Визначення ролі індивідуальних і комбінованих хімічних елементів у процесі пітінгової корозії аустенітних FE-CR-NI сталей

Автор(и)

  • Валентин Лук'янович Сніжной Запорізький національний університет, Україна https://orcid.org/0000-0001-6901-9920
  • Геннадій Валентинович Сніжной Національний університет «Запорізька політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0003-1452-0544
  • Сергій Михайлович Степаненко Національний університет «Запорізька політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0001-5858-0683

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.257841

Ключові слова:

сталь AISI304, корозія, магнітна сприйнятливість, ферит, магнітний момент, нікель, хром, хлоридовмісне середовище

Анотація

Проведено дослідження ролі індивідуальних (S, P, N, C, Si, Mn, Ni, Cr) і комбінованих (Q1=S, Q2=S+P, Q3=S+P+N, Q4=S+P+N+C, Q5=S+P+N+C+Si, Q6=S+P+N+C+Si+Mn, Q7=S+P+N+C+Si+Mn+Ni, Q8=Q=S+P+N+C+Si+ Mn+Ni+Cr) елементів в п’яти плавках сталі AISI 304. Встановлено кореляційний зв’язок між швидкістю К корозії в хлоридовмісних середовищах і питомою магнітною сприйнятливістю c0 аустеніту (матриці), низьким вмістом Рd d-фериту, процентним вмістом елементів. Враховуючи порядок розташування і вплив інших присутніх компонентів, виявлено множину різної форми графічних моделей залежностей К від c0, Рd і процентним вмістом елементів. Однак, сума восьми розрахованих індивідуальних і комбінованих елементів (Q8) моделей співпадає з сумою тих же елементів (Q=Q8) зразків плавок сталі, які піддавалися експериментальним вимірам c0 і Рd. Порівнюються криві, представлених моделей з експериментальними залежностями К від c0, Рd . Виявлена позитивна і негативна роль індивідуальних і комбінованих елементів у процесі пітінготривкості плавок сталі. Завдяки цьому, припускається, що вплив на К індивідуальних та комбінованих елементів в інтервалах до і після їх критичних вмістів може бути неоднозначним. Звідси одному значенню К може відповідати декілька значень вмісту елементів, c0, Рd. Доказом цього є збіг розрахованих моделей К корозії від того ж сумарного вмісту Q8 для зразків сталі визначеного експериментально. Припускається позитивна (негативна) і неоднозначна роль елементів в процесі корозії та можливість прогнозування корозійної тривкості аустенітних сталей. Встановлено  експериментальну залежність К від c0 і Рd , чим більше c0 і Рd, тим менше швидкість корозії К. Досліджувані сталі містили d-фериту у низьких межах 0,01...0,1 %

Біографії авторів

Валентин Лук'янович Сніжной, Запорізький національний університет

Кандидат фізико-математичних наук, доцент

Кафедра загальної та прикладної фізики

Геннадій Валентинович Сніжной, Національний університет «Запорізька політехніка»

Доктор технічних наук, доцент, завідувач кафедри

Кафедра мікро- та наноелектроніки

Сергій Михайлович Степаненко, Національний університет «Запорізька політехніка»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра мікро- та наноелектроніки

