· доставка по РФ Калькулятор веса ГОСТы +7 (831) 281-26-60 zakaz@gkmetallinvest.ru
Справочник

Межкристаллитная коррозия: зачем в 12Х18Н10Т титан, а в 316L мало углерода

Опубликовано чтение 6 мин

Короткий ответ

При нагреве примерно до 450–850 °C хром на границах зёрен связывается с углеродом в карбиды, соседние зоны обедняются хромом и в агрессивной среде разрушаются — это межкристаллитная коррозия (МКК). Защищаются двумя способами: снижают углерод до 0,03 % и меньше (марки L: 304L, 316L) или связывают его титаном либо ниобием (12Х18Н10Т, 321, 316Ti). Стойкость проверяют по ГОСТ 6032 или ASTM A262.

  • Опасный интервал нагрева — около 450–850 °C, быстрее всего карбиды выпадают при 600–700 °C
  • Марки L: углерод не больше 0,030 % (ASTM A240)
  • 12Х18Н10Т: титан от 5 × C до 0,8 % (ГОСТ 5632-2014)
  • ГОСТ 6032-2017, метод АМУ: кипячение 8 ч, затем загиб на 90° и осмотр на трещины
Межкристаллитная коррозия нержавеющей стали: карбиды хрома по границам зёрен

Что происходит в металле

Нержавеющая сталь не ржавеет, пока в твёрдом растворе достаточно хрома — от 10,5 % и выше. При нагреве до опасного интервала углерод выходит к границам зёрен и соединяется с хромом в карбиды Cr23C6. Карбиды забирают хром из узкой полосы вдоль границы, и в этой полосе его становится меньше, чем нужно для пассивности.

Такую сталь называют сенсибилизированной. Внешне она не меняется, но в агрессивной среде коррозия идёт по границам зёрен вглубь металла. Зёрна теряют связь друг с другом, металл может рассыпаться или треснуть при изгибе, хотя поверхность выглядит почти целой.

Когда возникает МКК

  • Сварка. Полоса металла рядом со швом проходит через интервал 450–850 °C. Чем толще металл и больше тепла вложено, тем дольше она там находится.
  • Работа при повышенной температуре в опасном интервале.
  • Медленное охлаждение после термообработки или горячей деформации.

Границы интервала у разных источников немного расходятся: SSINA указывает 425–815 °C, другие справочники — до 850–900 °C. Быстрее всего карбиды образуются около 600–700 °C.

Два способа защиты: титан или низкий углерод

Как марки защищены от межкристаллитной коррозии
МаркаУглерод, не болееЗащита
AISI 304 / 08Х18Н100,07 % / 0,08 %нет — склонна к МКК после сварки
AISI 304L / 03Х18Н110,030 %низкий углерод
AISI 316L / 03Х17Н14М30,030 %низкий углерод
12Х18Н10Т0,12 %титан: от 5 × C до 0,8 %
AISI 3210,08 %титан: не меньше 5 × (C + N), до 0,70 %
AISI 316Ti / 10Х17Н13М2Т0,08 % / 0,10 %титан

Стабилизация титаном или ниобием. Эти элементы связывают углерод охотнее, чем хром, и образуют стойкие карбиды TiC и NbC. Хром остаётся в твёрдом растворе, граница зерна не обедняется. Так устроены 12Х18Н10Т и 08Х18Н10Т, AISI 321, 316Ti, а также ниобиевые 347.

Низкий углерод. Если углерода 0,03 % и меньше, карбидам просто не из чего образоваться в заметном количестве за время сварки. Это марки с буквой L и отечественные 03Х….

Ножевая коррозия — особый случай

У стабилизированных сталей (321, 347) бывает узкая «ножевая» полоса коррозии прямо у линии сплавления. При сварке металл у границы шва нагревается настолько, что карбиды титана или ниобия растворяются. Если потом узел повторно нагревают в опасном интервале, например при многопроходной сварке или эксплуатации, там выпадают уже карбиды хрома. Риск снижают низкоуглеродистые марки, контроль тепловложения и стабилизирующий отжиг.

