CS267296B1 - Způsob stanovení vlivu chemického složení návaru Co-Cr-.V-Ee na jeho korozní stabilitu - Google Patents

Abstract

Řeší 3e apůsob stanovení vlivu chemického složení návaru Co-Cr-.V-Pe na jeho korozní stabilitu, na bázi měření reaktivačního náboje a regresní analýzy vlivu jednotlivých prvků zjištěných chemickou analýzou návaru. Stanovení se provádí tak, že se nejprve povrch vzorku upraví rychlou potenciodynamickou změnou potenciálu s následující výdrží potenciálu na nejvyšší hodnotě do úplné pasivace povrchu, načež se při pomalé potenciodynamické reaktivaci povrchu vzorku změří reaktivní náboj a regresní analýzou jeho hodnot pro návary různého chemického složení se zjistí vliv jednotlivých chemiských prvku návaru na velikost reaktivačního náboje.

Description

Vynález se týká způsobu stanovení vlivu chemického složení návaru Co-Cr-W-Fe na jeho korozní stabilitu, zejména stabilitu vůči koroznímu působení dezaktivačních roztoků.

V karbidickém precipitátu, obsaženém v struktuře návaru ze slitin Co-Cr-W-Fe,se rozpouští jak železo, nikl, kobalt, mangan a křemík, tak i chrom, volfram a molybden* V závislosti na technologii navařování a použitých elektrodách či prášcích závisí korozní odolnost karbidického precipitátu a tuhého roztoku i na jejich výsledném chemickém složení, ovlivňujícím chemické složení vzniklého návaru, respektive na schopnosti uvedených prvků vstoupit do karbidické mřížky a ovlivnit stabilitu pasivního stavu u komplexního karbidu a tuhého roztoku· Mezi média schopná vyvolat porušení této stability korozí v transpasivním nebo v aktivním stavu patří i dezaktivační roztoky, používané k odstranění radionukliílMz částí vyrobených z těchto slitin v aktivní zóně jaderných reaktorů. Tyto radionuklidy, uvolňující se do teplonositele z konstrukčních materiálů aktivních komponent jaderného reaktoru, musí být odstraňovány použitím relativně velmi agresivních oxidačních činidel, která současně odstraňují původní oxidickou vrstvu, jejíž součástí je u slitin Co-Cr-W-Fe oxid chromítý CrgOj· Při tomto oxidačním zpracování povrchu, například roztokem -5 % HMO^ + 0,3 % KMnO^, je sice, vrstva Cr₂0^ odstraněna, ale na povrchu vzniká vrstva Mn0₂· Povrch je proto očišťován od této vrstvy ještě tzv. redukčním zpracováním, například roztokem 0,5 % ^H2^C2°4· Opakované oplachy povrchu návaru ze slitiny Co-Cr-W-Fe střídáním těchto roztoků oxidačního a redukčního charakteru narušují stabilitu pasivního stavu obou fází přítomných v jeho struktuře· Ukázalo se, že čím horší je stabilita karbidů vůči oxidačnímu zpracování povrchu, tím horší je i stabilita tuhého roztoku vůči případné reaktivaci při redukčním zpracování povrchu. Dosavadní zkušenosti

267 296

- 2 současně potvrzují, že korozní stabilita obou těchto fází při opakovaném působení tohoto korozního mechanismu klesá s rostoucím rozdílem obsahů kobaltu, chrómu a volframu v uvedených fázích· Tyto rozdílné obsahy kobaltu, chrómu a volframu v uvedených fázích rovněž ovlivňují výsledné chemické složení návaru· Z uvedeného vyplývá, že sledování chemického složení těchto fází v závislosti na technologii navalování a použitých elektrodách Či prášcích lze dospět k optimalizaci korozní kvality těchto návarů. K tomu lze využít kombinace scanové transmisní elektronové mikroskopie s rentgenovou disperzní analýzou. Tyto metody však vyža- í dují použití velmi drahých a unikátních přístrojů a kvalita výsledků je značně závislá na kvalifikaci a zkušenostech vysoce specializovaných pracovníků z oboru elektronové mikroskopie a rentgenové disperzní analýzy.

