Причина точечной коррозии мартенситной стали в морской воде
DOI:
https://doi.org/10.31489/2024No1/38-48Ключевые слова:
углеродистая сталь, морская вода, локализованная коррозия, окисление, галогены, объемно-центрированная кубическая структураАннотация
В представленной работе сделано предположение, что коррозия изделий из мартенситной нержавеющей стали Х17 в морской воде возникает из-за неполного окисления атомов хрома в ячейках на поверхности изделий. Неполное окисление атомов хрома в ячейках стали Х17 происходит по причине того, что у молекул кислорода при температурах до 350°С не хватает энергии для химического взаимодействия с трехвалентными атомами хрома входящими в кубические объемно-центрированные ячейки мартенситной нержавеющей стали. Показано, что происходит значительное уменьшение скорости коррозии при размещении изделий из нержавеющей стали Х17 в 5% растворе йода в этаноле после предварительной обработки поверхности изделий активными формами кислорода. Обработка производилась в течении 12 часов химически-активными формами кислорода (озон и синглетный кислород) при температуре 350 °С. Показано, что в результате 12 часового воздействия высокоактивными формами кислорода большая часть атомов хрома на поверхности образцов изделий из стали Х17 была полностью окислена. В результате образования новых связей хром – кислород – хром плотность оксидного пассивирующего слоя на поверхности изделий значительно увеличилась. Это привело к повышению коррозийной стойкости. На поверхности изделий из обработанной активными формами кислорода нержавеющей стали Х17 образовался слой, у которого скорость взаимодействия со спиртовым раствором содержащем ионы галогенов снижена на 71% по сравнению с образцами необработанной стали Х17.
Библиографические ссылки
Sun M., Du C., Liu Zh., Liu, Ch., Li X., Wu Y. Fundamental understanding on the effect of Cr on corrosion resistance of weathering steel in simulated tropical marine atmosphere. Corrosion science, 2021, Vol.186, N.109427. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2021.109427
Refait P., Grolleau A.-M., Jeannin M., Rémazeilles C., Sabot R. Corrosion of Carbon Steel in Marine Environments: Role of the Corrosion Product Layer. Corrosion and Materials Degradation, 2020, Vol.1(1), pp.198– 218. https://doi.org/10.3390/cmd1010010
Interstate standard GOST 5632-2014. Alloy stainless steels and alloys are corrosion-resistant, heat-resistant and heat-resistant. Stamps. Moscow, 2015. [in Russian] https://mkm-metal.ru/upload/iblock/11c/5632_2014.pdf
Berezovskaya V.V., Berezovsky A.V. Corrosion-resistant steels and alloys. Ekaterinburg. 2019, 244 p. [in Russian] https://elar.urfu.ru/bitstream/10995/75926/1/978-5-7996-2684-6_2019.pdf
Zhou, X., Wang X., Wang Q., Wu T., Li C., Luo J., Yin F. Study on Corrosion Behavior of Q235 Steel in a Simulated Marine Tidal Environment. J. Mat. Eng. and Perf., 2022, Vol.31(6), pp. 4459-4471. https://doi.org/10.1007/s11665-021-06551-0
Quan B., Xie Zh. Study on corrosion behavior of Q235 Steel and 16MN steel by electrochemical and weight loss method. Archives of Met. And Mat., 2023, Vol.68(2), pp. 531-540. https://doi.org/10.24425/amm.2023.142432
Xue S., Shen R., Xue H., Zhu X., Wu Q., Zhang Sh. Failure analysis of high-strength steel wire under random corrosion. Structures, 2021, Vol.33, pp. 720-727. https://doi.org/10.1016/j.istruc.2021.04.082
