nucВестник НЯЦ РКNNC RK Bulletin1729-75161729-7885Национальный ядерный центр Республики Казахстан10.52676/1729-7885-2026-1-187-197nuc-1001Research ArticleСтатьиВЛИЯНИЕ СЕНСИБИЛИЗИРУЮЩИХ ОТЖИГОВ МАЛОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТИ НА СКЛОННОСТЬ АУСТЕНИТНОЙ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ 12Х18Н9 К ПИТТИНГОВОЙ И МЕЖКРИСТАЛЛИТНОЙ КОРРОЗИИTHE EFFECT OF SHORT-DURATION SENSITIZING ANNEALING ON THE SUSCEPTIBILITY OF 12X18H9 AUSTENITIC STAINLESS STEEL TO PITTING AND INTERGRANULAR CORROSIONhttps://orcid.org/0000-0003-4041-7372ОтставновМ. А.OtstavnovM. A.

Лаборатория радиационного материаловедения, МНС

Алматы

The laboratoty of radiation materials science, Junior Research Fellow

Almaty

m_otstavnov@inp.kzhttps://orcid.org/0000-0002-2222-3163ЗахаровМ. А.ZakharovM. A.

Лаборатория радиационного материаловедения, МНС

Алматы

The laboratoty of radiation materials science, Junior Research Fellow

Almaty

m.zakharov@inp.kzhttps://orcid.org/0009-0004-7444-9609КапановА. С.Kapanov A. S.

Лаборатория радиационного материаловедения, инженер

Алматы

The laboratoty of radiation materials science, Engineer

Almaty

greenlantern1122@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-3900-3818ГуринА. Н.GurinA. N.

Научно-технический центр радиохимии и производства изотопов Заместитель начальника НТЦ РПИ, PhD

Алматы

Deputy Head of the Scientific and Technical Centre for Radiochemistry and Isotope Production, PhD

Almaty

gurin.andrey@inp.kzhttps://orcid.org/0000-0003-2817-9674ЦайК. В.TsayK. V.

Лаборатория ионно-плазменных технологий, ВНС, д.ф.-м.н.

Алматы

The laboratory of ion-plasma technology, Senior researcher, Doctor of phys. and math.sci.

Almaty

tsvkir@inp.kzРГП «Институт ядерной физики» Агентства РК по атомной энергииКазахстанRSE “Institute of Nuclear Physics” of the Agency of the RK for Atomic EnergyKazakhstan20262504202601187197Copyright © Отставнов М.А., Захаров М.А., Капанов А.С., Гурин А.Н., Цай К.В., 20262026Отставнов М.А., Захаров М.А., Капанов А.С., Гурин А.Н., Цай К.В.Otstavnov M.A., Zakharov M.A., Kapanov  A.S., Gurin A.N., Tsay K.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journals.nnc.kz/jour/article/view/1001

Статья посвящена исследованию изменений коррозионных свойств аустенитной нержавеющей стали 12Х18Н9 в результате провоцирующих отжигов малой длительности (1/2 часа, 1 час, 2 часа) при температурах 450, 650 и 850 ℃. Изучена склонность термообработанной стали к питтинговой коррозии в 5% растворе кристаллогидрата хлорида железа (III) FeCl3·6H2O, в рамках гравиметрического метода, и к межкристаллитной коррозии (МКК) в кипящем водном растворе серной кислоты и сернокислой меди CuSO4·5H2O, в рамках АМУ-метода. Показано, что коррозионное поведение стальных образцов в агрессивных растворах зависит от степени сенсибилизации стали в ходе провоцирующих отжигов. Различия в кинетике питтинговой коррозии и склонности к МКК для стали после отжигов при 450 ℃ и 650 ℃ связаны с характером образующихся зернограничных выделений. При 650 ℃ формируется квазинепрерывная сеть карбидов Cr23C6, приводящая к образованию протяжённых Cr- обедненных зон, что облегчает направленное развитие коррозии вдоль границ зерен, способствуя ускорению питтинговой коррозии и склонности к МКК. После отжига при 450 ℃ карбидные выделения и Cr-обедненные зоны выражены слабее, что ограничивает развитие межзеренного растворения и обеспечивает сохранение стойкости к МКК. Для образцов после отжига при 850 ℃ характерна низкая скорость питтинговой коррозии и склонность к МКК, что может быть обусловлено остаточной электрохимической неоднородностью границ зерен и наличием дискретных карбидных выделений.

