Предел усталости (истинный); 2 - предел коррозионной усталости (условный при N — 10')

Коррозионная усталость - это процесс постепенного накопления повреждений материала под действием переменных напряжений и коррозионно-активных сред. Образование и развитие усталостных трещин сопровождается проникновением коррозионной среды в эти трещины и облегчает разрушение. Этому виду разрушения подвержены практически любые конструкционные материалы на основе железа, алюминия, титана, меди и других металлов. Особая опасность коррозионно-усталостного разрушения состоит в том, что оно может проходить практически в любых, в том числе таких слабых коррозионных средах, как влажный воздух, газы, влажные машинные масла и др. Поэтому коррозионная усталость металлов и сплавов наблюдается во всех отраслях техники, прежде всего в энергетической, нефтегазодобывающей, горнорудной промышленности, в морском, наземном и воздушном транспорте.

При коррозиионо-усталостном нагружении разрушение может произойти при напряжениях, значительно меньших обычного предела усталости (рис. 16.8). При этом кривая коррозионной усталости стремится к оси абсцисс, а величина условного предела усталости приближается к нулевому значению. Объясняется это тем, что даже при минимальных напряжениях или их отсутствии недостаточно защищенный металл разрушится только от коррозии. Прогрессирующий рост трещин усталости обусловлен с одной стороны низким значением электродного потенциала в месте концентрации напряжений, а с другой — легким разрушением защитной оксидной пленки в устье трещины при переменном нагружении.

Оценка коррозионной стойкости

 

Для характеристики коррозионных свойств обычно проводят их испытания на стойкость против общей коррозии, межкристаллитной коррозии и коррозионного растрескивания.

Испытания на общую коррозию проводят на образцах с большим отношением поверхности к объему. Коррозионную среду выбирают с учетом условий эксплуатации материала. Испытания проводят в жидкости при постоянном или многократно повторяемом

Для характеристики коррозионных свойств материалов обычно проводят их испытания на стойкость против общей коррозии, межкристаллитной коррозии и коррозионного растрескивания.

Испытания на общую коррозию проводят на образцах с большим отношением поверхности к объему. Коррозионную среду выбирают с учетом условий эксплуатации материала. Испытания проводят в жидкости при постоянном или многократно повторяемом

 

Таблица 2 Пятибалльная шкала коррозионной стойкости металлов

переменном нагружении образцов, в кипящем соляном растворе, в парах или окружающей атмосфере.

 

В России, США и Германии применяют пятибалльную систему оценки общей коррозии (табл. 2). Критерием коррозионной стойкости является скорость коррозии {VKop, мм/год).

Кроме глубины проникновения, оценку коррозионной стойкости можно проводить по десятибалльной шкале потери массы образца за определенный период времени на единицу площади К, г/(м2 ч) (табл. 3).

Пересчет обоих показателей проводят по формуле FKop = = 8,76 К/у, где VKay - скорость коррозии, мм/год; у - плотность, г/см3; К - скорость коррозии, г/(м2' ч).

Для оценки коррозионной стойкости полимерных материалов применяют трехбалльную шкалу по относительному изменению прочностных и деформационных свойств, а также изменению массы при воздействии среды (табл. 4).

Испытания на межкристаллитную коррозию (ГОСТ 6032-84). Основной причиной межкристаллитной коррозии коррозионно-стойких материалов является нагрев при обработке давлением или сварке, приводящий к электрохимической гетерогенности между приграничными участками и объемом зерен.

Температурно-временная область выделения по границам зерен коррозионностойких сталей карбидов t хрома приведена на рис. 9. Внутри нее находится область сенсибили- Тр зации - повышенной чувствительности у к межкристаллитной коррозии. Склонность к межкристаллитной коррозии

Рис. 9. Температурно-временная область склонности коррозионностойкой аустенитной стали к межкристаллитной коррозии (МКК), связанной j. с обеднением границ зерен по хрому

 

Гр - температура растворения карбидов; у - аустенит; К - карбиды проявляется в температурном интервале Ттлх-Ттт за минимальное время тшш, в течение которого происходит сенсибилизация.

При испытаниях на МКК хромистые стали подвергают провоцирующему нагреву при температуре 1100 °С в течение 30 ч, а хромоникелевые аустенитные - при температуре около 700 °С в течение до 60 ч. После нагрева образцы выдерживают в течение длительного времени в кипящем водном растворе серной или азотной кислоты. Выбор длительности выдержки и вида коро-зионной среды зависит от конкретной марки стали и ее назначения.

Таблица 3 Десятибалльная шкала коррозионной стойкости материалов

 

Таблица 4 Трехбалльная система оценок химической стойкости полимерных материалов

 

Тип пластмассы Изменение механических показателей Изменение массы (за 42 оут)

Оценка стойкости Изменение прочностных СВОЙС1В, Я і Изменение деформационных свойств, % Оценка стойкости Увеличение массы, % Уменьшение массы, %

Для контроля склонности к МКК образцы либо изгибают на оправке на угол 90“, либо подвергают травлению специальными реактивами и металлографическому исследованию. Отсутствие трещин на поверхности образца свидетельствует о его стойкости к МКК.

На рис. 10 приведены микроструктуры стали 08Х18Н10 после испытаний на межкристаллитную коррозию в разных средах.

Испытания на коррозионное растрескивание. Этот вид испытаний проводят при нагружении образца в коррозионной среде,

Рис. 10. Микроструктура стали 08Х18Н10 после закалки с 1050 °С в воде и отпуска при 700 °С:

 

а - межкристаллитная коррозия при испытании в растворе 25 % -й HN03 + 40 г/л Сгы, время 200 ч; б - то же в растворе кипящей 65 %-й HN03 + Сг04. х 500

 

Рис. 11. Испытание на коррозионное растрескивание в струбцине (а) и на кольцах (б) с клином для определения времени до образования коррозионных трещин соответствующей служебным условиям эксплуатации детали.

 

Среда не должна вызывать общей коррозии и оказывать воздействие на ненагруженные образцы металла. Для аустенитных хромоникелевых сталей примером такой среды может служить кипящий раствор смеси солей MgCl2, NaCl и NaN03. Агрессивность сред должна быть не меньше той, в которой должны служить испытуемые материалы.

Испытания на коррозионное растрескивание могут проводиться либо в условиях, вызывающих разрушение материалов (испытания на растяжение, на вязкость разрушения и усталость), либо путем определения времени появления первой трещины. Последний вид испытаний состоит в фиксации нагруженных образцов в специальных приспособлениях или с помощью создания напряжений клином в разрезанных кольцах (рис. 11). Время до появления трещин характеризует стойкость материалов против коррозионного растрескивания.

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: