CCT – Критична температура пукотинске корозије нерђајућих челика и легура никла

CCT (Критична температура пукотине), или критична температура пукотинске корозије, је параметар који се користи за процену отпорности нерђајућих челика, дуплекс и супердуплекс челика и легура никла на почетак пукотинске корозије под специфичним условима испитивања. Овај параметар је посебно важан у срединама које садрже хлориде, јер чак и материјал са високом отпорношћу на тачкасту корозију може претрпети локализована оштећења на местима пукотина.
Типична подручја угрожена корозијом у пукотинама су испод заптивки, подлошки, наслага и загађивача, у прирубничким и преклопним спојевима, испод глава вијака и свуда где се ствара уски простор који ограничава слободну размену раствора са околином.
ЦЦТ није физичка константа материјала нити је максимално дозвољена радна температура. То је резултат испитивања спроведеног према одређеној процедури. Стога, приликом упоређивања ЦЦТ вредности, увек треба узети у обзир метод испитивања, окружење, припрему површине, као и геометрију и притисак елемента који ствара зазор.

Шта значи ЦЦТ?

Критична температура пукотинске корозије (CCT) дефинише најнижу температуру на којој се примећује почетак пукотинске корозије под условима дате методе испитивања, која задовољава критеријуме наведене у поступку испитивања. Што је већа вредност CCT добијена под упоредивим условима, већа је отпорност материјала на почетак ове врсте корозије.
Међутим, то не значи да је материјал безусловно отпоран испод вредности CCT у свакој инсталацији. Стварни услови рада могу се значајно разликовати од лабораторијских услова у погледу концентрације хлорида, pH вредности, електрохемијског потенцијала, оксигенације, геометрије прелома, протока, седимената, микроорганизама и времена излагања.

Зашто празнина повећава ризик од корозије?

Нерђајући челици и многе легуре никла дугују своју отпорност на корозију танком пасивном слоју који се формира на површини. У отвореном окружењу, кисеоник и одговарајући хемијски услови подстичу одржавање и реконструкцију овог слоја. У уској пукотини ситуација може бити потпуно другачија.
Ограничена размена раствора између унутрашњости прелома и околне средине ствара локално другачије окружење. Како процес напредује, може доћи до смањења потрошње кисеоника, концентрације хлоридних јона и смањења pH вредности. Услови унутар прелома постају све агресивнији и могу довести до губитка пасивности материјала.
Када започне стабилан процес, корозија се може развити локално испод заптивача или наслага, док суседна, слободно доступна површина исте компоненте остаје неоштећена. Због тога је пукотинска корозија посебно опасна – њен развој може остати невидљив дуго времена током рутинског прегледа инсталације.

CCT наспрам CPT – која је разлика?

CPT (Критична температура тачкастог образовања) описује критичну температуру за почетак тачкасте корозије у одређеном тесту, док CCT (Критична температура пукотине) односи се на почетак корозије у вештачки створеној пукотини. Оба параметра се односе на локалну корозију, али не описују потпуно исти феномен.
У пракси, CCT је обично нижи од CPT за исти материјал тестиран у упоредивом систему. То је зато што пукотина ствара локалне услове који су агресивнији од оних који се налазе на слободно доступној површини материјала.

Параметр	ЦПТ	ЦЦТ
Пуно име	Критична температура тачкастог појачавања	Критична температура пукотине
Врста корозије	коцкање	пукотина
Место иницијације	слободна површина	површина прореза
Јединица	° Ц	° Ц
Типична зависност	обично више	обично ниже
Практични значај	површинска отпорност на појаву тачкастих угрушака	отпорност заклоњених подручја, веза и подручја под седиментима

Како се одређује ЦЦТ?

Један од примарних стандарда који се користи за лабораторијску процену отпорности на тачкасту и пукотинску корозију је ASTM G48 . Овај стандард користи високо оксидујућу хлоридну средину која садржи гвожђе(III) хлорид и укључује неколико одвојених метода испитивања.

У важећем стандарду ASTM G48, методе C и E се користе за одређивање критичне температуре тачкасте корозије, док се методе D и F користе за одређивање критичне температуре пукотинске корозије. Метод D је намењен за одређивање CCT легура на бази никла и легура које садрже хром, док се метод F користи за одређивање CCT нерђајућих челика.

АСТМ ГКСНУМКС	Врста студије
Метод А.	испитивање отпорности на тачкасту корозију у гвожђе(III) хлориду
Метод Б.	Тест отпорности на корозију пукотина у гвожђе(III) хлориду
Метод Ц.	CPT одређивање легура на бази никла и легура које садрже хром
Метод Д.	одређивање CCT легура на бази никла и легура које садрже хром
Метод Е	CPT одређивање нерђајућих челика
Метода Ф	одређивање CCT-а нерђајућих челика

Код CCT испитивања, елементи који стварају контролисане пукотине причвршћени су за површину узорка. Ово је важно јер геометрија пукотине и сила стезања утичу на услове између површине узорка и елемента који ствара пукотину. Стога, вредности добијене коришћењем различитих поступака, сила стезања или елемената који стварају пукотину не треба некритички упоређивати.

Поређење CCT-а одабраних нерђајућих челика и легура никла

Доње вредности показују скалу разлика између материјала, али их треба тумачити само у комбинацији са методом испитивања. Посебно добро документовани упоредни подаци доступни су за испитивања у закисељеном 6% раствору FeCl₃ и ASTM G48 поступцима. Разлике између извора за исту класу могу бити резултат, између осталог, различитих поступака, припреме површине, формирања пукотина и специфичног састава растопа.

ствари	ЕН / УНС	ЦЦТ [°C]	Услови/метод
КСНУМКСЛ	1.4404 / С31603	0	закисељено са 6% FeCl₃, ASTM G48
КСНУМКСЛ	1.4539 / Н08904	приближно 10–15*	FeCl₃, вредности зависе од поступка испитивања
Дуплекс 2205	1.4462 / С32205	приближно 20*	FeCl₃, упоредне вредности
Супер Дуплекс 2507	1.4410 / С32750	приближно 50*	FeCl₃, упоредне вредности
КСНУМКС СМО	1.4547 / С31254	КСНУМКС-КСНУМКС	закисељено са 6% FeCl₃ / ASTM G48; резултат зависи од коришћеног поступка
Алуминијум КСНУМКС	2.4856 / Н06625	25–45**	ASTM G48; распон показује ефекат поступка и како се ствара зазор
Легура Ц-276	2.4819 / Н10276	42,5–55**	ASTM G48 / закисељено са 6% FeCl₃; у зависности од поступка

* Ове вредности су намењене да илуструју разлике између група челика; не треба их сматрати загарантованим својствима одређеног производа. ** За легуре никла, разлике између објављених вредности јасно показују утицај специфичног поступка испитивања. На пример, Алеимини подаци за ASTM G48 метод D/метод F дали су различите вредности у зависности од методе која се користи за стварање и притисак пукотине.
Поређење открива веома важан образац. Популарни челик 316L има релативно ниску отпорност на покретање пукотинске корозије у агресивним тестовима хлорида. Са повећањем садржаја хрома, молибдена и азота, ова отпорност може значајно да се повећа. 6Mo челици, супердуплекс челици и одговарајуће одабране легуре никла су међу материјалима са знатно већом отпорношћу на локализовану корозију.

Зашто је CCT обично нижи од CPT?

Разлика између CPT и CCT првенствено проистиче из специфичних хемијских услова створених унутар пукотине. На отвореној површини, материјал остаје у контакту са околном средином, док је унутар пукотине размена раствора ограничена.
Концентрација кисеоника може да се смањи, концентрација хлорида може да се повећа, а локална средина може постати кисела. Као резултат тога, пасивни слој може да изгуби стабилност на температурама нижим од оних потребних за покретање стабилног стварања тачкастих удубљења на слободној површини.
На пример, Хејнсови подаци добијени у закисељеном 6% FeCl₃ показују за 316L CPT од око 15°C и CCT од око 0°C, за 254 SMO око 60°C и 30°C, респективно, за легуру 625 око 100°C и 40°C, а за легуру C-276 око 150°C и 55°C. Ово показује да веома висока отпорност на тачкасту корозију не значи аутоматски подједнако високу отпорност на пукотинску корозију.