The article is devoted to the study of changes in the corrosion properties of 12X18H9 austenitic stainless steel as a result of provoking annealing of short durations (1/2 hour, 1 hour, 2 hours) at temperatures of 450, 650, and 850 ℃. The susceptibility of heat-treated steel to pitting corrosion in a 5% solution of iron (III) chloride crystallohydrate FeCl3·6H2O was studied using the gravimetric method, and to intergranular corrosion (IGC) in a boiling aqueous solution of sulfuric acid and copper sulfate CuSO4·5H2O, using the AMU method. It was shown that the corrosion behavior of steel samples in aggressive solutions depends on the degree of steel sensitization during provoking annealing. Differences in the kinetics of pitting corrosion and the susceptibility to IGC for steel annealed at 450 ℃ and 650 ℃ are related to the nature of the grain-boundary precipitates formed. At 650 ℃, a quasi-continuous network of Cr23C6 carbides forms, leading to the formation of extended Cr-depleted zones. This facilitates the directed development of corrosion along grain boundaries, contributing to the acceleration of pitting corrosion and the susceptibility to IGC. After annealing at 450 ℃, carbide precipitates and Cr-depleted zones are less pronounced, limiting the development of intergranular dissolution and ensuring the retention of resistance to IGC. Samples annealed at 850 ℃ are characterized by a low rate of pitting corrosion and a tendency to IGС, which may be attributed to residual electrochemical heterogeneity of grain boundaries and the presence of discrete carbide precipitates.