Lu X.-H., Zhang F.-X., Yang X.-T., Xie J.-F., Zhao G.-X., Xue Y. Corrosion Performance of High Strength 15Cr Martensitic Stainless Steel in Severe Environments. J. Iron and Steel Research. Int., 2014, Vol.21(8), pp. 774-780. https://doi.org/10.3390/cmd1010010
Dalmau A., Richard C., Igual-Munoz A. Degradation mechanisms in martensitic stainless steels: Wear, corrosion and tribocorrosion appraisal. Tribology Intern., 2018, Vol.121, pp. 167-179. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2018.01.036
Kazum O., Kannan M.B., Beladi H., Timokhina I.B., Hodgson P.D., Khoddam S. Aqueous corrosion performance of nanostructured bainitic steel. Mat. & Des., 2014, Vol.54, pp.67–71. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2013.08.015
Berdibekov A.T., Khalenov O.S., Zinoviev L.A., Laurynas V.Ch., Gruzin, V.V., Dolya, A.V. Reason of corrosion of aluminium products in sea water. Eurasian phys. tech. j., 2023. Vol.20, No.3(45), pp. 20 – 26. https://doi.org/10.31489/2023No3/20-26
Ershov N.S. Resistance of stainless steels to pitting and crevice corrosion in seawater at elevated temperatures. Candidate Diss. of the Techn. Science degree, Moscow, 1986, 167 p. [in Russian] https://www.dissercat.com/content/ustoichivost-nerzhaveyushchikh-stalei-k-pittingovoi-i-shchelevoi-korrozii-v- morskoi-vode-pri
Tretyakov Yu.D., Martynenko L.I., Grigoriev A.N., Tsivadze A.Yu. Inorganic chemistry. Chemistry of elements. Moscow, 2007, 537 p. [in Russian]. https://www.chem.msu.su/rus/books/2001-2010/tretyakov-inorg- 2/welcome.html, https://vk.com/wall-155764560_7693
Koval, Yu.N., Lobodyuk, V.A. The Deformation Phenomena at Martensitic Transformations. Usp. Fiz. Met., 2006, Vol.7, N.2. pp. 53-116. https://doi.org/10.15407/ufm.07.02.053
Mizutani U., Sato H. The Physics of the Hume-Rothery Electron Concentration Rule. Crystals, 2017. Vol.7, I.1, pp.9(1-112). https://doi.org/10.3390/cryst7010009
Mizutani U. Hume-Rothery Rules for Structurally Complex Alloy Phases. CRC Press. 2010, 356 p. https://doi.org/10.1201/b10324
Huheey J.E., Keiter E.A., Keiter R.L. Inorganic Chemistry: Principles of Structure and Reactivity. 4th. ed. HarperCollins, New York, USA. 1993, 964 p.
Greenwood N.N., Earnshaw A. Chemistry of the Elements. 2nd. ed. Butterworth-Heinemann. 1997, 1600 p.
Zabolotskii V.I., Shel'deshov N.V., Gnusin N.P. Dissociation of water molecules in systems with ion-exchange membranes. Russian Chem. Rev., 1988, Vol.57, I.8, pp. 801–808. https://doi.org/10.1070/rc1988v057n08abeh003389
Tubert-Brohman I., Guimaraes C.R.W., Repasky M.P., et al. Extension of the PDDG/PM3 and PDDG/MNDO semiempirical molecularorbital methods to the halogens. J. Comp. Chem., 2004, Vol.25. No.1, pp.138-150. https://doi.org/10.1002/jcc.10356
Stewaet J.P. Optimization of parameters for semiempirical methods 2. Applications. J. Comp. Chem., 1989, Vol.10, No.2, pp.221-264. https://doi.org/10.1002/jcc.540100209
Tomashov N.D., Chernova G.P. Theory of corrosion and corrosion-resistant structural alloys. Moscow, Metallurgy, 1993, 358 p. [in Russian] https://masters.donntu.ru/2006/feht/marienkov/library/index.html
Pyzhyanova E.A., Zamyslovsky V.A., Remennikova M.V. Study of singlet oxygen formation in distilled water under the influence of laser radiation with a wavelength of 1.24 μ. J. Comp. Chem., 2018, Vol.5, No.4, pp.297-309. [in Russian]. http://www.applied.photonics.pstu.ru/_res/fs/4424file.pdf
