Солевая смесь для испытаний жаропрочных сталей и сплавов на стойкость к сульфидной коррозии

 

Изобретение относится к области испытания сплавов на сопротивление высокотемпературной коррозии и может быть использовано в судо-авиа-и энергомашиностроении при определении коррозионной стойкости лопаточных материалов. С целью ускорения и расширения температурного диапазона используют смесь, содержащую сульфат и хлорид натрия, хлорид магния и хлорид калия при следующем соотношении компонентов, вес.%: сульфат натрия 72-77. хлорид магния 11,5-13,6, хлорид калия 8,8- 10,7, хлорид натрия 3,0-3,7.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s G 01 и 17/00

ГОСУДАРСТВЕ ЙНЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 ."";; °, -, .и

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4896627/28 (22) 19.12.90 (46) 30.10.92, Бюл. N. 40 (71) Институт проблем литья АН УССР (72) И.B.Орышич и Н.И,Матюшенко (56) Известия АН СССР; Металлы, 1982, М 5, с.117-.125.

Защита металлов, 1987 г., т,23, М 1, с.104-110. (54) СОЛЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ

ЖАРОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ НА

СТОЙКОСТЬ К СУЛЬФИДНОЙ КОРРОЗИИ. Изобретение относится к области испытания сплавов на сопротивление высокотемпературной коррозии и может быть использовано в судо-авиа- и энергомашиностроении при производстве лопаток газовых турбин. B условиях эксплуатации двигателей они подвергаются преимущественно сульфидной коррозии (СК), стимули.рованной сульфатами щелочных металлов и других солей, попадающих непосредственно из топлива, морской воды, пыли воздуха и др. На практико широкое распространение получили лабораторные испытания данных материалов в расплавах сульфата натрия либо его смесях с хлоридом натрия, либо в синтетической эоле из оксидов металлов и сульфата натрия.

Поскольку СК интенсивно протекает при температурах не ниже температуры плавления соли, то минимальная температура испытания совпадает с этой температурой. Если это сульфат натрия, то 883 С, а если сульфатно-хлоридная смесь солей натрия, то 628 С. Недостатком коррозионных испытаний в данных солях является то, что оптимальные температуры испытания на СК (57) Изобретение относится к области испытания сплавов на сопротивление высокотемпературной коррозии и может быть использовано в суда-авиа- и энергомашиностроении при определении корроэионной стойкости лопаточных материалов. С целью ускорения и расширения температурного диапазона используют смесь, содержащую сульфат и хлорид натрия, хлорид магния и хлорид калия при следующем соотношении компонентов, вес.%: сульфат натрия 72-77, хлорид магния 11,5-13,6, хлорид калия 8,810,7, хлорид натрия Зл0-3,7. значительно превышают ее пороговую температуру проявления в условиях эксплуатации лопаточных материалов (600 С и ниже);

Испытания в синтетической золе, кроме того, связаны с трудностями определения количественного химического и фазового состава продуктов коррозии материала.

Ближайшим прототипом данного состава является солевая смесь, состоящая 4 (мас.%, из 74 NazSO4, 13 Ca$04, 10 М9$04 и

3 NaCI) Недостатком данной солевой смеси является узкая технологическая возмож- О ность испытания, так как не позволяет проводить его при температурах 600 С и ниже по причине довольно высокой температуры плеелеиил (820 С). Кроме того. при использовании чистого по натрию и ванадию ди- д зельного топлива в отложениях наряду с сульфатами и хлоридом натрия могут присутствовать хлориды калия, магния и др;, попадающие в тракт двигателя из морской соли и пыли промышленных районов. Прототипный состав, помимо того, не обеспечивает достаточно высокую чувствительность метода испытания высокохромистых жаропрочных никелевых сплавов (Cr 15-20 ) 1772696

35

50 быть на уровне 23-28%. Наиболее вильно ро из-за сравнительно низкой скорости коррозии (1 — 3 г/м .ч), что требует значительно

2 увеличивать время выдержки при испытаниях.

Цель испытания — разработка состава солей для ускорения и расширения температурного диапазона испытаний.

Поставленная цель достигается теми что сульфатно-хлоридная смесь солей дополнительно содержит хлориды калия и магния при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сульфат натрия 72-77

Хлорид магния 11,2-13,6

Хлорид калия 8,8-10,7

Хлорид натрия . 3,0 — 3,7

Сопоставительный анализ показывает, что заявляемый состав отличается от известцого дополнительным содержанием хлоридов калия и магния. Таким образом, заявляемый состав соответствует критерию изобретения "новизна", При излучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены. Поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия".

При выборе состава солей, обладающе- 30

ro более низкой температурой плавления по сравнению с- прототипом, испольэовали справочные данные по плавкости двойных и тройных систем, Отметим, что хлорид натрия практически не растворим в сульфате натрия и обра-, зует с ним эвтектику при 620ОС. Для получения еще более низкой температуры плавления к сульфату натрия добавляли в количестве.З, 5, 10, 15, 23, 28, 30, 40% смесь хлоридов системы Na Cl-Mg Clz, Na CI KCI,, КС!-MgClz, NaCI-KCI-ÌgÑlz, соответствующую составам двойной или тройной эвтектики. Установлено, что при добавлении от 3 до 23т% хлоридов температура солевой смеси резко понижается. Достигнутая при 23% хлоридов низкая температура постоян на до

28% и далее до 40% незначительно понижается. При добавлении хлоридов более 40% температура смеси продолжает снижаться, достигая минимума при содержании 100% хлоридов. Но для исследований составы с содержанием хлоридов более 28% не подходят, поскольку в условиях эксплуатации судовых двигателей в проточной части турбины их содержание колеблется в интервале 1;5 20%-, Исходя из этого, оптимальное содержание хлоридав в исходном составе должно понижает температуру плавления сульфата натрия смесь хлоридов, по химическому составу соответствующая тройной эвтектике

NaCI-KCI-MgCIz, Состав последней по компонентам, мол.%: 41 Mg Clz, 41 KCI и 18 NaCI. или вес%: 48,7 МцС!2, 38,2 КС! и 13,1 NaCI, Учитывая вышеизложенное, состав искомой солевой смеси подбирался таким образом, что соотношение между.хлоридом магния, калия и натрия было такое же, как и в.тройной эвтектике (т.е, 48,7",38,2:13,1), а их количество — на уровне 23-28% от общей массы солевой смеси, На основании этого установлен допустимый интервал колебания компонентов в солевой смеси, а именно, М9С!2

11,2-13,6% КС! 8,8-10,7%; МаС! 3,0 — 3,7%;

NazSOp 72 — 77%, Температура начала расплавления этой смеси составляет 550 С (см.таблицу), Отклонение по содержанию компонентов в ту или иную сторону от отмеченных пределов связано с повышением температуры ее расплавления и пони>кением скорости СК; что не удовлетворяет поставленной цели, О преимуществе заявляемого состава солей по сравнению с прототипом свидетельствуют коррозионные испытания жаропрочных материалов при температурах 530-850 С и выдержке 40 ч цилиндрических образцов, предварительно покрытых пленкой соли и погруженных в расплав сали того же состава на глубину 4 мм согласно методике (Оры шич И.В., Защита металлов, 1981 — 17, К 1 — с.74 — 9), Для проведения испытаний использовали гидратированные хлорид магния (MgClz.бН20) и сульфат магния (MgSO< 7HzO), количество которых подбирали в расчете на безводные соединения. Их тщательно размешивали и растирали вместе с другими солями для получения мелкадисперсного состояния и контакта друг с другом. Установлено, что свое агрессивное воздействие на жаропрочные материалы соли оказывают при температурах, равных или больших температуры их расплавления, а в твердом, не расплавлен- ном состоянии; скорость коррозии близка к скорости окисления, Более агрессивным является предлагаемый состав солей, 8 расплавленном состоянии он вызывает, . . скорость коррозии в 3=8 раз более высокую, чем состав прототипа, а в твердом — в 1,5-2 раза. Таким образом, замена прототипа на предлагаемую смесь солей при испытаниях на стойкость жаропрочных материалов к СК позволяет расширить температурный диапазон испытаний на 270 С и ускорить испытания как минимум в 3 раза.

Формула изобретения . Солевая смесь для испытаний жаропчных сталей: и сплавов на стойкость к

1772696

Составитель И.Оришич

Техред М.Моргентал Корректор Л.Филь

Редактор

Заказ 3841 Тираж Подписное

В INNllM Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35. Раушская наб., 4/5

Произвбдственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 сульфидной коррозии. содержащая сульфат и хлорид натрия, соль магния и соль щелочноземельного металла, отличающаяся тем, что, с целью ускорения и расширения температурного диапазона, в качестве соли магния используют хлорид магния, а в качестве соли щелочноземельного металла использован хлорид калия при следующем соотношении компонентов, мас. : сульфат натрия 72 — 77; хл О рид магния 11,2-13,6; хлорид калия 8,8-10,7; хлорид натрия 3,0-3,7,