METAL 2004
Hradec nad Moravicí
POROVNÁNÍ ODOLNOSTI SVAROVÝCH SPOJU POTRUBÍ Z OCELÍ TYPU CrNiMo 17-12-2 PROTI BODOVÉ KOROZI COMPARISON OF RESISTANCE TO PITTING CORROSION OF WELD JOINTS OF CrNiMo 17-12-2 STEEL PIPINGS Stanislav Lasek, Marie Blahetová, Vladimír Cíhal, Zdena Krhutová, Drahomír Schwarz, František Beno* VŠB – Technická univerzita Ostrava, 17. listopadu 15, 708 33 Ostrava – Poruba *CEZ a.s., JE Dukovany Abstrakt V príspevku je porovnána odolnost proti bodové korozi vybraných svarových spoju (Sv04Ch19N11M3, Inertfil 19123nC)) potrubí z austenitických korozivzdorných ocelí typu CrNiMo17-12-2 (1.4404, 1.4435, 1.4571) s dodaným povrchem (nábehové barvy) a po jeho metalografickém broušení. Na základe ponorových zkoušek, gravimetrických merení a elektrochemických metod byly stanoveny intervaly anebo hodnoty kritických teplot bodové koroze pro oblasti svarových spoju ve standardních roztocích a v technické vode z elektrárny. Struktura materiálu a lokální koroze svarových spoju byla hodnocena také metalograficky. Podle zaznamena ných polarizacních krivek byly zjišteny rozdíly v korozní odolnosti zkoušených oblasti svarových spoju, které jsou dokumentovány na metalografických i barevných stereomikroskopických snímcích. 1. ÚVOD Kritické teploty bodové koroze (CPT - critical pitting temperature) jsou duležité pro porovnání kvality a odolnosti vysokolegovaných ocelí a slitin proti bodové korozi. Pri teplotách pod CPT nedochází v daném prostredí k rozvoji bodové koroze, zatímco nad CPT probíhá šírení bodové koroze s možností perforace sten zarízení, potrubí apod., pritom korozní body (dulky) pusobí jako koncentrátory napetí usnadnující iniciaci korozního praskání anebo únavy. Široce používané vysokolegované austenitické oceli typu CrNiMo 17-12-2 mají ve standardních roztocích [1,2] CPT v intervalu 10 až 25 °C, pricemž v oblasti svarového spoje jsou zpravidla nižší až o 15°C [3]. Hodnoty CPT jsou hlavne závislé na složení ocelí (hlavne obsahu Cr, Mo a N) a množství chloridových iontu (obr.1). Obr. 1. Kritické teploty bodové koroze vysokolegovaných ocelí v závislosti na obsahu iontu Cl- ve vodném roztoku NaCl: austenitické oceli - ? 05Cr18Ni9, ? 08Cr18Ni12Mo2,7; duplexní oceli ? 08Cr18Ni5Mo3, ? 02Cr22Ni5Mo3N [5]. Fig. 1. Critical pitting temperatures of high alloy steels in relation on the Cl- content in NaCl water solution [5]: austenitic steels – ? 05Cr18Ni9, ? 08Cr18Ni12Mo2,7; duplex - ? 08Cr18Ni5Mo3, ? 2Cr22Ni5Mo3N.