Как проверяют стойкость к МКК

Сертификат на ответственную сталь часто содержит отметку «стойкость к МКК по ГОСТ 6032». Перед испытанием образец проходит провоцирующий нагрев — обычно 650 °C в течение часа, — чтобы смоделировать сварку.

Основные методы испытаний
Стандарт, методСуть
ГОСТ 6032-2017, АМУКипячение 8 ч в растворе медного купороса и серной кислоты с медной стружкой, затем загиб на 90°
ГОСТ 6032-2017, АМРаствор с большей концентрацией медного купороса, выдержка 24 ч, загиб
ASTM A262, Practice AТравление в щавелевой кислоте — быстрый отбраковочный тест
ASTM A262, Practice CКипящая азотная кислота (тест Хьюи)
ASTM A262, Practice EМедь, медный купорос и серная кислота, 15 ч, загиб (тест Штрауса)

Что выбрать для сварного узла

  • Общие сварные конструкции в нейтральной среде — 304L или 12Х18Н10Т.
  • Сварные узлы в среде с хлоридами — 316L: низкий углерод плюс молибден.
  • Узлы, работающие при повышенных температурах — стабилизированные 321 (12Х18Н10Т) и 316Ti: титан связывает углерод и при длительной выдержке.
  • Обычная AISI 304 после сварки — только если среда неагрессивная, либо с последующей закалкой на аустенит.

Сварочную проволоку и электроды подбирают так, чтобы металл шва тоже был стойким к МКК: для 304L и 316L — низкоуглеродистые (ER308L, ER316L), для 321 — стабилизированные ниобием или титаном. Подробнее — в статье как варить нержавейку.

Частые вопросы

Зачем в 12Х18Н10Т титан?

Титан связывает углерод в стойкие карбиды TiC. Тогда при нагреве до 450–850 °C, например при сварке, углероду не с чем соединяться, кроме титана, и хром остаётся в твёрдом растворе. Без обеднения хромом границы зёрен не корродируют. По ГОСТ 5632-2014 титана в 12Х18Н10Т — от пяти содержаний углерода до 0,8 %.

Что значит буква L в марке 304L или 316L?

L — low carbon, низкоуглеродистая: углерода не больше 0,030 % (ASTM A240). При таком содержании карбиды хрома при сварке почти не успевают образоваться, и сталь не становится склонной к межкристаллитной коррозии. Отечественные низкоуглеродистые марки обозначают 03Х…: 03Х18Н11, 03Х17Н14М3.

Что лучше для сварки: 321 или 316L?

Обе марки стойки к межкристаллитной коррозии после сварки: 321 (12Х18Н10Т) — за счёт титана, 316L — за счёт низкого углерода. 316L дополнительно содержит молибден и лучше держит хлориды. 321 традиционно выбирают для узлов, которые работают при повышенных температурах, — например, выхлопных систем.

Бывает ли межкристаллитная коррозия у AISI 304?

Да. В AISI 304 до 0,07 % углерода и нет стабилизаторов, поэтому после сварки толстого металла или медленного охлаждения зона около шва может стать склонной к МКК. Для сварных конструкций в агрессивных средах выбирают 304L, 321 или 316L.

Как проверяют стойкость к межкристаллитной коррозии?

В России — по ГОСТ 6032-2017. Самый распространённый метод АМУ: образец кипятят 8 часов в растворе медного купороса и серной кислоты с медной стружкой, затем загибают на 90° и ищут трещины. За рубежом применяют ASTM A262, чаще всего Practice E (тест Штрауса).

Нужна ли термообработка после сварки?

Для марок L и стабилизированных марок (321, 316Ti) при обычной сварке термообработка против МКК, как правило, не нужна — именно для этого они и созданы. Для нестабилизированной стали с обычным углеродом склонность к МКК снимают закалкой на аустенит: карбиды растворяются, хром возвращается в твёрдый раствор.

Источники

Нужна сталь для сварных конструкций?

Подберём марку, стойкую к МКК, — 12Х18Н10Т, 304L или 316L — с сертификатом завода.