ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Коррозионное растрескивание из "Теория коррозии и коррозионно-стойкие конструкционные сплавы " Таким образом, в условиях, когда совместное воздействие коррозионного и механического фактора не приводит к направленной локализации разрушения, влияние механического фактора на увеличение скорости коррозии и разрушение конструкции не очень существенно и часто может перекрываться влиянием других факторов. Наоборот, обсуждаемые ниже процессы коррозионного растрескивания и коррозионной усталости, когда под влиянием коррозионной среды происходит локализация механического разрушения, приводящая к очень быстрому разрушению конструкции, являются важнейшей научно-инженерной проблемой современности. Как известно, в условиях коррозионного растрескивания, также как и коррозионной усталости, наступающее разрушение даже для пластичного металла по внешним проявлениям аналогично хрупкому излому. [c.110] Коррозионное растрескивание — это разрушение металлов и сплавов при одновременном воздействии коррозионной среды и растягивающих механических напряжений, приводящее к ускоренному образованию коррозионных трещин. Оно наблюдается для многих металлов и сплавов углеродистых и низколегированных сталей, нержавеющих сталей, сплавов меди, алюминия, титана, магния и др. Различные аспекты явления коррозионного растрескивания усиленно изучаются и обобщены в ряде трудов [51, 96, 99, 114—123]. [c.110] Интенсивные исследования в этой области несомненно связаны с многочисленными случаями коррозионного растрескивания промышленных металлических конструкций. Например, выход из строя оборудования вследствие коррозионного растрескивания, для коррозионно-стойких сталей типа 18 rlONiTi, широко используемых в качестве конструкционного материала в химической и других отраслях промышленности, составляют по американским данным 23,7 и по японским 38 % [123]. [c.110] Несмотря на многочисленные исследования проблемы коррозионного растрескивания, из-за сложности этого явления, многообразия факторов, влияющих на него, представления о механизме коррозионного растрескивания неоднозначны. [c.111] По адсорбционной теории, развиваемой Г. Улигом, процесс коррозионного растрескивания объясняется ослаблением межатомных связей в напряженном состоянии сплава при адсорбции анионов раствора, происходящей преимущественно на подвижпых дислокациях или других несовершенствах структуры. Это приводит к снижению поверхностной энергии и облегчает разрыв межатомных связей металла. На основе этой теории объясняется специфичность сред, вызывающих коррозионное растрескивание, действие коррозионной защиты. [c.111] Согласно адсорбционной теории П. А. Ребиндера, зарождение трещин— концентраторов напряжения, приводящих к коррозионному растрескиванию, может происходить в результате расклинивающего действия поверхностно-активных веществ при адсорбции их в микрощелях на поверхности металла. [c.111] Некоторые исследователи считают, что причиной коррозионного растрескивания углеродистых и нержавеющих сталей, титана и его сплавов может быть поглощение водорода у вершины развивающейся трещины, которое приводит к локальному охрупчиванию металла. [c.111] Однако объяснение коррозии под напряжением аустенитных сталей преимущественно явлением водородной хрупкости, по-видимому, не всегда оправдано. Установлено, например [51, с. 256], что внешняя катодная поляризация снижает склонность к коррозионному растрескиванию, только при более сильной катодной поляризации происходит коррозионное растрескивание сталей. Водородное охрупчивание, несомненно, играет важную, но не исключительную роль при коррозионном растрескивании нержавеющих сталей и титановых сплавов, так как в условиях активного растворения (при депассивации в острие трещины) идет интенсивное наводороживание этих сплавов. [c.111] Наиболее общей и более экспериментально обоснованной представляется электрохимическая теория, согласно которой основным фактором развития трещины является ускоренное анодное растворение металла в ее основании. [c.111] Процесс коррозионного растрескивания можно представить следующим образом. [c.112] Первичный концентратор напряжений (который в высокопрочном материале не может легко релаксировать), возникающий на поверхности напряженного растяжением образца металла, вследствие какого-ли-бо несовершенства структуры может вызвать нарушение пассивности в этой точке и развитие повышенной скорости химического или (в электропроводных средах) электрохимического растворения. Если растягивающие напряжения не очень велики и скорость пассивации в данных условиях значительна, т. е. если линейная скорость пассивации превосходит линейную скорость развития трещины, то пассивация в этой точке возобновляется, и ускорение коррозионного роста трещины не происходит. При обратном соотношении вершина трещины все время остается в активном состоянии. Поэтому, а также благодаря локализации напряжений в вершине трещины, в этой точке атомы металла имеют максимальную энергию и с большей легкостью переходят в раствор. [c.112] Если напряжения не слишком велики и сплав имеет менее совершенную пассивацию по границам зерен (например, вследствие сегрегации примесей), то трещина будет развиваться межкристаллитно. В противоположном случае реализуется также и траискристаллитное развитие трещины, в основном в направлении развития максимальных растягивающих напряжений. [c.113] Дальнейшее развитие трещины идет при непрерывной активации анодного процесса механическим возрастающим растяжением решетки в зоне вершины трещины. Эта активация особенно велика, если исходное состояние металла соответствует пассивному состоянию, а наложение растягивающих усилий приводит к местной активации в вершине трещины. В конечный период лавинно нарастают макромеханические разрушения и разрыв происходит в условиях, когда преобладает механический фактор. [c.114] В связи с невозможностью проанализировать влияние различных факторов на коррозионное растрескивание всех металлов и сплавов, подверженных этому виду коррозионного разрушения, рассмотрим в ка честве примера коррозиоиностойкие стали. [c.114] Влияние приложенных напряжений. Установленная закономерность между приложенным напряжением и логарифмом времени до разрушения выражается линейной зависимостью и показывает, что при наличии коррозионной среды не существует предельных уровней напряжений, ниже которых не происходит коррозионное растрескивание [51, с. 254]. [c.114] Состав сталей. Влияние одного из основных легирующих компонентов коррозионностойких сталей — никеля на устойчивость их к коррозионному растрескиванию в хлоридных растворах неоднозначно. При содержании никеля как низком ( 1 7о), так и высоком ( 40 %) стали устойчивы к коррозионному растрескиванию, а в пределах 1—40 % Ni они подвержены коррозионному растрескиванию. При этом минимум стойкости к коррозионному растрескиванию приходится на наиболее распространенные аустенитные хромопикелевые стали, содержание 18 % Сг и 8—10 % (рис. 35). [c.114] Томашов [123] объясняет влияние концентрации никеля на стойкость сталей к коррозионному растрескиванию изменением фазового состава сплавов. Стали, содержащие 1 % Ni, имеют чисто ферритную структуру, а с высоким содержанием никеля — чисто аустенитную. Основной причиной (возмол но не единственной) хлоридно-го коррозионного растрескивания нержавеющих сталей, содержащих от 1 до 40 % Ni, является принципиальная возможность образования двухфаз-ности (a-fv) в структуре стали. Как следует из анализа диаграммы состояния системы Fe—Сг—Ni, в хромоникелевых сталях и при довольно высоком (35—40 %) содержании Ni (особенно в условиях деформации или напряженного состояния) возможно присутствие выделений феррита. [c.114] Возникновение раздела между а- и -фазами и, соответственно,, образование над этой границей более дефектной пассивной оксидной пленки может быть основной причиной возникновения концентратора напряжений по этому месту. Дальнейший рост коррозионной трещины идет по границе а—у-фаз, но реализуется только при одновременном наложении растягивающих (раздвигающих эту узкую зону) механических напряжений. [c.115] Благоприятное влияние высоких концентраций никеля 45 %) на стойкость к коррозионному растрескиванию сталей с 20 % Сг в работе [122] объясняли иначе, полагая, что при больших содержаниях никеля в сплаве энергия дефектов упаковки возрастает, и это приводит к образованию ячеистой (замкнутой) структуры дислокаций, при которой перестают существовать преимущественные направления растворения и развития трещины. [c.115] Увеличение содержания хрома обычно повышает стойкость сталей к коррозионному растрескиванию. Чисто хромистые нержавеющие стали не склонны к коррозионному растрескиванию. [c.115] Вернуться к основной статье