1
METAL 2004
Hradec nad Moravicí
Pro oceli typu CrNiMo 17-11-2,5 ve vodném prostredí s obsahem chloridových iontu 50mg/l=50ppm lze odhadovat CPT˜150°C (obr.1), avšak u svarového spoje s heterogenitami složení a struktury, s okujemi anebo oxidickými vrstvami, budou CPT výrazne nižší [4,5]. Pasivní filmy anebo vrstvy oxidu na povrchu korozivzdorných ocelí, výskyt necistot a minoritních fází, prídavky inhibitoru a teplota, mají vliv na odolnost materiálu proti bodové korozi. Vliv oxidu s ruznými nabíhacími barvami na hodnoty potenciálu pittingu indukovaného chloridy byl zkoumán pomocí chronoamperometrického testu na oceli 1.4301 a 1.4571 v rámci práce [6]. Byly zjišteny dva rozdílné kritické potenciály pittingu, které poskytují informaci o potenciálových rozmezích pro stabilní pasivitu, metastabilní (latentní) a stabilní pitting (obr. 2, krivky A, B). Vzorky s cistým povrchem získaným morením jsou výrazne více odolné proti bodové korozi ve srovnání se vzorky se žlutou nábehovou barvou, pritom rozdíly v korozní odolnosti mezi žlutými a modrými filmy jsou relativne malé. Velikost rozmezí kritického potenciálu pro bodovou korozi obecne stoupá s rostoucí tlouštkou oxidického filmu (vrstvy). Hodnoty kritických potenciálu jsou podle [6] málo ovlivneny obsahem Mo a zkušební teplotou, zatímco inhibitory (Na2 SO4 , NO3-) mají zde znacný vliv.
30°C
80°C
Obr. 2. Hodnoty kritického potenciálu pittingu oceli 1.4571, pro vodný roztok 0,01 M NaCl, teploty 30°C a 80°C. Stav povrchu a nábehové barvy: 1 - povrch kovove cistý po morení, 2 – slámove žlutá (450°C/1h/vzduch), 3 – fialove cervená (500°C/1h/vzduch), 4 – modro- fialová (550°C/1h/vzduch) [6]. Fig. 2. Values of critical pitting potential of 1.4571 steel in 0,01 M NaCl water solution, at temperatures 30°C and 80°C. Surface state and oxide colours: 1 – clean metal surface, 2 – straw-yellow (450°C/1h/air), 3 - red-violet (500°C/1h/air), 4 - blue-violet (550°C/1h/air) [6]. Cílem práce je stanovení a porovnání kritických teplot bodové koroze (CPT) pro oblasti svarových spoju vybraných potrubí z vysokolegovaných ocelí typu CrNiMo 17-12-2,5 na základe normovaných zkoušek a s použitím technické vody. Pritom pozornost je zamerena na vnitrní povrchy trubek v oblasti svarových spoju s charakteristickým zabarvením. 2. DODANÉ A ZKOUŠENÉ VZORKY Pro zkoušky odolnosti k bodové korozi byly použity vzorky odebrané z trubek vyrobených z austenitických korozivzdorných ocelí 1.4404 (X2CrNiMo 17-11,5-2,2), 1.4435 (X2CrNiMo 17,5-13-2,7) a 1.4571 (X4CrNiMoTi 17-11-2,2) se svarovými spoji - svarovací materiál Inertfil 19 12 3 nC nebo Sv04Ch19N11N3, metoda svarování 141. V tabulce 1 jsou uvedeny základní materiály, rozmery trubek, svarovací materiály, polohy svarování (PF, PC), a také stanovené hodnoty CPT (viz. dále kap.2). Z uvedených trubek byly dodány vzorky 2
METAL 2004
Hradec nad Moravicí
obdélníkového tvaru (rozmery ˜30x60 mm, po 4 ks) se svarovými spoji umístenými približne ve stredu vzorku a orientovanými kolmo na delší stranu. Z techto vzorku byly pripraveny standardní vzorky (˜25x50 mm), hlavne pro ponorové zkoušky. Pro korozní elektrochemické i expozicní zkoušky vširokém rozmezí teplot (-2 až 95°C) byly zdodaných vzorku zkaždé trubky odrezány také menší vzorky ve tvaru tycinek (˜50x5 mm) se svarovým spojem uprostred a vzorky základního materiálu bez svaru (cca 25x10mm). Pred vlastními zkouškami byly povrchy vzorku ocišteny a odmašteny. Jeden vzorek zkaždé série byl odložen jako referencní (srovnávací). Na vnitrní strane vetšiny trubek byly patrné obrábené plochy s nábehovými barvami (modré, fialové, hnedé, žluté) u svarového spoje v souvislosti se zbytkovým kyslíkem v argonové ochranné atmosfére. Vnitrní povrchy nekterých trubek (Ø168,3x4,5 mm; Ø88,9x4,05 mm; Ø33,4x2,77 mm, PF) byly šedivé a drsnejší, témer bez nábehových barev, pricemž u svaru na vnitrní strane trubek byly také patrné stopy po obrábení (soustružení).
