Коррозионностойкие стали и сплавы

Коррозионностойкие стали и сплавы

Прутки и поковки из коррозионностойкой стали в закаленном состоянии предназначены для изготовления деталей, работающих в агрессивных средах.

Применение закаленной и коррозионностойкой стали в машиностроении позволяет снизить энергоемкость и трудоемкость при производстве деталей.

В последнее время наблюдается увеличение использования низкоуглеродистых коррозионностойких сталей и сплавов в химической, криогенной, пищевой и легкой промышленности, обусловленной их высокой стойкостью в агрессивных средах.

Низкоуглеродистые коррозионностойкие марки стали применяются для изготовления сварного оборудования и трубопроводов, работающих в контакте с азотной кислотой и аммиачной селитрой, предназначена для изготовления основных узлов оборудования для синтеза карбамида и капролактама, работающих в кипящей фосфорной и 10% уксусной кислотах, сернокислых средах.

Тросы из нержавеющей стали используются в тех ситуациях, где не должна иметь место коррозия, а также при работе в условиях высоких температур, например, в яхтенном спорте, авиации, химической и пищевой отрасли.

Несмотря на малую относительную величину объемов производства нержавеющие стали в ряде случаев практически являются отраслеобразующим материалом. Например, развитие таких отраслей как авиакосмическая, нефтехимическая, пищевая, медицинская и бытовая впрямую зависит от рынка нержавеющих сталей.

Нержавеющая сталь применяется в сельхозмашиностроении, вагоностроении, автомобилестроении, в авиакосмической, нефтехимической, медицинской, пищевой промышленности (в т.ч. винодельческой промышленности для перекачивания вин, фруктовых соков, виноматериалов), при производстве инструмента сложной конфигурации (например, ножей для обработки кожи), в атомном машиностроении, в энергетическом машиностроении, в дизайне и оформлении, в судостроении, на заводах капитального ремонта транспорта, в производстве бытовой техники.

Коррозионностойкие стали — это стали, которые не окисляются в агрессивной среде (пар, кислота, соль и др. химические вещества).

Коррозионная стойкость сталей объясняется образованием на поверхности металла очень тонких пленок сложных окислов, которые плотно прилегают к поверхности металла и препятствуют проникновению агрессивных веществ в глубину металла. Такие пленки называют пассивными, а процесс их образования — пассивацией.

Коррозионностойкие стали способны к самопассивации. Нарушение пленки пассивации на них легко восстанавливается. Все коррозионностойкие стали подразделены на две группы: хромистые и хромоникелевые.

Хромистые стали с низким содержанием углерода (менее 0,1%) и с высоким содержанием хрома (более 15%) являются ферритными и закалке не поддаются.

Остальные хромистые стали подвергают закалке с невысоким отпуском для получения антикоррозионных свойств. Хромоникелевые стали имеют структуру аустенита . Эти стали обладают хорошей стойкостью в различных кислотах.
Основным недостатком этих сталей является склонность к межкристаллитной коррозии. Устойчивость против межкристаллитной коррозии достигается закалкой этих сталей при температуре 900-10000С с охлаждением в воде или на воздухе. Чувствительность стали к межкристаллитной коррозии существенно снижается при введении в сталь 0,6 — 0,8 % титана.

Снижению склонности к межкристаллитной коррозии способствует уменьшение содержания углерода в стали. Для связывания углерода в устойчивые карбиды вводят небольшие добавки ниобия, однако при вводе ниобия возможно образование ферритной фазы.

Коррозионностойкие

Данная марка нашла применение в первую очередь в судостроении. Из неё также делают штамповки для деталей и агрегатов, которые испытывают высокие нагрузки. Сталь данного типа также активно используется при производстве деталей атомной энергетики и в химической промышленности.

Сталь с такими выдающимися характеристиками давно и успешно применяется в самых разнообразных областях и сферах современного производства.

Из этого сплава изготавливают: стиральные машины, холодильные камеры, микроволновки, дымоходы, крепежные детали, втулки и множество другой бытовой техники.

Кроме бытового использования, данный сплав активно применяется в строительстве автомобилей.

Применяется при изготовлении деталей поковок, которые идут на изготовление ответственных деталей в судостроении и судоремонте, а также для изготовления узлов энергетики и атомного машиностроения.

