Влияние местных коррозионных поражений на качество проволоки

Влияние местных коррозионных поражений на качество проволоки

При длительном действии статической нагрузки, меньшей предела прочности, на некоторые виды сталей в коррозионных средах может наблюдаться хрупкое разрушение металла.

Различают следующие виды коррозионно-механического разрушения элементов оборудования: коррозионное растрескивание, коррозионная усталость, коррозия при трении.

Коррозионное растрескивание возникает при действии статических напряжений в весьма агрессивной по отношению к данному металлу среде.

Коррозионная усталость представляет процесс разрушения металлов и сплавов при одновременном действии коррозионной среды и циклических напряжений. Характер коррозионно-усталостного разрушения зависит от агрессивности среды, уровня действующих напряжений и частоты циклов.

Характерной особенностью коррозионной усталости металлов является отсутствие предела выносливости в отличие от усталости на воздухе. Под ограниченным пределом выносливости понимают максимальное по абсолютному значению напряжение цикла, при котором еще не происходит усталостное разрушение до базы испытаний. На рис. 1 приведены кривые усталости стали 20Н2М при испытаниях на воздухе и 3%-ном водном растворе NaCl, насыщенном сероводородом.

Рис. 1. Кривые усталости стали 20Н2М в различных

средах: 1 - на воздухе; 2 - в 3%-ном водном растворе NaCl

Снижение сопротивления усталости стали в коррозионно-активных средах не зависит от общей коррозии и в ряде случаев наблюдается значительное снижение сопротивления усталости при малом коррозионном поражении металла. Это объясняется тем, что циклическое напряжение в таких средах не влияет на усиление общей коррозии, вызывает развитие глубинной межкристаллитной и главным образом внутрикристаллитной коррозии, приводящей к интенсивному возникновению трещин.

Сопротивление стали коррозионной усталости зависит от ее химического состава, термической и механической обработки, свойств коррозионной среды, напряженного состояния, частот приложения напряжения.

В табл. 2 приведены данные о влиянии коррозионно-активных сред на предел ограниченной выносливости конструкционных сталей, т. е. на максимальное по абсолютному значению напряжение цикла, соответствующее циклической долговечности.

В свою очередь, отличительными признаками коррозионно-усталостного разрушения по сравнению с разрушением на воздухе являются:

а) отсутствие истинного предела выносливости;

б) отсутствие корреляции между механическими характеристиками при статическом и циклическом нагружении в воздухе и ограниченным пределом выносливости в среде;

в) специфический характер разрушения, обусловленный развитием в начальный период многих усталостных трещин, а не одной, как это имеет место при испытании в воздухе;

г) при воздействии коррозионной среды более резко проявляется влияние частотного фактора; с увеличением частоты нагружения увеличивается влияние механического фактора. При снижении частоты время воздействия среды на циклически деформируемый металл увеличивается, что усиливает влияние агрессивной среды;

д) влияние концентрации напряжений зависит от агрессивности среды по отношению к определенному металлу. Чем выше агрессивность среды, тем меньше влияние концентрации напряжений. В большинстве случаев чувствительность к концентраторам (острым надрезам, углублениям, неметаллическим включениям и др. ) в агрессивных средах по сравнению с воздухом уменьшается. Однако влияние концентратора может резко усиливаться при условиях, когда металл находится в состоянии, близком к пассивному, и проявляется эффект щелевой коррозии (титан, нержавеющая сталь в морской воде).

Механическое изнашивание, усиливаемое явлениями коррозии, называют коррозионно-механическим изнашиванием. Различают следующие виды коррозионно-механического изнашивания: окислительное, фреттинг-коррозия, изнашивание в средах, являющихся электролитами.

Окислительное изнашивание происходит при наличии на поверхностях трения окисных пленок, предотвращающих сближение контактирующих поверхностей до расстояния, на котором происходит их схватывание. По мере износа окисные пленки вновь восстанавливаются вследствие взаимодействия металла с кислородом воздуха.

Фреттинг-коррозия - процесс изнашивания, представляющий сочетание фреттинга с коррозией. Фреттингом называют особый вид изнашивания контактирующих поверхностей, совершающих под нагрузкой очень малые повторные относительные перемещения, например, продольные вибрации.

Таблица 2