Tabulka 1. Zkoušené materiály a kritické teploty bodové koroze svarových spoju. Table 1. Tested materials and critical pitting temperatures of weld joints. základní materiál
rozmery trubky v mm
svarovací materiál
poloha svarování
? ? 33,4 x 2,77
Sv04Ch19N11M3
??168 x 3,4
Sv04Ch19N11M3
??114 x 3,0
Inertfil 19 12 3 nC
??88,9 x 4,05
Inertfil 19 12 3 nC
??88,9 x 2,5
Inertfil 19 12 3 nC
??21,3 x 2,0
Inertfil 19 12 3 nC
PF PC PF PC PF PC PF PC PF PC PF PC
??168,3 x 4,5
INERTFIL 19123nC
??60,3 x 2,0
Sv04Ch19N11M3 + INERTFIL 19123nC Sv04Ch19N11M3 + INERTFIL 19123nC
1.4404
1.4435
1.4571
??33,7 x 2,5
elektrochemická metoda 1 M NaCl tech. voda
ponorová zkouška 6% FeCl3 tech. voda
4 °C 3,5 °C 1,5 °C 0,5 °C 5 °C 2,5-5,5 °C 3 °C 5 °C 0 - 2 °C -1 – 2,5 °C 4 – 5 °C 6 °C 0,5 °C
80 °C 86 °C 76 °C 80 °C 87 °C 73 °C 92 °C 96 °C 94 °C 86 °C 70 °C 89 °C > 90 °C
6 – 10 °C 6 – 10 °C < 2 °C < 2 °C 2 – 6 °C 2 – 6 °C 3 – 3,5 °C 4,5 – 5 °C < 1 °C < 3 °C < 3 °C < 2 °C 1 – 8 °C
> 85 °C > 85 °C > 85 °C > 85 °C > 85 °C > 85 °C > 90 °C > 90 °C > 90 °C > 90 °C > 90 °C > 90 °C > 90 °C
0 °C
> 90 °C
< 2 °C
> 90 °C
2 °C
> 90 °C
0,5 °C
> 90 °C
2. STANOVENÍ A POROVNÁNÍ KRITICKÝCH TEPLOT BODOVÉ KOROZE 2.1. Elektrochemická metoda pro stanovení kritických teplot Kritické teploty bodové koroze byly stanoveny hlavne podle ASTM G-150 [1] ve standardním roztoku 1 mol/l NaCl (od –2°C do 20 °C) a také v dodané technické vode (obsahující 53 mg/l Cl-, 79 mg/l NO3 -, 121 mg/l SO4 2-, pH=7,7). Behem chronoamperometrického testu byla na zarízení merena a zaznamenávána závislost proudu, resp. proudové hustoty (J), na dobe zkoušky (t) a zároven byla merena stoupající teplota (T), tzn. J = f(t) = g(T). Potenciál vzorku udržován na hodnote 700 mV vzhledem k nasycené kalomelové elektrode (SCE) pomocí potenciostatu PGP-201 a zvyšování teploty probíhalo s rychlostí 0,5 až 1°C za minutu na prístroji RCT IKA v rozmezí teplot od 50°C do 90°C Za kritickou 3
METAL 2004
Hradec nad Moravicí
teplotu je podle [1] považována teplota, pri které proudová hustota trvale prekrocí hodnotu 100 ? A/cm2 a dále prudce stoupá v souvislosti s rozvojem aktivních korozních bodu. Pokud proudová hustota behem zkoušení nepoklesne pod uvedenou hodnotu, napr. u ocelí méne odolných anebo v oblasti svarových spoju, je možno podle normy [1] použít jiné kritérium pro stanovení anebo porovnání kritických teplot