Wysokotemperaturowa korozja stali chromowo-manganowych w dwutlenku siarki

• Autorzy: Żurek Z. , Gilewicz-Wolter J. , Hetmańczyk M. , Dudała J.

Warianty tytułu

EN

High-temperature corrosion of chromo-manganese steels in sulphur dioxide

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem niniejszej pracy była próba wyjaśnienia mechanizmu korozji przemysłowych stali chromowo-manganowych w atmosferach tlenowo--siarkowych. Do badań wytypowano trzy rodzaje stali, austenityczne Cr17Mn17 i Cr13Mn18SiCa oraz stal austenityczno-ferrytyczną Cr15Mn19. Opis mechanizmu korozji oparto na wynikach badań składu i budowy morfologicznej zgorzelin (SEM-EDX, XRD, SIMS, mikroskopia optyczna), kinetyki procesu (metoda grawimetryczna) oraz transportu siarki przez zgorzelinę (metoda radioizotopowa). Stwierdzono, że wewnętrzna, drobnoziarnista warstwa zawiera siarczki Mn i Cr, warstwa pośrednia zbudowana jest głównie ze spinelu MnCr2O4 natomiast dominującym składnikiem warstwy zewnętrznej jest MnO. Badania kinetyki utleniania stali wykazały, że po początkowym okresie inkubacji lub przebiegu liniowego następuje etap opisywany prawem parabolicznym. W trakcie utleniania dochodzi do zubożenia przypowierzchniowej warstwy rdzenia w austenitotwórczy mangan, co w konsekwencji prowadzi do przemiany fazowej austenitu w ferryt, w którym dyfuzja manganu zachodzi wolniej. W związku z tym faktem oraz zważywszy, że najwolniejszym procesem cząstkowym jest dyfuzja reagujących metali w stali, obserwowano spowolnienie ostatniego etapu utleniania.

EN

The presented corrosion mechanism was based on the results of studies of composition and morphological structure of scales - Fig. 4, 5 (SEM-EDX, XRD, SIMS, optical microscope), kinetics of the process - Fig. 1 (gravimetric method) and radiotracer studies of sulphur transport through the scale - Fig. 2, 3. Three types of steels were taken into consideration, austenitic steels: Cr13Mn18SiCa and Cr17Mn17 as well as austenitic-ferritic steel: Cr15Mn19. It was found that the thin inner, fine grained layer consists sulphides of Mn and Cr, the intermediate layer is built mainly of MnCr2O4 spinel whereas MnO is the main component of the outer layer. On the base of the kinetics studies it was pointed, that linear stage of the process is followed by the parabolic stage - Fig. 6. Internal oxidation as well depletion of Mn in metallic core, close to the metal/scale interface was observed. It caused the phase transformation from austenitic to ferritic structure. As the slowest partial process is a diffusion of metals in the steel, it explain a decrease of the corrosion rate during the last stage of the process.

Słowa kluczowe

PL

korozja wysokotemperaturowa; stal chromowo-manganowa; dwutlenek siarki; warstwa tlenkowa; utlenianie stali

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2004
• Tom: R. XXV, nr 1
• Strony: 5--10
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Żurek Z.

• Instytut Chemii i Technologii Nieorganicznej Politechniki Krakowskie

autor

Gilewicz-Wolter J.

• Wydział Fizyki i Techniki Jądrowej AGH

autor

Hetmańczyk M.

• Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii Politechniki Śląskiej

autor

Dudała J.

• Instytut Chemii i Technologii Nieorganicznej Politechniki Krakowskie

Bibliografia

• [1] Kofstad P.: High Temperaturę Corrosion; Elsevier Applied Science, London - New York (1988)
• [2] Mrowec S., Werber T.: Korozja Gazowa; Wydawnictwo „Śląsk" (1965)
• [3] Łaskawiec J.: Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, seria Hutnictwo, Z. 31, Gliwice (1988)
• [4] Patent. Polska, NR 138911, Stal odporna na ścieranie w środowiskach korozyjnych, Politechnika Śląska. Współautorzy: Maciejny A., Hetmańczyk M., Łaskawiec J., Niewielski G., Gdynia-Żyla L, opubl. 31.05.1988
• [5] Patent. Polska, NR 138910, Stal chromowo-manganowa na oporowe elementy grzejne, Politechnika Śląska. Współautorzy: Maciejny A., Hetmańczyk M., Łaskawiec J., Niewielski G., opubl. 12.07.1988
• [6] Patent. Polska, NR 143169, Stal chromowo-manganowa do pracy w złożonych środowiskach agresywnych, zwłaszcza w górnictwie, Politechnika Śląska. Współautorzy: Maciejny A., Hetmańczyk M., Łaskawiec J., Niewielski G., opubl. 31.10.1989
• [7] Kemp M., Bennekom A., Robinson F. P. A.: Evaluation of corrosion and mechanical properties of a rangę of experimental CrMn stainless steels; Mater. Sc. Eng., 2, (1995), 183-194
• [8] Hetmańczyk M.: Strukturalne podstawy doboru składu chemicznego i technologii oraz kształtowanie własności stali Cr-Mn; Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Seria Hutnictwo, Z. 25, Gliwice (1983)
• [9] Barin J., Knacke O.: Thermochemical Properties of Inorganic Substances; Springer Yerlag, Berlin (1973) and Suppl. (1977)
• [10] Kirkaldy J. S., Smith P. N., Sharma R. C.: Diffusion of Manganese in Paramagnetic BCC Iron; Metali. Trans. 4, (1973), No. 2, 624
• [11] Price J. B., Bruce Wagner J., Jr. J.: Diffusion of Manganese in Single Crystalline Manganous Oxide; Electrochem. Soc.: Solid State Science, 117, (1970), No. 2, 242