КОРРОЗИОННАЯ И КАВИТАЦИОННАЯ СТОЙКОСТЬ В МОРСКОЙ ВОДЕ ВЫСОКОПРОЧНЫХ АЗОТИСТЫХ ХРОМОНИКЕЛЬМАРГАНЦЕВЫХ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ

Экспериментально исследована коррозионная и кавитационная стойкость в морской воде высокопрочных экономнолегированных азотистых хромоникельмарганцевых сталей 10Х19Г10Н6АМ2 и 09Х19Г10Н6АМ2Д2 в сравнении с хромоникелевыми сталями 04Х18Н9 и  04Х18АН9. Испытания на стойкость к питтинговой коррозии осуществляли химическим методом в тестовом растворе 100  г/л FeCl3 ·6H2 O. Стойкость к общей коррозии оценивали испытаниями в синтетической морской воде (3 % NaCl). Испытание на кавитационную стойкость в морской воде проводили с использованием научно-исследовательского стенда высокоинтенсивных кавитационных воздействий с применением ультразвуковой установки UIP 1000hd HielscherUltrasonic в 3 %-ном растворе NaCl в воде при частоте колебаний 20  кГц, мощности 1000 Вт и амплитуде 25 мкм в течение 8 – 36 ч. После кавитационного воздействия оценивали степень повреждения и изменение микротвердости поверхности образцов, изменение фазового состава и массы образцов в результате испытаний. Показано, что стали 10Х19Г10Н6АМ2 и 09Х19Г10Н6АМ2Д2 не подвержены образованию питтингов в морской воде и в растворе хлорида железа и  имеют скорость общей коррозии ниже, чем у хромоникелевых сталей типа Х18Н9. Ультразвуковая кавитация может приводить не только к поверхностным повреждениям за счет эрозии, усилению локальной коррозии, но и к изменению их физических и механических свойств за счет наклепа и фазовых превращений. Стали 10Х19Г10Н6АМ2 и 09Х19Г10Н6АМ2Д2 с термически и механически стабильным аустенитом более стойки к ультразвуковой кавитации в морской воде по сравнению с хромоникелевыми сталями, особенно с менее прочной и  менее стабильной сталью 04Х18Н9. Так, после кавитационного воздействия в течение 36 ч на образцы хромоникелевых сталей 04Х18Н9 и 04Х18АН9, находящиеся в морской воде, наблюдались существенные изменения их состояния: значительное повреждение (травление) и  упрочнение поверхности, а также образование небольшого количества мартенсита в стали 04Х18Н9. У образцов сталей 10Х19Г10Н6АМ2 и 09Х19Г10Н6АМ2Д2 обнаружены лишь незначительное изменение состояния поверхности и упрочнение поверхностных слоев.

1. Jargelius-Pettersson R.F.A. Application of the pitting resistance equivalent concept to some highly alloyed austenitic stainless steels // Corrosion. 1998. Vol. 54 (2). P. 162 – 168.

2. Горынин И.В., Малышевский В.А., Калинин Г.Ю. и др. Коррозионно-стойкие высокопрочные азотистые стали // Вопросы материаловедения. 2009. № 3 (59). С. 7 – 16.

3. Науменко В.В., Шлямнев А.П., Филиппов Г.А. Азот в аустенитных нержавеющих сталях различных систем легирования // Металлург. 2011. № 6. С. 46 – 53.

4. Мушникова С.Ю., Легостаев Ю.Л., Харьков А.А. и др. Исследование влияния азота на стойкость к питтинговой коррозии аустенитных сталей // Вопросы материаловедения. 2004. № 2(38). С. 126 – 135.

5. Kaputkina L.M. , Smarygina I.V. , Kaputkin D.E. etc. Effect of nitrogen addition on physicochemical properties and corrosion resistance of corrosion-resistant steels // Metal Science and Heat Treatment. 2015. Vol. 57(7). P. 395 – 401.

6. Janik-Czachor M., Lunarska E., Szklarska-Smialowska Z. Effect of nitrogen content in a 18Cr-5Ni-10Mn stainless steel on the pitting susceptibility in chloride solutions // Corrosion. 1975. Vol. 31(11). P. 394 – 398.

7. Azuma Shigeki , Miyuki Hideaki , Kudo Takeo. Effect of alloying nitrogen on crevice corrosion of austenitic stainless steels // ISIJ International. 1996. Vol. 36 (7). P. 793 – 798.

8. Loable C., Viçosa I.N., Mesquita T.J. etc. 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. 2017. Vol. 186. P. 237 – 245.

9. Козырев С.П. Гидроабразивный износ металлов при кавитации. – М.: Машиностроение, 1971. – 240 с.

10. Георгиевская Е.П. Кавитационная эрозия гребных винтов и методы борьбы с ней. – Л.: Судостроение, 1978. – 208 с.

11. Lauterborn W. Cavitation and coherent optics // Cavitation and Inhomogeneities in Underwater Acoustics. – Berlin, Heidelberg: Springer, 1980. P. 3 – 12.

12. Prikhod’ko V.M., Aleksandrov V.A., Fatyukhin D.S., Petrova L.G. Effect of ultrasonic cavitation on nitridedsteel surface layer condition // Metal Science and Heat Treatment. 2015. Vol. 57(5 – 6). P. 300 – 303.

13. Приходько В.М. Ультразвуковые технологии при производстве, эксплуатации и ремонте транспортной техники. – М: Техполиграфцентр, 2003. – 253 с.

14. Мерсон Д.Л., Линдров М.Л. Влияние кавитации на деструкцию поверхности конструкционных сталей // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2010. № 3. С. 43 – 45.

15. Пирсол И.С. Кавитация. – М.: Мир, 1975. – 95 с.

16. Основыфизики и техники ультразвука / Б.А. Агранат, М.Н. Дубровин, Н.Н. Хавский и др. – М: Высшая школа, 1987. – 352 с.

17. Шестоперов В.Ю. Кавитационное разрушение материалов и критерии оценки их эрозионной стойкости // Тр. НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2013. № 5 (102). С. 79 – 83.

18. Kaputkina L.M., Svyazhin A.G., Smarygina I.V. etc. High-strength corrosion-resistant cryogenic steel alloyed with nitrogen // Metallurgist. 2016. Vol. 60 (7). P. 802 – 809.

19. Kaputkina L.M., Svyazhin A.G., Smarygina I.V., Kindop V.E. Influence of nitrogen and copper on hardening of austenitic chromium-nickelmanganese stainless steel // CIS Iron and Steel Review. 2016. Vol. 11. P. 30 – 34.

20. Капуткина Л.М., Свяжин А.Г., Смарыгина И.В., Бобков Т.В. Коррозионная стойкость в разных средах высокопрочной аустенитной азотистой хромоникельмарганцевой стали // Изв. вуз. Черная металлургия. 2016. № 9. С. 663 – 670.