Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Кинетика коррозионных разрушений в процессе эксплуатации




По приведенной на рис. 2.117 классификации видов коррозии для автомобильных кузовов наиболее распространена электрохимическая коррозия под действием атмосферной влаги и загрязнений. По характеру повреждаемости поверхностей для элементов облицовки характерна сплошная (общая) коррозия, а для несущих элементов каркаса – местная (локальная) коррозия. Несмотря на различный характер повреждаемости, кинетика их одинакова. Рассмотрим основные этапы развития коррозионных разрушений.

Основные этапы возникновения и развития общей коррозии облицовочных элементов кузовов приведены на рис. 2.125, где показано шесть характерных этапов. Дадим их характеристику. На первом этапе (рис. 2.125, 1) под действием кислорода воздуха, ультрафиолетовых лучей, повышенной температуры в пленке лакокрасочного покрытия происходят окислительные и другие химические процессы, приводящие к старению. При старении теряется эластичность покрытия, которое становится более хрупким и менее стойким к деформациям и вибрациям. В результате наступает второй этап, при котором образуется сетка микротрещин (рис. 2.125, 2).

На третьем этапе (рис. 2.125, 3) микротрещины доходят до металла, а в результате их срастания начинают отделяться частички лакокрасочного покрытия. В результате открываются участки металла на четвертом этапе (рис. 2.125, 4). Третий этап заканчивает инкубационный (скрытый) период, а на четвертом этапе начинается непосредственно коррозионный процесс. На пятом этапе обнажившийся металл начинает коррозировать, и ржавчина распространяется под пленку покрытия (рис. 2.125, 5). В дальнейшем в результате подслойной коррозии площадь разрушения покрытия и поражения коррозией возрастает на шестом этапе (рис. 2.125, 6).

Основная сложность при аналитических исследованиях скорости коррозии связана с обилием внешних и внутренних факторов, оказывающих существенное влияние на кинетику коррозионного процесса. Внешние факторы коррозии зависят от природы и свойств среды, а к внутренним относятся: термодинамическая стабильность металла, положение его в периодической системе, структура, наличие внутренних напряжений и состояние поверхности [88].

 

Рис. 2.125. Основные этапы развития общей коррозии

облицовочных элементов

 

В результате действия указанных факторов скорость (интенсивность) коррозии для общей (сплошной) коррозии с ростом площади поражения Fk с достаточной для практических целей точностью можно описать линейной зависимостью

(2.138)

где VKO - скорость коррозии в начальный период; bi - изменение VK под действием внешних факторов; be – то же, внутренних факторов на единицу площади поражения; τ - время.

Внешние (bi) и внутренние (be) факторы необходимо в данном случае рассматривать с точки зрения их изменения в процессе коррозии, то есть в процессе эксплуатации. В данном случае мы остановились на скорости коррозии, так как коррозия меньше связана с пробегом (наработкой) автомобиля, поскольку это в большей степени химический процесс, хотя и обусловлен также и механическими воздействиями (внутренние напряжения, усталость и др.).

Внешние факторы в процессе длительной эксплуатации изменяются незначительно. В большей мере это сезонные колебания температуры, влажности воздуха. Поскольку окисная пленка железа обладает довольно невысокими защитными свойствами, то повышается содержание влаги в ней, что повышает скорость дальнейшей коррозии (коэффициент bi растет).

Из внутренних факторов повышаются напряжения из-за ослабления сечения деталей, что повышает скорость коррозии под напряжением [40, 88]. В результате в целом с ростом степени коррозионных разрушений (площади поражения FK) скорость коррозии возрастает, то есть

(2.139)

 

где bK - рост скорости на единицу площади коррозионного поражения FK. Интегрирование дифференциального уравнения (2.139) позволяет получить зависимость FK от времени коррозии τ

 

(2.140)

 

где Cи - постоянная интегрирования, определяемая из начальных условий: FK = 0 при τ = 0. После преобразования уравнения (2.140) получим

 

. (2.141)

С учетом начальных условий получим

 

(2.142)

То есть скорость коррозии в процессе эксплуатации экспоненциально возрастает. Из выражения (2.139) с учетом (2.142) определим зависимость FK от τ

(2.143)

Из зависимости (2.143) видим, что при = 0 площадь FK = 0. Однако на практике коррозия наблюдается не сразу, а после некоторого «инкубационного» периода и. Поэтому в зависимости (2.143) за  следует принять разницу между фактическим временем ф и и, то есть

(2.144)

Графическая интерпретация зависимостей (2.142), (2.143), (2.144) приведена на рис.2.126.

Отношение в зависимостях (2.143), (2.144) можно определить с учетом смысла параметра , тогда , то есть условной площади разрушения в начале эксплуатации (при = 0), тогда зависимость (2.144) примет вид

 

(2.145)

 

 

Рис. 2.126. Зависимость скорости коррозии VK и площади поражения коррозией FK от времени коррозии

 

Приведенные аналитические предпосылки справедливы и для локальной коррозии, которой в основном подвержены несущие элементы каркаса кузова. Отличительной особенностью здесь является большая скорость коррозии и ее оценка по глубине коррозионного поражения. Поэтому зависимость (2.145) справедлива и для глубины коррозионного поражения (толщины пленки окисла) h в виде

(2.146)

С учетом этой зависимости толщина непораженного коррозией слоя металла составит

(2.147)

где hН - номинальная (начальная) толщина металла.

Параметры полученных зависимостей определяются по экспериментальным статистическим данным по способу наименьших квадратов.

 

Рис. 2.127. зависимость площади коррозии дверей и

панелей багажного отсека (1) и боковых облицовочных панелей

(2) от срока эксплуатации автобуса

 

 

Рис. 2.128. Зависимость площади сквозной коррозии (1), глубины коррозионного поражения продольного бруса надколёсной ниши по наружной грани с внешней стороны (2), с внутренней стороны (3) и толщины наружной грани (4) от срока эксплуатации автобуса

 

Таким образом, в процессе эксплуатации вследствие разрушения лакокрасочного слоя в определенный момент начинается коррозия элементов кузова. В результате постоянного разрушения пленки окислов и повышения ее влажности, а также повышения динамических нагрузок в металле скорость коррозии в процессе эксплуатации возрастает по экспоненциальной зависимости (2.142). Показатели общей коррозии – глубины коррозии возрастают в процессе эксплуатации по экспоненциальной зависимости (2.145), (2.146). Измерителем процесса эксплуатации здесь целесообразно принять время. При установившейся интенсивности эксплуатации в качестве измерителя может использоваться и пробег с начала эксплуатации. При этом характер полученных зависимостей сохраняется.

Коррозионные разрушения деталей особенно характерны для элементов кузовов легковых автомобилей и автобусов. Потери металла от коррозии кузовов и кабин автомобилей и автобусов за время их службы достигают 35-40% от массы кузова. При пробеге 280-300 тыс. км 90% автобусов требуют либо полной замены кузова, либо капитального ремонта из-за интенсивной коррозии. В основном коррозионным разрушениям подвержены: днище кузова, его внутренние полости и надколесные арки (рис. 2.116 - 2.118). У легковых автомобилей наиболее подвержены коррозии пороги дверей, крылья, арки колес (надколесные ниши), нижние боковые панели, короба, днище (рис. 2.119). Коррозионные разрушения кузовов и кабин в основном ограничивают ресурс автомобилей до капитального ремонта и общий срок службы.

1
1
2
2
1
1
2
2
6
6
4
3
5

 

Рис. 2.116. Схема расположения основных очагов коррозионных разрушений автобусов: 1 – надколёсные арки; 2 - двери; 3 – отсек аккумуляторных батарей; 4 – багажный отсек; 5 - пол салона; 6 – облицовка салона

 

 


Рис. 2.117. Коррозионные разрушения ступеней пола – 1, и колесной арки – 2

 
 

Рис. 2.118. Коррозионные разрушения каркаса соединения салона – 1 и багажного отсека – 2

 

1
1
2
3
3
4
4
5
6
7

Рис. 2.119. Схема расположения основных очагов коррозионных разрушений легковых автомобилей: 1 – надколёсные ниши; 2 – пороги; 3 – поперечные лонжероны; 4 – обшивка дверей; 5 – пол салона; 6 – пол багажника; 7 – теплоизоляция глушителя

 

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...