Посилання

  1. Khoma, М. С. (2021). State and prospects of research development in the field of corrosion and corrosion protection of construction materials in Ukraine: According to the materials of report at the meeting of the Presidium of NAS of Ukraine, October 27, 2021. Visnyk of the National Academy of Sciences of Ukraine, 12, 99–106. doi: https://doi.org/10.15407/visn2021.12.099
  2. Biehler, J., Hoche, H., Oechsner, M. (2017). Corrosion properties of polished and shot-peened austenitic stainless steel 304L and 316L with and without plasma nitriding. Surface and Coatings Technology, 313, 40–46. doi: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2017.01.050
  3. Lochyński, P., Domańska, M., Kasprzyk, K. (2019). Corrosion of the chromium-nickel steel screenings and grit separator. Ochrona przed Korozją, 62 (7). 225–235. doi: https://doi.org/10.15199/40.2019.7.2
  4. Shejko, S., Mishchenko, V., Tretiak, V., Shalomeev, V., Sukhomlin, G. (2018). Formation of the Grain Boundary Structure of Low-Alloyed Steels in the Process of Plastic Deformation. Contributed Papers from MS&T17. doi: https://doi.org/10.7449/2018/mst_2018_746_753
  5. Sabooni, S., Rashtchi, H., Eslami, A., Karimzadeh, F., Enayati, M. H., Raeissi, K. et. al. (2017). Dependence of corrosion properties of AISI 304L stainless steel on the austenite grain size. International Journal of Materials Research, 108 (7), 552–559. doi: https://doi.org/10.3139/146.111512
  6. Ha, H.-Y., Jang, J., Lee, T.-H., Won, C., Lee, C.-H., Moon, J., Lee, C.-G. (2018). Investigation of the Localized Corrosion and Passive Behavior of Type 304 Stainless Steels with 0.2–1.8 wt % B. Materials, 11 (11), 2097. doi: https://doi.org/10.3390/ma11112097
  7. Tolulope Loto, R. (2017). Study of the Corrosion Resistance of Type 304L and 316 Austenitic Stainless Steels in Acid Chloride Solution. Oriental Journal of Chemistry, 33 (3), 1090–1096. doi: https://doi.org/10.13005/ojc/330304
  8. Wang, X., Yang, Z., Wang, Z., Shi, Q., Xu, B., Zhou, C., Zhang, L. (2019). The influence of copper on the stress corrosion cracking of 304 stainless steel. Applied Surface Science, 478, 492–498. doi: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.01.291
  9. Loable, C., Viçosa, I. N., Mesquita, T. J., Mantel, M., Nogueira, R. P., Berthomé, G. et. al. (2017). Synergy between molybdenum and nitrogen on the pitting corrosion and passive film resistance of austenitic stainless steels as a pH-dependent effect. Materials Chemistry and Physics, 186, 237–245. doi: https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2016.10.049
  10. Azhazha, V. M., Desnenko, V. A., Ozhigov, L. S., Azhazha, Zh. S., Svechkaryov, I. V., Fedorchenko, A. V. (2009). The use of magnetic methods for investigating the structure evolution in austenitic stainless steels after a long-term service at nuclear power plant units. Voprosy atomnoy nauki i tekhniki. Ser.: Fizika radiatsionnykh povrezhdeniy i radiatsionnoe materialovedenie, 94, 241–246. Available at: http://dspace.nbuv.gov.ua/bitstream/handle/123456789/96382/31-Azhazha.pdf?sequence=1
  11. Snizhnoi, G., Snizhnoi, V. (2020). Magnetometric method for investigation the effect of carbon and nitrogen on the corrosion resistance of austenitic chromium-nickel steels. Aerospace technic and technology, 7 (167), 47–51. doi: https://doi.org/10.32620/aktt.2020.7.07
  12. Narivsky, O., Belikov, S. (2018). Modern ideas about pitting corrosion of corrosion-resistant steels and alloys. New Materials and Technologies in Metallurgy and Mechanical Engineering, 2, 14–24. doi: https://doi.org/10.15588/1607-6885-2018-2-2
  13. Narivskyi, А. (2013). Laws and mechanisms of corrozion dissolution of steel AISI 304 when working model sediment in waters. Novi materialy i tekhnolohiyi v metalurhiyi ta mashynobuduvanni, 1, 39–50. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Nmt_2013_1_11
  14. Narivskiy, A. E., Yar-Mukhamedova, G. Sh. (2016). Influence alloying elements and steel AISI 321 structural heterogeneity on the selective dissolution of metals from pitting. Vesnik KazNU. Seriya fizicheskaya, 56 (1), 86–96. Available at: https://bph.kaznu.kz/index.php/zhuzhu/article/view/444
  15. Bielikov, S. B., Narivskyi, O. E., Khoma, M. S. (2019). Pitinhova koroziya teploobminnykiv v oborotnykh vodakh ta yii prohnozuvannia. Zaporizhzhia: NU «Zaporizka politekhnika», 216. Available at: http://eir.zntu.edu.ua/handle/123456789/5053