bodové koroze. Po zkoušce je pomocí mikroskopu sledován charakter korozního napadení, hlavne výskyt a velikost korozních bodu. 2.2. Ponorové zkoušky ve standardním roztoku a v technické vode Pred provádením zkoušek podle normy [2] byly provedeny teoretické výpocty CPT podle vztahu CPT = 2,5.Cr+7,6.Mo+31,9.N-41 pro nominální složení oceli 1.4401, 1.4435 a 1.4571. Odpovídající teoretické hodnoty CPT jsou 20, 25 a 18 °C. Expozicní zkoušky ve standardním roztoku 6%FeCl3 probíhaly podle [2] zpravidla pri teplotách 2°C a 6°C (±0,5°C) a v nekolika prípadech pri 1°C, 8°C a 10°C po dobu 24 hodin na zvolené teplote v chladicím zarízení. Vybrané vzorky byly exponovány oddelene v objemu 500ml roztoku ve sklenené nádobce a byly umísteny na sklenených podložkách vodorovne vnitrní stranou nahoru. Zkoušky v technické vode byly provádeny obvykle pri teplote 80°C, 85°C a 90°C behem 72 hodin v termostatu U-10. Jednotlivé vzorky byly exponovány oddelene ve sklenených trubicích s vnitrními rozmery Ø37 x 300 mm se zátkou a sklenenou trubickou pro omezení vyparování. Po každém cyklu byly vzorky prohlíženy pod lupou anebo mikroskopem a projevy koroze byly zaznamenávány. Po ukoncení zkoušek byly vzorky dukladneji prohlíženy na svetelném mikroskopu a fotografovány na stereomikroskopu. Na vybraných vzorcích v obou prostredích byly také stanoveny hmotnostní úbytky. 2.3. Výsledky elektrochemické metody Zjištené hodnoty anebo odhady kritických teplot bodové koroze podle [1] ve standardním roztoku a v prostredí dodané technické vody jsou uvedeny v tab.1, kde pro srovnání jsou uvedeny také hodnoty CPT pro ponorovou zkoušku [2]. V prostredí technické vody bylo obtížné zjistit korozní body na puvodním (broušeném, nerovném, zoxidovaném) povrchu po testu. Pri teplotách 70 – 95°C (doby 50 - 75 min.) byly zaznamenávány urcité trendy zvyšování proudové hustoty s teplotou (napr. ocel 1.4571, trubky Ø33,7, Ø60,3 a Ø168,3 mm), které pravdepodobne souvisejí s lokální (bodovou, šterbinovou) korozí, obr. 3.
Obr. 3. Porovnání vybraných chronoamperometrických krivek J=f(t)=g(T) pro oblasti svaru PF oceli 1.4404, Ø33 mm (strední J), 1.4435, Ø114 mm(nejnižší J) a 1.4571 Ø 21 mm(nejvyšší J) v technické vode. Fig. 3. Comparison of selected chronoamperometric curves J=f(t)=g(T) of steel 1.4404 (medium J), 1.4435 (the lowest J) 1.4571 (the highest J) in technical water.