аустенитные сталиотжигсенсибилизацияпиттинговая коррозиямежкристаллитная коррозиямикроструктураaustenitic steelsannealingsensitizationpitting corrosionintergranular corrosionmicrostructureРабота выполнена при финансовой поддержке Министерства Энергетики Республики Казахстан, Программа BR23891530 «Развитие комплексных научных исследований в области ядерной и радиационной физики на базе казахстанских ускорительных комплексов».ReferencesВоеводин В.Н., Неклюдов И.М. Эволюция структурно-фазового состояния и радиационная стойкость конструкционных материалов. – Киев: Наукова Думка, 2006. – 375 с.Voevodin V.N., Neklyudov I.M. Evolyutsiya strukturno-fazovogo sostoyaniya i radiatsionnaya stoykost' konstruktsionnykh materialov. – Kiev: Naukova Dumka, 2006. – 375 p. (In Russ.)Garner F.A. Radiation Damage in Austenitic Steels // Comprehensive Nuclear Materials. – 2012. – Vol. 4. – P. 33– 95. – https://doi.org/10.1016/B978-0-08-056033-5.00065-3Garner F.A. Radiation Damage in Austenitic Steels // Comprehensive Nuclear Materials. – 2012. – Vol. 4. – P. 33– 95. – https://doi.org/10.1016/B978-0-08-056033-5.00065-3Neustroev V.S., Garner F.A. Very high swelling and embrittlement observed in a Fe-18Cr-10Ni0Ti hexagonal fuel wrapper irradiated in the BOR-60 fast reactor // Fusion Materials. – Vol.43. Semiannual Progress Report for Period Ending December 31, 2007. – P. 109–122. – https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2008.06.036Neustroev V.S., Garner F.A. Very high swelling and embrittlement observed in a Fe-18Cr-10Ni0Ti hexagonal fuel wrapper irradiated in the BOR-60 fast reactor // Fusion Materials. – Vol.43. Semiannual Progress Report for Period Ending December 31, 2007. – P. 109–122. – https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2008.06.036Rudakov A. The EU can simultaneously end dependence on Russia and meet climate goals // Nature. – 2022. – Vol. 604(7904). –P. 7–8. – https://doi.org/10.1038/d41586-022-00920-yRudakov A. The EU can simultaneously end dependence on Russia and meet climate goals // Nature. – 2022. – Vol. 604(7904). –P. 7–8. – https://doi.org/10.1038/d41586-022-00920-yTechnical assessment of nuclear energy with respect to the ‘do no significant harm’ criteria of Regulation (EU) 2020/852 (‘Taxonomy Regulation’). – European Atomic Energy Community, 2021. – 383 p.Technical assessment of nuclear energy with respect to the ‘do no significant harm’ criteria of Regulation (EU) 2020/852 (‘Taxonomy Regulation’). – European Atomic Energy Community, 2021. – 383 p.Кинев Е.А., Шихалев В.С., Барыбин А.В. Внутритвэльная коррозия сталей ЭК-164 и ЧС-68 быстрого энергетического реактора на основе диоксида урана // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2015. – Т. 3. – С. 49–55.Kinev E.A., Shikhalev V.S., Barybin A.V. Vnutritvel'naya korroziya staley EK-164 i ChS-68 bystrogo energeticheskogo reaktora na osnove dioksida urana // Izvestiya vuzov. Yadernaya energetika. – 2015. – Vol. 3. – P. 49–55.] (In Russ.)Chen S., Xie A., Lu X., Yan C., Jiang H., Rong L. Tailoring Microstructure of Austenitic Stainless Steel with Improved Performance for Generation-IV Fast Reactor Application: A Review // Crystals. – 2023. – Vol.13, 268. – P. 1–18. – https://doi.org/10.3390/cryst13020268Chen S., Xie A., Lu X., Yan C., Jiang H., Rong L. Tailoring Microstructure of Austenitic Stainless Steel with Improved Performance for Generation-IV Fast Reactor Application: A Review // Crystals. – 2023. – Vol.13, 268. – P. 1–18. – https://doi.org/10.3390/cryst13020268Saleh S.E., Elfawkhry M.K., Saudi H. A., Gomaa H.M., El-Minyawi S.M., Eissa M.M. Enhancing austenitic stainless-steel alloys for fast breeder reactor fuel cladding: A comparative study // Radiation Physics and Chemistry. – 2025. – Vol. 230. – Art. 112544. – https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2025.112544Saleh S.E., Elfawkhry M.K., Saudi H. A., Gomaa H.M., El-Minyawi S.M., Eissa M.M. Enhancing austenitic stainless-steel alloys for fast breeder reactor fuel cladding: A comparative study // Radiation Physics and Chemistry. – 2025. – Vol. 230. – Art. 112544. – https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2025.112544Чернов В. Материалы для полного замыкания: что такое МАКМ и почему за ними будущее.Chernov V. Materialy dlya polnogo zamykaniya: chto takoe MAKM i pochemu za nimi budushchee.] (In Russ). – URL: https://strana-rosatom.ru/2022/09/19/materialy-dlya-polnogo-zamykaniya-chto-tSedriks A.J. Corrosion of Stainless Steels. – 2nd ed. – New York: J Wiley & Sons, 1996. – 370 p.Sedriks A.J. Corrosion of Stainless Steels. – 2nd ed. – New York: J Wiley & Sons, 1996. – 370 p.Dayal R. K., Parvathavarthini N., Raj B. Influence of metallurgical variables on sensitization kinetics in austenitic stainless steels // International Materials Reviews. – 2005. – Vol. 50, No. 3. – P. 129–155. – https://doi.org/10.1179/174328005X14348Dayal R. K., Parvathavarthini N., Raj B. Influence of metallurgical variables on sensitization kinetics in austenitic stainless steels // International Materials Reviews. – 2005. – Vol. 50, No. 3. – P. 129–155. – https://doi.org/10.1179/174328005X14348Pande C.S., Suenaga M., Vyas B., Isaacs H.S. Direct evidence of chromium depletion near the grain boundaries in sensitized stainless steel // Scripta Metallurgica. – 1977. – Vol. 11. – P. 681–684. – https://doi.org/10.1016/0036-9748(77)90138-7Pande C.S., Suenaga M., Vyas B., Isaacs H.S. Direct evidence of chromium depletion near the grain boundaries in sensitized stainless steel // Scripta Metallurgica. – 1977. – Vol. 11. – P. 681–684. – https://doi.org/10.1016/0036-9748(77)90138-7Bruemmer S.M., Arey B.W., Charlot L.A. Influence of Chromium Depletion on Intergranular Stress Corrosion Cracking of 304 Stainless Steel // Corrosion. – 1992. – Vol. 48, No. 1. – P. 42–49. – https://doi.org/10.5006/1.3315917Bruemmer S.M., Arey B.W., Charlot L.A. Influence of Chromium Depletion on Intergranular Stress Corrosion Cracking of 304 Stainless Steel // Corrosion. – 1992. – Vol. 48, No. 1. – P. 42–49. – https://doi.org/10.5006/1.3315917Портных И.