7.1.2. Межкристаллитная коррозия сварных соединений

Межкристаллитная коррозия (рис. 40) наблюдается:

– в основном металле на некотором удалении от шва;

– в металле шва;

– непосредственно у границы сплавления (ножевая коррозия).

Рис. 40. Схема МКК в основном металле	Причины, вызывающие развитие МКК на различных участках сварного соединения, различны. Появление очагов коррозии на участке 1 связано с длительным пребыванием металла при Т=450...850°С и выпадением из аустенита комплексных карбидов, обедняющих хромом периферийные участки зерен аустенита. Это приводит к его разрушению по границам зерен.
Рис. 41. Зависимость МКК от температуры и времени нагрева		Наименьшее время выдержки, необходимое для того, чтобы металл приобрел чувствительность к МКК, лежит в интервале Т = 650...700 °С. Отвечающее этому интервалу время называется критическим (tкр) (рис. 41). Как ниже, так и выше указанных температур увеличивается время, нужное для появления в металле чувствительности к коррозии.

При Т > 850 °С структурных изменений, способствующих появлению МКК в металле, вообще не наблюдается, так как при длительной выдержке Сг успевает продифундировать из центра зерна к периферии. Для увеличе­ния стойкости против МКК необходимо:

• увеличить t_кр;

• уменьшить в стали содержание углерода (< 0,03 %);

• легировать сталь более сильными карбидообразователями, чем Сг (Ti, С, NbC, VC). Тогда при содержании углерода больше предела его растворимости в аустените (0,02 %) углерод выделится не в виде карбидов хрома, а в виде карбидов TiC, NbC, но при этом повысится прочность и понизится пластичность стали;

• получить 2-х фазную А–Ф структуру (долегирование металла шва элементами-ферритизаторами);

• обеспечить высокие скорости охлаждения в области критических температур (500...800 °С) при сварке;

• провести гомогенизирующую термообработку (закалку или стабилизирующий отжиг).

Избежать появления МКК в ЗТВ позволяет:

1. Закалка на гомогенный твердый раствор. При нагреве под закалку (выше линии SE) выпавшие карбиды хрома растворяются в аустените. Последующее быстрое охлаждение позволяет получить однородный аустенит.

2. Стабилизирующий (диффузионный) отжиг. Нагрев при Т=850...900 °С в течение 2...3 часов с последующим остыванием на воздухе. Карбиды в этом случае выпадают более полно, но за счет диффузионных процессов содержание хрома в объеме зерна аустенита выравнивается и металл становится нечувствительным к МКК.

3. Режим сварки, исключающий перегрев металла (сварка с малой погонной энергией, искусственное охлаждение металла ЗТВ).

МКК в металле шва обусловлена наличием карбида хрома по границам зерен или низкой стойкостью металла к воздействию опасных темпе­ратур в процессе эксплуатации сварного соединения.

Если С  0,02...0,03 %, то карбиды выпадать не будут (предельная растворимость), но практически С = 0,08...0,12 %. Наличие первичного феррита в аустенитном шве увеличивает стойкость к МКК, так как феррит имеет менее компактную упаковку атомов в кристаллической решетке, в связи с чем подвижность атомов Сг и С в ГЦК-решетке –железа ниже, чем в ОЦК-решетке –Fe.

Поэтому карбиды хрома располагаются по границам ферритных участков, где сосредоточиваются места обеднения хромом. Химические нестойкие участки перемешиваются здесь с химическими стойкими зернами, служащими своеобразным барьером против проникновения агрессивной среды. Следует также иметь в виду быстрое восстановление необходимой концентрации хрома в обедненных участках за счет высокой скорости диффузии хрома в феррите.

Для устранения МКК применяют диффузионный отжиг, вводят в металл шва активные карбидообразователи или создают аустенитно-ферритную структуру.