4
METAL 2004
Hradec nad Moravicí
Na dodaných vzorcích s oxidickými vrstvami byly zpravidla namerené proudové hustoty vyšší než 0,1 mA/cm2 v celém rozmezí zkušebních teplot v roztoku NaCl (ocel 1.4571) a na nekterých vzorcích v technické vode (1.4571, Ø33,7mm), takže kritické teploty bylo možno stanovit podle zlomu a prudkého nárustu proudové hustoty na chronoamperometrických krivkách J = f(t) = g(T) anebo podle pocátku stabilního nárustu proudové hustoty po dosažení minima na techto krivkách. S ohledem na prubeh polarizacních krivek a velikosti proudové hustoty bylo pro úcely srovnání CPT zvoleno jednotné kritérium. Hodnoty kritických teplot dodaných vzorku se svarovými spoji byly stanoveny podle kritéria minima na krivkách v intervalu 0 až 5°C, s malými rozdíly mezi jednotlivými zkoušenými svarovými spoji. Pri pozorování povrchu vzorku byly zjišteny korozní body po zkoušce s roztokem NaCl, což odpovídá prubehu chronoamperometrických krivek s charakteristickým zlomem u CPT. Na kovove cistém povrchu po metalografickém broušení byly dosaženy pomerne nízké hodnoty proudové hustoty v pasivním stavu (pod 100? A/cm2 ) pod kritickou teplotou a jejich prudký nárust pri CPT. Na základní materiálu 1.4435 po odstranení povrchové vrstvy broušením byla zjištena hodnota CPT=14,5°C a podobne na oceli 1.4571 na dodaném vnitrním povrchu mimo oblast svaru CPT=14°C. Pozn.: Pri elektrochemických zkouškách byly na nekterých vzorcích izolovány lepicí páskou bocní kovove cisté (rezné anebo broušené) povrchy a vnejší oxidované povrchy pro presnejší stanovení parametru bodové koroze na vnitrním povrchu trubek. Pri ponorových korozních zkouškách bocní plochy vzorku nebyly chráneny izolacními vrstvami se zretelem k vyšší odolnosti základního materiálu proti bodové korozi ve srovnání s oblasti svarového spoje. Normy doporucují zkoušení vzorku s povrchem broušeným metalograficky za mokra. Stav a složení povrchu má zásadní vliv na iniciaci pittingu, zatímco jeho další šírení je podmíneno složením materiálu, hlavne obsahy Cr, Mo a N. V souvislosti s normou [1] jsou v tab 1. uvedeny potenciálove nezávislé hodnoty CPT, jejíž hodnoty nejsou ovlivneny stavem povrchu (nábehovými barvami), na rozdíl od potenciálove závislých hodnot CPT. 2.4. Zhodnocení výsledku ponorové zkoušky Ve standardním roztoku 6% FeCl3 byly zjišteny pro svary trubek Ø33,7 a Ø60,3 mm z oceli 1.4571 (ozn. 1R282/2 a 1R283/1) kritické teploty pod 2°C (tab. 1) a v oblasti svaru na vnitrní strane trubky byly pozorovány korozní dulky o prumeru (hloubce) až 1 mm. Korozní makroskopické body se vyskytovaly zpravidla ve svarovém kovu anebo na jeho rozhraní se základním materiálem. Ponekud vyšší odolnost prokázal svarový spoj trubky Ø168,3mm (1.4571, 1R285/2) s kritickou teplotou pravdepodobne nad 2°C, pritom na vnitrní strane svaru nebyla zjištena bodová koroze. Vyšší odolnost byla také zjištena u svaru trubky Ø33,4x2,77mm z oceli 1.4404 (CPT=610°C) Pro tento svarový spoj byly také namereny nižší hmotnostní úbytky ve srovnání s ostatními zkoušenými svary, resp. jejich vzorky, tab. 2. Na vzorcích s hladším povrchem (napr. trubky Ø60,3 x 2 mm a Ø33,7 x 2,5 mm) vznikala snadneji šterbinová koroze mezi kovem a sklenenou podložkou. Na vzorcích zkoušených v technické vode vznikaly rezavé skvrny anebo pásma vedle svarových spoju na vnejší