СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ НА СУЛЬФИДНУЮ КОРРОЗИЮ ЖАРОПРОЧНЫХ ПОРОШКОВЫХ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ
METHOD TO TEST FIREPROOF POWDER NICKEL ALLOYS FOR SULFIDE CORROSION

Предлагаемое изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к порошковым никелевым сплавам, и может использоваться при изготовлении заготовок тяжелонагруженных деталей для газотурбинных двигателей, работающих при повышенных температурах.
2
Известен способ испытания элементов газотурбинного двигателя путем термоциклического воздействия на элемент газовым потоком, который заключается в том, что сначала проводят химическую обработку в электролите, затем электрохимическую анодную обработку, далее механическое нагружение, состоящее из нагружения на вибростенде и статистического нагружения, после чего термоциклическое воздействие в агрессивной атмосфере СО и SO и далее механическое нагружение, причем цикл производят многократно (Патент РФ 2270431, С1 2004 года).
Недостатком этого способа является то, что он требует большого расхода металла, сложен в процедуре проведения и не предусматривает оценочные характеристики, связанные с условиями эксплуатации изделий. Способ предусматривает только определение потери массы и глубины поражений после коррозионных испытаний. Эти параметры не отражают специфику работы деталей газотурбинных двигателей, поскольку они подвергаются в эксплуатации циклическим нагрузкам.
Наиболее близким способом по технической сущности к заявленному является способ испытания для лопаток газотурбинных двигателей.
В этом способе для составления агрессивной среды используются следующие компоненты, масс.%:
Сульфат натрия Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
66,2
Пятиокись ванадия V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
1,8
Окись железа Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
20,4
Окись никеля NiO
8,3
Окись кальция CaO
3,3
2
2
Эти компоненты смешиваются и на их основе готовится суспензия на этиловом спирте. Суспензия равномерно наносится на поверхность образцов в количестве ~ 120 г/м. Покрытые образцы помещаются в алундовые тигли, которые в свою очередь располагаются в замкнутом контейнере. Через контейнер продувается воздух со скоростью 20 л в минуту. Испытания проводятся при постоянной температуре в интервале 700 - 900°С. Степень коррозионных повреждений определяется по потере массы (г/м) и глубине коррозии (мкм) (Е.Б.Качанов, Ю.А.Тамарин Покрытия для защиты лопаток турбин от сульфидной коррозии./ Технология легких сплавов 2005, №1-4, с.175 - прототип).
Недостатком этого способа является то, что он не предусматривает оценку влияния сульфидной среды на малоцикловую усталость - наиболее чувствительную характеристику коррозионного поражения металла.
2
4
4
2
4
Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что на поверхность образцов наносится слой из водного раствора сульфата натрия NaSO с добавкой более легкоплавкого сульфата аммония (NH)SO с последовательностью и параметрами по нанесению слоя: нагрев до 250°С, нанесение первого слоя, нагрев до 250°С, нанесение второго слоя, стабилизирующий нагрев при 600°С 0,5-1,0 часа - охлаждение на воздухе.
Состав агрессивного слоя и способ его нанесения на поверхность испытуемых образцов позволяет получить стойкое покрытие, допускающее проведение испытаний на малоцикловую усталость.
Испытания на общую коррозию и малоцикловую усталость проводятся при температурах в интервале 600-800°С.
Введение в агрессивную среду легкоплавкой добавки позволяет значительно сократить время испытаний - с 200 часов до 30-60 часов.
Технический результат - выявление влияния сульфидной коррозии не только по потере массы, но и по сопротивлению малоцикловой усталости.
Пример
Для опробования методом порошковой металлургии был изготовлен никелевый сплав ВВ750П по ГОСТ 52802-2007, содержащий: хром, кобальт, вольфрам, молибден, титан, алюминий, ниобий.
Результаты опробования определения сульфидной коррозии по предлагаемому способу и прототипу приведены в таблице 1.
Таблица 1
Результаты испытаний на сульфидную коррозию, при температуре 750°С
Способ
По потере массы <sup>1)</sup>
По сопротивлению малоцикловой усталости <sup>2)</sup>
Время испытаний, час
Скорость коррозии, г/м<sup>2</sup>ч
Стойкость испытуемого сплава
Среднее число циклов до разрушения
Коэффициент влияния среды, n<sub>с</sub>/n<sub>в</sub>
Баллы
Состояние
Испытания на воздухе, n<sub>в</sub>
Испытания в агрессивной среде, n<sub>с</sub>
Заявленный
30
0,035
4
Стойкое
10035<sup> 3)</sup>
8270
0,824
Прототип
200
0,031
4
Стойкое
Не определяется из-за осыпания агрессивного слоя
Примечание: 1) По ГОСТ 13819-68 Коррозионная стойкость оценивается группой и баллом: совершенно стойкие - 1; весьма стойкие  - 2,3; стойкие - 4,5; понижено стойкие - 6,7; мало стойкие - 8,9; не стойкие - 10.2) Частота 1 Гц, напряжение 1060 МПа.3) Время 2,8 ч.
с
в
Из таблицы 1 видно, что предлагаемый способ позволяет оценить влияние сульфидной коррозии по потере массы. При этом время проведения испытаний сокращается в 6,7 раза. Кроме того, степень коррозионного поражения при этом методе может быть достаточно надежно оценена по снижению сопротивления материала малоцикловой усталости (отношение числа циклов до разрушения в среде и на воздухе - n/n). Поэтому становится возможным проводить оценку качества при заводском контроле. Это позволит за счет повышения коррозионной стойкости увеличить ресурс изделий в 1,25-1,5 раз.