 |
|
Коррозионно-механическое разрушение металлов
Металлические конструкции, работающие в условиях одновременного воздействия агрессивных сред и механических напряжений, подвергаются более сильному разрушению.
В химической промышленности можно найти многочисленные примеры совместного влияния этих двух факторов.
Процессы синтеза аммиака, мочевины, метилового спирт протекают в агрессивных средах, в условиях повышенных температур при движении газового потока под давлением 35-40 МПа.
Вибрационные сита, грохоты, фильтры работают в условиях коррозионноактивной среды и механических нагрузок.
Коррозионному растрескиванию подвержены выпарные аппараты, трубопроводы, автоклавы и другие аппараты.
Не менее опасное разрушение металла имеет место при одновременном воздействии на него агрессивной среды и переменных нагрузок. Такой вид воздействия испытывают компрессоры и насосы, роторы, диски и лопатки турбин и т.д.
Различают два вида механических напряжений — внутренние и внешние. Внутренние напряжения возникают при термической и механической обработке деталей, при сварке. Внешние, приложенные извне напряжения, могут быть статическими и переменными [35].
Под влиянием механических напряжений меняется структура поверхностного слоя металла, что может вызвать изменение потенциала на его отдельных участках, разрушение защитных пленок, и как следствие этого — изменение скорости коррозии.
Различают следующие виды коррозионного разрушения металла под воздействием механических нагрузок:
· коррозионное растрескивание;
· коррозионная усталость;
· коррозионная кавитация;
· коррозионная эрозия или фреттинг-коррозия.
Коррозионные разрушения не относятся к процессам локальной коррозии, но имеют с ними множество общих черт. Коррозионно-усталостные процессы или процессы при статической коррозии под напряжением сопровождаются возникновением трещин, при фреттинг-коррозии отмечают образование питтинга.
Коррозионные процессы при механических нагрузках протекают через три последовательные стадии: инкубационный период, отвечающий отсутствию видимых разрушений; период образования очагов коррозии; период быстрого масштабного разрушения.
Наличие механических напряжений в металле, лежащих в упругой области или связанных с деформацией, приводит к нарушению сплошности защитных пленок. Обычно растягивающие или сжимающие напряжения мало влияют на скорость равномерной коррозии. Если под действием коррозионной среды происходит локализация механического фактора, то это приводит к быстрому разрушению конструкции.
Протекание коррозионного растрескивания под напряжением происходит при совместном действии коррозионной среды и механических воздействий. В начальный период зарождение трещины происходит в результате растрескивающего действия при хемосорбции активных ионов коррозионной среды. Зарождение трещин может быть связано с возникновением туннелей (размером порядка 0,05 мкм) и питтингов на участках металла, имеющего дефекты, например, на границах зерен, включениях, скоплениях дислокаций. Развитие трещины и разрыв происходят при превалирующем влиянии механического фактора [36].