strane od teploty zkoušení 50°C resp. 80°C. Napr. na vnitrní strane vzorku trubky Ø60,3x2mm (1.4571) vzniklo nekolik rezavých korozních bodu, na jeho vnejší strane rezavé skvrny a body na rozhraní mezi svarem a základním materiálem. Na vnitrní strane trubky Ø168,3x2 mm (1.4571) byly pozorovány rezavé skvrny o velik ostech do 20x3mm) u svaru i na svaru, a na vnejší strane rezavé skvrny na rozhraní spoje a základního materiálu, ve svaru (2x6 mm) a nekolik rezavých bodu. Na vnitrní strane vz. Ø33,7x2,5 mm byly ojedinelé rezavé body (na povrchu o prumeru 0,5 mm), na jeho vnejší strane rezavé pásy (20x1,5 mm) na rozhraní a skvrna (5x2 mm) ve svaru. Rezavé skvrny, resp. body a pásy byly 5
METAL 2004
Hradec nad Moravicí
jen povrchové, snadno odstranitelné vatou a nepokracovaly dovnitr materiálu. Na bocních kovove cistých plochách po rezech nebyly zjišteny žádné projevy koroze. Tabulka 2. Korozní hmotnostní úbytky vybraných vzorku Table 2. Corrosion losses in weight of selected samples základní materiál
svarovací materiál
poloha svarování
rozmery vzorku v mm
Sv04Ch19N11M3
PF PC PF PC PF PC PF PC PF PC PF PC
49 x 18 58 x 19 48 x 24 56 x 26 51 x 26 52 x 24 49 x 21 49 x 22 50 x 23 52 x 22 46 x 25 51 x 25 49 x 24
0,0116 0,0218 0,1109 * 0,2005 * 0,0280 0,0198 0,0481 0,0782 0,1297 0,3663 0,3003 0,2800 0,0947
51 x 26
0,1021
49 x 19
0,1999
1.4404 Sv04Ch19N11M3 Inertfil 19 12 3 Nc 1.4435 Inertfil 19 12 3 Nc Inertfil 19 12 3 Nc Inertfil 19 12 3 Nc 1.4571 INERTFIL 19123nC Sv04Ch19N11M3 + INERTFIL 19123nC Sv04Ch19N11M3 + INERTFIL 19123nC
úbytek [g] v 6% FeCl3 2 °C 6 °C
tech. voda 90 °C úbytek rozmery [g] [mm]
0,0323 0,0489 0,0645 * 0,0493 0,0012 0,0017 0,0024 0,0036 0,0017 0,0012
60 x 30 60 x 25 50 x 25 52 x 29 50 x 34 50 x 34
0,0014
60 x 30
0,0011
62 x 26
0,0011
60 x 22
Pozn.: Bodová koroze svarového kovu *) Korozní mikroskopické body bylo obtížné identifikovat pomocí mikroskopu z ohledem na clenitost (drsnost) povrchu v oblasti svaru, výskyt okují a ruzných tmavých anebo barevných bodu vzniklých na povrchu pred vlastní korozní zkouškou, hlavne pri svarování. Na základe provedených ponorových zkoušek a pozorování je možno konstatovat že kritické teploty CPT v technické vode jsou minimálne 90°C (tab.1). Z analýzy dodané technické vody vyplývá, že obsah chloridu je 52 mg/l (0,0052%), což z hlediska použití testovaného materiálu nemusí být nepríznivé, pokud provozní teploty nebudou pomerne vysoké a nevznikne oxidacní prostredí. Zjištené dusicnany (79 ppm) a sírany (121 ppm) mohou pusobit inhibicním úcinkem proti nežádoucímu vlivu chloridových iontu. Podle obr. 1 a provedených zkoušek je možno predikovat, že v prípade provozu v dané technické vode budou kritické teploty bodové koroze dodaného testovaného základního materiálu v oblasti nad 100 °C. Nižší odolnost a CPT je možno ocekávat v kyselém prostredí s chloridy. V technické vode pri potenciálu +700mV SCE simulujícím strední oxidacní podmínky byly zjišteny CPT pod 100°C (tab.1), zatímco merený korozní potenciál zkoušených materiálu v technické vode byl v rozmezí –400mV až –200mV SCE a tedy pravdepodobne CPT>100°C (což je v relaci s výsledky uvedenými v tab.1). Pokud CPT <10°C norma [2] nepredepisuje další postupy pro rozlišení odolnosti jednotlivých materiálu a vzorku proti bodové korozi, napr. na základe polarizacních merení. Celkové prumerné poradí odolnosti svarovaných trubek odpovídá poradí odolnosti základních materiálu podle jejich chemického složení, tj. poradí 1.4571, 1.4401 a 1.4435, resp. jejich CPT. Malé rozdíly mezi hodnotami CPT jsou v relaci s malými rozdíly v chemickém složení základních materiálu a svarových kovu. 6
