CS261188B1

CS261188B1 - Method of determining the effect of heat treatment on corrosion resistance of alloyed steels

Info

Publication number: CS261188B1
Application number: CS872740A
Authority: CS
Inventors: Rostislav Silber; Alena Ecksteinova
Original assignee: Rostislav Silber; Alena Ecksteinova
Priority date: 1987-04-16
Filing date: 1987-04-16
Publication date: 1989-01-12
Also published as: CS274087A1

Abstract

Způsob zjišEování vlivu tepelného zpracování na korozní odolnost legovaných ocelí je založen na radiometrickém měření kinetických křivek rozpouštění složek ocelí označených radioindikátory. ila obr. 1 jsou uvedeny kinetické křivky rychlosti rozpouštění jednotlivých komponent oceli přecházejících do kapalného korozního prostředí, a to radioizotopy Cr - 51 a Fe - 59. Odběr frakcí korozního prostředí je prováděn v časových intervalech předem určených. Frakce jsou gamaspektrometricky hodnoceny a tak je stanoven obsah rozpuštěného Cr a Fe v jednotlivých frakcích. Na základě porovnání takto získaných kinetických dat lze provést hodnocení vlivu tepelného zpracování na korozní odolnost příslušných materiálů.The method of determining the effect of heat treatment on the corrosion resistance of alloyed steels is based on radiometric measurement of kinetic curves of dissolution of steel components marked with radiotracers. Fig. 1 shows kinetic curves of the dissolution rate of individual steel components passing into the liquid corrosion medium, namely the radioisotopes Cr - 51 and Fe - 59. The sampling of fractions of the corrosion medium is carried out at predetermined time intervals. The fractions are gamma-spectrometrically evaluated and the content of dissolved Cr and Fe in individual fractions is determined. Based on the comparison of the kinetic data obtained in this way, it is possible to evaluate the effect of heat treatment on the corrosion resistance of the relevant materials.

Description

Vynález se týká způsobu zjištováni vlivu tepelného zpracování na korozní odolnost legovaných ocelí.The invention relates to a method for determining the effect of heat treatment on the corrosion resistance of alloy steels.

Pro studium korozní odolnosti kovů v kapalném korozním prostředí se vě velké míře používá elektrochemických metod, které jsou založeny na měření proudové hustoty při řízených potenciálech - potenciostatické a potenciodynamické metody. Rozborem získaných polarizačních křivek lze dosáhnout základních informací pro hodnocení korozního chování kovových materiálů. Potenciostatická a dále intenziostatická měření umožňují pouze hodnotit náchylnost kovových materiálů k různým druhům koroze. Nedostatkem těchto metod je, že neposkytují přímé informace o kvantitativním průběhu koroze.To study the corrosion resistance of metals in liquid corrosive environments, electrochemical methods based on current density measurements at controlled potentials are widely used - potentiostatic and potentiodynamic methods. By analyzing the obtained polarization curves, basic information for evaluating the corrosion behavior of metallic materials can be obtained. Potentiostatic and intensostatic measurements only allow evaluating the susceptibility of metallic materials to various types of corrosion. The disadvantage of these methods is that they do not provide direct information about the quantitative course of corrosion.

V současnosti lze kvantitativní údaje o množství jednotlivých složek ocelí přecházejících z tuhé fáze do roztoku získat pouze analytickými metodami, jejichž citlivost a přesnost je limitujícím faktorem pro stanovení nízkého obsahu těchto prvků. Stanovení nízkého obsahu složek ocelí v kapalném korozním prostředí, které předem tyto složky obsahuje, je klasickými metodami nemožné.Currently, quantitative data on the amount of individual steel components passing from the solid phase to the solution can only be obtained by analytical methods, the sensitivity and accuracy of which is a limiting factor for determining the low content of these elements. Determining the low content of steel components in a liquid corrosive environment that already contains these components is impossible by classical methods.

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje způsob zjištováni vlivu tepelného zpracování na korozní odolnost legovaných ocelí na základě radiometrického měření, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že radioaktivní vzorek oceli se vloží do kapalného korozního prostředí a měří se rychlost rozpouštění jednotlivých složek oceli přecházejících do kapalného korozního prostředí odebíráním frakcí korozního prostředí v časových intervalech, frakce jsou gamaspektrometricky hodnoceny pro stanovení obsahu rozpuštěných složek oceli v jednotlivých frakcích, tak se získá kinetická křivka rozpouštění jednotlivých radioindikátory označených složek oceli a z ní se stanoví vliv tepelného zpracování na korozní odolnost zkoušené oceli.The aforementioned shortcomings are largely eliminated by the method of determining the effect of heat treatment on the corrosion resistance of alloyed steels based on radiometric measurement, according to the invention, the essence of which is that a radioactive steel sample is placed in a liquid corrosive environment and the rate of dissolution of individual steel components passing into the liquid corrosive environment is measured by taking fractions of the corrosive environment at time intervals. The fractions are evaluated gamma spectrometrically to determine the content of dissolved steel components in individual fractions. Thus, a kinetic curve of dissolution of individual steel components labeled with radiotracers is obtained and from it the effect of heat treatment on the corrosion resistance of the tested steel is determined.

U vzorků předem tepelně zpracovaných ve studovaném režimu tepelného zpracování a poté ozářených v jaderném reaktoru neutrony za účelem označení složek ocelí radioindikátory se tedy stanoví časová závislost hmotnosti, případně rychlosti rozpouštění jednotlivých komponent a poměru hmotností jednotlivých složek přecházejících do roztoku a z ní se určí celková a selektivní korozní rychlost a změna chemického složení povrchových vrstev.For samples previously heat-treated in the studied heat treatment regime and then irradiated with neutrons in a nuclear reactor for the purpose of marking steel components with radiotracers, the time dependence of the mass, or the dissolution rate of individual components and the ratio of the masses of individual components passing into solution is determined, and from this the total and selective corrosion rate and the change in the chemical composition of the surface layers are determined.

Postup získání kinetické křivky se dle vynálezu provádí následujícím způsobem: Radioaktivní vzorek materiálu předem tepelně zpracovaného se ponoří do kapalného korozního prostředí modelujícího provozní podmínky, temperovaného na Žádanou teplotu, na předem stanovenou dobu, po jejímž uplynutí se odebírá frakce korozního prostředí. Celková doba zkoušky je pak dána součtem časových posloupností jednotlivých odběrů. Tento způsob zjištováni průběhu rozpouštění sledovaného materiálu umožňuje sledování kinetiky rozpouštění gamaspektrometrickým stanovením obsahu jednotlivých složek ocelí, které přešly do roztoku.The procedure for obtaining a kinetic curve is carried out according to the invention in the following way: A radioactive sample of a previously heat-treated material is immersed in a liquid corrosion environment modeling operating conditions, tempered to the desired temperature, for a predetermined time, after which a fraction of the corrosion environment is taken. The total test time is then given by the sum of the time sequences of individual samplings. This method of determining the course of dissolution of the monitored material allows monitoring the dissolution kinetics by gamma-spectrometric determination of the content of individual steel components that have passed into solution.

Předností vynálezu je možnost rychlé, multikomponentní a nedestruktivní analýzy korozního systému. Další předností je vysoká citlivost stanovení obsahu složek ocelí, kterou lze dále zvyšovat použitím vyšších měrných aktivit radioindikátorů. Tento způsob stanovení dále umožňuje sledování velmi nízkého obsahu rozpuštěných složek ocelí, které jsou již předem přítomny v korozním prostředí.The advantage of the invention is the possibility of rapid, multicomponent and non-destructive analysis of the corrosion system. Another advantage is the high sensitivity of the determination of the content of steel components, which can be further increased by using higher specific activities of radiotracers. This method of determination also allows monitoring of very low content of dissolved steel components, which are already present in the corrosive environment.

%%

Vynález je v dalším blíže vysvětlen pomocí popisu příkladu jedné z možných variant jeho konkrétního provedení a popisu přiložených grafů.The invention is explained in more detail below by describing an example of one of the possible variants of its specific embodiment and by describing the attached graphs.