Применяется при изготовлении деталей, работающих в уксусных, сернокислых агрессивных средах.

Применяется при изготовлении высокопрочных сварных конструкций, работающих в агрессивной среде, для изготовления труб, цельнокатаных колес.

Применяется при изготовлении крыльевых подруливающих устройств, кронштейнов и других изделий, работающих в морской воде.

Применение: для производства сортового проката, поковок и штамповок, применяемых при изготовлении деталей в судостроении и судоремонте

Применяется при изготовлении сварных и паяльных конструкций, работающих в агрессивной среде.

Применение: высокопрочная сталь для тяжелонагруженных деталей, работающих на истирание и удар; сталь мартенситного класса.

Применяется при изготовлении ножей, втулок, осей, подшипников и других деталей, к которым предъявляются требования высокой твердости и износостойкости.

Применяется для изделий, работающих в атмосферных условиях при температуре до 350 град.С ; сталь аустенитного класса

Сталь 12Х18Н13АМ3 применяется: для производства проволоки, предназначенной для ручной и механизированной сварки коррозионностойких сталей.

Листы и другие стальные элементы не подвергаются влиянию атмосферных факторов, таких как дождь или снег,устойчивы к кислотам и щелочным растворам. Но, к сожалению, даже высокопрочная коррозионностойкая сталь при некоторых условиях способна разъедаться, поэтому так важно знать необходимые характеристики.

Коррозионностойкую нержавеющую сталь разделяют на виды:

• Хромистые (содержат больше всего хрома, устойчивы к коррозии благодаря его окислительным свойствам);
• Аустенистые (содержат хром и никель, устойчивы к разрушению).
• Мартенситные и ферритно-мартенситные(с наименьшей коррозионной стойкостью из всех нержавеющих сталей)
• Комбинированные (соединяют лучшие характеристики из других видов).

Состав

Сталь называют нержавеющей, если концентрация хрома в составе превышает 12%. Если же содержание хрома увеличивается до30 %, то сталь можно применять в агрессивной среде.

Так же в составе могут присутствоватьс плавы, которые содержат марганец, титан и никель. Так как это дорогие элементы, цена на коррозионностойкую сталь будет зависеть от состава продукции.

Характеристики

Прочные и устойчивые к воздействию высоких и низких температур. Используются в разных отраслях, от производства хирургических инструментов до строительных конструкций.

Физические и химические свойства

Благодаря входящему в состав хрому, коррозионностойкие стали и сплавы имеют такие физические свойства:

• стойкость к разрушениям;
• возможность использования в неблагоприятных условиях;
• способность выдерживать высокие температуры;
• красивый внешний вид;
• экологичность;

Химические особенности коррозионностойкой стали зависят от компонентов сплава, которые входят в состав:

• марганец делает сталь устойчивой к растяжению и истиранию;
• углерод повышает твердость и долговечность;
• медь влияет на кислотостойкость;
• никель повышает пластическую и химическую стойкость;
• хром защищает от разрушения и повышает ее твердость и долговечность,
• титанулучшает коррозионную стойкость,
• молибденулучшает термическую ихимическуювыносливость.

Область применения

Сочетание прочности и эстетического внешнего вида позволяет использовать сталь в разнообразных сферах. В строительстве они используются, к примеру, для производства кровли.

Коррозионностойкие марки занимают важное место в химической, пищевой и фармацевтической, автомобильной и нефтехимической промышленности. С ее помощью создаются кузова автомобилей, масляные баки и трансмиссионные установки.

Легкий уход за поверхностями из такой стали и безопасность делают этот материал идеальным инструментом для кухонного оборудования. Из данной стали изготавливают бытовую технику (холодильники, морозильные камеры, вытяжки и другую кухонную утварь).

После изготовления каждая партия проверяется на соответствие механическим свойствам и микроструктуре марки стали согласно ГOСТy. В сертификате на изготовление указываются результаты лабораторных исследований образцов.

Нержавеющая сталь известна благодаря своей коррозионной стойкости, которая имеет неоспоримые преимущества. Чтобы изделия служили долго и эффективно, следует правильно выбирать класс и марку, обращать внимание на физико-химические свойства и состав продукции. Учитывая все факторы, в результате из такой стали можно получить долговечное изделие.

При отправке заявки незабудьте потребовать свежий прайс. Мы свяжемся с Вами в ближайшее время!

КОРРОЗИОННОСТОЙКИЕ СТАЛИ И СПЛАВЫ РОССИИ НА РУБЕЖЕ XX И XXI ВЕКОВ

Потребность России в коррозионностойких конструкционных материалах белее чем на 90 % удовлетворяется собственным производством. Сложившаяся в России и странах СНГ структурная классификация коррозионностойких металлических материалов аналогична принятой во всем мире.

Разработка составов сталей и сплавов основана на теории легирования коррозионно стойких материалов с учетом всесторонних исследований электрохимических свойств как отдельных элементов, входящих в состав коррозионностойких сталей и сплавов, так конечных композиций сталей и сплавов в широком диапазоне окислительновосстановительных потенциалов.

Эта теория позволяет создавать новые композиции с максимальной коррозионной стойкостью в’ определенном интервале потенциалов, соответствующих конкретным агрессивным средам, а также открывает возможности рационального легирования при создании «универсальных» материалов.

На ее основе в России разработана и доведена до широкомасштабного промышленного освоения в широком размерном сортаменте целая гамма коррозионностойких сталей и сплавов, предназначенных для службы в средах с различной степенью агрессивности.

Для химической промышленности, где рабочие среды (НС1, HSC^, HN03 + HF, FeCl3 характеризуются особо высокой агрессивностью, в том числе при повышенных температурах, когда коррозионностойкие стали и сплавы на железоникелевой основе недостаточно стойки, в России разработана и внедрена в промышленное производство обширная группа коррозионностойких сплавов на основе NiMo; NiCr; NiCrMo [1]. Химический состав некоторых из них, наряду с зарубежными аналогами, приведен в таблице.

Исследованы комплекс физико механических, технологических и коррозионных свойств и общие закономерности в системе состав — структура — свойства никелевых сплавов [2]. Сплавы Ni—25*532 % Мо имеют исключительно высокую коррозионную стойкость в средах неокислительного характера: в соляной, серной, фосфорной кислотах, влажном хлористом водороде, органических кислотах при повышенных температурах [2,3] . Присутствие окислителей в растворах соляной и серной кислот приводит к резкому снижению коррозионной стойкости никельмо либденовых сплавов [4].

Сплавы системы Ni —(>20% Сг) обладают высокой коррозионной стойкостью в растворах азотной кислоты в присутствии фториона. Кроме того, сплавы, содержащие 20—22% Сг, используют в качестве жаропрочных и жаростойких материалов до температур порядка 1100 °С. В качестве примера может служить работа многотонного муфеля нагревательной печи агрегата светлого отжига Челябинского металлургического комбината. Муфель был изготовлен на российских заводах из отечественного сплава ХН78Т взамен вышедшего из строя муфеля из сплава типа «Инконель» (США) и проработал без замены свыше четырех лет, что в два раза превысило срок службы штатного муфеля.

Сплавы системы Ni—Сг—Мо, содержащие 15+20 % Сг и 15—17 % Мо, обладают высокой коррозионной стойкостью в широкой гамме высокоагрессивных сред окислительного и восстановительного характера [3]: в водных растворах хлоридов меди (до 20%) и железа (до 35%); кипящих растворах уксусной и муравьиной кислот, загрязненных хлорионами; в сухом хлоре; мокром хлористоводородном газе; в кремнефтористоводородной кислоте и других средах. Сплавы данной системы имеют также высокую стойкость против локальных видов коррозии в окислительных хлоридных растворах.

Опыт эксплуатации показывает, что применение материалов данной группы для сред с высокими параметрами агрессивности позволяет увеличить срок службы оборудования более чем в 3*10 раз по сравнению с хромоникелевыми сталями типа 18—10 или с хромоникель молибденовыми сталями типа 17—13—3.

По результатам исследований, проведенным в последние годы, определены перспективные направления в создании новых сплавов и технологий их производства, которые смогут обеспечить потребности в высоко коррозионностойких материалах для техники XXI в.