METAL 2004
Hradec nad Moravicí
3. METALOGRAFICKÝ ROZBOR K metalografické analýze byly vybrány jednak vzorky bez svarových spoju a jednak vzorky se svarovými spoji po korozních zkouškách podle norem [1,2] (vc etne zkoušek v technické vode do 95°C) a také vzorky referencní s dodaným povrchem. Cílem bylo zjistit možné korozní napadení v oblasti tepelne ovlivnené zóny svarového spoje. Pozornost byla zamerena na vnitrní povrchy trubek (vzorku) se svary. 3.1. Príprava metalografických vzorku: Vzorky byly po oddelení rezáním rucní pilkou zalisovány do vodivého bakelitu a pripraveny mokrým broušením a mechanickým vyleštením. Metalografické vzorky byly pripraveny jako prícné rezy zahrnující celou tlouštku steny. Mikrostruktura materiálu byla vyvolána elektrolytickým leptáním v 10% kyseline štavelové. K pozorování a fotodokumentaci byl využit optický metalografický mikroskop NEOPHOT 2. 3.2. Popis výsledku 1) Vzorky bez svarových spoju po korozní zkoušce v 1 M NaCl [1] - u trubek Ø33,4x2,8 mm (1.4404) a Ø114x3mm (1.4435) byl zjišten obdobný charakter korozního poškození vnitrního okraje - melké dulky a oblasti s náznakem bodové koroze, zatímco u vzorku z Ø168x3,4mm byly pozorovány dulky s charakterem bodové koroze. 2) Vzorky se svarovými spoji – u vzorku z trubky Ø114x3mm (1.4435, PC) byla zjištena bodová koroze na rozhraní svarového kovu a teplotne ovlivnené zóny (v oblasti natavení). Do oblasti svarového kovu se rozširuje mezidentritické korozní poškození (ne trhliny, spíše dutiny). U vzorku z potrubí Ø33,4x2,8 mm (1.4404, PF) byly zjišteny melké dulky v oblasti tepelne ovlivnené zóny a náznak zcitlivení hranic austenitických zrn. Vzorek Ø168x3,4mm (1.4404, PF) byl charakteristický výskytem jednak melkých dulku v bezprostrední blízkosti licí struktury svaru a také výskytu bodové koroze v oblasti tepelne ovlivnené zóny (obr. 4). Byla zaznamenána precipitace po hranicích zrn v oblasti tepelne ovlivnené zóny. Nebyly zjišteny korozní trhliny u žádného z hodnocených vzorku. Referencní vzorek Ø 114x3mm (1.4435) byl bez korozního ovlivnení, takže dokumentovaný povrch predstavuje nerovnosti po mechanickém opracování. 3) Na všech vzorcích je patrná polyedrická struktura základního materiálu s výskytem dvojcat, a dendritická struktura svarového spoje (obr. 4). Zhrubnutí zrna na rozhraní svarového spoje bylo zjišteno na oceli 1.4571 (Ø21,3x2mm). 4) Na vzorcích po zkoušce v technické vode nebylo zjišteno lokální (bodové, šterbinové, mezikrystalové) napadení na zkoušených vzorcích. Po zkoušce vroztoku 1 M NaCl byla bodová koroze pozorována již pri malém zvetšení pod lupou a metalograficky je dokumentována jako melké nevýrazné dulky (obr.4). Podobná bodová koroze byla pozorována v oblasti základního materiálu 1.4571 (Ø21,3x2mm). Obr. 4. Struktura oceli 1.4404 (Ø168 mm, PC) u svarového spoje a korozní dulky po zkoušce v roztoku NaCl [1]. Zv. 100x. Fig. 4. Structure of steel 1.4404 (Ø168 mm, PC) at weld joint and corrosion pits after test using NaCl solution [1]. Mag. 100x.
