Высоколегированные стали приобретают склонность к ЩКР при более высоких температурах и концентрациях щелочи (рис. 4.27). Эти характеристики стойкости аустенитных хромо­никелевых сталей к ЩКР дополнены данными об их стойкости к общей коррозии, кривыми плавления твердого NaOH и кипе­ния его растворов.

Ферритные нержавеющие стали тем более стойки к ЩКР, чем выше содержание Сr сталь с 28 % Сг не разрушается в 27 %-м растворе NaOH при 300 °С. С уменьшением содержания углерода стойкость ферритных сталей растет. При одинаковых содержаниях углерода их стойкость к ЩКР выше, чем хромо­никелевых аустенитных [137]. У двухфазных хромоникелевых сталей склонность к ЩКР — промежуточная между аустенитны­ми и ферритными (при прочих равных условиях).

Хромоникелевые стали с Мо типа Х17Н13М2Т более склон­ны к ЩКР, чем без Мо, в условиях эрозионного воздействия среды: после механической депассивации сказывается нестой­кость Мо к общей коррозии в щелочных средах [138].

При исследовании хромомолибденовых сталей установлено, что стойкость к ЩКР растет с повышением содержания Сг: сталь типа 9Сr-1Мо более стойка, чем 2,25Сг-1Мо [139].

Увеличение содержания Ni повышает стойкость хромонике­левых сталей к ЩКР: сталь 06ХН28МДТ стойка в 20 %-м растворе NaOH до 350 °С [140]. При температурах ниже 180 °С никель стоек к ЩКР при всех концентрациях растворов NaOH: ЩКР для Ni при более высоких температурах начинается лишь при концентрации растворов NaOH выше 75% [137]. Не под­вержены ЩКР Ni — Сu-(монель) и Сu — Ni-сплавы.

Из неметаллических материалов в щелочных средах уголь и графит стойки в растворах NaOH концентрацией <67 % до кипения (при атмосферном давлении), а концентрацией 67— 80 % — до 135 °С. Фторопласт 4 стоек в растворах любых кон­центраций до кипения (при атмосферном давлении), но не вы­ше 250 °С (точка его размягчения). Применение неметалличе­ских материалов в качестве защитных покрытий в условиях возможности ЩКР лимитируется характеристиками их стой­кости в растворах щелочи [141].

На    стойкость стали к ЩКР влияют примеси к NaOH:

- фенолы усиливают тенденцию к растрескиванию [137]: суль­фиды (Na₂S) усиливают ЩКР уже при содержаниях более 0034 моль/л;    

- малые        количества примесей окислителей (NaNO₃, КМпО₄, Na₂CrO₄) при кипении стимулируют ЩКР, а значительные их содержания тормозят разрушение: анало­гично влияют продувки воздухом;

- примеси Na₂SiO₃, Na₂SO₄, таннина могут тормозить ЩКР, однако их влияние неоднознач­но при разных условиях |136].

Рис. 4.2В. Зависимость растрескивания углеродистых и низколегированных сталей от температуры и концентрации гидроксида натрия [50]:

● — трещины; X — трещины нет; цифрами обозначено чиcло обследованных аппаратов; за- штрихована область склонности к щелочному коррозионному растрескиванию

 Результаты проведенного ВНИИНефтемаш обследования около 600 аппаратов из углеродистых и низколегированных (16ГС, 09Г2С) сталей, эксплуатировавшихся в щелочных сре­дах, приведены на рис. 4.28. Установлено, что ЩКР подверга­лись колонны, хранилища, отстойники, сепараторы., тепло­обменники, ребойлеры, смесители и др. Для них всех было ха­рактерно присутствие в технических средах фазовой воды, т. е, воды, существующей в рабочих условиях в виде жидкости. Этим подтверждается возможность протекания ЩКР только в элек­тролитических средах. Давление в обследованных аппаратах (от атмосферного до 0,25 МПа) практически не сказывается на возникновении ЩКР. Срок службы до обнаружения межкрис- таллитных трещин — от 0,5 до 15 лет. В большинстве случаев растрескивание отмечено в сварном шве или в околошовнон зо­не термического влияния сварки. Это подчеркивает связь рас­трескивания с внутренними напряжениями, возникающими в процессе сварки. Среди обследованных аппаратов, работаю­щих при температурах >50 °С и концентрациях щелочи >10 %, доля аппаратов с коррозионными разрушениями со­ставила 17%. Трещины были внутрикристаллитными, зарож­дались на внутренней поверхности стенки. Трещинообразование не сопровождалось изменениями механических свойств стали [32]. Таким образом, опасные условия работы оборудования в отношении возникновения ЩКР — температуры выше 50 °С и концентрации NaOH более 10 %.

Рис. 4.29 позволяет решать вопрос о необходимости защиты аппаратов из углеродистых и низколегированных сталей отЩКР в зависимости от конкретных рабочих условий [142]. Установлено влияние на ЩКР скорости деформации [143].

За последнее время появились данные о возможности ЩКРв более широких интервалах концентрации NaOH и температур. Так, возможно ЩКР углеродистой стали в растворах NaOH концентрацией с 30 г/л при 110°С [144]. NACE [145, 146] устанавливает такие пределы для области возможности ЩКР: 3 %NaOH и 35 °С. Для растворов КОН предельную концентрацию принимают равной

3 (М_KOН/М_NaOH) = 3 ∙ 1.42 = 4,3 %

Механизм ЩКР имеет электрохимическую природу — ЩКР наблюдается в диапазоне потенциалов стали от —0,55 до—0,90 В по н. в. ш., соответствующем области активно-пассивного перехода железа в щелочном электролите [135, 136]. При этом происходит образование растворимого иона HFeO₂ в вершине трещины. Остальные поверхности трещины пассивны, покрыты пленкой из Fe₂О₃ или Fe₃О₄ [136]. Роль растягивающих напряжений — предотвращение репассивации. 

Рис. 4.29. Диаграмма NACE для определения условий применения некоторых защитных мероприятий от щелочного коррозионного растрескивания для углеродистых сталей

Области:   I — не требуется ликвидации остаточных напряжений; II— необходима ликвидация остаточных напряжений в сварных швах и на изогнутых участках поверхности; III — необходимо применение нержавеющих сталей