Современный этап разработки сталей для криогенной техники связан с нетрадиционными требованиями к физическим свойствам, в частности, с обеспечением особо низкой магнитной восприимчивости (JLI = 1) сталей при температурах сжиженного гелия 4,2 К. На основе исследования комплекса физикомеханических характеристик при водородных и гелиевых температурах нержавеющих сталей различных систем легирования [Fe—Сг—Ni, Fe—Сг—Ni—Mn, Fe—Сг—Ni—Mn—N,—(Мо)] сформулированы основные принципы создания нержавеющих сталей для изготовления тяжелона груженных элементов конструкций с неизменяемой величиной магнитной восприимчивости в условиях воздействия криогенных температур и знакопеременных напряжений. С учетом результатов, опубликованных в ряде работ по количественной зависимости влияния легирующих элементов на положение температуры Нее ля (точки перехода в антиферромагнитное состояние, сопровождающееся повышением магнитной восприимчивости), была разработана новая сталь на основе Fe—Сг—Ni—Mn—N, обеспечивающая минимальную и неизменяемую при циклическом охлаждении и нагреве величину магнитной восприимчивости порядка 1,004.

Эксплуатация материалов в системах водородной энергетики сопряжена с поочередным и многократно повторяющимся циклом воздействия на материал как высоких (до 750 °С), так и сверхнизких (—253 °С) температур в условиях контакта газообразного водорода под высоким давлением, охрупчивающее влияние которого на металл хорошо известно. Именно для таких условий разработаны и внедрены з промышленность коррозионностойкие сплавы системы Ni—Fe—Сг, обладающие к тому же высоким значением величины временного сопротивления ( 686 Н/мм2; > 23 %), но и весьма высокой коррозионной стойкостью в ряде высокоагрессивных сред, а также улучшенной технологичностью при горячей деформации. Скорость коррозии стали 03X24H6AM3 в закаленном состоянии и после провоцирующих нагревов в интервале 500—700 °С продолжительностью от 1 до 5 ч, в пульпе экстракционной фосфорной кислоты состава 28% Р205 +1,5—2,2 % F” + 2% S03 при соотношении жидкой и твердой фазы, равном 2,252,6, не превысила 0,1 г/м2*ч на базе испытаний 2000 ч при 80 °С. Для сравне ния скорость коррозии высоконикелевой стали 03Х21Н21М4ГБ (3H35) и железоникелевого сплава 06ХН28МДТ (ЭИ943) с этих же условиях была значительно выше. Стойкость стали 03X24H6AM3 против питтинга (метод СЭВ в 10 %ном FeCl3 * 6Н20) не менее чем в 15 раз выше стойкости стали 10Х17Н13М2Т (ЭИ448) и составила 820 Н/мм2, (У0,2> 750 н/мм2) при достаточно высокой пластичности (65 ^ 25 %).

Пластометрические испытания деформируемости этой стали при высоких температурах показали удовлетворительную пластичность при температурах от 950 до 1250 °С при скоростях деформации, соответствующих скоростям прокатки слитков на блюмингах и слябов в черновых и чистовых клетях широкополосных станов. Сталь 03X24H6AM3 (ЭИ130) — весьма перспективный конструкционный материал для сред различной агрессивности, и она может быть заменителем (или дополнением), например, стали 1.4462 (аналогом которой является сталь 03X22H5AM3).

Известно, что в растворах кипящей концентрированной 98 %ной HN03, являющейся сильной окислительной средой, эффективным способом повышения коррозионной стойкости хромоникелевых сталей является легирование кремнием. Известен ряд нержавеющих кремнийсодержащих сталей: 15Х18Н12С4ТЮ (ЭИ654) и 02Х8Н22С6 (ЭП794) в России; 03Х17Н14С4 (NARSN1) и 03Х11Н16С6 (NARSN3) в Японии; 02Х17Н15С4 (VEWA610) и 015Х17Н17С5 (VEWA611) в Австрии; 01Х18Н15С4 (Cronifer 1815 Si4) в Германии. Упомянутые стали имеют достаточно высокую коррозионную стойкость в 80—85 %ных растворах азотной кислоты. Однако в 98 %ной кипящей HN03 их стойкость недостаточна (более 0,5 г/м2*ч). В кипящей 98 %ной HN03 более высокой коррозионной стойкостью (на уровне 0,2г/м2*ч) обладает разработанная в ЦНИИчермете сталь 02Х8Н22С6 (ЭЛ794). Пониженное в данной стали содержание хрома, однако, не обеспечивает требуемой стойкости против межкристал литной коррозии (МКК). В Институте качественных сталей были проведены работы по созданию деформируемой коррозионностойкой свариваемости стали с повышенным (до 6%) содержанием кремния. В зонах сварных швов в кипящей 98 %ной HN03 стойкость составляла 0, 1—0,2 г/м2*ч. В результате исследований было предложено к опробованию два состава аустенитной стали системы Fe—Cr—Ni—Si с гарантированной стойкостью к МКК в 72 %ной кипящей HN03: одна с содержанием углерода 0,0150,015 % без ниобия, вторая — с содержанием углерода <0,03 % и с ниобием в количестве 0. 3.0,5 %. Содержание хрома и никеля для первой стали составляет 11,5514,0 % и 16,5520,0%, для второй — 11,5513,0% и 19,0520,5 %, соответственно, при содержании кремния в обеих марках в пределах 5—6,5%. В плане перспективы работ этого направления были исследованы сплавы системы Fe—Cr—Nisi, содержащие 9—11% Cr; 22—40% Ni и 7— 10 % Si применительно к производству концентрированной серной кислоты.