7
METAL 2004
Hradec nad Moravicí
3.2. Fotodokumentace vnitrního povrchu v oblasti svarových spoju Možné korozní napadení vnitrních povrchu vzorku, vcetne svarových spoju bylo sledováno pod stereomikroskopem OLYMPUS SZX 12 pri zvetšení 3,5 až 50-krát. Stav povrchu vzorku po zkouškách ve srovnání s výchozím stave m je dokumentován na obr. 5.
Obr. 5. Svarový spoj (ocel 1.4404, Ø168 mm, PC) po zkoušce v roztoku FeCl3 (6%, 2°C, 24h). Zv. 3x. Fig. 5. Weld joint (steel 1.4404, Ø168 mm, PC) after standard test in solution FeCl3 (6%, 2°C, 24h). Mag. 3x.
4. ZÁVERY Na základe zkoušek podle norem (ASTM G-48 a G-150) ve standardních roztocích a technické vode byly zjišteny pomerne malé rozdíly v hodnotách kritických teplot bodové koroze (1 až 5°C) vybraných svarových spoju trubek z ocelí 1.4404, 1.4435 a 1.4571. Uvedené rozdíly jsou v relaci s malými rozdíly v chemickém složení techto ocelí, resp. svarových kovu. U vetšiny svarových spoju trubek byla mírne vyšší korozní odolnost zjištena pro polohu svarování PF ve srovnání s PC. V oblasti svarových spoju behem zkoušení v technické vode za zvýšených teplot vznikaly rezavé neprilnavé skvrny. Metalograficky byly zjišteny zhrubnutá zrna u svarového spoje a melké korozní dulky po zkoušení v roztoku NaCl a vetší dulky po zkoušení v roztoku FeCl3 . Vzhled oblasti svarových spoju pred a po korozní expozici byl také dokumentován na barevných snímcích ze stereomikroskopu. LITERATURA 1. ASTM G 150 – 99: Standard Test Method for Electrochemical Critical Pitting Temperature Testing of Stainless Steels. Annual Book of ASTM Standards, 2001, pp. 649-660. 2. ASTM G 48 – 00: Standard Test Method for pitting and crevice Corrosion resistance of Stainless Steels and Related alloys by Use of Ferric Chloride Solution. Annual Book of ASTM Standards, 2001, pp. 191-199. 3. PLANT, W.H.D. Nickel stainless steels and high- nickel alloys for flue gas desulfurisation systems. Werkstoffe und Korrosion, 1992, 43, pp. 293-279. 4. HUANG, W. et.al. Improving pitting corrosion resistance of type 304 austenitic stainless steel pipe weldments using purging gases with low amount of oxygen. In Sixth International Symposium on Environmenttal Degradation of Materials in Nuclear Power Systems – Water Reactors. The Minerals, Metals, Materials Society, 1993, pp.387-390. 5. CÍHAL, V. Korozivzdorné oceli a slitiny. 1. vyd. Praha: Academia, 1999, 437 s. 6. DIAB, A.S.M.- SCHWENK W.: Influence of thin oxide films on pitting corrosion of CrNi steels. Werkstoffe und Korrosion, 1993, 44, p. 367-372. Realizováno ve spolupráci s CSÚ Ostrava a za financní podpory ze státních prostredku prostrednictvím GA CR v rámci grantového projektu reg. C. 106/02/1569. 8
