Методы проведения испытаний на воздействие процессов коррозии.

Испытания изделий на воздействие коррозионно-активных агентов атмосферы и специальных сред проводят при предварительных или приемочных испытаниях, а иногда и при типовых испытаниях. Эти испытания рекомендуется проводить в случаях, когда материалы, покрытия и технологические процессы изготовления изделий отличаются от ранее испытанных или эксплуатирующихся аналогичных изделий, а также когда изделия не предназначены для размещения в герметичных объемах.

Испытания изделий на стойкость к воздействию коррозионно-активных агентов в зависимости от требований к конкретным изделиям могут проводиться как при приложении электрической нагрузки, так и без нее. Испытания изделий при приложении электрической нагрузки целесообразно проводить в случаях, когда это соответствует условиям эксплуатации и способствует разрушающему действию электролиза или электрохимической коррозии. Для исключения возникновения ошибочных выводов по результатам испытаний и «ужесточения» воздействия данного испытания рекомендуется изделия, испытываемые на воздействие коррозионно-активных агентов, не подвергать другим видам испытаний. Если изделия имеют специальные посадочные места, то они должны быть защищены временным покрытием от коррозии. Не рекомендуется для испытаний в различных средах использовать одни и те же изделия.

Под воздействием коррозионно-активных агентов на радиоэлектронные и электротехнические устройства может возникать коррозия кожухов, элементов конструкций и, в частности, контактов и соединений, непосредственно определяющих значения электрических параметров. У коммутационных, присоединительных и установочных изделий усилие, обеспечивающее временный контакт между деталями - слабое, и, поскольку большинство металлов, из которых изготовлены контакты, подвержены действию коррозии, то их контактное сопротивление возрастает. У неразъемных соединений, выполненных накруткой или обжатием, внешнее усилие, обеспечивающее соединение, велико, и оно вызывает деформацию металлов, а иногда и местную холодную сварку, обеспечивающую хороший контакт. Однако, в случаях, когда усилие накрутки или обжатия недостаточно, соединения могут быть низкого качества, и при естественном термоциклировании они ослабляются, что приводит к усилению воздействия коррозионно-активных агентов, а, следовательно, к увеличению контактного сопротивления в результате коррозии.

Испытания на воздействие коррозионно-активных агентов могут быть нормальными, ускоренными и проводимыми на климатических испытательных станциях. При проведении нормальных испытаний значения параметров испытательного режима и продолжительность испытаний изделий на стойкость к воздействию специальных сред устанавливают в соответствии с условиями и длительностью их воздействия при эксплуатации.

Испытания на атмосферную коррозию могут проводиться на так называемых климатических испытательных станциях. Предусмотрены испытания:

Ø на общую коррозию,

Ø контактную коррозию,

Ø щелевую коррозию,

Ø коррозию при действии механических напряжений.

Указанным видам испытаний подвергают не изделия, а специальные образцы, изготовленные из соответствующих металлов, сплавов или имеющие металлические и неметаллические неорганические покрытия. Очевидно, что реализация таких испытаний потребует весьма значительного времени и не всегда технически и экономически целесообразна. В связи с этим широкое применение получили ускоренные испытания на атмосферную коррозию, осуществляемые за счет изменения значений одного или нескольких параметров, определяющих скорость коррозии. К таким параметрам относится:

Ø относительная влажность,

Ø степень конденсации влаги,

Ø температура,

Ø концентрация коррозионно-активных агентов,

Ø продолжительность испытаний и чередований условий их проведения,

Ø состояние поверхности изделий,

Ø электрические напряжения и сила токов,

Ø механические напряжения и т. д.

Скорость коррозии также существенно зависит от конструкции изделия:

Ø от степени экранирования контактирующей поверхности изделия с окружающей средой, определяемой конструкцией корпусов;

Ø от электродных потенциалов металлов, из которых изготовлены отдельные элементы конструкций, и т. д.

Выбрать единый параметр, определяющий ускорение процесса испытаний, не представляется возможным, поскольку ускорение зависит от конструкции, элементной базы и материалов, из которых изготовлено изделие, а также от условий эксплуатации.

Ускорение процесса коррозии может достигаться следующими способами.

1. Увеличением относительной влажности свыше 85%. Однако, при этом вид коррозионной пленки может быть отличен от получаемой в естественных условиях. При относительной влажности менее 70% процесс коррозии заметно замедляется. Увеличение относительной влажности до 95%, при определенных условиях может приводить к конденсации влаги, что вызывает изменение условий испытаний.

2. Увеличением конденсации влаги для изделий, имеющих шероховатую поверхность большой теплоемкости. В последнем случае конденсация может возникнуть при температуре ниже точки росы. Обильная конденсация влаги приводит к увлажнению поверхности изделия и снижению скорости коррозии. Таким образом, увеличение скорости коррозии за счет возрастания степени конденсации имеет место при определенных оптимальных условиях.

3. Изменением температуры относительно оптимального значения 25 ± 2^оС. При температуре выше +30^оС изменяется природа механизма коррозии, а при более низкой температуре значительно увеличивается время коррозии. Установлено, что повышение температуры на 10°С ускоряет химические реакции. Однако многие факторы, влияющие на скорость коррозии, изменяются с изменением температуры. Например, с повышением температуры уменьшается растворимость газов в воде, и при определенных условиях конденсации это может замедлить скорость коррозии, а может и ускорить ее вследствие ухудшения условий для образования защитного слоя окислов. Возможно возникновение точечной или внезапно увеличивающейся неравномерной коррозии, изменение порядка «благородства» металла, т. е. ситуация, когда менее «благородный» обеспечивает защиту более «благородного» (например, цинк обеспечивает защиту железа при комнатной температуре).

4. Увеличением концентрации коррозионно-активных агентов, приводящим к сокращению времени испытаний при неизменной толщине пленки или при неизменном времени испытаний и к росту толщины пленки (рисунок 2.4-8.58.)

5. Выбором для испытаний коррозионно-активных агентов. Обычно их выбирают из числа наиболее часто встречающихся в атмосфере (например, хлористый натрий в морской атмосфере и двуокись серы в городской и промышленной атмосферах).

6. Увеличением концентрации коррозионно-активных агентов, которое может полностью изменить природу коррозии, вызывая точечную или неравномерную коррозию. Возможен случай, когда большая концентрация может привести к снижению активности коррозионного процесса, так как растворимость других коррозионных веществ может уменьшиться (например, увеличение концентрации хлористого натрия при высоких температурах приводит к уменьшению растворимости кислорода).

7. Изменением продолжительности чередования естественных или искусственных условий воздействий. Возможен случай, когда ускорение процесса коррозии изделия из железа может быть достигнуто путем чередования воздействия промышленной атмосферы и конденсации влаги. При испытаниях на воздействие соляного тумана можно вместо длительной выдержки изделия в тумане осуществить режим, в котором короткий период времени воздействия соляного тумана чередуется с длительной выдержкой в условиях влажности без наличия хлорида при относительной влажности ниже значения, соответствующего насыщению.

Существенное влияние на процесс коррозии оказывает состояние поверхности изделии. Для характеристики состояния поверхности используют такие понятия, как шероховатость, чистота поверхности, ее пассивность, наличие адсорбирующих слоев. Кроме того, на коррозию влияют условия, в которых изделие находилось до начала испытаний. Так, например, если изделие из железа с чисто обработанной поверхностью, хранившееся в чистой атмосфере с низкой относительной влажностью без агрессивных газов и твердых частиц, подвергается испытаниям на воздействие повышенной влажности, то оно коррозирует значительно медленнее, чем аналогичное изделие, испытываемое сразу после очистки.

В случае, когда на изделие воздействуют поочередно две группы коррозионно-активных агентов в различных условиях, существенным является то, какая из них будет действовать первой. Например, никель, подвергающийся сначала воздействию атмосферы, содержащей сероводород, а затем атмосферы, содержащей двуокись серы, коррозирует медленнее, чем при воздействии указанных сред в обратном порядке.

При необходимости ускорения процесса испытаний электрических контактов из металлов платиновой группы на воздействие атмосферы, содержащей органические вещества, необходимо изменять отношение длительности периодов замыкания к длительности периодов размыкания, за счет чего можно добиться ускорения образования «угольного» слоя на поверхности контактов.

Установление общей продолжительности испытаний в основном определяется выбранным фактором их ускорения. При выборе установки для проведения испытаний необходимо, чтобы она обеспечивала получение заданного режима испытаний и чтобы общий объем изделий, ограниченный условными оболочками, не превышал 40% полезного объема камеры.

Методы испытаний на воздействие среды с коррозионно-активными агентами включают в себя проведение следующих основных этапов:

1. подготовку испытательного оборудования;

2. подготовку средств измерения режимов испытания и испытуемых изделий;

3. проведение первоначальных измерений;

4. размещение изделий в камере;

5. выдержку изделий в испытательной среде, в процессе которой собственно проводятся испытания;

6. заключительные измерения.

Подготовка испытательного оборудования и средств измерения режимов испытания может предусматривать осуществление перед проведением испытаний предварительной отработки (прогона) испытательного режима камеры без размещенных в ней испытуемых изделий. При этом корректируют значения параметров испытательных режимов, таких как:

Ø концентрацию коррозионно-активных агентов,

Ø температуру внутрикамерной среды,

Ø относительную влажность среды,

Ø скорость потока (при испытаниях на воздействие коррозионно-активных газов).

Установленный испытательный режим поддерживают в течение не менее 24 ч., периодически (но не реже трех раз в сутки) контролируя значения его параметров. При положительных результатах камеру отключают и устанавливают испытуемые изделия. Перед помещением изделий в камеру их выдерживают в нормальных условиях в течение времени, необходимого для достижения стационарного температурного режима. Затем проводят визуальный осмотр и, если это предусмотрено НТД, измеряют первоначальные значения параметров изделий, критичных к воздействию коррозии. После этого, изделия устанавливают в камеру в положении соответствующем эксплуатационному. При установке изделий в камеру необходимо предусмотреть, чтобы они не соприкасались друг с другом или с другими металлическими деталями, а также, чтобы к ним обеспечивался свободный доступ коррозионно-активной среды. Минимальное расстояние от стенок камеры и между одновременно испытуемыми несколькими изделиями должно быть не менее1 м. Изделия располагают так, чтобы они не экранировали друг друга от воздействия коррозионно-активной среды. В зависимости от степени защиты изделий определяют требуемую степень разгерметизации изделий в агрессивных средах.

Испытание на воздействие соляного тумана проводят для определения коррозионной стойкости изделии и их пригодности к эксплуатации во влажной атмосфере в присутствии солей. Испытания могут проводиться одним из следующих методов:

Ø выдержкой изделий в соляном тумане с периодическим распылением соляного раствора;

Ø при непрерывном распылении с последующей выдержкой в чистой влажной атмосфере при повышенной температуре.

Изделия устанавливают в камеру так, чтобы:

Ø их основная поверхность располагалась поперек потока солевого тумана;

Ø продукты коррозии или распыляемого раствора не могли попадать с одного испытуемого изделия на другое;

Ø испытуемая поверхность изделия была наклонена на 15...30° по отношению к вертикали.

При испытании выдержкой изделий в соляном тумане с периодическим распылением соляного раствора в камере устанавливают температуру (27+2)°С и подвергают изделие воздействию соляного тумана, получаемого распылением соляного раствора. Раствор приготовляется путем растворения в дистиллированной или деминерализованной воде (33±3) г/л хлористого натрия (NaCI), содержащего в сухом виде не более 0, 1% йодистого натрия и не более 0, 3% всех основных примесей. Значение рН соляного раствора должно быть в пределах 6, 5...7, 2. Оно измеряется каждый раз при приготовлении нового раствора. При этом объем раствора, собираемый коллектором за время не менее 24ч, должен составлять в среднем 0, 1...0, 3 мл/ч. Продолжительность испытаний 2, 7 или 10 суток.

Испытание изделий при непрерывном распылении с последующей выдерж­кой в чистой влажной атмосфере может проводиться с применением одной камеры, если ее конструкция позволяет осуществить заданный режим испытаний, или с применением двух камер (соляного тумана и влаги). Испытание проводится циклами. Один цикл включает помещение изделия в камеру соляного тумана, установление в ней температуры 15...35°С и воздействие соляного тумана с водородным показателем рН = 6, 5…7, 2 и водностью, при которой коллектор собирает 0, 75... 1, 5 мл раствора в один час. Через два часа в камере изменяют режим или изделие переносят в камеру влаги. В обоих случаях изделие выдерживают еще 22ч при температуре (40 ± 2)°С и относительной влажности (95±3)%. Время переноса не более 5 мин. В процессе испытаний изделие подвергают воздействию 1, 3 или 6 подобных циклов.

Контроль значений параметров соляного тумана должен осуществляться в пределах полезного объема в процессе испытаний или перед ними во время 16- или 24-часового прогона камеры. После окончания испытаний в зависимости от конструкции изделия и требований, предъявляемых к нему НТД, изделие промывают дистиллированной или деминерализованной водой при температуре не превышающей +35°С и сушат. Изделия выдерживают в нормальных условиях восстановления в течение 1…2ч, после чего осуществляют визуальный контроль и, если это необходимо, измерение электрических параметров и проверку механических свойств.

Испытание на воздействие атмосферы, содержащей сернистый газ, проводят для определения способности контактов и соединении различных изделий сохранять свои параметры и внешний вид в условиях воздействия атмосферы, содержащей сернистый газ. Данный вид испытаний не может быть рекомендован для испытаний контактов, содержащих серебро или некоторые его сплавы, а также в качестве общего испытания на коррозию, так как не учитывает возможные воздействия всех компонентов промышленной атмосферы.

Испытания могут проводиться периодическим и непрерывным воздействием атмосферы, содержащей сернистый газ.

При периодическом воздействии атмосферы, содержащей сернистый газ, процесс испытаний складывается из определенного числа циклов. Один цикл продолжается 24ч, в течение которого в камере последовательно реализуют два режима.

Первый режим испытаний характеризуется следующими значениями параметров:

Ø концентрация сернистого газа 0, 075 г/м^-3±20%;

Ø температура 25±2°С;

Ø относительная влажность 85 ± 5%;

Ø продолжительность выдержки 8ч.

Сернистый газ вводят в камеру после установления заданных значений температу­ры и относительной влажности.

Во время второго режима:

Ø подача сернистого газа прекращается,

Ø температура увеличивается до 40 ± 2°С,

Ø относительная влажность понижается до 70±3%;

Ø продолжительность выдержки 14ч.

Время перехода от первого режима ко второму 2 ч. В зависимости от цели испыта­ний и требований к изделию устанавливают число циклов - 2, 4, или 8.

При непрерывном воздействии атмосферы, содержащей сернистый газ, устанавливают первый режим испытаний, уменьшив значение относительной влажности в камере до 75%. Продолжительность выдержки: 4, 10 или 12 сут. По окончании выдержки изделие извлекают из камеры и выдерживают от 1 до 24 ч в нормальных климатических условиях, после чего проводят визуальный осмотр и измеряют параметры изделий (например, контактного сопротивления электрических контактов).

В связи с тем, что при воздействии механических факторов (вибрации и ударов) может разрушаться окисная защитная пленка, последующее воздействие двуокиси серы может приводить к более интенсивному воздействию коррозии. В связи с этим можно предусматривать проведение измерений контактного сопротивления при механических воздействиях, проводимых до и после испытаний на воздействие двуокиси серы.

Для ускорения оценки явлений потемнения серебра или его сплавов, используемых для контактов и соединений, проводят испытания на воздействие сероводорода. Состав испытательной среды характеризуется следующими значениями основных параметров:

Ø концентрация сероводорода 10...15 частей на миллион (по объему);

Ø температура 25±2°С;

Ø относительная влажность 75% (относительная влажность не должна быть выше 80 и ниже 70%).

Испытательная смесь получается путем смешения сероводорода с воздухом и водяным паром. Испытания проводят аналогично испытаниям на воздействие двуокиси серы.

Помимо рассмотренных методов находят применение и ряд других методов испытаний на воздействие коррозионно-активных сред, в частности, содержащих:

Ø двуокись азота (NO₂),

Ø аммиак (NH₃),

Ø сернистый ангидрид (SO₃),

Ø хлористый водород (НСl).

В случае если изделия могут подвергаться воздействию ракетного топлива, они испытываются на воздействие амила и гептила.

 

⇐ Предыдущая14151617181920212223Следующая ⇒

Поделиться: