Электрохимическая коррозия нержавеющей стали: Виды коррозии нержавеющей стали | Углеродистая, электрохимическая и межкристальная коррозии нержавейки

alexxlab | 25.11.1973 | 0 | Разное

Содержание

Можно ли использовать "нержавейку" и "обычную" сталь вместе?

 

Рекомендуется избегать прямого контакта метизов из разных металлов, особенно в узлах крепления.

Проблемы, возникающие при контакте крепёжного изделия из «обычных» углеродистых сталей с изделием из нержавеющих аустенитных сплавов,

изучены инженерами BEST-Крепёж по факту частых обращений в наш технический отдел.

Ниже рассмотрим основные причины, по которым нельзя допускать их контакта.

В нержавеющих сталях аустенитного класса по ГОСТ ISO 3506-2014 содержание легирующих элементов ≈30%.

Основные из них: хром (Cr≥15%) и никель (Ni≥8%).

Стали марки А4 дополнительно легируют молибденом в пределах 2-3%.

Такое содержание легирующих элементов обуславливает заметную разницу электродных потенциалов между «обычными» углеродистыми сталями и коррозионно-стойкими аустенитными сплавами.

В зависимости от активности электролита при контакте двух металлов с разными потенциалами растут риски возникновения контактной коррозии.

Согласно ГОСТ 5272-68:

«Контактная коррозия – это электрохимическая коррозия, вызванная контактом металлов, имеющих разные стационарные потенциалы в данном электролите».

При контакте двух электрохимически разнородных металлов анодом выступает тот, потенциал которого более отрицательный.

Катодом — металл с более положительным потенциалом.

При возникновении контактной коррозии коррозионному разрушению подвергается анод.

Скорость растворения анода зависит, в первую очередь, от разности потенциалов между сплавами.

Но особенную опасность при этом представляет близость морского побережья и промышленных предприятий.

С одной стороны может показаться, что разница потенциалов между разными сталями не такая значительная, как например, у той же стали с алюминием.

 

 

Однако, разница потенциалов между «обычной» углеродистой сталью и нержавеющими аустенитными сплавами имеет место быть:

 

* «Теория коррозии и коррозионностойкие конструкционные сплавы.» Томашов Н.Д., Чернова Г.П. М.: Металлургия, 1986

К сожалению, нам не известны какие-либо научные исследования коррозионной стойкости крепёжных узлов, состоящих из аустенитной "нержавейки" и "обычной" углеродистой стали.

Однако, возникновение контактной коррозии между ними подтверждается частыми обращениями в технический отдел BEST-Крепёж по этому вопросу:

 

Следы коррозии на тросе из стали А2.

Среда эксплуатации: атмосферные условия вблизи с морским заливом.

Причина: посторонняя ржавчина.

Имеют место образования ржавчины на поверхности троса из стали А2 вследствие коррозии микрочастиц углеродистой оцинкованной стали, попадающих на трос при перемещении по нему стальных карабинов.

Рекомендации.

Воспользоваться средством для полировки нержавеющих сталей для удаления уже образовавшейся ржавчины с поверхности троса.

Для этих целей можно воспользоваться раствором окисляющих кислот, в частности 20% HNO3.

Следы коррозии на головках болтов из стали А2.

Среда эксплуатации: атмосферные условия вблизи с морским заливом.

Причина:

посторонняя ржавчина.

Следы коррозии находятся в верхнем левом углу каждой грани головки болта - это место контакта биты монтажного инструмента с головкой болта. Как известно, такие биты массово производят из обычной углеродистой стали.

В таком случае можно сделать вывод, что показанная на фото ржавчина на нержавеющем крепеже, не что иное, как коррозия микрочастиц углеродистой стали от монтажного инструмента.

Рекомендации.

Воспользоваться средством для полировки нержавеющих сталей для удаления уже образовавшейся ржавчины с поверхности головки болта.

Для этих целей можно воспользоваться раствором окисляющих кислот, в частности 20% HNO3.

Следы коррозии на гайках из стали А4.

Среда эксплуатации: атмосферные условия вблизи с морским заливом.

Причина: посторонняя ржавчина.

Как и в предыдущем примере – не что иное, как коррозия микрочастиц углеродистой стали от монтажного инструмента.

Рекомендации.

Воспользоваться средством для полировки нержавеющих сталей для удаления уже образовавшейся ржавчины с поверхности гаек.

Для этих целей можно воспользоваться раствором окисляющих кислот, в частности 20% HNO3.

Во всех перечисленных примерах микрочастицы углеродистой стали быстро корродируют из-за своего малого объема.

Как результат на поверхности нержавеющих метизов проявляются хорошо всем знакомые «рыжие пятна» ржавчины.

Стоит обратить внимание, что при кажущейся простоте решения проблемы – «обработал раствором и готово», остаются риски усугубления проблемы.

Если своевременно не удалить постороннюю ржавчину с поверхности коррозионно-стойкой стали, возникает риск возникновения точечной коррозии самого метиза.

Поэтому ГОСТ 9.005–72 исключает контакт между метизами из хромоникелевых аустенитных сплавов и углеродистыми сталями как в атмосферных условиях, так и в морской среде.

 

В этом вопросе инженеры технического отдела BEST-Крепёж присоединяются к требованиям ГОСТ-а, пусть даже от 1972 года, с учётом накопленного нами опыта.

что это и как с ней бороться

Коррозия - процесс разрушения металла под воздействием влаги, агрессивных веществ, с которым контактирует покрытие или изделие в процессе эксплуатации. Это явление распространено, его можно увидеть дома, на улице и на работе. Когда металл оказывается в щелочной, кислой среде начинается окисление, которое со временем преобразуется в ржавчину. Другими словами, происходит химическая коррозия.

Сегодня поговорим о другом типе коррозии, которая образуется из-за "блуждающих токов". Именно она появляется на кранах, полотенцесушителях и прочем сантехническом оборудовании. Разрушение металла "блуждающими токами" называют электрохимической коррозией.

Этому коррозийному процессу подвержены многие металлы, включая надёжную и долговечную нержавеющую сталь. Под воздействием электромеханического влияния изделие быстро теряет привлекательность, происходит разрушение швов, соединений, стенок металла. В результате возникает угроза аварийных ситуаций, вплоть до серьезных протечек, грозящих соседям снизу затоплением и порчей имущества.

Как определить электрохимическую коррозию

Рассмотрим пример образования признаков электрохимкоррозии на полотенцесушителе.

Оборудование производят из всевозможного сырья. Лучшим вариантом считаются модели из нержавейки, так как эксплуатационный период такого изделия гораздо продолжительней, нежели срок использования аналогов из других металлов. Однако, нержавеющая сталь не всегда способна справиться с агрессивным воздействием электрохимической коррозии.

На начальный процесс разрушения указывают практически незаметные пятна ржавчины, которая образуется на поверхности изделия, далее они добавляют в размерах, а значит - процесс прогрессирует и становится глубже.

Если очистить ржавчину грубым абразивом, то под ней прячется черная точка, говорящая об активном развитии разрушения. Так, ржавчина "поедает" металл снаружи и изнутри, создавая небольшое отверстие. В подобных случаях повреждениям подвергаются все изделие, включая фитинги. Коррозия, как правило, начинает развиваться на слабых участках, которыми являются сварные швы.

Если ржавчина обнаружена на изделии, изготовленном из стали высокого класса, то наверняка проблема заключается в наличии в воде электричества.

Электрохимкоррозия работает при поддержке "помощников", например, хлора, который используется предприятиями для обеззараживания воды, окислителя кислорода, солей кальция, магния и прочие вещества. Ржавчина активно распространяется под воздействием горячей воды - если жидкость внутри трубы нагревается свыше 70°С, разрушающее действие ускоряется.

Почему появляется коррозия?

Чтобы понимать всю схему появления ржавчины на сантехническом оборудовании, стоит знать, откуда в воде появляется электричество.

Среди причин:

  1. Если дом относится к старым постройкам, в нем может быть нереализованным качественное заземление, которое обязательно, если в квартире установлено множество бытовых приборов и современная сантехника, например, ванна с гидромассажем, водонагреватели и пр. Заземление обеспечивает безопасность использования техники.

    При эксплуатации оборудования, которое имеет те или иные дефекты, происходит утечка токов, которые отправляются в стояки и взаимодействуют с водой. Таким образом появляются точечные "пробои", которые провоцируют образование ржавчины.

    Если заземление выполнено в соответствии с нормативами, подобные неприятности не появятся.

  2. Если в доме проживают любители сэкономить на оплате коммунальных счетов за электроэнергию, появляется проблема электрохимической коррозии. Так, недобросовестные жильцы используют стояк как нулевой провод или же применяют специальные приборы, чтобы "скрутить" показатели счетчика электроэнергии. В результате этих и других манипуляций высоки риски образования коррозийных процессов. Также ситуация небезопасна для жизни - при прикосновении к трубе существует риск удара током.
  3. Разница потенциалов между металлами провоцирует образование неприятности. Токи возникают, если два разных металла плотно контактируют друг с другом. Если проектирование дома выполнено с соблюдением норм и стандартов, подобной проблемы возникнуть не должно, ведь токопроводящие компоненты подвергаются заземлению. Защитные меры способствуют уравниванию потенциалов.
  4. Сегодня широко распространены новые материалы, используемые для изготовления труб и сантехнического оборудования: металлопластик, полиэтилен и пр. Вместе с этим появились и новые проблемы. Так, если при замене части трубы применяется пластиковый аналог, может образоваться разница потенциалов, способствующая появлению "блуждающих токов". Несмотря на то, что пластик относится к группе диэлектриков, он находится в водной среде, которая становится проводником - появление ржавчины в этом случае практически неизбежно.
  5. Образованию токов подвержены не только стояки, но и коммуникации, находящиеся под землей. Блуждающее электричество, находящееся в них, может попасть и в квартиру. На подземные системы оказывают воздействие электрический транспорт (трамвай, троллейбус, поезда метро). Появляются токи утечки, а устранить проблему смогут только эксплуатирующие компании, обязанные проводить тщательные проверки.
  6. Проблемы нередко возникают, если невдалеке от труб, отвечающих за подачу воды и отопление, присутствует электропроводка с некачественной изоляцией. Повреждения провоцируют появление токов, которые блуждают по трубам водоснабжения.
  7. Среди причин коррозии - статическое электричество, накапливающееся на металле при контакте с водой.

Произвести контроль над соответствием рекомендованных норм и соблюдением правил монтажа и использования оборудования в высотном доме не представляется возможным. Зачастую подобные работы выполняют мастера без опыта или с его минимальным наличием.

Как следствие - аварийные ситуации и неприятные последствия для жильцов дома. Если полотенцесушитель подвергается коррозии, вы можете не иметь к этому отношения, а также не приостановите процесс из-за разрушения инженерного оборудования по причинам, независящим от вас.

Как предотвратить электрохимическую коррозию

Существует несколько мер, которые помогут предотвратить разрушение металла:

  1. Приобретая полотенцесушитель, откажитесь от его установки. Работу стоит доверить опытным мастерам, которые имеют допуск к проведению подобных мероприятий.
  2. Конструкции в обязательном порядке нуждается в заземлении, что особенно актуально для тех, кто врезал пластиковые трубы, расположенные между общим стояком и полотенцесушителем.

Для заземления оборудования можно предпринять несколько вариантов:

  1. Если стояк и его элементы изготовлены из металла, необходимо соединить стояк, например, с помощью хомута и медного провода, сечение которого не меньше 4 мм2. Затем от стояка горячего водоснабжения подключаются проводом к PE-шине и электрическому щиту, находящемуся на этаже. Для обеспечения полной безопасности при эксплуатации полотенцесушителя проводят заземления других токопроводящих объектов, включая ванны, изготовленные из нержавеющей стали и чугуна.
  2. Когда стояк и его компоненты изготовлены из полимеров, необходимо установить металлическую вставку, отвечающую диаметру трубы. Деталь вставляют между соединением полотенцесушителя и шаровым краном. На вставку монтируют зажим заземления. Используя провод из меди, подключаются к электрощиту.
  3. В случае, когда стояк состоит из пластиковых и металлических элементов, устанавливают вставку из металла между монтируемым оборудованием и шаровым краном. На нее крепят зажим и посредством медного кабеля подключаются к щиту.
  4. Еще одно решение задачи - установка системы для уравнивания потенциалов. Монтаж выполняют непосредственно в ванной. Такой шаг позволит избежать коррозии, а также минимизирует риски, связанные с ударом тока. Если за систему водоснабжения отвечают трубы из полимеров, то к ближайшему электрощиту также выполняются подключение заземляющих повод.
  5. В продаже представлено множество моделей полотенцесушителей. Эксперты рекомендуют не приобретать слишком дешевые конструкции. Для безопасной и длительной эксплуатации стоит обратить внимание на оборудование, снабженное защитой от "блуждающих токов". Полотенцесушители работают на базе полимера, которым обрабатывают внутреннюю часть трубы. Он ликвидирует контакт воды с металлом.
  6. Полимер полностью безопасен, так как не содержит вредных веществ, способных навредить человеку. Он не боится чрезмерно высокой температуры, не подвержен разрушению. Стоимость подобной продукции немногим выше стандартных изделий, при этом срок службы превышает период работы аналогов в несколько раз.
  7. Электрическая коррозия устраняется также заменой оборудования на электрическое. В этом случае нагрев полотенцесушителя начинается при подключении устройства к розетке. Как правило, на корпусе присутствует кнопка, позволяющая включать или отключать его. Это хорошее решение для многих людей, ищущих безопасный и долговечный вариант. Прибор функционирует автономно, не зависит от работоспособности системы водоснабжения, а значит - вы сможет прогреть помещение и высушить вещи даже в том случае, если горячей воды в кране нет. Минус прибора - потребление электроэнергии, за которую придется платить.

Важно! Если выбор пал на электрическое оборудование, следует знать, что оно имеет невысокую мощность, поэтому может работать от стационарного источника питания - розетки. Однако, учитывайте, что прибор работает в ванной, где преобладает высокая влажность, а значит его подключение должно проводиться через УЗО и автомат.

Мы попытались рассказать все самое важное об электрохимической коррозии и методах ее предотвращения/устранения. Вероятно, вы не столкнетесь с подобной проблемой, но, если она уже обнаружена, лучше сразу заявить о неприятности инженеру управляющей компании.

Специалист должен рассказать, какие меры стоит предпринять, какое оборудование станет оптимальным вариантом для вашей ванной комнаты. После установки инженер выполнит проверку полотенцесушителя на предмет герметичности, а также подпишет акт ввода прибора в эксплуатации.

Монтаж полотенцесушителя желательно поручить опытному мастеру, ведь от корректности установки во многом зависит долговечность прибора, а также безопасность и комфорт пользователей.

Физические свойства нержавеющих сталей и совместимость с другими материалами

 

Совместимость с другими материалами

В практическом применении часто возникает необходимость комбинировать нержавеющую сталь с различными металлическими материалами в одном узле. В случае с токопроводящим соединением этих материалов друг с другом в условиях токопроводящей среды появляются коррозионные реакции, которые могут вызвать повреждения вследствие контактной коррозии.

Согласно DIN 50 900 часть 1 - „контактная коррозия является ускоренной коррозией металлической области, которая вызвана коррозионным элементом, состоящим из пары металл/металл или металл/проводящее электроны твердое тело. При этом ускоренно коррозирующая металлическая область является анодом коррозионного элемента“. Появляющееся при контактной коррозии явление коррозии является равномерным или неравномерным поверхностным удалением слоя. Поверхностное удаление слоя или потеря массы „неблагородного“ партнера в этой комбинации зависит от размера текучего тока элементов („потенциальный дифференциальный ток“) и степени собственной коррозии в устанавливающемся смешанном потенциале металлической комбинации. Ток элементов является комплексной величиной, которая зависит от геометрического расположения, размера вступающих в контакт со средой поверхностей электродов, потенциалов покоя и поляризационных сопротивлений партнеров, а также от сопротивления электролита среды.

Для оценки коррозионной опасности неблагородного партнера в комбинации материалов важной является не значение разности потенциалов (различие напряжения) между соединенными вместе материалами, а характеристика кривой потенциала парциальной плотности тока обоих материалов в корродированной среде. Коррозионная плотность тока (ток элементов) и, таким образом, воздействие контактной коррозии может при одинаковой разности потенциалов изменяться на несколько порядков в зависимости от характеристики анодной и катодной кривой потенциала парциальной плотности тока. Решающим является то, могут ли анодные или катодные парциальные реакции происходить без препятствий или с препятствиями, например, вследствие образования покровных слоев. Если при хорошей проводимости коррозионной среды имеются неблагоприятные относительные площади (большой катод/маленький анод), то контактная коррозия может вызвать коррозионные повреждения.

Поэтому использование теоретического ряда напряжений, но также и практического ряда напряжений, не подходит на практике для оценки риска для материалов при токопроводящем контакте. Для точной оценки опасности комбинации материалов необходимы исследования коррозии согласно DIN 50 919.

Физические свойства

Физические свойства некоторых выбранных сортов стали указаны для сравнения в следующей таблице. Следует учесть более высокое тепловое расширение и более низкую теплопроводимость аустенитной стали. Её электрическое сопротивление из-за содержания легирующих компонентов выше, чем в нелегированной стали.

Важным признаком различия между ферритной/мартензитной хромовой сталью и хромоникелевой сталью является магнитная восприимчивость. В отличие от намагничивающейся хромовой стали аустенитная сталь проявляет значительные свойства ненамагничиваемости в состоянии диффузионного отжига.

Холодная обработка под давлением может вызвать в аустенитной стали изменение структуры, так что после этого появляется ограниченная намагничиваемость. Содержание никеля значительно влияет на намагничиваемость аустенитной нержавеющей стали, так что при повышении содержания никеля можно значительно избегнуть склонности к намагничиванию также в состоянии холодной обработки давлением.

Ориентировочные значения натяжных моментов и сил предварительной натяжки для шурупов из стойкой к ржавлению и кислотам стали - A2/A4

 


Коррозия нержавеющей стали

 

Антикоррозионная стойкость

Принципиальной предпосылкой для достижения оптимальной антикоррозионной стойкости является металлически абсолютно чистая поверхность. Нержавеющая сталь характеризуется особой стойкостью к активным химическим, водяным средам. Они имеют в общем массовую долю элемента хрома (Cr) минимум 12% и массовую долю элемента углерода (C) максимум 1,2%.

Высокая антикоррозионная стойкость нержавеющей стали основывается на её способности образовывать на поверхности так называемый пассивный слой. При этом речь идет о слое из окиси или гидроокиси метала толщиной лишь несколько ангстремов, который отделяет металл от воздействующей среды. Пассивный слой нержавеющей стали не является чем-то постоянным, а со временем уравновешивается по своему составу и структуре с окружающей средой. После механического повреждения поверхности металла происходит образование нового пассивного слоя в общем самостоятельно.

Если в среде не может образоваться достаточный пассивный слой или существующий пассивный слой химически пробивается или полностью разрушается, могут появлиться повреждения от коррозии.

Решающим для способности образования пассивного слоя легирующим элементом является хром.

Благодаря повышению содержания хрома, а также молибдена (Mo) и также благодаря другим легирующим элементам повышается стойкость к значительно более агрессивным условиям применения.

Эффективным для пассивирования является только растворимое в металле содержание легирующих элементов. Поэтому максимальная антикоррозионная стойкость имеет свободную от сегрегации матрицу, которая обедняется не только осадками или образованием неметаллических фаз, например, хрома или молибдена.

Нержавеющая сталь может иметь снимающую слой металла коррозию поверхности и разные формы местной коррозии. Снимающая слой металла коррозия появляется в первую очередь при контакте с кислотами и сильной щелочью. Но для практики более важными являются преимущественно различные формы местной коррозии.

Межкристаллитная коррозия

Межкристаллитная коррозия является воздействием вдоль так называемых границ ядра, в то время, как сами зерна почти не разрушаются или чуть разрушаются.

Воздействие на границы зерен может доходить до того, что отдельные зерна будут выделяться из структеры зерен, вследствие чего структура потеряет свое сцепление. Причиной межкристаллитной коррозии в нержавеющей стали являются осадки богатых на хром карбидов на границах зерен, которые вызывают обеднение хрома в приграничных зонах. Образованные таким образом бедные на хром зоны не имеют антикоррозионной стойкости к большинству воздействующих средств и поэтому могут быстро растворяться.

Предпосылкой осадков карбидов хрома является определенное содержание углерода и они происходят в диапазоне температур между прибл. 500° C и 800° C, например, при тепловой обработке или сварных процессах.

Чтобы не допустить осадков карбидов хрома, можно понизить содержание углерода в нержавеющей стали до ниже 0,03% или привязать имеющийся углерод с помощью так называемых стабилизирующих элементов, например, титана (Ti) или ниобия (Nb), которые имеют большее химическое сродство с углеродом, чем хром.

Если появились осадки карбидов хрома, то их можно снова растворить при температурах диффузионного отжига выше 1050° C. В нестабилизированной ферритной стали существующая склонность к межкристаллитной коррозии может быть устранена с помощью отжига при 800° C - 885° C. При этом благодаря дополнительной диффузии хрома из зерна устраняется обеднение хрома в граничащих к зерну зонах.

Сквозная и щелевая коррозия

Сквозная и щелевая коррозия вызывается на практике в большинстве случаев ионами хрома. Наряду с этим причиной могут быть появляющиеся реже галогениды бромид и йодиди.

Сквозная коррозия вызывается взаимодействием между ионами галогенида и пассивного слоя, при чем пробивается локально. Создаются ситовидные углубления и вследствие их расширения места сквозной коррозии, которые могут иметь различную форму. Опасность сквозной коррозии повышается при повышении концентрации ионов галогенидов, повышении температуры и увеличении электрохимического потенциала стали.

Щелевая коррозия появляется в щелях, в которых ограничен обмен жидкостью с окружающей средой. Такие щели зависят от конструкции и эксплуатации и находятся, например, на фланцах, в местах завальцовки труб, под прокладками, головками шурупов или также под коркой.

Этот механизм коррозии соответствует по существу механизму сквозной коррозии. В качестве дополнительных факторов влияния выступают также геометрия щели и вид щелеобразующих материалов. Поскольку щелевая коррозия появляется уже при значительно более слабой коррозионной нагрузке, чем сквозная коррозия, путем конструктивных мер следует максимально не допускать появления щелей в содержащих хлорид средах.

При гомогенном распределении легирующих элементов относительная стойкость к сквозной и щелевой коррозии нержавеющей стали может быть определена активной суммой „W“ W = % Cr + 3,3 x % Mo + 30 x % N oder W = % CR + 3,3 x % Mo.

Влияние легирующего элемента азот выражено более комплексно, чем это соотношение. Выраженная в сомножителе 30 высокая эффективность может проявляться полностью только в высоколегированной стали с повышенным содержанием молибдена. Неметаллические загрязнения, прежде всего сульфидные осадки, способствуют сквозной и щелевой коррозии, если они выходят на поверхность.

Преимущества имеет максимально гладкая поверхность, которая затрудняет сцепление осадков, которые могут вызвать щелевую коррозию.

Высокая стойкость к сквозной и щелевой коррозии достигается только при безукоризненной характеристике поверхности, т. е. при металлически блестящей поверхности. Поэтому следует основательно удалять цвета побежалости и остатки окалин после сварочных работ, посторонней ржавчины, остатков от шлифования и т.д.

Посторонняя ржавчина

Под посторонней ржавчиной понимаем отложения частиц ржавчины, которые возникают не в соответственном месте, а переносятся откуда-то извне. Постороння ржавчина возникает преимущественно при нераздельном хранении и обработке „черной“ и „белой“ стали. Но также истирание инструмента может вызвать постороннюю ржавчину. Вследствие отложения посторонней ржавчины могут быть выполнены условия для щелевой коррозии.

Коррозионное растрескивание

Cреды со специфически действующими компонентами – особенно ионы хлоридов – могут при одновременном воздействии напряжения растяжения вызвать коррозионное воздействие при образовании трещины в нержавеющей стали, также если сталь без механической нагрузки в среде достаточно стойкая. Это явление, которое называют коррозионным растрескиванием, может быть вызвано не только привнесенными извне обусловленными эксплуатацией напряжениями растяжения.

Часто причина большей частью состоит также в собственном напряжении, которое появляется при обработке, например, при сварке, шлифовании или холодной обработке давлением.

Опасность индуцированного хлоридом коррозионного растрескивания повышается, как при сквозной и щелевой коррозии, так и при увеличении температуры и концентрации хлорида. Со стороны материала действуют, кроме этого, другие факторы. Так, например, аустенитная сталь типа 18/10 – CrNi и 18/10/2 – CrNi- Mo подвергается опасности индуцированного хлоридом коррозионного растрескивания при температурах выше прибл. 50°C. Но путем повышения содержания молибдена и особенно никеля можно значительно увеличить стойкость.

Также ферритная и ферритно – аустенитная, нержавеющая сталь сравнительно меньше чувствительна.

Коррозионное растрескивание при вибрации

Стойкость к вибрации всех видов нержавеющей стали уменьшается вследствие дополнительного химического воздействия более или менее сильно. Уменьшение стойкости к вибрации зависит от средства воздействия и многоосности появляющихся переменных нагрузок.

Контактная коррозия

Возможность контактной коррозии существует тогда, когда в коррозионной среде соединены друг с другом проводкой два металла с различным свободным коррозионным потенциалом. Металл с более низким свободным коррозионным потенциалом может быть поляризован до более высоких потенциалов и вследствие этого подвергаться усиленному воздействию.

Также при большом различии между свободными коррозионными потенциалами участвующих металлов коррозия не появляется обязательно. Это зависит от электрохимической характеристики обоих металлов.

Значение имеет также проводимость среды и характеристика участвующих металлов. Если „менее благородный“ металл занимает значительно большую поверхность, чем „более благородный“, и коррозионная среда имеет высокую проводимость, опасность коррозионного ущерба меньше. Но следует все-таки избегать контакта между „неблагородным“ металлом с небольшой поверхностью и „более длагородным“ металлом с большой поверхностью.

Нержавеющая сталь занимает в общем высокие свободные коррозионные потенциалы и поэтому не подвергается опасности усиленного воздействия со стороны контактной коррозии. Значительно более частым является случай, когда появляется контактная коррозия в других металлах с более низким свободным коррозионным потенциалом вследствие контакта с нержавеющей сталью.

 

 

Понравился материал? comments powered by HyperComments

Типы и причины коррозии, способы ее предотвращения Блоги по решениям для ходовых и управляющих систем

Предотвращение коррозии — важнейшая задача во многих отраслях промышленности. В отсутствие защитных мер коррозия может оказать пагубное влияние на инфраструктуру, а также безопасность и эффективность бизнеса. Риску подвержен и бюджет компаний: по результатам исследования, проведенного организацией NACE International, ежегодные затраты на борьбу с коррозией составляют 2,5 триллиона долл. США.
С другой стороны, современным инженерам-конструкторам доступно значительно больше инструментов, чем прежде. Более глубокое понимание типов и причин коррозии, усовершенствованные материалы и передовые подходы — все это помогает техническим специалистам предотвращать разрушение металлов и снижать его интенсивность.


В этой публикации представлено краткое содержание новой брошюры Parker о борьбе с коррозией.


Определение коррозии

Коррозия — это процесс, при котором инфраструктура, продукция и детали разрушаются вследствие химической либо электрохимической реакции с окружающей средой.
 

Основные типы коррозии

Сегодня в разных отраслях промышленности распространены шесть типов коррозии.
•    Электрохимическая коррозия, возникающая при контакте двух материалов с разными электрохимическими свойствами (например, сталь и латунь) в агрессивной среде и приводящая к разрушению менее устойчивого материала.
•    Точечная коррозия, при которой в металле быстро возникают глубокие и узкие отверстия, в то время как остальная поверхность остается неповрежденной. Обычно это происходит с самопассивирующимися материалами, такими как нержавеющая сталь или сплавы алюминия.
•    Равномерная коррозия, которая развивается постепенно на открытой для воздействия поверхности металла, оставляя равномерный слой отложений.
•    Щелевая коррозия, охватывающая те участки, где в небольших углублениях (выемках или углах) скапливается жидкость.
•     Межкристаллитная коррозия, которая возникает внутри зернистой структуры сплава или рядом с ней и вызывает локальные повреждения.
•    Коррозионное растрескивание под напряжением, когда материал подвергается непрерывной или меняющейся нагрузке в агрессивной среде, что приводит к появлению трещин.
 

Что вызывает коррозию?

Коррозия — результат воздействия ряда различных факторов, характерных для каждой конкретной отрасли. Ниже перечислены распространенные примеры для отдельных отраслей.
•    В сфере строительства коррозия часто возникает в ситуациях, когда металлы подвергаются воздействию природных факторов и экстремальных температур.
•    Подземные разработки обычно проводят в средах с кислой водой (нередко содержащей хлориды и сульфаты) в сочетании с высокой влажностью и температурой.
•    В лесной промышленности коррозия обычно появляется при работе на удаленных участках, когда оборудование паркуют прямо на траве или земле. За ночь там накапливается большое количество воды, которая может вызывать коррозию встроенных механических систем и компонентов.
Условия окружающей среды также влияют на скорость развития и распространение коррозии. При повышенной влажности металлы реагируют друг с другом и разрушаются гораздо быстрее, чем в сухих условиях.
В агрессивных средах обычно присутствуют следующие факторы (отдельно или в различных сочетаниях):
•    влажность;
•    экстремальные температуры;
•    сырые поверхности;
•    взвешенные в воздухе частицы;
•    соль;
•    промышленные смазочные материалы.
 

Предотвращение коррозии и защита

Инженерам доступен целый ряд методов, которые помогают снизить интенсивность коррозии или предотвратить ее возникновение. Ниже перечислены методы, более подробно описанные в брошюре о борьбе с коррозией.
•    Выбор материалов. Ключевую роль играет выбор подходящих материалов с учетом задачи и условий ее выполнения. В агрессивной среде разрушению подвержены все металлы, однако сплавы могут резко отличаться друг от друга по своим показателям. Решающее значение в этом случае имеет баланс между пределом прочности на разрыв и стойкостью к нагреву, воздействию химических веществ и коррозии.
•    Совместимость материалов. При разработке продуктов инженеры должны учитывать вероятность соприкосновения потенциально несовместимых материалов. Так, сочетания меди и нержавеющей стали или бронзы и стали могут стать причиной электрохимической коррозии. Для решения этой проблемы следует выбирать совместимые материалы и сплавы либо применять изоляцию, которая позволяет предотвратить образование электрической цепи.
•    Защитные покрытия. На некоторые металлы, такие как сталь, железо и алюминий, можно нанести защитное покрытие, устойчивое к коррозии. Чтобы выбрать оптимальную комбинацию металла и покрытия, требуется тщательно проанализировать требования к прочности, надежности, трению, моменту затяжки и коррозионной стойкости.
•    Коррозионные испытания. В ходе контролируемых испытаний можно смоделировать различные агрессивные атмосферы, включая распыленную соленую воду, солевой туман, сухость и влажность. Такие испытания обычно проводят с соблюдением очень точных параметров, например моделируют сезонные циклы, чтобы воссоздать реальные погодные условия.
•    Системы защиты от коррозии. Эффективная система защиты помогает предприятиям успешно справляться с коррозией. Мониторинг состояния и анализ журналов для учета инцидентов улучшают понимание практических аспектов, связанных с коррозией, а обмен информацией между подразделениями позволяет выявить потенциальную зависимость между капиталовложениями, методами обслуживания и сроком службы активов.
 

Борьба с коррозией: брошюра

Скачать брошюру  

Автор статьи — доктор Филипп Вагенер (Philipp Wagener)

 

 

 

 

Связанные статьи:

Пыль гораздо вреднее, чем кажется

 

Коррозия нержавеющей стали - WestWerk

Говоря о коррозии, можно обозначить данный процесс как нарушение структуры материала под воздействием физико-химических проявлений окружающей среды или химически агрессивных сред, с которыми любой конструкционный материал контактирует в процессе эксплуатации.

Наиболее распространенной разновидностью коррозии является коррозия металлов, среди которых особо подвержено данному разрушающему процессу железо – базовый химический элемент в составе стали. Для улучшения конструкционной прочности, физических и химических характеристик, сопротивляемости коррозии, сталь подвергают легированию, что подразумевает введение в состав ферритового сплава дополнительных химических элементов, таких как хром, никель, вольфрам, марганец, молибден, титан и прочих.

Краткая характеристика нержавеющей стали

Сталь, легированная хромом, называется нержавеющей сталью и характеризуется наличием оксидной пленки хрома, способной противостоять различным воздействиям и самостоятельно восстанавливаться под воздействием кислорода. Нержавеющая сталь производится двух типов: 304 тип содержит 18% хрома и 10% никеля; 316 тип содержит 17% хрома, 11% никеля и 2% молибдена. Включение никеля в состав нержавеющей стали, придает ей дополнительные прочностные свойства, а молибден улучшает стойкость стали под влиянием агрессивных жидкостей. Коррозия нержавеющей стали происходит вследствие нарушения слоя оксида хрома, что вызывает окисление незащищенной ферритовой составляющей с образованием оксида железа бурого цвета.

Классификация видов коррозии нержавеющей стали

В зависимости от процессов, приводящих к разрушению нержавеющей стали, и условий их протекания, коррозия бывает следующих видов:

щелевая;
контактная;
под напряжением;
при трении;
при погружении – полном, неполном, переменном;
прочие.

Виды коррозии по типу сред, воздействующих на поверхность нержавеющей стали:

коррозия в электролитах;
коррозия в не электролитах;
коррозия в атмосфере;
коррозия в газовой среде;
прочие.

Исходя из объема и локализации разрушения нержавеющей стали, коррозия подразделяется на:

сплошную – равномерную и неравномерную;
местную – точечную, сквозную, структурную, расслаивающуюся, ножевую и другие.

Наиболее часто применяется классификация коррозии нержавеющей стали на химическую и электрохимическую, в зависимости от механизма протекания процесса разрушения.

Способы защиты нержавеющей стали от коррозии

Конструктивный метод

Действенным методом борьбы с коррозией нержавеющей стали выступает, так называемый, конструктивный метод, заключающийся в проектировании такой конструкции из нержавеющей стали, чтобы узлы сочленения деталей были максимально защищены от попадания активных сред на поверхность стали с нарушенным слоем из оксида хрома. Для защиты мест соприкосновения конструктивных узлов от ржавления, применяются уплотняющие элементы и герметики.

При креплении деталей из нержавеющей стали методом сварки с последующей зачисткой швов, происходит истирание слоя оксида хрома, что приводит к появлению ржавчины в ходе эксплуатации изделия, поэтому сварные швы требуют обработки специальными грунтовками.

Контакт углеродистой стали с поверхностью нержавеющей также может повлечь образование ржавчины. Из углеродистой стали изготавливают различные крепежные элементы – болты, гайки. шпильки, которые необходимо изолировать от поверхности нержавеющей стали уплотнительными деталями.

Возникновение и быстрый прогресс процесса ржавления наблюдается при повышенных температурах и воздействии горячего пара на изделие из нержавеющей стали. Большому риску образования ржавчины также подвержены вращающиеся в водной среде детали механизмов, изготовленные из нержавеющей стали. Ударная волна, возникающая при работе, например, лопастей электро-насоса, выбивает микрочастицы оксида хрома с поверхности нержавеющей стали, что способствует выпаданию ржавчины на поверхности нержавеющей стали. Правильный подбор мощности оборудования, работающего в пределах критичных скоростей вращения, обезопасит детали из нержавеющей стали от возникновения ржавчины.

Выбор правильного метода обработки

Дополнительным методом в комплексе мер по предупреждению ржавления изделий из нержавеющей стали является правильный подбор метода ее обработки. Поверхность нержавеющей стали, обработанная электрическими методами полировки, более устойчива к ржавлению, чем в тех случаях, когда применяется механическая полировка. В результате полировки с применением механических средств, поверхность нержавеющей стали под слоем оксида хрома более шероховата, что приводит к образованию ржавчины при малейшем повреждении защитной пленки.

Самым разрушающим воздействием на нержавеющую сталь, как и на любой другой материал, обладает водная среда в виде влаги, осадков, конденсата. Особенно разрушительным для нержавеющей стали является содержание производных хлора в воде. Очистка, фильтрация и умягчение воды снижает риск ржавления нержавеющей стали, соприкасающейся с данной средой.

Первичная ржавчина, образовавшаяся на нержавеющей стали может быть удалена промыванием чистой водой. Удаление более выраженной ржавчины с поверхности нержавеющей стали можно выполнять методом шлифовки и полировки, а при еще более глубоком поражении поверхности нержавеющей стали ржавчиной, применяется вытравливание кислотами – лимонной либо щавелевой.

Гальваническая коррозия алюминия – aluminium-guide.com

Следует подчеркнуть, что стойкость алюминия и алюминиевых сплавов к нормальным условиях окружающей среды является очень высокой. Главным источником защиты от коррозии является прочная, самовосстанавливающаяся оксидная пленка, которая всегда присутствует на алюминии в условиях окружающей воздушной атмосферы (рисунок 1).

Рисунок 1 – Естественная защита алюминия от коррозии – поверхностная оксидная пленка [4]

Основные типы коррозии алюминия

Для коррозии алюминия характерны следующие основные типы [4]:

  • Общая коррозия
  • Щелевая коррозия
  • Фреттиниг-коррозия
  • Коррозия под напряжением
  • Гальваническая коррозия
  • Точечная (питтинговая) коррозия
  • Межзеренная коррозия
  • Подповерхностная коррозия

Рисунок 2 – Общая коррозия алюминия: растворение естественной оксидной пленки
растворами сильных щелочей и некоторых кислот [4]


Рисунок 3 – Щелевая коррозия алюминия [4]


Рисунок 4 – Фреттинг-коррозия алюминия: взаимное трение двух алюминиевых компонентов
в условиях шероховатого контакта [4]


Рисунок 5 – Коррозия алюминиевых сплавов под напряжением: при некоторых условиях
в сплавах Al-Cu, Al-Mg, Al-Zn-Mg [4]


Рисунок 6 – Гальваническая коррозия алюминиевого сплава
происходит в условиях его мокрого или влажного контакта
с другим, более “благородным” металлом, таким как медь [4]


Рисунок 7 – Питтинговая (точечная) коррозия алюминия
под воздействием хлоридных ионов [4]


Рисунок 8 – Межзеренная коррозия и подповерхностная коррозия [4]

В зависимости от условий окружающей среды, нагружения и функционального назначения детали любой из видов коррозии может явиться причиной преждевременного разрушения. Кроме того, неправильное применение алюминиевых деталей и изделий может усугублять коррозионные процессы.

Гальваническая коррозия алюминия

Наиболее частые ошибки проектирования алюминиевых конструкций связаны с гальванической коррозией. Гальваническая или электрохимическая коррозия происходит, когда два разнородных металла образуют электрическую цепь, замыкаемую жидким или пленочным электролитом или коррозионной средой. В этих условиях разность потенциалов между разнородными металлами создает электрический ток, проходящий через электролит, который (ток) и приводит к коррозии в первую очередь анода или менее благородного металла из этой пары.

Сущность гальванической коррозии

Когда два различных металла находятся в прямом контакте с электропроводящей жидкостью, то опыт показывает, что один из них может корродировать, то есть подвергаться коррозии. Это называют гальванической коррозией.

Другой металл не будет корродировать, наоборот, он будет защищен от этого вида коррозии.

Этот вид коррозии отличается от тех видов коррозии, которые могли бы возникнуть, если бы оба эти металлы были помещены раздельно в ту же самую жидкость. Гальваническая коррозия может случиться с любым металлом, как только два различных металла будут находиться в контакте в электропроводящей жидкости.

Внешний вид гальванической коррозии

Внешний вид гальванической коррозии является очень характерным. Эта коррозия не раскидывается по всей поверхности изделия, как это бывает с точечной – питтинговой – коррозий. Гальваническая коррозия плотно локализована в зоне контакта алюминия с другим металлом. Коррозионное воздействие на алюминий имеет равномерный характер, он развивается в глубь в виде кратеров, которые имеют более или менее округлую форму [3[.

Все алюминиевые сплавы подвергаются идентичной гальванической коррозии [3].

Принцип батареи

Гальваническая коррозия работает как батарея, которая состоит из двух электродов:

  • катода, где происходит реакция восстановления
  • анода, где происходит реакция окисления.

Эти два электрода погружены в проводящую жидкость, которая называется электролитом. Электролит – это обычно разбавленный кислотный раствор, например, серной кислоты, или соляной раствор, например, сульфат меди. Эти два электрода соединены снаружи электрической цепью, которая обеспечивает циркуляцию электронов. Внутри жидкости передача электрического тока происходит путем перемещения ионов. Жидкость, таким образом, обеспечивает ионное электрическое соединение (рисунок 9).

Рисунок 9 – Принцип гальванической ячейки [3]

Рисунок 1 показывает ячейку, в которой электролитом является раствор серной кислоты. Серная кислота полностью диссоциирована в воде (поскольку является сильной кислотой) путем образования ионов Н+, которые определяют кислотность среды. Происходит следующая электрохимическая реакция [3]:

  • цинковый анод окисляется:

Zn → Zn2+ + 2e

на медном катоде восстанавливаются протоны Н+:

 

2Н+ + 2e → Н2

Полная реакция имеет вид:

Zn + H2O → Zn(OH)2 + H2

Эта ячейка производит электричество за счет потребления цинка, который выделяется в виде гидроксида цинка Zn(OH)2.

Для работы ячейки необходимо одновременное выполнение трех условий:

  • два различных металла, которые образуют два электрода;
  • присутствие электролита;
  • непрерывность всей электрической цепочки.

Если хотя бы одно из этих условий не выполняется, например, если нарушается электрический контакт, то ячейка не будет производить электричество, и окисления на аноде не будет происходить (также как и восстановления на катоде).

Условия для гальванической коррозии

Гальваническая коррозия основана на том же самом принципе и для того, чтобы она происходила необходимо одновременное выполнение следующих трех условий [3]:

  • различные типы металлов;
  • присутствие электролита;
  • электрический контакт между двумя металлами.

Различные типы металлов

Для любых металлов, которые относятся к различным их типам, гальваническая коррозия является возможной. Металл с электроотрицательным потенциалом (или более электроотрицательный металл, если они оба электроотрицательные) действует как анод.

Тенденцию различных металлов образовывать гальванические пары и направленность электрохимического действия в различных коррозионных средах (морской воде, тропическом климате, промышленной атмосфере и т.д.) показывают в так называемых гальванических рядах. Чем далее удалены друг от друга металлы в этих рядах, тем более серьезной может быть электрохимическая коррозия. В разных коррозионных средах эти последовательности металлов могут быть разными (рисунок 10).

Присутствие электролита

Область контакта должна быть смочена водным раствором, чтобы обеспечивать ионную электропроводимость. В противном случае отсутствует возможность для гальванической коррозии.

Электрический контакт между металлами

Электрический контакт между металлами может происходить или путем прямого контакта между двумя металлами, или через крепежное соединение, например, болт.

Рисунок 10 [1]

Как видно из графиков рисунка 10 алюминий и его сплавы становятся анодами в гальванических ячейках с большинством металлов, и алюминий корродирует, как говорят, жертвенно и защищает от коррозии другой металл гальванической пары.

Только магний и цинк, включая и оцинкованную сталь, являются более анодными и поэтому, сами подвергаясь коррозии, защищают от нее алюминий.

Алюминий и кадмий вообще имеют почти одинаковые электродные потенциалы и поэтому ни алюминий, ни кадмий не подвергаются гальванической коррозии. К сожалению, кадмий признан весьма токсичным и все реже применяется, а во многих странах просто запрещен, как антикоррозионная защита.

Гальванические пары

Относительное расположение двух металлов или сплавов в гальваническом ряду указывает только возможность гальванической коррозии, если различие их гальванических потенциалов является достаточно большим. Больше этот ряд ничего не говорит, и особенно ничего – о скорости или интенсивности гальванической коррозии. Она может быть нулевой или несущественной или даже незаметной. Ее интенсивность зависит от типов металлов, которые входят в контакт – гальванической пары.

Пара: алюминий – нелегированная сталь

В строительных конструкциях алюминиевые детали, которые открыты для воздействия климатических и погодных воздействий, могут соединяться винтами из обычной стали. Опыт показывает, что алюминий в контакте со стальными винтами подвергается только очень поверхностной коррозии. Возникающая ржавчина, которая не оказывает никакого влияния на алюминий, полностью пропитывает слой оксида алюминия и образует на поверхности пятна. Фактически, для алюминиевой конструкции в контакте с незащищенной сталью важнее будет ее влияние на внешний вид и декоративные качества, а не способность сопротивляться коррозии.

Это явление имеет следующее объяснение:

  • на поверхностях контакта образуются пленки с продуктами коррозии – ржавчины на стали и оксида алюминия на алюминии, которые и замедляют электрохимические реакции.

Пара: алюминий – оцинкованная сталь

Судя по гальваническому ряду, цинк является более электроотрицательным, чем алюминий. Крепеж из оцинкованной стали может, поэтому, применяться для соединения и сборки конструкций из алюминиевых сплавов. Надо помнить, что когда цинковое покрытие станет слишком изношенным, чтобы защищать сталь и алюминий, наступает предыдущий сценарий контакта между алюминием и голой сталью [3] .

Пара: алюминий – нержавеющая сталь

Хотя и существует большая разность потенциалов между нержавеющей сталью и алюминиевыми сплавами – около 650 мВ, очень редко можно увидеть гальваническую коррозию на алюминии в контакте с нержавеющей сталью. Поэтому алюминиевые конструкции очень часто собираются с применением болтов и винтов из нержавеющей стали [3].

Пара: алюминий – медь

Контакт между алюминиевыми сплавами и медью, а также медными сплавами (бронза, латунь) приводит к совершенно незначительной гальванической коррозии алюминия под воздействием атмосферных условий. Тем не менее, рекомендуется обеспечивать электрическую изоляцию между этими двумя металлами, чтобы локализовать коррозию алюминия.

Необходимо отметить, что продуктом коррозии меди является, так называемая, патина. Эта патина – голубовато-зеленый налет на меди, который состоит в основном из карбоната меди. Эта патина химически воздействует на алюминий и может восстанавливаться с образованием малых частиц меди. Эти медные частицы, в свою очередь, могут вызывать локальную питтинговую коррозию алюминия [3].

Ближе к контакту – больше коррозия

Ускоренная гальваническая коррозия обычно наиболее интенсивна вблизи мест соединения двух металлов; с удалением от мест соединения ее интенсивность уменьшается. Существенное влияние на скорость коррозии оказывает величина отношения площади поверхности катода, контактирующей с электролитом, к площади незащищенной поверхности анода. Желательно иметь малое отношение площади катода к площади анода.

Как избежать гальванической коррозии

  1. Выбирать в пару алюминию или его сплаву металл, который как можно более ближе к нему в гальваническом ряду для рассматриваемой коррозионной среды (см. рисунок 10).
  2. Применять «катодный» крепеж. Избегать комбинаций с неблагоприятным (большим) отношением площадей катода к аноду (рисунок 3).
  3. Обеспечивать полную электрическую изоляцию двух соединяемых металлов. Это может быть выполнено с помощью изолирующих прокладок, втулок, шайб и т.п. (рисунок 12).
  4. Если применяется окраска, всегда нужно красить катод. Если покрасить только анод, любая царапина на нем даст неблагоприятное отношение поверхностей катода к аноду и приведет к коррозии царапины.
  5. Увеличивать толщину анода или устанавливать в соединение заменяемые массивные прокладки из анодного металла.
  6. По возможности размещать гальванический контакт вне коррозионной среды.
  7. Избегать резьбовых соединений из металлов, образующих гальваническую пару. Заменять их паяными или сварными соединениями.
  8. Если возможно, применять ингибиторы коррозии, например, в системах с циркуляцией жидкости, которая может играть роль электролита для гальванической коррозии.
  9. В случаях, когда металлы должны оставаться в электрическом контакте через наружную электрическую цепь, нужно разнести их как можно дальше друг от друга для увеличения сопротивления жидкой цепи (электролита).
  10. При необходимости и там, где это возможно, применять катодную защиту с цинковым или магниевым жертвенными анодами.
  11. В наиболее агрессивных средах только цинк, кадмий и магний могут быть в контакте с алюминием без возникновения гальванической коррозии. Заметим, что применение кадмиевых покрытий в значительной степени ограничено из-за их экологической небезопасности.

Рисунок 11 [1]

Рисунок 12 [1]

Источники:

  1. TALAT 5104.
  2. Corrosion of Aluminum and Aluminum Alloys. Edited by J.R. Davis. – ASM International, 1999.
  3. Corrosion of Aluminium / Christian Vargel – ELSEVIER, 2004
  4. TALAT 1252

Применение нержавеющей стали по маркам

20Х132Х13Детали с повышенной пластичностью, подвергающиеся ударным нагрузкам (клапаны гидравлических прессов, предметы домашнего обихода), а также изделия подвергающиеся действию слабоагрессивных сред (атмосферные осадки, водные растворы солей органических кислот при комнатной температуре и др.).
30Х13
40Х13
3Х13
4Х13
Режущий, мерительный и хирургический инструмент, пружины, карбюраторные иглы, предметы домашнего обихода, клапанные пластины компрессоров.
14Х17Н21Х17Н2, ЭИ 268Применяется как сталь с достаточно удовлетворительными технологическими свойствами в химической, авиационной и других отраслях промышленности.
 15Х25Т Х25Т, ЭИ 439Рекомендуется в качестве заменителя стали марки 12Х18Н10Т для сварных конструкций, не подвергающихся действию ударных нагрузок при температуре эксплуатации не ниже − 20°С для работы в более агрессивных средах по сравнению со средами, для которых рекомендуется сталь марки 08Х17Т. Трубы для теплообменной аппаратуры, работающей в агрессивных средах.
10Х17Н13М2Т
10Х17Н13М3Т
Х17Н13М2Т, ЭИ 448
Х17Н13М3Т, ЭИ 432
Рекомендуется для изготовления сварных конструкций, работающих в условиях действия кипящей фосфорной, серной, 10%-ной уксусной кислоты и сернокислых средах.
12Х18Н9
08Х18Н10Т
Х18Н9
0Х18Н10
Применяется в виде холоднокатаного листа и ленты повышенной прочности для различных деталей и конструкций, свариваемых точечной сваркой, а также для изделий, подвергаемых термической обработке (закалке).
08Х18Н10Т0Х18Н10Т, ЭИ 914Рекомендуется для изготовления сварных изделий, работающих в средах более высокой агрессивности, чем сталь марок 12Х18Н10Т и 12Х18Н12Т.
12Х18Н10Т
12Х18Н9Т
Х18Н10Т
Х18Н9
Применяется для изготовления сварной аппаратуры в разных отраслях промышленности. Сталь марки 12Х18Н9Т рекомендуется применять в виде сортового металла и горячекатаного листа, не изготовляемого на станах непрерывной прокатки.
12Х18Н12ТХ18Н12ТПрименяется для тех же целей, что и сталь марки 08Х18Н10, при жестком ограничении содержания ферритной фазы.
06ХН28МДТ0Х23Н28М3Д3Т, ЭИ
943
Для сварных конструкций, работающих при температурах до 80°С в серной кислоте различных концентраций, за исключением 55%-ной уксусной и фосфорной кислот, в кислых и сернокислых средах.

(PDF) Обзор электрохимической коррозии нержавеющей стали 316

Обзор электрохимической коррозии нержавеющей стали 316

БЮЛЛЕТЕНЬ INCAS, том 12, выпуск 4/2020

Материалы испытываются в следующем процессе, который включает в себя все факторы коррозии

, которые воздействуют на зону сварки.

Экспериментальные исследования были проведены на подходящем материале для обработки коррозионного воздействия

, а также были проанализированы механические свойства [20].Было установлено, что нержавеющая сталь

316 имеет улучшенную коррозионную стойкость по сравнению со следующими материалами

на Рисунке 1.

3. ВЫВОДЫ

Нержавеющая сталь 316 имеет превосходную коррозионную стойкость по сравнению с другими аустенитными

нержавеющие стали. В этом исследовании добавка молибдена составляет 3%, чтобы повысить коррозионную стойкость нержавеющей стали 316

. Дополнительное покрытие, нанокомпозиты

и

используются для улучшения результатов коррозии.Наше исследование показывает, что во всех случаях коррозии

нержавеющая сталь 316 может использоваться с добавками в качестве подходящего материала,

- с повышенной прочностью и долговечностью.

ПОДТВЕРЖДЕНИЕ

Авторы благодарят UGC-DAE CSR за финансовую поддержку в проведении этой работы (CSR-

KN / CRS-115 / 2018-19 / 1053).

ССЫЛКИ

[1] Х. Алвес, Д. К. Агарвал, Х. Вернер, Нейс, Серия международных конференций по коррозии, 2006 г., Хьюстон, 62221.

[2] А. Пардо, М. К. Мерино, А. Э. Кой, Ф. Вьехо, Р. Аррабаль и Е. Матыкина, Точечная коррозия аустенитных нержавеющих сталей

- сочетание эффектов добавок Mn и Mo, Corrosion Science, vol. 50, нет. 6,

pp. 1796-1806, 2008.

[3] MG Fontana, ND Greene, Corrosion Engineering, McGraw-Hill, New York, 51, 1967.

[4] ME Curley-Fiorino and GM Schmid, Влияние иона Cl– на пассивную пленку на анодно поляризованной нержавеющей стали

304, Corrosion Science, vol.20, pp. 313-329, 1980.

[5] SAM Refaey, F. Taha и AM Abd El-Malak, Коррозия и ингибирование нержавеющей стали 316L в нейтральной среде

2-меркаптобензимидазолом, Международный журнал электрохимической науки , т. 1, pp. 80-91,

2006.

[6] Y. Ait Albrimi, A. Eddib, J. Douch, Y. Berghoute, M. Hamdani и RM Souto, Электрохимическое поведение

аустенитной нержавеющей стали AISI 316 сталь в кислой среде, содержащей ионы хлора, International Journal

Electrochemical Science, vol.6, pp: 4614-4627, 2011.

[7] H. J. Engell, D. N. Stolica, Die Kinetik der Entstehung und des Wachstums von Lochfraßstellen auf passiven

Eisenelektroden, Z. Phys. Chem. Unterr. т. 20, pp. 113, 1959.

[8] M. Haidopoulos, St. Turgeon, C. Sarra-Bournet, G. Laroche и D. Mantovani, Разработка оптимизированного электрохимического процесса

для последующего покрытия нержавеющей стали 316 для применения стентов, Журнал

Материаловедение: материалы в медицине, вып.7, pp: 647-657, 2006.

[9] Р. Р. Морейра, Т. Ф. Соарес и Дж. Рибейро, Электрохимическое исследование коррозии нержавеющей стали AISI 316

и углеродистой стали AISI 1010: исследование поведения имидазола и бензимидазола. в качестве ингибиторов коррозии

, Достижения химической инженерии и науки, вып. 4, вып. 4, pp: 503-514, 2014.

[10] CA Loto, API Popoola, OS Fayomi и RT Loto, Коррозионно-поляризационное поведение нержавеющей стали типа 316

в сильных кислотах и ​​хлорангидридах, Международный журнал электрохимической науки, т.7,

pp: 3787-3797, 2012.

[11] К. А. Лото, Электрохимический шум во время коррозии нержавеющей стали типа 316 в среде хлорангидрида

, Коррозия науки и техники, том. 4, вып. 12, pp: 1001-1005, 1988.

[12] A. Galal, NF Atta и MHS ​​Al-Hassan, Влияние некоторых производных тиофена на электрохимическое поведение аустенитной нержавеющей стали AISI 316

в кислотных растворах, содержащих ионы хлора. : I. Зависимость молекулярной структуры

и эффективности ингибирования, Химия и физика материалов, вып.1, вып. 89, pp: 38-

48, 2005.

Электрохимическая коррозия нержавеющей стали типа F304 при различных температурах

  • 1.

    Ying Y, Li W, Cai L, Hou B (2008) Электрохимическое и квантово-химическое исследование пурины в качестве ингибиторов коррозии для мягкой стали в 1M растворе HCl. Electrochim Acta 53: 5953–5960

    Статья Google ученый

  • 2.

    Канеко М., Айзекс Х.С. (2011) Влияние Mo и Cr на стойкость к питтинговой коррозии аустенитных нержавеющих сталей в растворах Br и Cl.J Antimicrob Chemother 20: 1–6

    Google ученый

  • 3.

    Бехбахани К.М., Наджафисаяр П., Пакшир М. (2016) Исследование межкристаллитной коррозии сенсибилизированной нержавеющей стали UNS S31803 в транспассивной области. J Mater Eng Perform 25: 3418–3429

    Статья Google ученый

  • 4.

    R.T. Хилл, Ф.А.Рамирес, А.Л. Перес, Б.А. Монти, Выбор материалов и контроль коррозии для технологических и вспомогательных трубопроводов и оборудования верхних строений, NACE International * Corrosion 2012.

  • 5.

    Xin SS, Li MC, Shen JN (2014) Влияние температуры и соотношения концентраций на точечную коррозию нержавеющей стали 316L в морской воде. Acta Metall Sin 50 (3): 373–378

    CAS Google ученый

  • 6.

    Park JO, Matsch S, Böhni H (2002) Влияние температуры и концентрации хлоридов на возникновение ямок и ранний рост ямок в нержавеющей стали. J Electrochem Soc 149 (2): B34 – B39

    CAS Статья Google ученый

  • 7.

    Dastgerdi AA, Brenna A, Ormellese M, Pedeferri M, Bolzoni F (2019) Экспериментальный план для изучения влияния температуры, pH и концентрации хлоридов на точечную и щелевую коррозию нержавеющей стали UNS S30403. Corros Sci 159: 108160

    CAS Статья Google ученый

  • 8.

    Pal S, Bhadauria SS, Kumar P (2019) Точечная коррозия нержавеющей стали F304 под воздействием раствора хлорида железа.J Био- и трибо-коррозия 5 (4): 91

    Статья Google ученый

  • 9.

    Цуцуми Ю., Нишиката А., Цуру Т. (2007) Механизм точечной коррозии нержавеющей стали Тип 304 под каплей хлоридных растворов. Corros Sci 49 (3): 1394–1407

    CAS Статья Google ученый

  • 10.

    J.J.M. Heselmans, J.W.H. van Duijn, Мир нержавеющей стали 12 (2001): стр. 21.

  • 11.

    С. Сёдзи, Н. Охнака, Бошоку Гидзюцу (1989) Антикоррозийная технология 38: с. 92.

  • 12.

    Байуми Ф.М., Ганем В.А. (2005) Влияние азота на коррозионное поведение аустенитной нержавеющей стали в хлоридных растворах. Mater Lett 59 (26): 3311–3314

    CAS Статья Google ученый

  • 13.

    Waard CD, Lotz U, Milliams D (1991) Corrosion 47: 976

    Статья Google ученый

  • 14.

    Khajuria A, Akhtar M, Bedi R, Kumar R, Ghosh M, Das CR, Albert SK (2020) Микроструктурные исследования смоделированной межкритической зоны термического влияния модифицированной бором стали P91. Mater Sci Technol 36 (13): 1407–1418

    CAS Статья Google ученый

  • 15.

    Хаджурия А., Беди Р. и Кумар Р. (2019). Исследование деформационной деформации вдавливания при ползучести модифицированной бором стали P91 с помощью высокотехнологичных методов характеризации.В области машиностроения (стр. 137–150). Спрингер, Сингапур.

  • 16.

    Khajuria A, Kumar R, Bedi R (2019) Влияние добавления бора на деформацию ползучести при ползучести оттиска стали P91. J Mater Eng Perform 28 (7): 4128–4142

    CAS Статья Google ученый

  • 17.

    Ахтар, М., и Хаджурия, А. (2020). Влияние размера зерна исходного аустенита на ползучесть отпечатка и микроструктуру в смоделированных зонах термического влияния сталей P91, модифицированных бором.Химия и физика материалов, 122847.

  • 18.

    Ахтар М., Хаджурия А. и Беди Р. (2020). Влияние повторной нормализации и повторного отпуска на межкритическую зону термического воздействия (S) стали P91B. В области машиностроения (стр. 255–270). Спрингер, Сингапур.

  • 19.

    Khajuria A, Akhtar M, Bedi R, Kumar R, Ghosh M, Das CR, Albert SK (2020) Влияние бора на микроструктуру и механические свойства смоделированной Gleeble зоны термического влияния в стали P91.Int J Press Vessels Pip 188: 104246

    CAS Статья Google ученый

  • 20.

    Пал С., Хаджурия А., Ахтар М. (2018) Влияние старения на твердость и износ инструмента искусственно состаренного алюминиевого сплава 6061. IAETSD J Adv Res Appl Sci 5 (2): 477–481

    Google ученый

  • 21.

    Пал С., Хаджурия А., Ахтар М. (2018) Моделирование и моделирование распространения краевой трещины на 2D-пластине с использованием Casca и Franc-2D.IAETSD J. Adv. Res. Прил. Sci. 5: 439–446

    Google ученый

  • 22.

    Хаджурия А., Кумар Р. и Беди Р. (2018). Определение характеристик ползучести модифицированной стали 9Cr1Mo с использованием метода оттиска малого штампа для тепловых электростанций. Journal of Mechanical and Mechanics Engineering, 4.

  • 23.

    Zhang Y, Luo H, Zhong Q, Yu H, Lv J (2019) Характеристика пассивных пленок, сформированных на сенсибилизированной нержавеющей стали AISI 304 в исходном состоянии.Китайский журнал машиностроения 32 (1): 27

    Статья Google ученый

  • Электрохимические показатели коррозионно-стойких сплавов

  • 1.

    Кох, Г., Бронгерс, М., Томпсон, Н., Вирмани, Ю. П. и Пайер, Дж. Затраты на коррозию и стратегии профилактики в США . Отчет № FHWA-RD-01-156 (Министерство транспорта, 2002 г.).

  • 2.

    Томпсон, Н.Г., Юнович, М. и Данмайр, Д.Стоимость стратегий обслуживания коррозии и коррозии. Обзоры коррозии 25 , 247–261 (2007).

    CAS Статья Google ученый

  • 3.

    Тейлор, К. Д., Лу, П., Заал, Дж., Франкель, Г. С. и Скалли, Дж. Р. Интегрированная вычислительная инженерия материалов для коррозионно-стойких сплавов. npj Деградация материалов 2 (2018).

  • 4.

    Франкель Г.С. и др. .Сравнительный обзор водной коррозии стекол, кристаллической керамики и металлов. npj Деградация материалов 2 (2018).

  • 5.

    Келли Р.Г., Скалли Дж. Р., Тусмит Д. и Бухейт Р. Электрохимические методы в науке и технике коррозии (CRC Press, 2002).

  • 6.

    Lorenz, K. & Medawar, G. Über das Korrosionsverhalten austenitischer Chrom-Nickel (Molybdän-) Stähle mit und ohne Stickstoffzusatz unter besonderer Berücksichtigung ihrer Beanspruchbhaltiögen. Thyssen Forschung 1 , 97–108 (1969).

    Google ученый

  • 7.

    Яргелиус-Петтерссон, Р. Ф. Применение концепции эквивалента сопротивления питтингу к некоторым высоколегированным аустенитным нержавеющим сталям. Коррозия 54 , 162–168 (1998).

    CAS Статья Google ученый

  • 8.

    Рикер Р. КОРР-ДАННЫЕ. https: // doi.org / 10.18434 / M3Th5R (1997).

  • 9.

    Национальная ассоциация инженеров по коррозии. База данных коррозионных исследований (COR SUR). https://search.library.wisc.edu/catalog/9

    0218802121 (2002).

  • 10.

    Хорват, Дж. И Улиг, Х. Х. Критические возможности для питтинговой коррозии Ni, Cr-Ni, Cr-Fe и родственных нержавеющих сталей. Журнал Электрохимического общества 115 , 791 (1968).

    ADS CAS Статья Google ученый

  • 11.

    Бонд А. П. и Лизловс Е. А. Анодная поляризация аустенитных нержавеющих сталей в хлоридных средах. Журнал Электрохимического общества 115 , 1130 (1968).

    ADS CAS Статья Google ученый

  • 12.

    Джерард А. Я. и др. . Водная пассивация сплава с несколькими основными элементами Ni 38 Fe 20 Cr 22 Mn 10 Co 10 : Неожиданно высокое обогащение Cr в пассивной пленке. Acta Materialia 198 , 121–133 (2020).

    ADS CAS Статья Google ученый

  • 13.

    Пессалл Н. и Нурминен Дж. I. Разработка ферритных нержавеющих сталей для использования в опреснительных установках. Коррозия 30 , 381–392 (1974).

    CAS Статья Google ученый

  • 14.

    Postlethwaite, J., Scoular, R.Дж. И Доббин М. Х. Локальная коррозия молибденсодержащих никелевых сплавов в хлоридных растворах. Коррозия 44 , 199–203 (1988).

    CAS Статья Google ученый

  • 15.

    Хибнер, Э. Л. Оценка процедур испытаний для определения критической температуры щелей для сплавов на основе никеля в среде хлорида железа. In Corrosion / 86 , 181 (NACE, Хьюстон, Техас, 1986).

  • 16.

    Бонд, А. П. Влияние молибдена на питтинг-потенциал ферритных нержавеющих сталей при различных температурах. Журнал Электрохимического общества 120 , 603 (1973).

    ADS CAS Статья Google ученый

  • 17.

    Бёни Х. и Улиг Х. Факторы окружающей среды, влияющие на критическую питтинговую способность алюминия. Журнал Электрохимического общества 116 , 906 (1969).

    ADS Статья Google ученый

  • 18.

    Го, Р. и Айвз, М. Б. Восприимчивость нержавеющих сталей к питтингу в растворах бромидов при повышенных температурах. Коррозия 46 , 125–129 (1990).

    CAS Статья Google ученый

  • 19.

    Кэрролл, В. М. и Лински, Э. Э. Узел электродов без щелей для определения воспроизводимых потенциалов пробоя нержавеющих сталей в галогенидных средах. Наука о коррозии 36 , 1667–1678 (1994).

    CAS Статья Google ученый

  • 20.

    Ричардсон, У. Х. и Гуха, П. Улучшенная ферритно-аустенитная нержавеющая сталь. Британский журнал коррозии 14 , 167–170 (1979).

    CAS Статья Google ученый

  • 21.

    Лизлов, Э. А., Бонд, А. П. Анодная поляризация некоторых ферритных нержавеющих сталей в хлоридных средах. Electrochem Soc-J 116 , 574–579 (1969).

    CAS Статья Google ученый

  • 22.

    Томашов Н.Д., Чернова Г.П., Маркова О.Н. Влияние дополнительных легирующих элементов на подверженность питтинговой коррозии нержавеющей стали 18Cr-14Ni. Коррозия 20 , 166–173 тонн (1964).

    Артикул Google ученый

  • 23.

    Бригам Р. Дж. Температура как критерий щелевой коррозии. Коррозия 30 , 396–398 (1974).

    CAS Статья Google ученый

  • 24.

    Бригам Р. Дж. И Тозер Э. У. Температура как критерий питтинга. Коррозия 29 , 33–36 (1973).

    CAS Статья Google ученый

  • 25.

    Бригам, Р.J. & Tozer, E. W. Влияние легирующих добавок на сопротивление точечной коррозии аустенитных нержавеющих сталей с содержанием 18% Cr. Коррозия 30 , 161–166 (1974).

    CAS Статья Google ученый

  • 26.

    Адзума, С., Огава, К., Миюки, Х., Кудо, Т. и Ниши, М. Коррозионная стойкость труб из нержавеющей стали с дуплексом 28% хрома в условиях горячей морской воды. Нержавеющая сталь’91 1 , 133–138 (1991).

    Google ученый

  • 27.

    Цю Ю., Гибсон М. А., Фрейзер Х. Л. и Бирбилис Н. Коррозионные характеристики высокоэнтропийных сплавов. Материаловедение и технологии (Соединенное Королевство) 31 , 1235–1243 (2015).

    CAS Статья Google ученый

  • 28.

    Ли, К. П., Чен, Ю. Ю., Хсу, К. Ю., Йе, Дж. У. и Ши, Х. С. Влияние бора на коррозионную стойкость сплавов с высокой энтропией Al 0.5 CoCrCuFeNiB x . Журнал Электрохимического общества 154 , C424 (2007).

    CAS Статья Google ученый

  • 29.

    Хсу, Ю. Дж., Чанг, В. С. и Ву, Дж. К. Коррозионное поведение FeCoNiCrCu x высокоэнтропийных сплавов в 3,5% растворе хлорида натрия. Химия и физика материалов 92 , 112–117 (2005).

    CAS Статья Google ученый

  • 30.

    Чен Ю. Ю., Дюваль Т., Хунг Ю. Д., Йе, Дж. У. и Ши Х. С. Микроструктура и электрохимические свойства высокоэнтропийных сплавов - сравнение с нержавеющей сталью типа 304. Наука о коррозии 47 , 2257–2279 (2005).

    CAS Статья Google ученый

  • 31.

    Сугимото К. и Савада Ю. Роль легированного молибдена в аустенитных нержавеющих сталях в ингибировании точечной коррозии в растворах нейтральных галогенидов. Коррозия 32 , 347–352 (1976).

    CAS Статья Google ученый

  • 32.

    Лин К. М. и Цай Х. Л. Эволюция микроструктуры, твердости и коррозионных свойств высокоэнтропийного сплава Al 0,5 CoCrFeNi. Интерметаллиды 19 , 288–294 (2011).

    CAS Статья Google ученый

  • 33.

    Као, Ю.Ф., Ли, Т. Д., Чен, С. К. и Чанг, Ю. С. Электрохимические пассивные свойства сплавов Al x CoCrFeNi (x = 0, 0,25, 0,50, 1,00) в серной кислоте. Наука о коррозии 52 , 1026–1034 (2010).

    CAS Статья Google ученый

  • 34.

    Чоу, Ю. Л., Йе, Дж. У. и Ши, Х. С. Влияние молибдена на коррозионное поведение высокоэнтропийных сплавов Co 1,5 CrFeNi 1.5 Ti0.5Mo x в водной среде. Наука о коррозии 52 , 2571–2581 (2010).

    CAS Статья Google ученый

  • 35.

    Wang, H. L. et al. . Микроструктура, термические свойства и коррозионное поведение сплава FeSiBAlNi, полученного механическим легированием и искровым плазменным спеканием. Международный журнал минералов, металлургии и материалов 23 , 77–82 (2016).

    ADS CAS Статья Google ученый

  • 36.

    Lee, CP, Chang, CC, Chen, YY, Yeh, JW & Shih, HC Влияние содержания алюминия в Al x CrFe 1,5 MnNi 0,5 высокоэнтропийные сплавы на коррозию поведение в водных средах. Наука о коррозии 50 , 2053–2060 (2008).

    CAS Статья Google ученый

  • 37.

    Шанг, X. Л. и др. . Внутренний механизм коррозионной стойкости сплавов с ГЦК с высокой энтропией. Наука Китай Технологические науки 61 , 189–196 (2018).

    ADS Статья Google ученый

  • 38.

    Ши, Ю. и др. . Гомогенизация Al x CoCrFeNi высокоэнтропийные сплавы с улучшенной коррозионной стойкостью. Наука о коррозии 133 , 120–131 (2018).

    CAS Статья Google ученый

  • 39.

    Родригес А.А. и др. . Влияние молибдена на коррозионное поведение высокоэнтропийных сплавов CoCrFeNi 2 и CoCrFeNi 2 Mo 0,25 в водных условиях хлорида натрия. Достижения в области материаловедения и инженерии 1–11 (2018).

  • 40.

    Szklarska-Smialowska, Z. Z.-S. Точечная и щелевая коррозия. В NACE International Houston, TX (2005).

  • 41.

    Люсенте, А. М. и Скалли, Дж. Р. Питтинг аморфно-нанокристаллических сплавов на основе алюминия с нанокристаллами, обедненными растворенными веществами. Electrochemical and Solid State Letters 10 , 39–43 (2007).

    Артикул CAS Google ученый

  • 42.

    Садоу Ванини А., Аудуард Дж. П. и Маркус П. Роль азота в пассивности аустенитных нержавеющих сталей. Наука о коррозии 36 , 1825–1834 (1994).

    CAS Статья Google ученый

  • 43.

    Lim, YS, Kim, JS, Ahn, SJ, Kvvon, HS & Katada, Y. Влияние микроструктуры и легирования азотом на точечную коррозию типа 316 L и 20 мас.% Mn-замещенного типа 316 L нержавеющая сталь. Наука о коррозии 43 , 53–68 (2001).

    CAS Статья Google ученый

  • 44.

    Olefjord, I. & Wegrelius, L. Влияние азота на пассивацию нержавеющих сталей. Наука о коррозии 38 , 1203–1220 (1996).

    CAS Статья Google ученый

  • 45.

    Роберж Р. Влияние содержания никеля на точечную коррозию нержавеющих сталей в растворах с низким содержанием хлоридов и тиосульфатов. Коррозия 44 , 274–280 (1988).

    CAS Статья Google ученый

  • 46.

    Jargelius-Pettersson, R.F. Электрохимическое исследование влияния легирования азотом на точечную коррозию аустенитных нержавеющих сталей. Наука о коррозии 41 , 1639–1664 (1999).

    CAS Статья Google ученый

  • 47.

    Цуге, Х., Тарутани, Ю. и Кудо, Т. Влияние азота на локализованную коррозионную стойкость сварных конструкций, имитирующих дуплексную нержавеющую сталь. Коррозия 44 , 305–314 (1988).

    CAS Статья Google ученый

  • 48.

    Гальвеле, Дж. Р. и де Де Микели, С. М. Механизм межкристаллитной коррозии сплавов Al-Cu. Наука о коррозии 10 , 795–807 (1970).

    CAS Статья Google ученый

  • 49.

    Гарфиас-Мезиас, Л. Ф., Сайкс, Дж. М. и Так, К. Д. Влияние фазового состава на точечную коррозию дуплексной нержавеющей стали с 25 Cr в хлоридных растворах. Наука о коррозии 38 , 1319–1330 (1996).

    CAS Статья Google ученый

  • 50.

    Павел, С. Дж., Стэнсбери, Э. Э. и Лундин, С. Д. Роль азота в сопротивлении питтингу литых дуплексных нержавеющих сталей типа CF. Коррозия 45 , 125–133 (1989).

    CAS Статья Google ученый

  • 51.

    Jargelius, R.Без заголовка. В 10-м скандинавском конгрессе по коррозии NKM 10, 161–164 (Швеция, 1986).

  • 52.

    Гийюмин В. и Манковски Г. Локальная коррозия алюминиевого сплава 2024 Т351 в хлоридной среде. Наука о коррозии 41 , 421–438 (1998).

    Артикул Google ученый

  • 53.

    Палит, Г. К., Каин, В. и Гадияр, Х. С. Электрохимические исследования питтинговой коррозии в азотсодержащей нержавеющей стали марки 316 N. Коррозия 49 , 979–991 (1993).

    Артикул Google ученый

  • 54.

    Уайлд Б. Э. и Уильямс Э. О соответствии между электрохимическими и химическими испытаниями на ускоренную питтинговую коррозию. Журнал Электрохимического общества 117 , 775 (1970).

    ADS Статья Google ученый

  • 55.

    Hartline, A.G. Влияние добавок азота на стойкость к питтингу нержавеющей стали 18 PCT Cr, 18 PCT Mn. Металл Транс 5 , 2271–2276 (1974).

    CAS Статья Google ученый

  • 56.

    Удзиро Т., Йошиока К. и Стейле Р. В. Различия в коррозионных свойствах ферритных и аустенитных нержавеющих сталей. КОРРОЗИЯ 50 , 953–962 (1994).

    CAS Статья Google ученый

  • 57.

    Малик А. У., Сиддики Н. А., Ахмад С. и Андижани И. Н. Влияние основных легирующих добавок на коррозионное поведение некоторых обычных и высоколегированных нержавеющих сталей в морской воде. Наука о коррозии 37 , 1521–1535 (1995).

    CAS Статья Google ученый

  • 58.

    Charles, J., Audouard, J. P. & Verneau, M. Metallic отвечает на запросы F.G.D. системы. В NACE - Международная конференция по коррозии, серия , vol.1998-март (1998).

  • 59.

    Доулинг, Н. Дж., Ким, Ю. Х., Ан, С. К. и Ли, Ю. Д. Влияние легирующих элементов и остатков на коррозионную стойкость нержавеющей стали типа 444. Коррозия 55 , 187–199 (1999).

    CAS Статья Google ученый

  • 60.

    Herbsleb, G. & Westerfeld, K. J. Der Einfluß von Stickstoff auf die korrosionschemischen Eigenschaften lösungsgeglühter und angelassener austenitischer 18/10 Chrom-Nickel-und 18/12 Chrom-Nickel-Molybdlen-Molybdlen.Loch-und Spannungsrißkorrosionsverhalten in wässerigen Lösungen von NaCl. Материалы и коррозия 27 , 479–486 (1976).

    CAS Статья Google ученый

  • 61.

    Sweitzer, JE, Shiflet, GJ & Scully, JR Локальная коррозия Al 90 Fe 5 Gd 5 и Al 87 Ni 8,7 Y 43 сплавы в аморфном состоянии, нанокристаллическое и кристаллическое состояние: Устойчивость к образованию ямок микрометрового размера. Electrochimica Acta 48 , 1223–1234 (2003).

    CAS Статья Google ученый

  • 62.

    Сугимото, К. и Савада, Ю. Роль молибдена в аустенитных нержавеющих сталях в подавлении точечной коррозии в растворах хлорангидрида. Наука о коррозии 17 , 425–445 (1977).

    CAS Статья Google ученый

  • 63.

    Mischler, S., Vogel, A., Mathieu, H. J. & Landolt, D. Химический состав пассивной пленки на Fe 24 Cr и Fe 24 Cr 11 Mo изучен с помощью AES, XPS и SIMS. Наука о коррозии 32 , 925–944 (1991).

    CAS Статья Google ученый

  • 64.

    Ландольт, Д., Мишлер, С., Фогель, А. и Матье, Х. Дж. Влияние хлорид-иона на пассивные пленки на FeCr и FeCrMo изучено методами AES, XPS и SIMS. Наука о коррозии 31 , 431–440 (1990).

    CAS Статья Google ученый

  • 65.

    Sweitzer, JE, Scully, JR, Bley, RA & Hsu, JW Нанокристаллический Al 87 Ni 8,7 Y 4,3 и Al 90 Fe 5 Gd 5 сплавы, которые удерживают сплавы локализованная коррозионная стойкость аморфного состояния. Electrochemical and Solid State Letters 2 , 267–270 (1999).

    CAS Статья Google ученый

  • 66.

    Wegrelius, L., Falkenberg, F. & Olefjord, I. Пассивация нержавеющих сталей в соляной кислоте. Журнал Электрохимического общества 146 , 1397–1406 (1999).

    ADS CAS Статья Google ученый

  • 67.

    Moshier, W. C., Davis, G. D. & Cote, G.O. Химия поверхности напыленных сплавов Al-Mo и Al-Cr, поляризованных в 0.1 н. KCl. Журнал Электрохимического общества 136 , 356–362 (1989).

    ADS CAS Статья Google ученый

  • 68.

    Лу, Ю. К., Клейтон, К. Р. и Брукс, А. Р. Биполярная модель пассивности нержавеющих сталей-II. Влияние водного молибдата. Наука о коррозии 29 , 863–880 (1989).

    CAS Статья Google ученый

  • 69.

    Айвс, М. Б., Акано, У. Г., Лу, Ю. К., Руджин, Г., Сривастава, С. С. Коррозионное поведение нержавеющей стали с имплантированным молибденом. Наука о коррозии 31 , 367–376 (1990).

    CAS Статья Google ученый

  • 70.

    Лизлов, Е. А. Анодная поляризация высокочистых нержавеющих сталей с 13 и 18% хрома. Журнал Электрохимического общества 122 , 719 (1975).

    ADS CAS Статья Google ученый

  • 71.

    Ким, Дж. Г. и Бьюкенен, Р. А. Точечная и щелевая коррозия алюминидов железа в мягком хлоридно-кислотном растворе. Коррозия 50 , 658–668 (1994).

    CAS Статья Google ученый

  • 72.

    Ньюман Р.С. Кинетика растворения и пассивации нержавеющих сплавов, содержащих молибден-II. Кинетика растворения в искусственных ямах. Наука о коррозии 25 , 341–350 (1985).

    CAS Статья Google ученый

  • 73.

    Мошье, В. К., Дэвис, Г. Д., Ахерн, Дж. С. и Хаф, Х. Ф. Коррозионное поведение алюминиево-молибденовых сплавов в хлоридных растворах. Журнал Электрохимического общества 134 , 2677–2684 (1987).

    ADS CAS Статья Google ученый

  • 74.

    Eckenrod, C., J. & Kovach.Свойства аустенитных нержавеющих сталей и металлов их сварных швов (влияние незначительных изменений химического состава). В специальной технической публикации ASTM , 679 (1979).

  • 75.

    Трумэн, Дж. Э., Колман, М. Дж. И Пирт, К. Р. Примечание о влиянии содержания азота на стойкость нержавеющих сталей к точечной коррозии. Британский журнал коррозии 12 , 236–238 (1977).

    CAS Статья Google ученый

  • 76.

    Wilde, B.E. Влияние кремния на стойкость к питтинговой коррозии нержавеющей стали 18Cr-8Ni. Коррозия 42 , 147–151 (1986).

    CAS Статья Google ученый

  • 77.

    Буи, Н., Ирзо, А., Дабози, Ф. и Лимузин-Майр, Ю. о механизме улучшенной пассивации путем добавления вольфрама к аустенитным нержавеющим сталям. Коррозия 39 , 491–496 (1983).

    CAS Статья Google ученый

  • 78.

    Ан, М. К., Квон, Х. С. и Ли, Х. М. Количественное сравнение влияний вольфрама и молибдена на пассивность ферритной нержавеющей стали Fe-29Cr. Наука о коррозии 40 , 307–322 (1998).

    CAS Статья Google ученый

  • 79.

    Маккафферти, Э. Электродная кинетика зарождения ямок на алюминии. Наука о коррозии 37 , 481–492 (1995).

    CAS Статья Google ученый

  • 80.

    Гетц, Р., Лоран, Дж. И Ландольт, Д. Влияние второстепенных легирующих элементов на поведение пассивации железо-хромовых сплавов в HCl. Наука о коррозии 25 , 1115–1126 (1985).

    CAS Статья Google ученый

  • 81.

    Ким, Дж. С. и Квон, Х. С. Влияние вольфрама на коррозию и кинетику образования сигма-фазы в дуплексных нержавеющих сталях с 25% -ным содержанием хрома. Коррозия 55 , 512–521 (1999).

    CAS Статья Google ученый

  • 82.

    Кестен, М. Растворение никеля в присутствии сероводорода и его последствия для механизма зародышеобразования ямок. Коррозия 32 , 94–98 (1976).

    CAS Статья Google ученый

  • 83.

    Франкель Г.С. О сопротивлении питтингу алюминиевых сплавов, нанесенных методом напыления. Журнал Электрохимического общества 140 , 2192 (1993).

    ADS CAS Статья Google ученый

  • 84.

    Бёни, Х. и Улиг, Х. Х. Влияние легированного Re на критические потенциалы точечной коррозии нержавеющих сталей 18% Cr / 10% Ni. Наука о коррозии 9 , 353–355 (1969).

    Артикул Google ученый

  • 85.

    Janik-Czachor, M., Lunarska, E. & Szklarska-Smialowska, Z. Влияние содержания азота в нержавеющей стали 18Cr-5Ni-10Mn на восприимчивость к питтингу в хлоридных растворах. Коррозия 31 , 394–398 (1975).

    CAS Статья Google ученый

  • 86.

    Лунарска, Э., Шклярска-Симяловска, З. и Яник-Чахор, М. Восприимчивость Cr-Ni-Mn нержавеющих сталей к точечной коррозии в растворах хлоридов. Коррозия 31 , 231–234 (1975).

    CAS Статья Google ученый

  • 87.

    Гольдман, М.Э., Унлю, Н., Шифлет, Дж. Дж. И Скалли, Дж. Р. Избранные коррозионные свойства новой системы аморфного сплава Al-Co-Ce. Электрохимические и твердотельные письма 8 (2005).

  • 88.

    Бэнди, Р. и Ван Ройен, Д. Устойчивые к питтингу сплавы в высококонцентрированных хлоридных средах. Коррозия 39 , 227–236 (1983).

    CAS Статья Google ученый

  • 89.

    Вонг, Ф. Влияние состава сплава на локализованную коррозию сплавов NiCrMo . Кандидат наук. защитил диссертацию в Государственном университете Огайо (2009 г.).

  • 90.

    Халада, Г. П., Ким, Д. и Клейтон, С. Р. Влияние азота на электрохимическую пассивацию высоконикелевых нержавеющих сталей и тонких молибден-никелевых пленок. Коррозия (Хьюстон) 52 , 36–46 (1996).

    CAS Статья Google ученый

  • 91.

    Перрен Р. А. и др. . Коррозионная стойкость супердуплексных нержавеющих сталей в хлорид-ионных средах: исследования с помощью нового микроэлектрохимического метода. II. Влияние осадков. Наука о коррозии 43 , 727–745 (2001).

    CAS Статья Google ученый

  • 92.

    Sun, Y. T., Wang, J. M., Jiang, Y. M. & Li, J. Сравнительное исследование потенциодинамической и потенциостатической критической температуры точечной коррозии аустенитных нержавеющих сталей. Материалы и коррозия 69 , 44–52 (2018).

    CAS Статья Google ученый

  • 93.

    Машин Р. и Гуха П. Использование потенциостатических методов при разработке улучшенных нержавеющих сталей для химических предприятий. Материалы и коррозия 25 , 40–45 (1974).

    CAS Статья Google ученый

  • 94.

    Кларк К. А. и Гуха П. Повышение коррозионной стойкости, механических свойств и свариваемости дуплексных аустенитно-ферритных сталей. Материалы и коррозия 34 , 27–31 (1983).

    CAS Статья Google ученый

  • 95.

    Седрикс А.Дж. Коррозия нержавеющих сталей (Wiley, 1979).

  • 96.

    А Рохатги. WebPlotDigitizer 4.2 - извлечение данных из графиков, изображений и карт (2019).

  • 97.

    Франкель Г. С. Питтинговая коррозия металлов: обзор критических факторов. Журнал Электрохимического общества 145 , 2186–2198 (1998).

    ADS CAS Статья Google ученый

  • 98.

    Pourbaix, M. Атлас электрохимических равновесий в водных растворах (Национальная ассоциация инженеров по коррозии, 1974).

  • 99.

    Ли, Т., Скалли, Дж.Р. и Франкель Г. С. Локальная коррозия: разрыв пассивной пленки против стабильности роста ямки: Часть II. Модель критической температуры питтинга. Журнал Электрохимического общества 165 , C484 – C491 (2018).

    CAS Статья Google ученый

  • 100.

    Zhang, X. L., Jiang, Z. H., Yao, Z. P., Song, Y. & Wu, Z. D. Влияние скорости сканирования на кривую потенциодинамической поляризации, полученную для определения наклонов Тафеля и плотности тока коррозии. Наука о коррозии 51 , 581–587 (2009).

    CAS Статья Google ученый

  • 101.

    Nyby, C. et al. . Электрохимические показатели коррозионно-стойких сплавов. Цитринация https://citrination.com/datasets/192297 (2020).

  • 102.

    Nyby, C. et al. . Электрохимические показатели коррозионно-стойких сплавов. figshare https://doi.org/10.6084 / m9.figshare.13038257 (2020).

  • 103.

    Мишель, К. и Мередиг, Б. За пределами объемных монокристаллов: формат данных для всех взаимосвязей структура-свойства-обработка материалов. Бюллетень MRS 41 , 617–622 (2016).

    Артикул Google ученый

  • 104.

    Йе, Дж. У. Стратегии проектирования сплавов и будущие тенденции в высокоэнтропийных сплавах. JOM 65 , 1759–1771 (2013).

    CAS Статья Google ученый

  • 105.

    Чудо, Д. Б. Сплавы с высокой энтропией: текущая оценка основополагающих идей и основных эффектов и исследование «нелинейных сплавов». JOM 69 , 2130–2136 (2017).

    Артикул Google ученый

  • 106.

    Ward, L., Agrawal, A., Choudhary, A. & Wolverton, C. Универсальная среда машинного обучения для прогнозирования свойств неорганических материалов. npj Computational Materials (2016).

  • 107.

    Уорд, Л. и др. . Matminer: набор инструментов с открытым исходным кодом для интеллектуального анализа данных материалов. Вычислительное материаловедение (2018).

  • 108.

    Маркус П. О некоторых фундаментальных факторах влияния легирующих элементов на пассивацию сплавов. Наука о коррозии 36 , 2155–2158 (1994).

    CAS Статья Google ученый

  • Исследования электрохимической коррозии и жизнеспособности клеток in vitro на ортопедических имплантатах из нержавеющей стали, не содержащих никель

    1.Описание образца

    На рис. 1 показана рентгенограмма образцов нержавеющей стали без никеля, спеченных с различным содержанием добавки Mn – Si. Согласно анализу Ритвельда, проведенному программой MAUD, полностью аустенитные структуры без какой-либо второй фазы были распознаны во всех образцах. Размеры кристаллитов аустенита, определенные методом Double-Voigt, перечислены в таблице 2, демонстрирующей получение наноструктурированных аустенитных нержавеющих сталей, что подтверждено просвечивающей электронной микроскопией [17], [18].В таблице 2 также приведены средний размер пор и относительная плотность образцов по отношению к теоретическому значению, измеренному методом погружения в воду Архимеда, что указывает на увеличение плотности с увеличением содержания добавки. Действительно, расплавленная эвтектическая добавка Mn – Si смачивает основные частицы порошка, проникает в контакты частиц и зоны пор за счет капиллярных сил и обеспечивает путь с высокой диффузией. Это отвечает за уменьшение уровня и размера пор и, следовательно, за увеличение плотности.Стоит отметить, что на основе рентгеновского картирования было реализовано равномерное распределение элементов в структуре в масштабе, сравнимом с размером частиц порошка [17], [18].

    2. Электрохимические исследования

    Хорошо известно, что за счет уменьшения пористости улучшаются механические и коррозионные свойства деталей порошковой металлургии [14]. Однако в текущей работе, помимо положительного вклада добавки в увеличение плотности образца, химический состав меняется и может повлиять на коррозионное поведение.С другой стороны, зеренная структура, фактор, влияющий на электрохимическое поведение, образцов без никеля и 316L различается (таблица 2). Хотя индивидуальное влияние остаточной пористости, химического состава и нанокристалличности на электрохимическое поведение материалов известно, их одновременное изменение и определение преобладающего фактора заслуживают изучения. Чтобы сделать это, на поведение электрохимической коррозии in vitro медицинских нержавеющих сталей сфокусировали потенциал холостого хода, анодную поляризацию и измерения EIS в SBF.

    2.1. Потенциал холостого хода.

    Обычно зависимость потенциала холостого хода ( ocp ) от времени для образца B показана на рисунке 2. Другие образцы также показали аналогичные кривые по форме, но значения потенциала были другими, как указано ниже. Как видно, во-первых, потенциал уменьшился и приблизился к минимальному значению. Впоследствии оно постепенно увеличивалось и приближалось к стационарному значению со временем воздействия до 48 часов. Обратите внимание, что продолжительность воздействия свыше 48 часов не изменила ocp .Первое снижение ocp связано с удалением образовавшейся воздухом оксидной пленки на полированной поверхности. Сообщалось, что этот тип пленок, сформированных воздухом, богат оксидом железа [20] и может разлагаться в коррозионных электролитах даже в условиях разомкнутой цепи либо путем прямого растворения, либо путем разрушения растворением металла, если пленка не повреждена. непрерывный [21]. Однако при условии, что погружение продолжается достаточно долго (например, 48 часов, как используется в этой работе), начинает формироваться новая пленка, которая со временем изменяется по толщине, степени окисления и химическому составу.Этот простой постулат может объяснить увеличение ocp со временем после прохождения минимумов, где проявляется новая поверхностная пленка. О таком же медленном увеличении ocp со временем сообщалось для нержавеющих сталей ранее [20], [22]. Теория облагораживания пассивных металлов при длительном воздействии в условиях разомкнутой цепи в настоящее время хорошо разработана [23], и она показывает, что положительный дрейф в ocp происходит из-за прогрессирующего утолщения барьерного оксидного слоя.Одновременно прогнозируется снижение скорости коррозии, как это наблюдалось, по крайней мере, в случае сплава 22 [24]. Сравнивая потенциал при t = 0 и при стационарном потенциале, можно сделать вывод, что поверхностная пленка, образованная в растворе, более устойчива и защитна, чем пленка, образованная воздухом.