  16. Belykov, S., Narivs’kiy, A. (2011). Kinetics of steel AISI 321 and 12X18H10T corrosion process in neutral chloridecontaining solutions and corrosion rate. Novi materialy ta tekhnolohiyi v metalurhiyi ta mashynobuduvanni, 1, 36–44. Available at: http://nmt.zntu.edu.ua/article/view/98965/94129
  17. Narivskyi, О. E., Solidor, N. A. (2011). Corrosion processes and growth rate of lAISI 304 and 08X18H10Tsteel pitting in model circulating waters. Visnyk Pryazovskoho derzhavnoho tekhnichnoho universytetu, 2 (23), 87–97. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/vpdty_2011_23_14
  18. Wang, J., Zhang, L. F. (2017). Effects of cold deformation on electrochemical corrosion behaviors of 304 stainless steel. Anti-Corrosion Methods and Materials, 64 (2), 252–262. doi: https://doi.org/10.1108/acmm-12-2015-1620
  19. Pisarevskii, L. A., Filippov, G. A., Lipatov, A. A. (2016). Effect of N, Mo, and Si on Local Corrosion Resistance of Unstabilized Cr–Ni and Cr–Mn–Ni Austenitic Steels. Metallurgist, 60 (7-8), 822–831. doi: https://doi.org/10.1007/s11015-016-0372-x
  20. Lutton Cwalina, K., Demarest, C. R., Gerard, A. Y., Scully, J. R. (2019). Revisiting the effects of molybdenum and tungsten alloying on corrosion behavior of nickel-chromium alloys in aqueous corrosion. Current Opinion in Solid State and Materials Science, 23 (3), 129–141. doi: https://doi.org/10.1016/j.cossms.2019.03.002
  21. Osoba, L. O., Elemuren, R. A., Ekpe, I. C. (2016). Influence of delta ferrite on corrosion susceptibility of AISI 304 austenitic stainless steel. Cogent Engineering, 3 (1), 1150546. doi: https://doi.org/10.1080/23311916.2016.1150546
  22. Ha, H.-Y., Lee, T.-H., Bae, J.-H., Chun, D. (2018). Molybdenum Effects on Pitting Corrosion Resistance of FeCrMnMoNC Austenitic Stainless Steels. Metals, 8 (8), 653. doi: https://doi.org/10.3390/met8080653
  23. Lu, C., Yi, H., Liu, K. (2021). Effect of Si and Mn on microstructure and tensile properties of austenitic stainless steel. Rare metal materials and engineering, 50 (1), 187–194. Available at: http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/161036?mode=full&submit_simple=Show+full+item+record
  24. Karki, V., Singh, M. (2017). Investigation of corrosion mechanism in Type 304 stainless steel under different corrosive environments: A SIMS study. International Journal of Mass Spectrometry, 421, 51–60. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijms.2017.06.001
  25. Snezhnoy, G. V., Mischenko, V. G., Snezhnoy, V. L. (2009). Integral'nyy fizicheskiy metod identifikatsii a-fazy v austenitnykh khromonikelevykh stalyakh. Lit'e i metallurgiya, 3 (52), 241–244. Available at: https://scholar.google.com.ua/citations?view_op=view_citation&hl=ru&user=PmqVjMoAAAAJ&citation_for_view=PmqVjMoAAAAJ:2P1L_qKh6hAC
  26. Mishchenko, V. G., Snizhnoi, G. V., Narivs'kyy, O. Eh. (2011) Magnetometric investigations of corrosion behaviour of AISI 304 steel in chloride-containing environment. Metallofizika i Noveishie Tekhnologii, 33 (6),769–774. Available at: https://mfint.imp.kiev.ua/en/toc/v33/i06.html
  27. Snizhnoi, G. V. (2013). Dependence of the Corrosion Behavior of Austenitic Chromium-Nickel Steels on the Paramagnetic State of Austenite. Materials Science, 49 (3), 341–346. doi: https://doi.org/10.1007/s11003-013-9620-4
  28. Ol’shanetskii, V. E., Snezhnoy, G. V., Snezhnoy, V. L. (2018). Special Features of Formation of Martensitic Phases in the Austenite of Chromium-Nickel Steels under Plastic Deformation. Metal Science and Heat Treatment, 60 (3-4), 165–171. doi: https://doi.org/10.1007/s11041-018-0255-9
  29. Snizhnoi, G., Snizhnoi, V. (2021). Quality control of chrome-nickel steels by the paramagnetic state of austenite. Aerospace technic and technology, 3 (171), 79–83. doi: https://doi.org/10.32620/aktt.2021.3.09

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-06-30

Як цитувати

Сніжной, В. Л., Сніжной, Г. В., & Степаненко, С. М. (2022). Визначення ролі індивідуальних і комбінованих хімічних елементів у процесі пітінгової корозії аустенітних FE-CR-NI сталей. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(12 (117), 13–19. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.257841

Номер

Том 3 № 12 (117) (2022): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Valentin Snіzhnoі, Gennadii Snizhnoi, Sergiy Stepanenko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.