Nevýhody dosavadního stavu techniky do značné míry odstraňuje způsob stanovení vlivu chemického složení návaru Co-Cr-W-Fe na jeho korozní stabilitu na základě měření reaktivačního náboje a regresní analýzy vlivu jednotlivých prvků zjištěných chemickou analýzou návaru podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že povrch vzorku se upraví rychlou potenciodynamickou změnou potenciálu v rozmezí -600 až +400 mV(SCE) při vzrůstu potenciálu rychlostí 10 mV.s”¹ s následující výdrží potenciálu na nejvyšší hodnotě <o úplné pasivace povrchu vzorku, načež se při pomalé potenciodynamické reaktivaci povrchu vzorku rychlostí 1 mV.s⁵ změří reaktivační náboj a regresní analýzou jeho hodnot pro návary různého chemického složení se zjistí vliv jednotlivých chemických prvků návaru na velikost reaktivačního náboje. S výhodou se toto vyhodnocení provede v roztoku kyseliny sírové s přísadou 0,01 % KSCN při teplotě od 18 do 22 °C.

Způsob stanovení vlivu chemického složení návaru ze slitiny Co-Cr-W-Fe na jeho korozní stabilitu provedený podle vynálezu umožňuje pro tento typ slitin jednak omezit časové působení potenciálů v oblasti aktivity, jednak usnadnit pasivaci v elektrolytu, který musí být současně dostatečně agresivní z hlediska vyvolání měřitelné reaktivace pro návary provedené různou technologií navařování z elektrod a prášků různého chemického složení· Kromě toho umožňuje posoudit moftnosti částečné náhrady kobaltu

267 296 železem z hlediska korozní kvality návarů provedeného z nízkokobaltové slitiny Co-Cr-W-Fe. .

Vynález je dále objasněn na příkladu jeho konkrétního provedení pomocí připojených výkresů, na nichž obr. 1 a 2 znsúterftují charakteristické reaktivační křivky osmi návarů ze slitiny Co-Cr-W-Fe značně odlišného chemického složení v závislosti na technologii navařování, použitých elektrodách či prášcích a tloušice navařovaných vrstev. Uvedené křivky byly zaznamenány při plynulém poklesu potenciálu z hodnoty +400 mV(SCE) rychlostí 1 mV.s“¹ použitím potenciestátu s generátorem pily. Plochy pod těmito křivkami byly současně se záznamem těchto křivek integrovány pomocí integrátoru, připojeného k potenciestátu, a z takto změřených hodnot prošlého náboje byl regresní analýzou vyhodnocen vliv jednotlivých prvků, zjištěných chemickou analýzou návaru.

Příklad

Byly provedeny zkoušky se Co-Cr-W-Fe, které v závislosti tých elektrodách či prášcích a následující chemické složení:

vzorky devíti návarů ze slitiny na technologii navařování, použitloušíce navařovaných vrstev měly

Tabulka 1

Označení	hm % C	Mn	Si	Cr	Co	Fe	W Ni	Mo
C 2	1,02	1,39-	0,81	26,63	50,38	14,67	3,86 -	—
E 1	1,38	0,22	1,52	27,07	59,25	6.47	4,93 -	—
E 2	1,26	0,26	1,30	24,29	55,67	9,79	7,44 -	*·
G 1	1 ,88	0,22	1,42	0,22	59,96	5,39	4,29
G 2	1,51	0,19	1,28	27,36	61,04	6,06	4,29 -	-
P 2 '	0,89	0,15	1,82	29,27	49,46	9,55	4,40 4,46	—
V 1 ’	1,36	0,28	0,57	28,54	9,01	55,87	4,04 -	0,32
V 2	1,45	0,26	0,63	30,46	9,72	52,84	4,34 -	0,29
S 3	1,53	0,16	1,03	24,75	60,35	5,23	6,80 -	·*