PříkladExample

Vzorky oceli typu 14Crl7Ni2 o rozměrech 1x8x30 mm mechanicky obroušené na hrubostSamples of steel type 14Crl7Ni2 with dimensions 1x8x30 mm mechanically ground to roughness

3/0 byly ozářeny neutrony v jaderném reaktoru a poté ponechány asi 1 měsíc v tzv, horkých komorách za účelem rozpadu krátkodobých radionuklidů vzniklých ozářením složek oceli.3/0 were irradiated with neutrons in a nuclear reactor and then left for about 1 month in so-called hot chambers for the purpose of decay of short-lived radionuclides formed by irradiation of steel components.

Jako radioindikátory složek oceli chrómu a železa byly zvoleny radioizotopy Cr~51 a Fe-59oThe radioisotopes Cr~51 and Fe-59o were chosen as radioindicators of the chromium and iron components of steel.

Ocel, z níž vzorky pocházely, byla předem zahřáta na teplotu 1 040 °C po dobu 45 minut, ochlazena v oleji a poté popouštěna při teplotách uvedených v.tabulce č. 1 po dobu i hodin a ochlazena na vzduchu.The steel from which the samples came was preheated to 1040°C for 45 minutes, cooled in oil and then tempered at the temperatures given in Table 1 for i hours and cooled in air.

2- - 3+2- - 3+

Modelové prostředí mělo složení 4,5 g SO^ ,2gCl a 1,5 g Fe vl litru roztoku, jehož pH činilo 4,5. Před vlastní korozní zkouškou byly vzorky mořeny ve zředěné HNOj, odmaštěny v CHC1₃ a opláchnuty destilovanou vodou. Zkouška probíhala za laboratorní teploty. Korozní zkoušky byly provedeny v zařízení, které umožňuje automatický odběr frakcí korozního prostředí v předem zvolených časových intervalech. Odebrané frakce byly gamaspektrometricky hodnoceny - byl stanoven obsah chrómu a železa rozpuštěných v jednotlivých frakcích.The model environment had a composition of 4.5 g SO^, 2gCl and 1.5 g Fe per liter of solution, the pH of which was 4.5. Before the actual corrosion test, the samples were pickled in diluted HNOj, degreased in CHC1 ₃ and rinsed with distilled water. The test was carried out at laboratory temperature. Corrosion tests were carried out in a device that allows automatic sampling of fractions of the corrosive environment at pre-selected time intervals. The collected fractions were evaluated gamma-spectrometrically - the content of chromium and iron dissolved in individual fractions was determined.

Naměřené kinetické hodnoty jsou pro vzorek popouštěný při teplotě 540 °C uvedeny v tabulce č. 2a vyneseny v grafu na obrázku č. 1, kde na vodorovné ose je čas celkové doby koroze t/min a na svislé hmotnost chrómu a železa v fig. Po počátečním intervalu zhruba 50 až 100 minut má závislost hmotnosti rozpuštěného chrómu na čase lineární průběh a lze tedy kinetiku rozpuštění charakterizovat směrnicí této závislost - selektivní korozní rychlostí. Získané selektivní korozní rychlosti chrómu a železa jsou pro tepelně zpracované vzorky uvedeny v tabulce č. 1 a závislost selektivních korozních rychlostí na teplotě zpracování je vynesena v grafu na obrázku č. 2, kde na vodorovné ose je teplota popouštění měřené oceli T/°C a na svislé selektivní korozní rychlost chrómu v_c a železa ν^,θ v jug.min^-^. Na základě porovnání kinetických dat lze v dalším provést zhodnocení vlivu režimu tepelného zpracování na korozní odolnost studovaného materiálu, v našem případě oceli typu 14Crl7Ni2, v modelovém kapalném korozním prostředí.The measured kinetic values for the sample tempered at a temperature of 540 °C are given in Table 2a and plotted in the graph in Figure 1, where the horizontal axis is the total corrosion time t/min and the vertical axis is the mass of chromium and iron in Fig. After an initial interval of approximately 50 to 100 minutes, the dependence of the mass of dissolved chromium on time has a linear course and therefore the dissolution kinetics can be characterized by the slope of this dependence - the selective corrosion rate. The obtained selective corrosion rates of chromium and iron are given in Table 1 for the heat-treated samples and the dependence of the selective corrosion rates on the processing temperature is plotted in the graph in Figure 2, where the horizontal axis is the tempering temperature of the measured steel T/°C and the vertical axis is the selective corrosion rate of chromium in _c and iron ν^,θ in jug.min ^- ^. Based on the comparison of kinetic data, it is possible to further evaluate the influence of the heat treatment regime on the corrosion resistance of the studied material, in our case 14Crl7Ni2 type steel, in a model liquid corrosive environment.

Vynález je určen k využití ve strojítenství a hutnictví zejména pro hodnocení a kontrolu kvality legovaných ocelí určených pro použití v různých korozních prostředích.The invention is intended for use in mechanical engineering and metallurgy, particularly for evaluating and controlling the quality of alloy steels intended for use in various corrosive environments.

Tabulka č. 1Table No. 1

Teplota popouštění vzorků oceli typu 14Crl7Ni2 a jejich selektivní korozní rychlosti chrómu a železa v modelovém korozním prostředíTempering temperature of 14Crl7Ni2 steel samples and their selective corrosion rates of chromium and iron in a model corrosion environment

Číslo vzorku Sample number Teplota popouštění °C Tempering temperature °C Selektivní korozní rychlost Selective corrosion rate chrómu jug.min chrome jug.min železa 1 . -1 jug.min iron 1 . -1 jug.min 1 1 380 380 0,79 0.79 13,4 13.4 2 2 440 440 0,60 0.60 11,3 11.3 3 3 460 460 0,83 0.83 11.1 11.1 4 4 480 480 0,61 0.61 15,6 15.6 5 5 500 500 0,82 0.82 22,0 22.0 6 6 520 520 1,32 1.32 15,3 15.3 7 7 540 540 0,91 0.91 15,5 15.5 8 8 560 560 0,67 0.67 11,3 11.3 9 9 580 580 0,63 0.63 13,3 13.3 10 10 640 640 0,74 0.74 12,8 12.8

Tabulka č. 2Table No. 2

Výsledky gamaspektrometrického hodnocení kinetiky rozpuštění vzorku oceli typu 14Crl7Ni2 popouštěného při teplotě 540 °C.Results of gamma spectrometric evaluation of the dissolution kinetics of a 14Crl7Ni2 steel sample tempered at 540 °C.

Tabulka č. 2 pokračováníTable No. 2 continued

Pořadí Ranking Čas Time Celková Total Hmotnost Weight Celokvá Total hmotnost weight odběru subscription odběru subscription doba time chrómu chrome železa iron chrómu chrome železa iron frakce faction frakce faction koroze corrosion ve in frakci faction /min/ /min/ /min/ /min/ /jug/ /south/ /ng/ /ng/ //ag/ //ag/ //ag/ //ag/ 1 1 4 4 4 4 18,4 18.4 326 326 18,4 18.4 326 326 2 2 . 6 . 6 10 10 5,9 5.9 24,3 24.3 160 160 486 486 3 3 8 8 18 18 8,2 8.2 32,5 32.5 226 226 712 712 4 4 13 13 31 31 13,9 13.9 46,4 46.4 328 328 1 040 1,040 5 5 22 22 53 53 23,2 23.2 69,6 69.6 389 389 1 429 1,429 6 6 92 92 145 145 7 4,2 7 4.2 143,8 143.8 1 324 1,324 2 753 2,753 7 7 72 72 217 217 55,2 55.2 199,0 199.0 894 894 3 647 3,647 8 8 60 60 277 277 49,9 49.9 248,9 248.9 840 840 4 487 4,487 9 9 61 61 338 338 51,1 51.1 300,0 300.0 917 917 5 404 5,404 10 10 73 73 411 411 66,2 66.2 366,2 366.2 1 258 1,258 6 662 6,662

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Method for determining the effect of heat treatment on the corrosion resistance of alloyed steels by radiometric measurement, characterized in that a radioactive steel sample is placed in a liquid corrosive environment and the dissolution rate of the individual steel components passing into the liquid corrosive environment is measured are measured by gamma spectrometry to determine the content of dissolved steel components in the individual fractions, thus obtaining a kinetic dissolution curve of the individual radiolabelled steel components and determining the effect of heat treatment on the corrosion resistance of the tested steel.