Основные коррозионностойкие стали и сплавы, применяемые в арматуре.

Сталь 08X13 (ЭИ496) применяется в качестве коррозионностойкого конструкционного материала для деталей, к которым предъявляются требования сопротивляемости слабоагрессивным средам. Сталь 08X13 имеет первый балл стойкости: в азотной кислоте 10—20%-ной концентрации при 40С, 30%-ной концентрации при 20 СС; в водных растворах аммиака всех концентраций; при 20—100 °С в водопроводной воде; сернокислой меди; серной кислоте 90—100%-ной концентрации при комнатной температуре. При работе в водороде предельные параметры атмосферы составляют 600С и 80 МПа.

Сталь 12X13 применяется в качестве коррозионно-стойкого конструкционного материала, обладающего сопротивляемостью слабоагрессивным средам. По коррозионной стойкости сталь 12X13 близка к стали 08X13. При работе в водороде предельные параметры атмосферы составляют 600°С и 80 МПа.
Сталь 20X13 применяется для изделий, подвергающихся воздействию слабоагрессивных сред (атмосферные условия, кроме морских, водные растворы солей органических кислот при комнатной температуре, растворы азотной кислоты слабой и средней концентрации при умеренных температурах и т. д.). Сталь 20X13 обладает высокой стойкостью в атмосферных условиях (кроме морской атмосферы), в речной и водопроводной воде. При работе в газообразном водороде допустимые параметры атмосферы составляют 600 °С и 80 МПа. Стали 20X13 и 40X13 обладают после закалки и низкого отпуска хорошей коррозионной стойкостью в атмосферных условиях (кроме морской атмосферы), в слабых растворах азотной кислоты при умеренных температурах, в водопроводной и речной воде и других слабоагрессивных средах. При работе в среде водорода предельные параметры 600 °С и 80 МПа.
Стали 12X17, 08Х17Т (ЭИ645) и 08Х18Т1 применяются для изготовления изделий, работающих в основном в окислительных средах, растворах азотной кислоты. Стали 12X17 и 08Х17Т имеют первый балл коррозионной стойкости: в азотной кислоте 20, 50, 60%-ной концентрации до 50 °С, в водных растворах аммиака всех концентраций до 100°С, сталь 08Х17Т — в кипящих 50—80%-ных растворах аммиачной селитры и в условиях производства аммиачной селитры при 60°С, в смеси сероводорода и гидроокиси натрия.
Сталь 015Х18М2Б (ЭП882) обладает высокой стойкостью к общей и атмосферной коррозии. Локальные разрушения на поверхности металла отсутствуют. Сталь не рекомендуется применять в сильноокислительных средах. Сталь имеет высокую устойчивость к межкристаллитной коррозии в широком интервале высокотемпературных провоцирующих нагревов. По стойкости против коррозионного растрескивания сталь 015Х18М2Б превосходит стали 0Х18НЮТ.
Сталь 15Х25Т (ЭИ439) имеет высокую стойкость в различных средах. Скорость коррозии стали 15Х25Т в азотной кислоте (до 40%-ной концентрации) при t составляет 0,1 мм/год; в 10—90%-ной фосфорной кислоте при 20—40°С — менее 0,01 мм/год: в калии двухромовокислом (К2СГ2О7) при концентрации до 10,7%
(при 20 °С) и /щп составляет 0,1—1,0 мм/год.