- 4 267 2^6

Vzorky bimetalů návar ♦ korozivzdorná ocel 03Crl7Ni12Mo2 měly tvar válečků o 0 20 mm a výšce 10 mm, z toho tloušika návaru ze slitiny Co-Cr-W-Fe, provedeného různou technologií navalování z elektrod či prášků různého chemického složení, činila 2 až 3 mm· Po běžné přípravě povrchu návaru a vymezení pracovní plochy 0,16 cm^ asfaltovým krycím lakem, prováděném pod mikroskopem, byly tyto vzorky ponořeny do roztoku 2MH₂SO^ s přídavkem 0,01 hm· % KSCN. Ihned poté byly podrobeny rychlé potenciodynamické změně z oblasti vylučování vodíku do oblasti pasivity, tj, y rozmezí potenciálů -600 až +400 mV(SCE), při vzrůstu potenciálu rychlostí TO mV.s~¹· Při výdrži potenciálu na hodnotě +400 mV(SCE) byla pak kontrolována úplná pasivace pozorováním změny hodnot náboje registrovaného integrátorem připojeným k zapisovači· Teprve po úplné pasivaci povrchu byla při potenciálu klesajícím rychlostí 1 mV.s^ změřena hodnota reaktivačního náboje při současném záznamu reaktivační křivky koordinátovým zapisovačem, V tabulce 2 jsou uvedeny hodnoty reaktivačního náboje změřené pro vzorky návarů C 2 - S 3 (viz tab· 1), S použitím těchto hodnot a údajů o chemickém složení návarů byl regresní analýzou vyhodnocen vliv jednotlivých prvků na hodnotu tohoto náboje s následujícím výsledkem

C_& = 1,2426 %C - 0,1197 %Mn - 0,1282 «Si - 0,0125 % Cr - 0,0193 %Co - 0,0068 %Fe + 0,1185 + 0,0063 %Ni - .1 ,3327 Sío _t

Pro srovnání jsou v tabulce 3 uvedeny hmotnostní změny při repasivaci, změřené na vzorcích odebraných z návarů C 2, E 2, G 2, P 2 a V 2, u nichž modelování režimu dekontaminace probíhalo v 30 minutových cyklech záměny roztoku 5 % HNOj + 3 % KMnO^ roztokem 0,5 % H₂C₂O₄ při 90 °C. Tyto hmotnostní změny během prvního cyklu odráží míru repasivace v redukčním roztoku 0,5 % ^K2^C2°4 po naleptání povrchu návarů v oxidačním roztoku 5 % HNOj + KMnO^ a potvrzují srovnatelnost s údaji o vlivu chemického složení návaru ze slitiny Co-Cr-W-Fe na korozní stabilitu jeho strukturních fází, vyhodnocenou měřením parametru C_a pro návary různého chemického složení a provedením regresní analýzy vlivu jednotlivých prvků, zjištěných chemickou analýzou těchto návarů.

- 5 267 2Í6

Tabulka 2
02	E1 E2 G1 G2 P2 V1 V2 S3
Ca (C/cin2) 0,048	0,55 0,803 1,1 0,635 0,0175 0,726 0,891 1,106
Tabulka 3
02	E2 G2 P2 V2
g.m * 0,895	5,474 4,65 0,054 6,913

Vynález lze kromě stanovení vlivu chemického složení návaru s® slitiny Co-Cr-W-Fe na korozní stabilitu jeho strukturních fází využívat k rychlé detekci možnosti Částečné náhrady kobaltu železem s hlediska zachování korozní kvality u návaru z nízkokobaltové slitiny Co-Cr-W-Fe. Uvedeným postupem lze získat informace nutné pro optimalizaci technologie navalování a výchozích elektrod či prášků ze slitiny Co-Cr-W-Fe pro části přicházející do styku s iesaktivačními roztoky.

Claims (1)

1. Způsob stanovení vlivu chemického složení návaru Co-Cr-W-Fe na jeho korozní stabilitu na základě měření reaktivačního náboje a regresní analýzy vlivu jednotlivých prvků zjištěných chemickou analýzou návaru, vyznačující se tím, že povrch vzorku se upraví rychlou potenciodynamickou změnou potenciálu v rozmezí -600 až +400 mV (SCE) při vzrůstu potenciálu rychlostí 10 s následující výdrží potenciálu na nejvyšsí hodnotě do úplné pasivace povrchu vzorku, načež se při pomalé potenciodynamické reaktivaci povrchu vzorku rychlostí 1 mV.s“' změří r®aktivaČní náboj a regresní analýzou jeho hodnot pro návary různého chemického složení se zjistí vliv jednotlivých chemických prvků návaru na velikost reaktivačního náboje«