Утицај геометрије зазора на корозију

Не представља свака пукотина исти ризик. Њена ширина, дубина, однос унутрашње и спољашње површине пукотине и степен ограничене размене течности су све фактори који су важни.
У пракси, опасни услови могу укључивати:

испод заптивки прирубнице,
испод подлошки и глава завртња,
у преклапајућим везама,
под минералним налазиштима и производима прераде,
под биофилмом и биолошким загађивачима,
на местима где метални елементи долазе у контакт са пластиком или еластомерима,
у недовољно очишћеним грађевинским спојевима.

Из тог разлога, отпорност конструкције на корозију у пукотинама не може се проценити искључиво на основу квалитета челика. Дизајн споја, израда и чистоћа површине су подједнако важни.

Утицај хемијског састава на CCT

Цхром је првенствено одговоран за формирање и стабилност пасивног слоја. молибден значајно побољшава отпорност на локалну корозију у хлоридним срединама, док азот је посебно важан легирајући додатак код дуплекс, супердуплекс и високолегираних аустенитних челика.
Висок садржај ових елемената један је од разлога за знатно већу отпорност 6Mo и супердуплекс челика у поређењу са стандардним челицима 304L и 316L. Међутим, сам хемијски састав не говори целу причу. На стварну отпорност утичу и микроструктура, таложење интерметалне фазе, термичка обрада, заваривање и стање површине.

ЦЦТ и ПРЕН

PREN (еквивалентни број отпорности на тачкасту корозију) је користан алат за почетно поређење отпорности легуре на локализовану корозију у хлоридним срединама. За нерђајуће челике се често користи следећи однос:

ПРЕН = %Цр + 3,3 × %Мо + 16 × %Н

Повећање PREN-а је обично повезано са повећањем отпорности на тачкасту и пукотинску корозију, али се CCT не може директно израчунати из вредности PREN-а. PREN се првенствено заснива на хемијском саставу, док резултати CCT-а такође зависе од микроструктуре, завршне обраде површине и детаљних услова испитивања.
За високолегиране никлове материјале, модификоване једначине се такође користе за обрачун других елемената, укључујући волфрам. Стога, поређење класичног PREN-а нерђајућих челика са вредностима израчунатим за легуре никла захтева опрез.

Утицај површине и заваривања на CCT

Припрема површине може значајно утицати на резултате испитивања отпорности на корозију у пукотинама. Храпавост, каменцаст материјал, промена боје завара, контаминација гвожђем и остаци обраде могу створити подручја погодна за локализовану корозију.
ASTM G48 напомиње да припрема површине може значајно утицати на резултате испитивања. То значи да вредности добијене за брушене или нагризане лабораторијске узорке не одражавају увек тачно перформансе стварне компоненте.
Заваривање такође може променити микроструктуру материјала и локални хемијски састав површинског слоја. Ово је посебно важно код дуплекс и супердуплекс челика, где неправилно термичко циклирање може довести до неповољних промена у фазној равнотежи или стварања талога који смањују отпорност на корозију.
Након заваривања, такође је важно правилно уклонити оксиде и промену боје услед топлоте и, где је потребно, извршити одговарајуће декапирање и пасивацију.

CCT и заптивке и прирубнички спојеви

Прирубни спојеви су једно од класичних места за корозију у пукотинама. Размак између метала и заптивке може заробити електролит и ограничити његову размену са околином. Слични услови могу се јавити испод подлошки, причвршћивача и у спојевима метала и пластике.
Стога, приликом пројектовања система који раде у морској води, сланој води или другим медијумима који садрже хлориде, важно је узети у обзир не само отпорност самог материјала већ и геометрију структуре. Ограничавање броја пукотина, омогућавање одводњавања течности, елиминисање наслага и избор одговарајућих заптивача може бити подједнако важно као и избор вишег квалитета челика.

