Неметаллическими включениями

1. Защита химического оборудования неметаллическими покрытиями /Л.Г. Богатков, А.С. Булатов, В.Б. Моисеев и др.-М.:Химия, 1989.-288 с.

27.Защита химического оборудования неметаллическими покрытиями ' Л.Г. Богатков, В.Б. Моисеек и ар. - М.: Химия, 1989. - 288 с.

3) защищать поверхность органическими, металлическими или неметаллическими покрытиями.

Применение электрохимической защиты больших поверхностей металла нерационально в связи с большой энергоемкостью процесса. Поэтому в практике нашла применение комплексная защита поверхностей неметаллическими покрытиями в сочетании с электрохимической катодной защитой. При этом значительно уменьшается величина тока, необходимая только для защиты мест с нарушенным покрытием. Особые требования предъявляют к защитным покрытиям: они должны обладать достаточным сопротивлением и быть стойкими в щелочной среде, которая создается при катодной поляризации.

Кроме стальных труб без защитных покрытий, в системах горячего водоснабжения применяются стальные трубы с металлическими покрытиями (цинковыми, алюминиевыми), стальные трубы с неметаллическими покрытиями, медные трубы, а также трубы из полимерных материалов.

Наиболее рациональным, технологичным и экономичным в этих условиях может быть метод нанесения химических пленок на поверхности трения деталей путем травления растворами различных кислот, оригинальные методы цементации в жидких средах и упрочнения кислородом поверхностей трения. Можно также применить более трудоемкий метод — электролитическое покрытие поверхностей трения деталей различными металлами, которые не расположены к схватыванию (латунь, кобальт, сурьма, висмут и др.) или же неметаллическими покрытиями (сульфидирова-ние и др.).

Защита от коррозии. Алюминиевые сплавы защищают от коррозии металлическими покрытиями (плакирование, гальванические покрытия) и неметаллическими покрытиями (оксидные пленки, лакокрасочные покрытия, смазки).

Для работы при высоких температурах и давлениях применяют твердые сплавы типа стеллита или карбида вольфрама в виде твердого покрытия в паре с металлами, защищенными различными неметаллическими покрытиями. В частности в торцовых уплотнениях широко применяют детали с керамическими покрытиями (окись алюминия или окись циркония), обладающими большой стойкостью при высоких температурах. Из керамических материалов этого типа распространен материал на основе окиси алюминия. Керамические материалы для изготовления колец обладают хорошими показателями по износостойкости и сопротивлению коррозии.

В зависимости от степени локализации различают коррозионные пятна, язвы (питтинг) и точки. Точечные поражения могут дать начало подповерхностной коррозии, распространяющейся в стороны под очень тонким, например, наклепанным слоем металла, который затем вздувается пузырями или шелушится. Наиболее опасные виды местной коррозии - межкристаллитная (интеркристаллитная), которая, не разрушая зерен металла, продвигается вглубь по их менее стойким границам, и транскристаллитная, рассекающая металл трещиной прямо через зерна. Почти не оставляя видимых следов на поверхности, эти поражения могут приводить к полной потере прочности и разрушению детали или конструкции. Близка к ним по характеру ножевая коррозия, словно ножом разрезающая металл вдоль сварного шва при эксплуатации некоторых сплавов в особо агрессивных растворах. Иногда специально выделяют поверхностную нитевидную коррозию, развивающуюся, например, под неметаллическими покрытиями, и послойную коррозию, идущую преимущественно в направлении пластической деформации. Специфична избирательная коррозия, при которой в сплаве могут избирательно растворяться отдельные компоненты твердых растворов (например, обесцинкование латуней).

Разновидностью химических испытаний является широко используемый в различных целях (в том числе — для выявления дефектов, являющихся очагами локальной коррозии на поверхности стальных изделий, защищенных металлическими или неметаллическими покрытиями) метод цветных индикаторов. Сущность метода заключается в накладывании на поверхность металла пористого гигроскопичного материала (часто — фильтровальной бумаги), пропитанного испытательным водным раствором, содержащим анионы-активаторы и окислители Кз[Ре(С1Ч)б] и K4[Fe(CN)e] в различных соотношениях, и выдерживания его на поверхности металла в течение некоторого определенного времени. По истечении указанного срока с поверхности металла аккуратно удаляют указанный материал и подсчитывают на нем количество синих пятен, возникших в местах образования питтингов по реакции иона Fe2+, образующегося в очагах локальной коррозии, с Кз[Ре(СК)е] и K4[Fe(CN)e]. Количество синих пятен и является критерием склонности испытуемого материала к питтинговой коррозии.

Для работы при высоких температурах и давлениях применяют твердые сплавы типа стеллита или карбида вольфрама в виде твердого покрытия в паре с металлами, защищенными различными неметаллическими покрытиями из керамики, фторопласта, полиамидных смол, углерода и др.

Сущность способа. Конструкция порошковой проволоки определяет некоторые особенности ее расплавления дугой. Сердечник проволоки на 50—70% состоит из неметаллических материалов и поэтому его электросопротивление велико — в сотни раз больше, чем металлической оболочки. Поэтому практически весь сварочный ток проходит через металлическую оболочку, расплавляя ее. Плавление же сердечника, расположенного внутри металлической оболочки, происходит в основном за счет теплоизлучения дуги и теплопередачи от расплавляющегося металла оболочки. Ввиду этого сердечник может выступать из оболочки (рис. Г)1), касаться ванны жидкого металла или переходить в нее частично в нерасплавленном состоянии. Это увеличивает засорение металла шва неметаллическими включениями.