    После 48 часов погружения ocp был измерен как -121, -110, -100 и -109 мВ (E по сравнению с SCE) для образцов A, B, C и 316L, соответственно. То есть для образцов без никеля при увеличении содержания спекающей добавки Mn – Si измеряются более благородные значения потенциала коррозии, хотя на основании их химического состава (таблица 1) можно было ожидать, что поверхностный слой сплава с меньшее содержание добавки обеспечивает большую защиту и более благородный потенциал.В этих условиях кажется, что остаточная пористость в образцах, а не химический состав, играет решающую роль в определении коррозионного поведения. Электролит в порах задерживается и застаивается; таким образом, поры превращаются в предпочтительные места для локального коррозионного воздействия, особенно в хлоридсодержащих растворах, из-за локального повышения кислотности. Это явление может замедлить формирование и, следовательно, ухудшить защитные характеристики поверхностной пленки.Таким образом, поры существенно смещают ocp в сторону более активных потенциалов, поскольку они увеличивают склонность к коррозии. Действительно, компромисс между химическим составом и пористостью, по-видимому, определяет ocp , как отмечалось ранее. Возможно, химический состав предполагает снижение потенциала за счет увеличения спекающей добавки, но наличие пор предполагает увеличение потенциала. Поскольку экспериментальные результаты показали увеличение ocp с увеличением содержания добавки, можно сделать четкий вывод о том, что вклад пор преобладает над вкладом композиции.Однако, хотя 316L более плотный, чем образец C, более активный потенциал 316L показывает преобладание химического состава в этом сравнении. С другой стороны, наноразмерная структура образца C по сравнению с крупнозернистой структурой 316L может улучшить защитные свойства поверхностной пленки и может увеличить ocp . Влияние входящих в состав легирующих элементов и наноразмерной структуры на коррозионное поведение обсуждается позже.

    В целом, хотя исследования ocp представляют начальную и качественную классификацию коррозионного воздействия, специфичную для экспериментальных условий испытания, подходы поляризации и импеданса позволяют более точно оценить локализованную и общую коррозию, как показано ниже. .

    2.2. Анодная потенциодинамическая поляризация.

    После погружения образцов в SBF на 48 часов и достижения стационарных условий было проведено анодное потенциодинамическое поляризационное сканирование (рис. 3), чтобы оценить степень пассивации и охарактеризовать локализованное коррозионное поведение. Легкость формирования и стабильность защитной пассивной пленки может быть определена по результатам поляризации (плотность пассивного тока и пассивный диапазон).

    Плотность пассивного тока, которая является обратным индикатором пассивности, увеличивается в следующем порядке: B <316L

    Стабильность пассивной пленки, оцениваемая по потенциалу пробоя и ширине пассивного диапазона, увеличивается в следующем порядке: 316L

    Было предложено множество механизмов, объясняющих положительное влияние легирования азотом на коррозионное поведение нержавеющих сталей, включая образование аммиака, обогащение поверхности, анодную сегрегацию, образование солевой пленки и синергетические эффекты с участием Мо, N и Cr [30] .Обычно азот улучшает сопротивление питтингу в водных растворах хлорида, поскольку он концентрируется на поверхности и, как полагают, производит аммиак, который нейтрализует ионы водорода, образующиеся в зарождающихся трещинах в результате дифференциальной аэрации. Таким образом, даже в нейтральных и щелочных растворах внутри ямок и / или пор создается локально кислая среда из-за гидролиза растворенных металлов. Кроме того, N в сочетании с Mo дает более защитную пассивную пленку, поскольку оба термодинамически более благородны, чем Fe, и их реакция растворения является медленным и многоэлектронным процессом [31].

    С другой стороны, нанокристаллизация играет важную роль в электрохимической коррозии, когда продукты коррозии нерастворимы; например, для нержавеющих сталей. Сообщалось, что нанокристаллизация изменяет состав, морфологию и процесс роста пассивной пленки, что может улучшить ее компактность и защитные свойства [21], [32].

    2.3. Электрохимическая импедансная спектроскопия.

    Графики импеданса Найквиста и Боде для образцов при ocp после погружения в SBF на 48 часов показаны на рисунке 4.Видно, что все образцы демонстрируют одинаковое поведение импеданса в выбранных условиях испытаний. Диаграммы Найквиста типичны для пассивных систем с большими значениями действительной и мнимой составляющих импеданса на низких частотах. На графиках фазового угла Боде можно увидеть широкое плато. Согласно этим кривым значения импеданса показывают, что коррозионная стойкость увеличивается в следующем порядке: C Z CPE ) CPE выражается как: (2) где Q - емкость в F, ω - угловая частота ( ω = 2π f ; f - частота в Гц), j равно (−1) 0.5 и n - это эмпирическая экспонента, которая меньше единицы и описывает отклонение от идеального конденсатора ( n = 1, 0, −1 и 0,25–0,5, что соответствует чистому конденсатору, резистору, катушке индуктивности, и импеданс Варбурга соответственно). Следовательно, полный импеданс предложенной схемы равен: (3) где R sol - сопротивление электролита, R 1 - сопротивление пор или сопротивление ионопроводящих путей в пленке, а R 2 - сопротивление переносу заряда.CPE 1 ( Q 1 , n 1 ) и CPE 2 ( Q 2 , n 2 ) соответствуют распределенным конденсаторам пленки и двойного слоя. , соответственно.

    Параметры эквивалентной схемы приведены в таблице 3. Согласно таблице 3, поскольку R 1 значительно ниже, чем R 2 , сопротивление поляризации ( R p ), которое является суммой все омические сопротивления можно считать соответствующими R 2 . R p - это общая устойчивость поверхности к общей коррозии и может рассматриваться как критерий для оценки скорости коррозии и скорости выделения ионов: чем выше R p , тем ниже скорость коррозии в условиях испытаний. Таким образом, скорости коррозии и скорости высвобождения ионов в образцах демонстрируют тенденцию к увеличению в следующем порядке: B <316L

    3. Жизнеспособность клеток

    Ранее указывалось, что жизнеспособность клеток можно точно оценить путем предварительного окрашивания клеток CFDA-SE [35].Используя этот подход, жизнеспособность hMSCs на образцах из нержавеющей стали оценивали через один день культивирования. Согласно фиг.5, цитоплазматическое содержимое, полученное в результате цикла замораживания / оттаивания, указывает на то, что жизнеспособность клеток для образцов из нержавеющей стали значительна и сопоставима с TCP, что позволяет предположить, что они не токсичны для клеток. Супернатанты, собранные через один день, также продемонстрировали аналогичные тенденции. Видно, что жизнеспособность немного снижается в следующем порядке: B> 316L> A> C.

    На рис. 6 показана микрофотография СЭМ с малым увеличением ячеек, закрепленных на образце В из нержавеющей стали, представляющая желаемое распределение и выгодные особенности ячеек на поверхности. На микрофотографиях других образцов, сделанных с помощью SEM, были обнаружены аналогичные особенности. Морфология и распространение клеток более очевидны на микрофотографии поверхности культивированных клеток с большим увеличением, полученной с помощью SEM (рис. 7). По данным СЭМ-микрофотографий, клетки хорошо распределены по всей поверхности с многочисленными ламеллиподиями и филоподиями.Тело клеток имеет средний размер 20 мкм, и у большинства из них развиты цитоплазматические отростки в виде рукавов до 100 мкм в длину. Эта желательная характеристика указывает на хорошую миграцию и прикрепление клеток, что подразумевает биосовместимость имплантатов, как было обнаружено с помощью вышеуказанного количественного анализа.

    Незначительное различие в поведении клеток при адгезии можно объяснить количеством высвобождаемых ионов металлов. Рассмотрение результатов электрохимических экспериментов подразумевает, что сопротивление поляризации, оцененное с помощью импедансной спектроскопии, представляет собой ранжирование, которое идентично количественной оценке адгезии клеток.Разумно сопоставить результаты этих испытаний, потому что измерения импеданса (особенно с точки зрения поляризационного сопротивления) показывают тенденцию к общей коррозии и, следовательно, к увеличению количества высвобождаемых ионов металлов, которые являются важными факторами, влияющими на жизнеспособность ячейки. . Таким образом, сходство в полученном ранжировании означает, что оценка импеданса является подходящим подходом для анализа жизнеспособности клеток, по крайней мере, качественно. Обратите внимание, что адгезия клеток напрямую связана со скоростью высвобождения ионов, а не с реальной площадью поверхности, как указано в части, посвященной импедансу в этой статье.Следовательно, связь ранжирования образцов, основанная на исследованиях импеданса и жизнеспособности клеток, отражает тот факт, что в этом исследовании реальная площадь поверхности, включая площадь поверхностных пор, не влияет на определение ранжирования посредством анализа импеданса, поскольку проведенное в этом исследовании.

    Долговременное и электрохимическое исследование коррозии холоднодеформированных нержавеющих сталей AISI 316L и 316LVM в моделируемой биологической жидкости

    Долговременное и электрохимическое исследование коррозии холоднодеформированных нержавеющих сталей AISI 316L и 316LVM в моделируемой биологической жидкости

    Нержавеющие стали

    AISI 316L и 316LVM в отожженных (закалка в растворе от 1050 ° C) и прокатных (10% и 20% холодная обработка) условиях были оценены на предмет их долговременного и электрохимического коррозионного поведения в моделируемой жидкости тела (SBF) при 37 ° C. .Методами, используемыми для определения их коррозионной стойкости, были метод потери веса, спектроскопия электрохимического импеданса (EIS) и потенциодинамическая поляризация. Сканирующая электронная микроскопия (SEM) использовалась для исследования морфологии поверхности сплавов после поляризационных испытаний. Анализ поверхности пленок, сформированных на сталях в SBF, был проведен с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS). Потеря веса и скорость коррозии уменьшались с увеличением степени холодной обработки.Сопротивление пассивной пленки напрямую связано с коррозионной стойкостью материала и увеличивается при холодной обработке, что указывает на образование большего защитного оксидного слоя на поверхности холоднодеформированных образцов. Плотность тока коррозии ( I corr ) уменьшалась с увеличением степени холодной обработки, и одновременно потенциалы коррозии ( E corr ) становились более положительными. При наблюдении морфологии ямок с помощью SEM более мелкие ямки были связаны с холодно обработанными образцами по сравнению с отожженными образцами.Результаты XPS показали, что основными элементами в пассивном оксидном слое были Cr, Fe и Mo. Соотношение оксид хрома (окс): гидроксид хрома (hy) и оксид железа (окс): гидроксид железа (hy) Было замечено, что соотношение для катаных материалов выше, чем для отожженных материалов, что указывает на то, что пассивные пленки на катаных материалах являются более защитными и улучшают коррозионную стойкость.

    У вас есть доступ к этой статье

    Подождите, пока мы загрузим ваш контент... Что-то пошло не так. Попробуйте снова?

    Произошла ошибка при настройке вашего пользовательского файла cookie

    Произошла ошибка при настройке вашего пользовательского файла cookie

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

    Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

    Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

    • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
    • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
    • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
    • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
    • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

    Почему этому сайту требуются файлы cookie?

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

    Что сохраняется в файле cookie?

    Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

    Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

    Измерения электрохимической коррозии - Гальваническая коррозия

    Обзор электрохимических основ коррозии

    Большая часть коррозии металлов происходит в результате электрохимических реакций на границе раздела между металлом и раствором электролита. Например, тонкая пленка влаги на поверхности металла образует электролит для атмосферной коррозии. Второй пример - это когда влажный бетон является электролитом для коррозии арматурных стержней в мостах.Хотя большая часть коррозии происходит в воде, коррозия в неводных системах известна.

    Коррозия обычно происходит со скоростью, определяемой равновесием противоположных электрохимических реакций. Одна из реакций - это анодная реакция, при которой металл окисляется, высвобождая электроны в металл. Другой - катодная реакция, в которой частицы раствора (часто O 2 или H + ) восстанавливаются, удаляя электроны из металла. Когда эти две реакции находятся в равновесии, поток электронов от каждой реакции уравновешен, и чистый поток электронов (электрический ток) не возникает.Две реакции могут происходить на одном металле или на двух разнородных металлах (или участках металла), которые электрически связаны.

    На рисунке 1 показан этот процесс. По вертикальной оси отложен электрический потенциал, а по горизонтальной оси - логарифм абсолютного тока. Теоретический ток анодной и катодной реакций представлен прямыми линиями. Кривая линия - это полный ток: сумма анодного и катодного токов. Это ток, который вы измеряете, когда проверяете потенциал металла своим потенциостатом.Острая точка на кривой - это фактически точка, в которой ток меняет полярность, когда реакция меняется с анодной на катодную или наоборот. Острый момент вызван нанесением графика по логарифмической оси. Использование логарифмической оси необходимо из-за широкого диапазона значений тока, которые необходимо регистрировать во время эксперимента по коррозии. Из-за явления пассивности ток часто изменяется на шесть порядков во время эксперимента по коррозии.

    Рисунок 1. Процесс коррозии с проявлением анодной и катодной составляющих тока.

    Потенциал металла - это средство, с помощью которого анодная и катодная реакции поддерживаются в равновесии. См. Рис. 1. Обратите внимание, что ток каждой полуреакции зависит от электрохимического потенциала металла. Предположим, что анодная реакция высвобождает в металл слишком много электронов. Таким образом, избыток электронов смещает потенциал металла в более отрицательную сторону, что замедляет анодную реакцию и ускоряет катодную реакцию.Это противодействует начальному возмущению системы.

    Равновесный потенциал, принимаемый металлом при отсутствии электрических соединений с металлом, называется потенциалом холостого хода E oc . В большинстве экспериментов по электрохимической коррозии первым шагом является измерение E oc .

    Значение анодного или катодного тока при E oc называется током коррозии, I corr . Если бы мы могли измерить I corr , мы могли бы использовать его для расчета скорости коррозии металла.К сожалению, I corr нельзя измерить напрямую. Однако его можно оценить с помощью электрохимических методов. В любой реальной системе I corr и скорость коррозии являются функцией многих параметров системы, включая тип металла, состав раствора, температуру, движение раствора, историю металла и многие другие.

    Приведенное выше описание процесса коррозии ничего не говорит о состоянии металлической поверхности. На практике многие металлы в процессе коррозии образуют оксидный слой на своей поверхности.Если оксидный слой препятствует дальнейшей коррозии, говорят, что металл пассивируется. В некоторых случаях локальные участки пассивной пленки разрушаются, что приводит к значительной коррозии металла на небольшой площади. Это явление называется точечной коррозией или просто точечной коррозией.

    Поскольку коррозия происходит в результате электрохимических реакций, электрохимические методы идеально подходят для изучения процессов коррозии. В электрохимических исследованиях образец металла с площадью поверхности в несколько квадратных сантиметров используется для моделирования металла в корродирующей системе.Металлический образец погружают в раствор, характерный для окружающей среды металла в исследуемой системе. Дополнительные электроды погружаются в раствор, и все электроды подключаются к устройству, называемому потенциостатом. Потенциостат позволяет изменять потенциал металлического образца контролируемым образом и измерять протекающий ток в зависимости от приложенного потенциала.

    Полезны поляризации как с регулируемым потенциалом (потенциостатическая), так и с регулируемым током (гальваностатическая).Когда поляризация выполняется потенциостатически, измеряется ток, а когда это делается гальваностатически, измеряется потенциал. Это обсуждение будет сосредоточено на методах с контролируемым потенциалом, которые гораздо более распространены, чем гальваностатические методы. За исключением зависимости потенциала холостого хода от времени, электрохимического шума, гальванической коррозии и некоторых других, потенциостатический режим используется для нарушения равновесного процесса коррозии. Когда потенциал металлического образца в растворе отклоняется от E oc , это называется поляризацией образца.Отклик (то есть результирующий ток) металлического образца измеряется по мере его поляризации. Отклик используется для разработки модели коррозионного поведения образца.

    Количественная теория коррозии

    В предыдущем разделе мы указали, что I corr нельзя измерить напрямую. Во многих случаях вы можете оценить это по данным зависимости тока от напряжения. Вы можете измерить логарифмическую кривую зависимости тока от потенциала в диапазоне около половины вольта. Сканирование напряжения сосредоточено на E oc .Затем вы подгоняете измеренные данные к теоретической модели процесса коррозии.

    Модель, которую мы используем для процесса коррозии, предполагает, что скорость как анодного, так и катодного процессов контролируется кинетикой реакции переноса электрона на поверхности металла. Обычно это характерно для коррозионных реакций. Электрохимическая реакция под кинетическим контролем подчиняется уравнению. 1, уравнение Тафеля.

    В этом уравнении

    I

    - ток реакции

    I 0

    - это константа, зависящая от реакции, называемая током обмена

    .

    E

    - потенциал электрода

    E 0

    - равновесный потенциал (константа для данной реакции)

    β

    - постоянная Тафеля реакции (постоянная для данной реакции, с единицами измерения вольт / декада.

    Уравнение Тафеля описывает поведение одной изолированной реакции. В системе коррозии мы имеем две противоположные реакции: анодную и катодную.

    Уравнения Тафеля для анодных и катодных реакций в коррозионной системе могут быть объединены для создания уравнения Батлера-Фольмера (уравнение 2).

    где

    I

    - измеренный ток от ячейки в амперах

    И корр

    - ток коррозии в амперах

    E

    - потенциал электрода

    E корр.

    - потенциал коррозии в вольтах

    β а

    - анодная постоянная β Тафеля в вольтах на декаду

    β с

    - катодная постоянная Тафеля β в вольтах на декаду

    Что означает уравнение.2 предсказать кривую зависимости тока от напряжения? В E или каждый экспоненциальный член равен единице. Следовательно, ток ячейки равен нулю, как и следовало ожидать. Вблизи E или оба экспоненциальных члена вносят вклад в общий ток. Наконец, поскольку потенциал перемещается далеко от E или потенциостатом, преобладает один экспоненциальный член, а другой член можно игнорировать. Когда это происходит, график зависимости логарифмического тока от потенциала становится прямой линией.

    График зависимости логарифма I от E называется графиком Тафеля.График Тафеля на рисунке 1 был построен непосредственно из уравнения Батлера-Фольмера. Обратите внимание на линейные участки кривой тока ячейки.

    На практике многие системы коррозии контролируются кинетически и, таким образом, подчиняются уравнению. 2. Кривая логарифмического тока в зависимости от потенциала, которая является линейной по обе стороны от E или , указывает на кинетическое управление исследуемой системой. Однако могут возникнуть сложности, такие как:

    • Концентрационная поляризация, где скорость реакции контролируется скоростью, с которой реагенты достигают поверхности металла.Часто катодные реакции демонстрируют концентрационную поляризацию при более высоких токах, когда диффузия иона кислорода или водорода не достаточно быстра для поддержания кинетически контролируемой скорости.
    • Образование оксида, которое может приводить или не приводить к пассивации. Этот процесс может изменить поверхность исследуемого образца. Исходная поверхность и измененная поверхность могут иметь разные значения констант в формуле. 2.
    • Другие эффекты, изменяющие поверхность, такие как преимущественное растворение одного компонента сплава, также могут вызывать проблемы.
    • Смешанный процесс управления, при котором одновременно происходит более одной катодной или анодной реакции, может усложнить модель. Примером смешанного управления является одновременное восстановление ионов кислорода и водорода.
    • Наконец, падение потенциала в результате тока ячейки, протекающего через сопротивление раствора ячейки, вызывает ошибки в кинетической модели. Этот последний эффект, если он не слишком серьезен, можно исправить с помощью ИК-компенсации в потенциостате.

    В большинстве случаев сложности, подобные перечисленным выше, вызывают нелинейность на графике Тафеля.С осторожностью используйте результаты, полученные на графике Тафеля без четко определенной линейной области.

    Классический анализ Тафеля выполняется путем экстраполяции линейных частей графика зависимости логарифмического тока от потенциала обратно на их пересечение. См. Рисунок 2 (который представляет собой рисунок 1, перепечатанный с аннотациями, демонстрирующими анализ). Значение анодного или катодного тока на пересечении составляет I corr . К сожалению, многие реальные антикоррозионные системы не обеспечивают достаточной линейной области для точной экстраполяции.Наиболее современное программное обеспечение для испытаний на коррозию, такое как программное обеспечение Corrosion Techniques от Gamry Instruments, выполняет более сложную численную аппроксимацию уравнения Батлера-Фольмера. Измеренные данные соответствуют формуле. 2, изменяя значения E corr , I corr , β a и β c . Преимущество метода аппроксимации кривой состоит в том, что он не требует полностью развернутой линейной части кривой.

    Рис. 2. Классический анализ Тафеля.

    Сопротивление поляризации

    Ур. 2 можно дополнительно упростить, ограничив потенциал очень близким к E или . Вблизи E или кривая зависимости тока от напряжения представляет собой прямую линию. Наклон этой линии выражен в единицах сопротивления (Ом). Наклон, следовательно, называется сопротивлением поляризации, R p . Значение R p может быть объединено с оценкой коэффициентов β для получения оценки тока коррозии.

    Если мы аппроксимируем экспоненциальные члены в уравнении. 2 с первыми двумя членами разложения в степенной ряд () и упрощением, мы получаем одну форму уравнения Штерна-Гири:

    В эксперименте с поляризационным сопротивлением вы записываете кривую зависимости тока от напряжения как напряжение ячейки колеблется в небольшом диапазоне потенциалов, который очень близок к E oc (обычно ± 10 мВ). Числовая аппроксимация кривой дает значение поляризационного сопротивления R p .Данные о сопротивлении поляризации не дают никакой информации о значениях коэффициентов β. Таким образом, чтобы использовать уравнение. 3 необходимо указать значения β. Их можно получить из графика Тафеля или оценить, исходя из вашего опыта работы с системой, которую вы тестируете.

    Расчет скорости коррозии по току коррозии

    Численный результат, полученный путем подгонки данных коррозии к модели, обычно представляет собой ток коррозии. Нас интересуют скорости коррозии в более полезных единицах скорости проникновения, таких как миллиметры в год.Как ток коррозии используется для увеличения скорости коррозии? Предположим, что в реакции электролитического растворения участвует химическое вещество, S:

    S ® S n + + n e–

    . Вы можете связать текущий поток с массой с помощью закона Фарадея.

    Q = nFM Ур. 4

    где

    квартал

    - заряд в кулонах, полученный в результате реакции S

    n

    - количество электронов, перенесенных на молекулу или атом S

    .

    Факс

    - постоянная Фарадея = 96 485 кулонов / моль

    м

    - количество молей S, реагирующих

    Более полезная форма уравнения.4 требует концепции эквивалентного веса. Эквивалентный вес (EW) - это масса разновидностей S, которые будут реагировать с одним зарядом Фарадея. Для атомарного компонента EW = AW / n (где AW - атомный вес компонента).

    Вспоминая, что M = m / AW и подставляя в уравнение. 4 получаем:

    , где м - масса прореагировавшего вещества S.

    В случаях, когда коррозия происходит равномерно по всей поверхности металла, скорость коррозии может быть рассчитана в единицах расстояния в год.Будьте осторожны: этот расчет действителен только для равномерной коррозии; он резко недооценивает проблему, возникающую при локальной коррозии!

    Для сложного сплава, который подвергается равномерному растворению, эквивалентный вес представляет собой средневзвешенное значение эквивалентных весов компонентов сплава. В качестве весового коэффициента используется мольная доля, а не массовая доля. Если растворение неоднородно, возможно, придется измерить продукты коррозии для расчета EW.

    Преобразование потери веса в скорость коррозии (CR) несложно.Нам нужно знать плотность d и площадь образца A. Заряд определяется как Q = It, где t - время в секундах, а I - ток. Мы можем подставить значение постоянной Фарадея. Изменение уравнения. 5,

    где

    И корр

    Ток коррозии в амперах

    К

    Константа, определяющая единицы скорости коррозии

    EW

    Эквивалентный вес в граммах / эквивалент

    д

    Плотность в г / см 3

    А

    Площадь образца в см 2

    Таблица 1.Константы скорости коррозии

    Единицы скорости коррозии

    К

    Шт.

    мм / год (мм / год)

    3272

    мм (А-см-год)

    миллидюймов в год (mpy)

    1,288 × 10 5

    миллидюймов (А-см-год)

    ИК-компенсация

    Когда вы пропускаете ток между двумя электродами в проводящем растворе, в растворе всегда есть области с разными потенциалами.Большая часть общего изменения потенциала происходит очень близко к поверхности электродов. Здесь градиенты потенциала в значительной степени вызваны градиентами ионной концентрации, возникающими вблизи металлических поверхностей. Кроме того, всегда существует разность потенциалов (падение потенциала), вызванная протеканием тока через сопротивление в объеме раствора.

    В электрохимическом эксперименте потенциал, который вы хотите контролировать или измерять, - это потенциал металлического образца (так называемого рабочего электрода) по сравнению с электродом сравнения.Обычно нас не интересуют падения потенциала, вызванные сопротивлением раствора, потому что они незначительны в типичных растворах электролитов, таких как 1 M H 2 SO 4 или 5% NaCl.

    Потенциостаты Gamry Instruments, как и все современные электрохимические инструменты, представляют собой трехэлектродные потенциостаты. Они измеряют и регулируют разность потенциалов между нетоковедущим электродом сравнения и одним из двух токоведущих электродов (рабочим электродом).Падение потенциала возле другого токоведущего электрода (противоэлектрода) не имеет значения при использовании трехэлектродного потенциостата.

    Тщательное размещение электрода сравнения может компенсировать некоторое падение ИК-излучения, возникающее из-за тока ячейки I, протекающего через сопротивление раствора R. Вы можете думать об электроде сравнения как о измерении потенциала где-то вдоль сопротивления раствора. Чем ближе он к рабочему электроду, тем ближе вы к измерению потенциала без ИК-ошибок.Однако на практике полная компенсация инфракрасного излучения не может быть достигнута путем размещения электрода сравнения из-за конечных физических размеров электрода. Часть сопротивления ячейки, которая остается после установки электрода сравнения, называется нескомпенсированным сопротивлением, R u .

    Потенциостаты Gamry могут использовать прерывание по току или компенсацию IR с положительной обратной связью для динамической коррекции нескомпенсированных ошибок сопротивления. В технике прерывания тока ток ячейки периодически отключается на очень короткое время.При отсутствии тока, протекающего через сопротивление раствора, падение ИК-излучения мгновенно исчезает. Падение потенциала на поверхности электрода остается постоянным в быстром масштабе времени. Разница потенциалов при текущем и отсутствии тока является мерой нескомпенсированного падения ИК-излучения.

    Потенциостат выполняет измерение прерывания тока сразу после получения каждой точки данных. На самом деле потенциостат снимает три показания потенциала: E 1 до отключения тока, E 2 и E 3 , когда он выключен (см. Рисунок 3).Обычно последние два используются для экстраполяции разности потенциалов ∆E обратно к точному моменту, когда ток был прерван. Время прерывания зависит от тока ячейки. Время прерывания составляет 40 мкс для более высоких диапазонов тока. В более низких диапазонах тока прерывание длится дольше.

    Рисунок 3 . Потенциал прерывания тока в зависимости от времени.

    В режимах с контролируемым потенциалом приложенный потенциал можно динамически корректировать с учетом измеренной ИК-погрешности одним из нескольких способов.В простейшем из них ИК-ошибка из предыдущего пункта применяется как поправка к приложенному потенциалу. Например, если требуется потенциал без ИК-излучения 1 В, а измеренная ошибка ИК-излучения составляет 0,2 В, потенциостат применяет 1,2 В. Поправка всегда на одну точку ниже, поскольку ИК-ошибка из одной точки применяется для исправления приложенного потенциал для следующей точки. В дополнение к этому нормальному режиму потенциостат Gamry Instruments предлагает более сложные режимы обратной связи, в которых две точки на кривой затухания усредняются.

    По умолчанию в режимах с управляемым потенциалом потенциальная ошибка, измеренная с помощью прерывания по току, используется для корректировки приложенного потенциала. В режимах управляемого тока коррекция не требуется. Если выбрана ИК-компенсация, измеренная ИК-ошибка вычитается из измеренного потенциала. Таким образом, все указанные потенциалы не содержат ИК-ошибки.

    Подробное теоретическое обсуждение нескомпенсированной устойчивости см. В Keith B. Oldham, et al., Analytical Chemistry, 72 (2000), 3972 и 3981.

    Условные обозначения по току и напряжению

    Полярность тока при электрохимических измерениях может быть несовместимой. Значение тока -1,2 мА может означать разные вещи для работников разных отраслей электрохимии или в разных странах или даже для разных потенциостатов. Для электрохимика-аналитика это составляет 1,2 мА анодного тока. Для исследователя коррозии это означает катодный ток 1,2 мА. Потенциостат Gamry Instruments в режиме по умолчанию следует соглашению о коррозии для тока, в котором положительные токи являются анодными, а отрицательные - катодными.Для удобства наших пользователей по всему миру потенциостаты Gamry Instruments могут предоставить текущую полярность в соответствии с вашими предпочтениями с помощью простой программной команды.

    Полярность потенциала также может быть источником путаницы. При измерении электрохимической коррозии равновесный потенциал, принимаемый металлом при отсутствии электрических соединений с металлом, называется потенциалом холостого хода E oc . Мы используем термин «потенциал коррозии» E или для обозначения потенциала в электрохимическом эксперименте, при котором ток не протекает, как это определено путем численного подбора данных зависимости тока от потенциала.В идеальном случае значения для E oc и E corr идентичны. Одна из причин, по которой два напряжения могут различаться, заключается в том, что во время сканирования на поверхности электрода произошли изменения.

    В большинстве современных потенциостатов все потенциалы указываются или сообщаются как потенциал рабочего электрода относительно электрода сравнения или потенциала холостого хода. Первый всегда обозначается как «vs. E ref », а последний как« vs. E oc ”.Уравнения для преобразования одной формы потенциала в другую:

    E против E
    oc = (E против E ref ) - E oc
    E против E
    ref = (E vs. E oc ) + E oc

    Независимо от того, соответствуют ли потенциалы E ref или E oc , используется одно знаковое соглашение. Чем более положительный потенциал, тем он более анодный. Более высокие анодные потенциалы ускоряют окисление на рабочем электроде.И наоборот, отрицательный потенциал ускоряет восстановление на рабочем электроде.

    Некоторые источники по теории коррозии и испытаниям на электрохимическую коррозию

    Методы электрохимических испытаний на постоянном токе, N.G. Томпсон и Дж. Плательщик, Национальная ассоциация инженеров-коррозионистов. ISBN: 1-877914-63-0.

    Принципы и предотвращение коррозии, Денни А. Джонс, Прентис-Холл, 1996. ISBN 0-13-359993-0.

    Метод поляризационного сопротивления для определения мгновенных скоростей коррозии, J.R. Scully, Corrosion, 56 (2000), 199.

    Некоторые методы электрохимической коррозии одобрены ASTM (Американское общество испытаний и материалов, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428. Их можно найти в томе 3.02). стандартов ASTM:

    G 5: Потенциостатические и потенциодинамические измерения анодной поляризации

    G 59: Измерения поляризационного сопротивления

    G 61: Циклические измерения поляризации для определения локализованной коррозионной восприимчивости сплавов на основе железа, никеля и кобальта

    G 100: Циклическая поляризация гальвано-лестничной клетки

    G 106: Проверка алгоритма и оборудования для измерения электрохимического импеданса

    G 108: Электрохимическая потенциокинетическая реактивация (ЭПР) для обнаружения сенсибилизации

    G 150: Электрохимическая критическая питтинговая коррозия стали

    Испытание температуры нержавеющей стали

    Методы в инженерии коррозии, Национальная ассоциация Corrosio Русские инженеры, 1986.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *