Напряженный металл общая коррозия

Установлено, что вредное влияние на коррозионное поведение металлов оказывают растягивающие напряжения. Постоянные растягивающие напряжения (внешние или внутренние) увеличивают скорость общей коррозии металла примерно пропорционально их величине (рис. 230) и часто ухудшают распределение коррозии (что более опасно), переводя ее из общей в местную, вызывая в частности коррозионное растрескивание. [c.333]

По характеру разрушения различают следующие основные виды коррозии общую, местную, коррозию п.од напряжением. Если коррозией охвачена вся поверхность металла, такой вид разрушения называют общей иля сплошной коррозией, общая коррозия может быть равномерной или неравномерной в зависимости от глубины поражения на отдельных участках. [c.44]

Скоростью, с которой атомы Наде рекомбинируют друг с другом или с Н , образуя Hj, обусловлена каталитическими свойствами поверхности электрода. Если электрод является хорошим катализатором (например, платина или железо), водородное перенапряжение невелико, тогда как для слабых катализаторов (ртуть, свинец) характерны высокие значения перенапряжения. При добавлении в электролит какого-либо каталитического яда, например сероводорода или соединений мышьяка или фосфора, уменьшается скорость образования молекулярного Hj и возрастает адсорбция атомов водорода на поверхности электрода . Повышенная концентрация водорода на поверхности металла облегчает проникновение атомов водорода в металлическую решетку, что вызывает водородное охрупчивание (потерю пластичности) и может привести к внезапному растрескиванию (водородное растрескивание) некоторых напряженных высокопрочных сплавов на основе железа (см. разд. 7..4). Каталитические яды увеличивают абсорбцию водорода, выделяющегося на поверхности металла в результате поляризации внешним током или коррозионной реакции. Это осложняет эксплуатацию трубопроводов из низколегированных сталей в некоторых рассолах в буровых скважинах, содержащих сероводород. Небольшая общая коррозия приводит к выделению водорода, который внедряется в напряженную сталь и вызывает водородное растрескивание. В отсутствие сероводорода общая коррозия не сопровождается водородным растрескиванием. Высокопрочные стали из-за своей ограниченной пластичности более подвержены водородному ра- [c.58]

Условием КРН является совместное действие растягивающего напряжения и специфической среды. Типичные примеры таких сред для некоторых металлов приведены в табл. 7.1. Следует заметить, что анионы, разрушающие металл при КРН, могут не оказывать влияния на скорость общей коррозии. КРН аустенитной [c.136]

Реальность данного механизма коррозионной усталости подтверждают исследования, показавшие что ползучесть (медленная пластическая деформация), которая также осуществляется путем переползания дислокации, ускоряется общей коррозией напряженного металла. Чем выше скорость коррозии, тем выше и скорость ползучести. Прекращение коррозии, например путем катодной защиты, ведет к уменьшению скорости ползучести до исходного значения. Влияние коррозии на ползучесть мелкозернисты, металлов наблюдается у меди, латуни [82], железа и углеродистой стали [831. [c.164]

Представляется очевидным, что высокопрочная стальная арматура из стержней или полос, термообработанная для придания большей твердости (Я > 40) и находящаяся под действием растягивающих напряжений, в случае контакта с проникающей сквозь бетонное покрытие водой окажется подверженной КРН. Термообработка иногда приводит к обезуглероживанию (а значит, смягчению) поверхностного слоя. В этом случае КРН не происходит, пока в результате общей коррозии не будет удален внешний слой металла и не обнажится более твердый и чувствительный к КРН подслой. Вывод исключать контакт влаги о такими сталями или использовать менее прочные стали. [c.245]

Изучение кинетики наводороживания закаленной стали ЗОХ в присутствии различных ингибиторов при стационарном потенциале коррозии позволило установить роль ингибиторов в раздельном торможении коррозии и наводороживания и соответственно классифицировать их по этому действию [116] для подбора ингибиторов коррозии под напряжением. Оказалось, что все ингибиторы кислотной коррозии тормозят проникновение водорода в металл при стационарном потенциале, уменьшая скорость коррозии, а следовательно, и плотность тока катодного процесса. В то же время по величине отношения количества водорода, проникшего в металл, к общему количеству выделившегося водорода все ингибиторы коррозии подразделяются на ингибиторы или стимуляторы наводороживания. Такое разделение позволяет более эффективно подбирать ингибиторы, предотвращающие кислотную коррозию и охрупчивание напряженного металла. [c.162]

Детали и конструкции, работающие в условиях агрессивных сред, часто подвергаются коррозионно-механическому разрушению под совместным воздействием коррозии и механических напряжений. Существует пять характерных случаев коррозионно-механического разрушения металлоконструкций, отличающихся своеобразием воздействия механического фактора Г) общая коррозия напряженного металла (не сопровождающаяся хрупким механическим разрушением) 2) коррозионное растрескивание 3) коррозионная усталость 4) коррозионная кавитация 5) коррозионная эрозия (коррозионное истирание, фреттинг). [c.64]

Из всех известных в настоящее время материалов титан и его сплавы относятся к числу наиболее стойких к морским средам при обычных температурах. Тонкая окисная пленка, образующаяся на поверхности титановых сплавов, обеспечивает полную защиту металла от коррозии. Разрушение этой пассивной пленки происходит только в специальных условиях. Несмотря на очень высокую общую стойкость титана, все же существует несколько коррозионных проблем, связанных с его использованием в морских условиях [68] питтинговая коррозия, наблюдающаяся в щелевых условиях при недостатке кислорода и температуре морской воды выше 120 °С коррозионное растрескивание высокопрочных титановых сплавов при наличии поверхностных дефектов на металле, к которому приложено растягивающее напряжение коррозионное растрескивание в солях при нагреве выше 260 °С. Эффективными мерами борьбы с этими видами преждевременного разрушения титановых сплавов являются легирование и термообработка. [c.116]

Коррозионное растрескивание сопровождается полным разрушением металла, причем напряжения способствуют ускорению разрушения ослабленных коррозией границ зерен металла. Характерным при этом является то, что при отсутствии напряжений общая коррозия в таких условиях протекает крайне незначительно или вовсе отсутствует. [c.63]

При коррозии металла, не находяш,егося под действием переменных нагрузок, продукты коррозии, накопляясь на поверхности, замедляют коррозионный процесс. При переменных напряжениях продукты коррозии не могут прочно удерживаться на поверхности, окисная пленка растрескивается и создаются благоприятные условия для усиления коррозии и превращения общей коррозии в местную. Характерной особенностью коррозионного процесса является превращение равномерной коррозии в неравно- [c.26]

Для возникновения коррозионного растрескивания (КР) необходимо воздействие на сталь постоянных или периодических растягивающих напряжений и специфической коррозионной среды. Примеры возникающих трещин на коррозионностойких сталях показаны на рис. 1.095—1.139. На поверхности металла, как правило, мало затронутой общей коррозией, возникают разветвленные или неразветвленные трещины, иногда видимые невооруженным глазом, а чаще выявляемые при осмотре с оптическим увеличением от 2—3 до 25—50 раз или выявляемые лишь металлографическими или физическими (ультразвук, вихревые токи, цветной метод и т. д.) методами. [c.107]

Механические факторы Постоянные растягивающие напряжения (внешние и внутренние) увеличивают скорость общей коррозии металлов и могут вызывать коррозионное растрескивание, характеризующееся образованием трещин в плоскостях, нормальных к направлению растягивающих напряжений. [c.49]

Растягивающие напряжения увеличивают скорость общей коррозии металла и часто ухудшают распределение коррозии по поверхности (чю более опасно), переводя ее из общей в местную, вызывая коррозионное растрескивание. Образование трещин происходит в плоскостях, нормальных к направлению растягивающих напряжений. Коррозионные трещины могут при этом распространяться не только межкристаллитно, но и транскристаллитно, то есть перерезая отдельные кристаллы. [c.62]

В связи с тем, что процесс концентрации напряжения или разрушения пленок при длительном или циклическом нагружении может быть процессом непрерывным, то и процесс сдвига электродного потенциала в этих локальных местах детали также является процессом непрерывным, что необходимо иметь в виду при рассмотрении влияния деформации на коррозионные процессы. На основании этого принято считать, что влияние деформации на коррозионные процессы заключается не в усилении общей коррозии, а в значительном увеличении электрохимической неоднородности металла, приводящей [c.31]

В течение опыта Ло уменьшается вследствие развития трещин и общей коррозии металла, в результате чего при постоянном напряжении F величина о возрастает. [c.32]

В расплавленных металлах, как и в растворах, коррозия в неподвижной и движущейся жидкости, без нагрузки и в напряженном состоянии имеет различный характер и протекает с различной скоростью. Наиболее простыми являются испытания в статических изотермических условиях. Для определения общей коррозии образцы погружают в обогреваемый сосуд из инертного материала, заполненный расплавленным металлом, или изготавливают из исследуемого материала тигли и чашки, отжигают их для устранения остаточных напряжений и наполняют расплавом используют также герметичные ампулы, изготовленные из того же материала, что и образец. Таким образом исключается возможность изотермического переноса массы в расплавленном металле. Заполнение ампул легкоокисляющимися щелочными металлами проводят на специальных установках в атмосфере инертного газа. Схема одной из таких установок показана на рис. 1.66. [c.87]

Поверхностный наклеп или дробеструйная обработка. На поверхности металла возникают напряжения сжатия, ксПюрые эффективно предотвращают коррозионное растрескивание, пока сжатые слои остаются сплошными и не повреждаются в результате общей коррозии. [c.136]

Для того чтобы коррозионный процесс оказывал влияние на усталостную прочность, скорость коррозии должна превышать некое минимальное значение. Эти величины удобно определять путем анодной поляризации опытных образцов в деаэрированном 3 % растворе Na l. При этом скорость коррозии рассчитывают по закону Фарадея из плотностей тока и определяют критические значения, ниже которых коррозия уже не влияет на усталостную прочность. (Эти измеренные плотности тока не зависят от общей площади поверхности анода.) Значения минимальных скоростей коррозии при 30 цикл/с для некоторых металлов и сплавов приведены в табл. 7.5. Можно ожидать, что эти значения будут увеличиваться с возрастанием частоты циклов. Для сталей критические скорости коррозии не зависят от содержания углерода, от приложенного напряжения, если оно ниже предела усталости, и от термообработки. Среднее значение 0,58 г/(м сут) оказалось ниже общей скорости коррозии стали в аэрированной воде и 3 % Na l, т. е. 1—10 г/(м -сут). Но при pH = 12 скорость общей коррозии падает ниже критического значения и предел усталости вновь достигает значения, наблюдаемого на воздухе [721. Существование критической скорости коррозии в 3 % Na l объясняет тот факт, что для катодной защиты стали от коррозионной усталости требуется поляризация до —0,49 В, тогда как для защиты от коррозии она составляет —0,53 В. [c.160]

Можно отметить следующие особенности разрушений при статическом нагружении при одновременном действии механических нагрузок и рабочих сред. В условиях общей коррозии характер разрушений мало отличается от такового при статическом нагружении в нейтральной среде. В зависимости от качества металла и свойств коррозионной среда разрывы происходят по механизму вязкого или хрупкого разрушения. Важно подчеркнуть, что только лишь в условиях общей коррозии может реализоваться вязкое разрушение бездефектного металла оборудования при нормальных режимах эксплуатации. Это можно объяснить тем, что, несмотря на постоянство действующей на объект нагрузки, из-за уменьшения рабочего сечения при коррозии напряжения и деформации возрастают, и в определенный момент времени возможно наступление текучести металла, а затем потеря устойчивости пластических деформаций (шейкообразование) по аналогичному механизму при растяжении образца монотонно возрастающей нагрузкой. В условиях локализованной (язвенной, точечной) коррозии коррозионные поражения инициируются в областях с выраженной механохимической неоднородностью свойств. При этом окончательное разрушение происходит в результате сдвига или отрыва. Часто имеет ме- [c.119]

В условиях жесткого нагружения образцов без концентрации напряжений процессы коррозионного и малоциклового (усталостного) разрушения идут практически независимо друг от друга, поскольку заданный цикл деформации при нагружении (рис. 6.5, а и б) сохраняется неизменным. Общее коррозионное растворение даже способствует снижению номинальных деформаций. Однако равномерное коррозионное растворение металла обычно реализуется лишь при воздействии сильно агрессивных сред. В большинстве случаев, в силу гетерогенности свойств поверхности образца, коррозия происходит локализованно. При этом в результате повышения напряжений в ослабленных коррозией участках происходит интенсификация механохимиче-ских эффектов и малоциклового разрушения вследствие повышения местных пластических деформаций. [c.389]

Состав и структура стали оказьтают на стойкость к СВУ гораздо большее влияние, чем на общую коррозию. Существенно влияет на сульфидное растрескивание углерод. С увеличением количества углерода склонность закаленных сталей к сульфидному растрескиванию растет вследствие увеличения внутренних напряжений, прочности стали. Малое количество водорода, проникающего в металл, не может вызвать достаточных для развития трещин локальных пластических деформаций в прочном материале. Считается, что сталь теряет пластичность при окклюзии водорода 7-12 см на 100 г металла. Однако водородное охрупчивание может происходить даже при незначительном количестве поглощенного водорода. Так, для стали марки 4340 (предел прочности 1600 МПа) химический состав следующий. [c.36]

Ионы тяжелых металлов, особенно свинца, уменьшают не только общую коррозию, но и локальную. Так, есть сведения, что малые добавки ионов свинца почти полностью подавляют коррозионное растрескивание нержавеющей стали под напряжением и в условиях активного растворения в серной и азотной кислотах [214]. При эффективных концентрациях ионов свинца (10— — 10- моль/л) равновесные потенциалы свинца отрицательнее стационарного потенциала нержавеющей стали и поэтому контактное выделение с образованием фазового осадка здесь исключено и на поверхности стали возникает лишь субмономолекулярный слой свинца. Природа этого процесса еще окончательно не выяснена, но реальность процесса несомненна [209 238]. [c.88]

Изменение строения двойного слоя, связанное с повышением общей концентрации электролита, приводит к уменьшению толщины двойного слоя и увеличивает, следовательно, градиент поля при постоянной величине электродного потенциала. По-видимому, с этим обстоятельством связан подбор опытным путем в качестве модельного электролита для ускоренных испытаний стали на коррозионное растрескивание насыщенного раствора Mg la [64]. Увеличение концентрации водного раствора H2SO4 монотонно снижает время до разрушения закаленной стали, хотя концентрационная зависимость скорости общей коррозии имеет два максимума. Это явление можно объяснить адсорбционным эффектом Ребиндера и усилением избирательности коррозии, т. е. локализацией растворения под действием напряжений. При максимальных напряжениях ниже предела текучести скорость общей коррозии высокопрочных сталей увеличивается всего в несколько раз [22], а коррозионное растрескивание наступает быстро, что обусловлено локализацией растворения напряженного металла. В опытах [132] с концентрированной серной кислотой поверхность стали не имела следов коррозии, хотя образцы растрескивались в течение нескольких минут. По-видимому, под влиянием одновременно действующих кислоты высокой концентрации и механических напряжений происходят локализация коррозии, адсорбционное понижение прочности (эффект Ре- биндера) и, следовательно, повышение склонности к коррозионному pa -f трескиванню. [c.172]

Учет коррозионного износа стенок газопроводов, транспортирующих среды, содержащие сероводород, обычно производили путем увеличения толщины стенки на 3 мм для неосушенных сред и на 2 мм для осушенных по сравнению с номинальными толщинами для неагрессивных сред. Однако эти величины не являются обоснованными, так как базируются на понятии максимальная допустимая скорость коррозии в предположении постоянства этой величины во времени, что не соответствует реальным условиям эксплуатации. Действительно, несущая способность стенки трубопровода, подвергаемой воздействию общей коррозии (коррозионное растрескивание в присутствии сероводорода исключается соответствующим выбором состава и термообработки стали и определяется достижением предельного допускаемого значения напряжения, которое для газопромысловых трубопроводов в зависимости от кате гор ийности трубопровода составляет 0,3— 0,5ff ), определяется действующими напряжениями. Динамика изменения напряженного состояния в стенке трубопровода зависит от изменения как силовых нагрузок (давления), так и толщины стенки вследствие ее коррозионного износа. В свою очередь изменение механических напряжений в стенке вызывает изменение скорости коррозионного износа. Неучет реальной динамики этих процессов при назначении толщины стенки может привести либо к занижению запаса толщины на коррозионный износ, либо к неоправданному ее завышению и перерасходу металла. [c.243]

В то же время в случаях ускоренного роста трещин при окислении предполагается [18—21, 173, 177], что стимулирующее влияние окисления на поверхностное растрескивание и распространение трещин аналогично некоторым механизмам коррозионного растрескивания, таким как расклинивающее действие окисла [102] или растрескивание путем разрушения поверхностной пленки и репассивации [101, 178—182]. В обоих случаях ускорение растрескивания объясняется усиленной напряжением коррозией, заключающейся в чередующемся разрущении оксидной пленки и последующем быстром окислении незащищенного металла. Повышение скорости ползучести в средах, содержащих Na l, объяснялось либо подобным же ускорением растрескивания [183], либо общей коррозией под действием Na l [40], либо одновременным действием обоих факторов [184]. В любом случае следовало ожидать уменьшения пластичности, что и наблюдалось в действительности [40]. [c.45]

Существуют различные показатели коррозии (табл. 3), которые используются с учетом вида коррозии, характера повреждений и специфических требований данной отрасли промышленности к металлу. Скорость общей равномерной коррозии металлов и сплавов (химической и электрохимической) поддается оценке путем наблюдения за ростом и разрушением пленок из продуктов коррозии (гравиметрические, оптические, электрические методы испытаний) (рис. 5). Используются весовой (/(в) и глубинный (П) показатели скорости коррозии н реже — объемно-газовый показатель (см. табл. 3). Для оценки скорости развития локальных коррозионных повреждений применяют разнообразные методы испытаний. Широко используется механический показатель, а также электрический и резонансный показатели. Существуют и другие показатели. Оценивают, например, время до появления выраженной трещины в напряженном металле, контактирующем с агрессивной средой. Проводятся замеры контактных токов между различными металлами в жидких электролитах с целью определения скорости контактной коррозии. Широко применяются способы микрографического обследования образцов после коррозионных испытаний с промером глубины питтин-гов. [c.125]

Скорость распространения повреждения в металле при коррозионном растрескивании очень велика 0,5—1,0 см1час [ЦГ,72]. В случае общей коррозии даже в крайне агрессивных средах такая скорость разрушения металла достигается редко. Скорость общей коррозии увеличивается при наличии в металле напряжений [111,29], [c.139]

Флуктуация напряжений на поверхности металла может иметь место по границам зерен при наличии дислокаций [111,81 111,82]. Энергия деформированного металла больше, чем недеформирован-ного. Это обстоятельство увеличивает свободную энергию реакций, протекающих при осуществлении коррозионного процесса, и в отдельных случаях увеличивает скорость коррозии. Однако скорость коррозии в данном случае неизмеримо меньше скорости распространения трещин при коррозионном растрескивании. По данным X. X. Улига (рис. 111-29), скорость общей коррозии нержавеющей стали в растворе хлористого магния при наличии растягивающих усилий примерно в два раза больше, чем без напряжения. Но напряженный образец разрушился через 4 час, в то время как ненапряженный образец не был разрушен до конца испытаний (24 чйс). [c.142]

Одновременно с процессом общей коррозии протекает процесс развития коррозионных трещин, связанный с тем, что из-за колебаний радиационного излучения в топке котла от факела к трубам в пленке оксидов я подоксидных слоях металла возникают переменные по величине напряжения. Под действием изменяющихся напряжений происходит растрескивание защитной оксидной пленки. По трещинам, имеющим клиновидную форму, к поверхности металла проникают агрессивные компоненты из топочных газов и золовых отложений. Глубина трещин может достигать 1—3 мм, [c.129]

Обычно при разработке ингибиторов или при их иприменении в кислых средах (травление, перевозка кислот, защита хи.мической аппаратуры и т. п.) учитывают лишь потерю массы. металла вследствие развития процессов общей равномерной коррозии. Однако практика показывает, что такая оценка явно недостаточна, так как в большинстве случаев оборудование, механизмы, аппараты работают не только в. условиях воздействия агрессивных кислых сред, но и под влиянием различного рода механических напряжений. Механические напряжения Могут усиливать равномерную коррозию металла в кислой среде, а также приводить к локальным коррозионным поражениям, скорость которых в десятки Тысячи раз выше скорости равномерной коррозии. Совместное действие среды Механического фактора вызывает коррозионно-механическое разрушение, которое выражается в усилении общей коррозии, возникновении коррозионного растрескивания 11 коррозионной усталости. [c.61]

Можно считать установленным, что эффективность ингибирования коррозионного растрескивания обусловлена способностью ингибитора адсорбироваться в местах концентрации напряжений н подавлять локальные анодные процессы. Эффективными ингибиторами коррозионного растрескивания поэтому могут являться только такие, которые снижают скорость локальных анодных процессов. Если ингибитор в одинаковой степени тормозит и локальные анодные процессы и общую коррозию, то он будет слабым ингибитором коррозионного растрескивания, так как различие в скоростях растворения металла в местах концентрации напряжений и на остальной поверхности сохранится. Если иигибитор хорошо тормозит общую коррозию и не влияет на скорость локальных анодных процессов, то он будет стимулятором коррозионного растрескивания, так как разность скоростей в местах концентрации напряжений и на остальной поверхности увеличится [c.75]

При длительном действии статических или циклических напряжений на сталь в коррозионной среде, вызывающем явление коррозионной усталости, может происходить макроскопически хрупкое разрушение стали без признаков пластической деформации, которая могла бы фиксироваться визуально. Кроме хрупкого разрушения, происходит также коррозионное поражение поверхности металла и появление на ней более или менее толстого слоя окислов. Окисленной может быть или вся поверхность металла, или только отдельные ее места, что будет зависеть от агрессивности среды и свойств стали. Опыты показали, что длительное статическое или циклическое нагружение практически не влияет на интенсивность общей коррозии, и потеря в весе от коррозии металла, который находился в коррозионной среде как под нагрузкой, так и без нее, почти равна. Напряженное состояние стали влияет не на увеличение потерь от общей коррозии, а на усиление избирательной коррозии коррозия, в этом случае, обычно развивается как ножевая коррозия. Под таким термином мы объединяем как межкристаллитную, так и транскристаллит-ную коррозию в виде трещин, обычно перпендикулярных к действующим нормальным напряжениям. [c.100]

Важно, чтобы на одном из участков поверхности произошло некоторое течение, вызывающее скорее локальную коррозию под напряжением, чем общее химическое растворение [29]. Вначале химическое взаимодействие приводит к появлению питтингов, которые становятся концентраторами напряжений, поэтому под действием приложенного напряжения происходит локальное течение материала. Коррозионная среда должна быть такой, чтобы металл растворялся, а не образовывал пассивирующую пленку. Если в микроструктуре содержатся анодные фазы, то они растворяются предпочтительнее. Когда анодные фазы расположены по границам зерен, сплав обнаруживает интенсивное растрескивание по границам зерен. В некоторых сплавах под действием кор-)озионной среды питтинги располагаются по полосам скольжения. Изменение характера скольжения в зернах стареющих сплавов также влияет на сопротивление коррозии под напряжением явно выраженные полосы скольжения, связанные с несостаренным состоянием, способствуют ускорению процесса. [c.245]

Учет структурных изменений, воз-никаюш,их в металле при сварке, имеет большое значение для получения химически стойкой аппаратуры. В некоторых высокопрочных и нержавеющих сталях наблюдается часто сильное изменение структуры металла в зоне термического влияния на расстоянии 10— 15 мм от сварного шва. Эта зона имеет, как правило, пониженную коррозионную стойкость и подвергается более сильной общей коррозии. В этих местах часто наблюдается и коррозионное растрескивание. Кроме структурных изменений, в этом явлении играют определенную роль и остаточные напряжения в металле. Вообще отмечено, что даже в отсутствие структурных изменений наибольшая коррозия при сварке листов внахлестку наблюдается в зоне, лежащей между швами это, очевидно, объясняется концентрацией напряжений в этом месте. Поэтому рекомендуется там, где габариты аппарата позволяют, снимать внутренние напряжения посредством последующей термической обработки готового аппарата. При больших габаритах изделий следует проводить местную термическую обработку зоны сварного соединения с целью восстановления исходной структуры и снятия внутренних напряжений. Методы и аппаратура для местного нагрева разработаны. Вопро- [c.432]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...