведен в табл. 4.14. Испытания на МКК проводили в кипящем растворе 65 %-й азотной кислоты, на коррозионное растрескивание (КР)—напряженных образцов в растворе политионовых кислот. Результаты приведены в табл. 4.15.
Таблица 4.14. Химический состав исследуемых сплавов, %
Марка материала | C | Fe | Сr | Ni | Мo | Аl | Ti | Nb | Сu |
304 | 0,08 | Ост. * | 18,5 | 9,5 | — | — | — | — | — |
321 | 0,08 | » | 18,0 | 11,0 | — | — | 5 С | — | — |
347 | 0,08 | » | 18,0 | 11,0 | — | — | — | 10 с | — |
800 | 0.05 | » | 21,0 | 32,5 | — | 0,4 | 0,4 | — | — |
801 | 0,05 | » | 20,5 | 32,0 | — | — | — | 1.1 | — |
825 | 0,03 | 30 | 21,5 | Ост. | 3,0 | 0,1 | 0,9 | — | 2,2 |
625 | 0.06 | 3 | 21,5 | » | 9,0 | — | — | 4,0 | — |
600 | 0,03 | Ост. | 16,0 | 74,0 | - | 0,18 | 0,2 | — | — |
* Ост. — остальное до 100 %
Таблица 4.15. Результаты испытаний на МКК и КР
Марка материала | Скорость мкк. мм/год | Время до появления трещин, ч | Марка материала | Скорость МКК. ММ/ГОД | Время до появления трещин, ч |
800 | 42,2 | 5* | 321 | 3,5 | Отс. ** |
801 | 11,9 | Отс. ** | 347 | 1,1 | » |
825 | 0,3 | » | 304 | Интенсивная коррозия | <24 |
625 | 1,4 | » |
|
|
|
* Время до разрушения — 30 ч.
** Через 720 ч трещины отсутствуют.
При одинаковом содержании углерода как для стали типа 18-10, так и для никелевых сплавов 800 и 801 глубина проникновения наименьшая при введении в них в качестве стабилизирующей добавки ниобия, снижение содержания углерода увеличивает стойкость к МКК (сплавы 801, 825, 625).
Температура предварительной закалки также оказывает влияние на стойкость к МКК. Для сталей типа 18-10 наиболее благоприятная температура закалки 1050 °С. Повышение температуры закалки приводит к росту зерна, а с увеличением размера зерен повышается и склонность к МКК. При сварке в околошовной зоне возможны более высокие температуры, поэтому эти зоны могут подвергаться МКК в первую очередь. Время до появлекия склонности к МКК в сталях типа 08Х18Н10Т в зависимости от температуры закалки и рабочих температур приведены в табл. 4.16 [32].
Для увеличения времени до появления склонности стали к МКК рекомендуется проводить стаблиизирующий отжиг, т. е. выдержку в течение 2—4 ч при 870—900 °С сталей, содержащих сильные карбидообразующие элементы (титан, ниобий). После такого отжига последующий нагрев в зоне опасных температур уже не приводит к выделению карбидов хрома или других фаз, а следовательно, к появлению склонности к МКК. Эффективность стабилизирующего отжига зависит от содержания в стали карбидообразующего элемента и углерода. Например, для стали типа 18-10 при низком значении отношения титана к углероду (<4) влияние стабилизирующего отжига может оказаться отрицательным. Заметное положительное влияние проявляется для этой стали при отношении титана к углероду >6 [132].
Одним из способов борьбы с МКК является исключение условий, реализующих склонность сталей к МКК. Наиболее часто МКК коррозионно-стойких сталей и сплавов наблюдается в кислых средах. Такие условия создаются, например, при остановках оборудования, если агрессивная среда не была полностью удалена из аппарата. Возможна МКК металла оголовков дымовых и факельных труб.
Таблица 4.16. Время до появления склонности к МКК стали 08X18Н10Т в интервале рабочих температур 450—550 °С
Отношение Ti : С | Режим закалки | Время до появления склонности к МКК, ч | ||||
t, °С | t, мин | 450 °С | 475 °С | 500 °С | 550 °С | |
4,9 | 1050 | 30 | 6,9 ∙ 103 | 1,7∙ 103 | 5∙102 | 79 |
1250 | 30 | 2,3 ∙103 | 5,7∙102 | 1,6∙102 | 10 | |
5,0 | 1050 | 30 | 9,1 ∙103 | 2,5∙103 | 9,1∙102 | 1∙102 |
1250 | 30 | 2,5 ∙ 103 | 6,8 ∙102 | 1,6∙102 | 13 | |
5,2 | 1100 | 30 | 4,8∙ 103 | 1,5∙ 103 | 4,8∙ 102 | 1 ∙ 102 |
1250 | 3 | 6,6 ∙103 | 1,3∙ 103 | 2,9∙ 102 | 25 | |
1050 | 30 | 1,0 ∙105 | 1,2 ∙ 104 | 2,7∙103 | 1,5∙ 102 | |
5,7 | 1050 | 30 | 1∙105 | 1,2∙ 104 | 2,7∙103 | 1,2 ∙102 |
1250 | 3 | 9,2. 103 | 2,5∙103 | 5,9∙ 102 | 45 | |
1250 | 30 | 6,3 ∙ 103 | 1,2∙103 | 2∙ 102 | 20 | |
6,6 | 1100 | 30 | 1,7 ∙ 104 | 5,1 ∙ 103 | 1,7 ∙103 | 2 ∙102 |
1250 | 3 | 5∙ 105 | 2,9∙103 | 6,3∙102 | 52 | |
7,7 | 1100 | 30 | _ | 1,5∙104 | 3,9∙103 | 1,7∙ 103 |
1250 | 3 | 2∙ 104 | 4∙103 | 1,9∙103 | 60 | |
При испытании образцов-индикаторов из стали 08Х18Н10Т, предварительно приведенных в состояние склонности к МКК {выдержка 5 ч при 650 °С), в аппаратах установки гидроочистки, работающих с регенерацией катализатора, глубина МКК за один пробег составляла 0,2—0,3 мм. При наличии растягивающих напряжений даже такая небольшая глубина МКК может привести к межкристаллитному коррозионному растрескиванию оборудования.
В работе [131] изучали влияние SO2 на МКК хромоникелевой стали 304 и никелевого сплава 600 (химический состав см. в табл. 4,14), Коррозионные испытания проводили при 20 и 40 °С в аэрированных водных растворах, полученных пропусканием через них S02. Результаты приведены в табл. 4.17.
Проведенные испытания свидетельствуют о высокой склонности стали типа 304 и сплава 600 к МКК в растворах, содержащих SO2. В сенсибилизированном состоянии эти материалы подвергаются МКК даже в растворах с низкой концентрацией SO2, которая легко достигается при конденсации влаги из загрязненного воздуха. Присутствие ионов хлора увеличивает скорость МКК.