Да ли CCT одређује максималну радну температуру материјала?

Не. CCT је критична температура одређена специфичним лабораторијским тестом и не треба је сматрати директном границом безбедне радне температуре.
ASTM G48 је убрзани тест првенствено дизајниран да упореди отпорност материјала на почетак локализоване корозије у веома агресивном хлоридном окружењу. Стандард наглашава да ови тестови не могу директно да утврде понашање материјала у окружењима без хлорида или брзину даљег ширења локализоване корозије.
На пример, материјал са специфичном CCT вредношћу у лабораторијском раствору FeCl₃ може се понашати потпуно другачије у морској води, разблаженом раствору NaCl или стварном процесном медијуму. Његово понашање ће бити истовремено одређено температуром, концентрацијом хлорида, pH вредношћу, потенцијалом, протоком, седиментима, геометријом лома и временом излагања.

CCT у практичном избору материјала

Приликом пројектовања опреме изложене хлоридима, вреди анализирати CCT заједно са другим параметрима и информацијама о материјалу. Од посебног значаја су:

врста и стварни хемијски састав материјала,
ПРЕН,
CPT и CCT одређени упоредивом методом,
концентрација хлорида,
радна температура,
pH и електрохемијски потенцијал животне средине,
присуство заптивача, преклапајућих спојева и наслага,
стање површине,
технологија заваривања и третман након заваривања,
могућност чишћења и прегледа елемента током рада.

У структурама које садрже бројне преломе, сама CPT анализа можда неће бити довољна. У таквим случајевима, CCT може бити захтевнији и практично релевантнији упоредни параметар.

Како смањити ризик од корозије пукотина?

Најефикаснија заштита не ослања се искључиво на употребу материјала са све већим легирањем. Правилан дизајн уређаја је такође кључан. Уске зазоре треба елиминисати кад год је то могуће, преклопне спојеве треба заменити правилно завареним спојевима, треба избегавати задржавање течности и седимената, а површине треба лако чистити.
У посебно агресивним срединама, могу бити неопходни супердуплекс челици, 6Mo аустенитни челици или одговарајуће легуре никла. Међутим, коначан избор треба да се заснива на анализи стварних радних услова, а не само на једној вредности PREN, CPT или CCT.
CCT – Критична температура пукотина – је критична температура почетка корозије пукотина одређена под дефинисаним условима испитивања. Овај параметар је посебно важан у системима који раде у хлоридним срединама и садрже заптивке, прирубнице, преклапања, наслаге или друга подручја која стварају пукотине.
CCT је обично нижи од CPT јер се унутар пукотине може развити много агресивнија локална средина него на слободној површини материјала. Стога, висока отпорност на тачкасту корозију не гарантује подједнако високу отпорност на пукотинску корозију.
Приликом поређења материјала, увек треба проверити метод којим је одређена температура загревања хроматског омотача (CCT). Вредности добијене различитим поступцима не треба сматрати директно еквивалентним, а сам CCT не треба тумачити као максимално дозвољену радну температуру материјала.

Врсте корозије челика и метала

Равномерна корозија челика и метала
Таркаста корозија нерђајућих челика
Пукотинска корозија нерђајућих челика
Интеркристална корозија нерђајућег челика
Пуцање од корозије под напоном, SCC
Галванска корозија
Ерозивна корозија
Кавитациона корозија
Замор од корозије
Корозија од трења
Микробиолошка корозија MIC
Корозија на високим температурама

Подела корозије према окружењу

Повезане теме

CPT – критична температура тачкасте корозије нерђајућих челика и легура никла
PREN – индекс отпорности на тачкасту корозију за нерђајући челик
CCT – Критична температура пукотинске корозије нерђајућих челика и легура никла