ВЛИЯНИЕ СЕНСИБИЛИЗИРУЮЩИХ ОТЖИГОВ МАЛОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТИ НА СКЛОННОСТЬ АУСТЕНИТНОЙ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ 12Х18Н9 К ПИТТИНГОВОЙ И МЕЖКРИСТАЛЛИТНОЙ КОРРОЗИИ

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.

1. Воеводин В.Н., Неклюдов И.М. Эволюция структурно-фазового состояния и радиационная стойкость конструкционных материалов. – Киев: Наукова Думка, 2006. – 375 с.

2. Garner F.A. Radiation Damage in Austenitic Steels // Comprehensive Nuclear Materials. – 2012. – Vol. 4. – P. 33– 95. – https://doi.org/10.1016/B978-0-08-056033-5.00065-3

3. Neustroev 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.2008.06.036

4. Rudakov 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-y

5. 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.

6. 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.

7. 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/cryst13020268

8. Saleh 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.2025.112544

9. Чернов В. Материалы для полного замыкания: что такое МАКМ и почему за ними будущее.

10. Sedriks A.J. Corrosion of Stainless Steels. – 2nd ed. – New York: J Wiley & Sons, 1996. – 370 p.

11. 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/10.1179/174328005X14348

12. Pande 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)90138-7

13. Bruemmer 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/10.5006/1.3315917

14. Портных 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.

15. Christian J.W. The Theory of Transformations in Metals and Alloys. Parts I. – Pergamon, 2002. – 1200 p.

16. Хачатурян А.Г. Теория фазовых превращений и структура твёрдых растворов. – М.: Наука, 1974. – 384 с.

17. Sourmail T. Literature Review. Precipitation in creep resistant austenitic stainless steels // Materials Science and Technology. – 2001. – Vol. 17, No. 1. – P. 1–14.

18. 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.

19. 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.2020.109234

20. Tsai 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.2021.116822

21. Ma 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/10.20964/2022.09.34

22. Fontana M.G. Corrosion engineering. 3-rd Ed. – McGraw-Hill Inc. – 1986. – 556 p.

23. Szklarska-Smialowska Z. Pitting and crevice corrosion. – NACE Int. The corrosion society. – 2005.- 582 p.

24. 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.43.1814

25. Lima 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