Бессемеровский металл вследствие повышенного содержания газов в первую очередь азота отличается от мартеновского большей прочностью, но меньшей пластичностью, склонностью к старению, большей загрязненностью неметаллическими включениями. Вследствие того что качество бессемеровского металла невысокое, этот процесс отживает и на смену ему приходит так называемый кислородно-конверторный способ, отличающийся тем, что вместо воздуха используют технически чистый кислород с очень малым загрязнением азотом (продувка обычно производится сверху под углом к зеркалу расплавленного металла). В результате этого содержание азота в металле будет низким. Такой металл называется конверторным, и по свойствам он практически не отличается от мартеновского.

Для получения заданной твердости стали, легированной хромом, а особенно хромом и кремнием, ее следует отпускать при более высоких температурах, чем углеродистую (рис. 312). Это значит также, что разогрев режущей кромки инструмента в работе менее опасен для стали 9ХС, чем для сталей X и У10. Сталь марки X по содержанию углерода и легирующих элементов точно совпадает с шарикоподшипниковой сталью ШХ15, но отличается от нее менее жесткими требованиями в отношении загрязненности неметаллическими включениями и наличия других дефектов металлургического происхождения.

При переходе сплава из жидкого состояния в твердое происходит усадка, сопровождаемая уменьшением удельного объема зерна. В результате усадки между зернами в местах соприкосновения растущих дендритов, в междуосных пространствах возникают микропустоты, которые могут заполняться неметаллическими включениями (сульфидами, фосфидами и т. п.) или оставаться микроскопическими усадочными раковинами и порами. Такие включения и поры ухудшают механические свойства сплава, так как при его нагреве и приложении к нему нагрузок становятся очагами развития трещин, надрывов и тому подобных дефектов.

Если слиток загрязнен неметаллическими включениями, обычно располагающимися по границам кристаллитов, то в результате обработки давлением неметаллические включения вытягиваются в виде волокон по направлению наиболее интенсивного течения металла. Эти волокна выявляются травлением и видны невооруженным глазом в форме так называемой волокнистой макроструктуры (рис. 3.3, а). Полученная в результате обработки давлением литого металла во-

Нередко проводят рафинирование стали жидким синтетическим шлаком (Ш) в ковше, а также электрошлаковым переплавом (ЭШ). В некоторых случаях проводится вакуумно-дуговой переплав (ВД) и выплавка в вакуумных индукционных печах (ВИ). Использование этих методов рафинирования стали снижает загрязненность ее неметаллическими включениями (оксидами, сульфидами, силикатными включениями и т. д.), вредными примесями (S) и газами, уменьшает количество дефектов (волосовины и пористость).

•При микроструктур ном анализе (микроанализ) исследуется структура металла при увеличении в 50—2000 раз с помощью оптических микроскопов. Микроисследование позволяет установить качество металла, в том числе обнаружить пережог металла, наличие окислов по границам зерен, засоренность металла неметаллическими включениями (оксидами, сульфидами), величину зерен металла, изменение состава металла при сварке, микроскопические трещины, поры и некоторые другие дефекты структуры.

ся при пластической деформации матрицы. Возможно, ядра Fe3C в низкоуглеродном сплаве 10 % Ni—Fe могут быть ориентированы холодной прокаткой, которая значительно повышает устойчивость к водородному растрескиванию образцов сплава при напряжениях, приложенных вдоль направления прокатки, но не поперек [59]. Ролью внутренних дефектов решетки в водородном растрескивании объясняется отчасти и устойчивость к растрескиванию напряженного чистого железа, даже если оно насыщено водородом. Чистые сплавы железо—углерод растрескиваются легко. Внутренние дефекты в стали, обусловленные неметаллическими включениями, например сульфид марганца, часто становятся центрами водородных, вздутий. Это явление приводит к разрушению трубопроводов, инициированному водородными пузырями 160,61].

В 1974 г. произошло разрушение трубопровода 0114 мм обвязки одной из скважин УКПГ-6 ОНГКМ. В области фланца образовалась сквозная трещина, находившаяся на расстоянии 15-23 мм от оси сварного шва. Структура металла фланца в зоне образования и развития трещины состояла из грубопластинчатого перлита. Методами электронной фрактографии установлено, что металл фланца был сильно загрязнен неметаллическими включениями, по которым распространялось разрушение, имевшее преимущественно хрупкий характер. Причиной возникновения этого повреждения явилось наличие в металле фланца большого количества неметаллических включений типа оксисульфидов и непроваров глубиной до 2 мм общей протяженностью около 50 мм в корне сварного шва. Кроме того, отсутствие термообработки сварного соединения способствовало возникновению в околошовной зоне структуры троостита, не обладающей достаточной стойкостью к сероводородному растрескиванию, и высокого уровня остаточных напряжений.

Основными причинами разрушения трубопровода на 96 и 123-м км трассы признаны неудовлетворительные физико-механические характеристики металла труб и сварных соединений (пониженные прочность и ударная вязкость). Механические свойства оказались низкими из-за сильного загрязнения металла неметаллическими включениями, повышенного содержания в металле труб углерода, марганца и ванадия, а также вследствие отсутствия термообработки сварных соединений.

В ходе металлографических исследований оценку микроструктуры осуществляют согласно ГОСТ 5640-68, размер зерна определяют по ГОСТ 5639-82, загрязненность стали неметаллическими включениями — по ГОСТ 1778-70.