А., Козлов А.В., Панченко В.Л., Шихалев В.С. Исследование структуры и физических свойств стали Х18Н9 после длительного облучения в составе внутрикорпусных устройств реактора БН-600 // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2019. – Т. 4. – С. 118– 129.Portnykh I.A., Kozlov A.V., Panchenko V.L., Shikhalev V.S. Issledovanie struktury i fizicheskikh svoystv stali Kh18N9 posle dlitel'nogo oblucheniya v sostave vnutrikorpusnykh ustroystv reaktora BN-600 // Izvestiya vuzov. Yadernaya energetika. – 2019. – Vol. 4. – P. 118– 129.] (In Russ.) https://doi.org/10.26583/npe.2019.4.10Christian J.W. The Theory of Transformations in Metals and Alloys. Parts I. – Pergamon, 2002. – 1200 p.Christian J.W. The Theory of Transformations in Metals and Alloys. Parts I. – Pergamon, 2002. – 1200 p.Хачатурян А.Г. Теория фазовых превращений и структура твёрдых растворов. – М.: Наука, 1974. – 384 с.Khachaturyan A.G. Teoriya fazovykh prevrashcheniy i struktura tverdykh rastvorov. – Moscow: Nauka, 1974. – 384 p.] (In Russ.)Sourmail T. Literature Review. Precipitation in creep resistant austenitic stainless steels // Materials Science and Technology. – 2001. – Vol. 17, No. 1. – P. 1–14.Sourmail T. Literature Review. Precipitation in creep resistant austenitic stainless steels // Materials Science and Technology. – 2001. – Vol. 17, No. 1. – P. 1–14.Briant C. L., Mulford R. A., Hall E.L. Sensitization of Austenitic Stainless Steels, I. Controlled Purity Alloys // Corrosion-NACE. – 1982. – Vol. 38, No. 9. – P. 468–477.Briant C. L., Mulford R. A., Hall E.L. Sensitization of Austenitic Stainless Steels, I. Controlled Purity Alloys // Corrosion-NACE. – 1982. – Vol. 38, No. 9. – P. 468–477.Wang J., Shi W., Xiang S., Ballinger R.G. Study of the corrosion behaviour of sensitized 904L austenitic stainless steel in Cl-solution // Corrosion Science. – 2021. – Vol. 181, Art. 109234. – P. 1–12. – https://doi.org/10.1016/j.corsci.2020.109234Wang J., Shi W., Xiang S., Ballinger R.G. Study of the corrosion behaviour of sensitized 904L austenitic stainless steel in Cl-solution // Corrosion Science. – 2021. – Vol. 181, Art. 109234. – P. 1–12. – https://doi.org/10.1016/j.corsci.2020.109234Tsai S.P., Makineni S.K., Gault B., Kawano-Miyata K., Taniyama A., Zaefferer S. Precipitation formation on Σ5 and Σ7 grain boundaries in 316L stainless steel and their roles on intergranular corrosion // Acta Materialia. – 2021. – Vol. 210, Art. 116822. – P. 1–15. – https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.116822Tsai S.P., Makineni S.K., Gault B., Kawano-Miyata K., Taniyama A., Zaefferer S. Precipitation formation on Σ5 and Σ7 grain boundaries in 316L stainless steel and their roles on intergranular corrosion // Acta Materialia. – 2021. – Vol. 210, Art. 116822. – P. 1–15. – https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.116822Ma G., Xian W., Bi H., Li M. Effect of Short-Time Aging on the Sensitization Characteristics of 310S Stainless Steel // International Journal of Electrochemical Science. – 2022. –Vol. 17, Art. 22097. – P. 1–13. – https://doi.org/10.20964/2022.09.34Ma G., Xian W., Bi H., Li M. Effect of Short-Time Aging on the Sensitization Characteristics of 310S Stainless Steel // International Journal of Electrochemical Science. – 2022. –Vol. 17, Art. 22097. – P. 1–13. – https://doi.org/10.20964/2022.09.34Fontana M.G. Corrosion engineering. 3-rd Ed. – McGraw-Hill Inc. – 1986. – 556 p.Fontana M.G. Corrosion engineering. 3-rd Ed. – McGraw-Hill Inc. – 1986. – 556 p.Szklarska-Smialowska Z. Pitting and crevice corrosion. – NACE Int. The corrosion society. – 2005.- 582 p.Szklarska-Smialowska Z. Pitting and crevice corrosion. – NACE Int. The corrosion society. – 2005.- 582 p.Sourmail, T., Too, C.H., Bhadeshia, H.K.D. Sensitization and Evolution of Chromium-depleted Zones in Fe–Cr–Ni–C Systems // ISIJ International. – 2003. – Vol. 43. – P. 1814– 1822. – https://doi.org/10.2355/isijinternational.43.1814Sourmail, T., Too, C.H., Bhadeshia, H.K.D. Sensitization and Evolution of Chromium-depleted Zones in Fe–Cr–Ni–C Systems // ISIJ International. – 2003. – Vol. 43. – P. 1814– 1822. – https://doi.org/10.2355/isijinternational.43.1814Lima A., Nascimento A.D., Abreu H.F.G., de Lima-Neto P. Sensitization evaluation of the austenitic stainless steel AISI 304L, 316L, 321 and 347 // Journal of Materials Science. – 2005. – Vol. 40, No. 1. – P. 139–144. – https://doi.org/10.1007/s10853-005-5699-9Lima A., Nascimento A.D., Abreu H.F.G., de Lima-Neto P. Sensitization evaluation of the austenitic stainless steel AISI 304L, 316L, 321 and 347 // Journal of Materials Science. – 2005. – Vol. 40, No. 1. – P. 139–144. – https://doi.org/10.1007/s10853-005-5699-9

The authors declare that there are no conflicts of interest present.