Коррозионная усталость влияние температуры

Износ деталей химического оборудования происходит вследствие трения соприкасающихся деталей, коррозионного воздействия перерабатываемых веществ (химический износ), влияния высоких температур (тепловой износ), вибрации и ударов, вызывающих усталость металлов (механический износ). [c.12]

Диффузионное насыщение поверхности стали алюминием применяют в основном для повышения жаростойкости стали, в окислительных и особенно в сероводородсодержащих средах. Алитированная сталь при температурах 500—600 °С успешно конкурирует с хромоникелевой нержавеющей сталью типа 18—8 в средах, содержащих сероводород. На выносливость стали алитирование влияет по-разному в зависимости от толщины слоя. Так, порошковое алитирование на глубину 0,1—0,2 мм резко снижает предел выносливости стали и практически не влияет на коррозионную усталость. Алитирование на глубину 0,04—0,05 мм незначительно влияет на предел выносливости стали и более чем в 2 раза повышает условный предел коррозионной усталости. Алитирован-ный слой также понижает влияние концентраторов напряжений, особенно в коррозионной среде. [c.88]

К группе специальных лабораторных методов коррозионных исследований относят испытания, в результате которых устанавливают влияние механических нагрузок, давления, температуры, скорости потока и др. К этой же группе относятся исследования, межкристаллитной и транскристаллитной коррозии, коррозии под напряжением, коррозионной усталости, фрикцион- [c.36]

Усталость и коррозионная усталость. Как показал анализ статистических данных, усталость часто является одной из причин эксплуатационных разрушений сосудов. При использовании в расчетах на усталость методов, описанных в гл. 2, опасность возникновения разрушений вследствие усталости и коррозионной усталости будет снижена, кроме этого, следует по возможности избавляться от опасных концентраторов напряжений в конструкции. На рис. П.4 показаны коррозионно-усталостные трещины, образовавшиеся на грубой поверхности отверстия, выполненного кислородной резкой для присоединения штуцера к трубе, которая изготовлена из стали, содержащей 0,5% молибдена [8]. В расчетах на усталость необходимо учитывать влияние термических напряжений и стеснение тепловой деформации труб. Смит [9] описывает разрушение рециркуляционного трубопровода диаметром 254 мм из нержавеющей стали типа 304. Кольцевая трещина длиной 64 мм была обнаружена после пяти лет эксплуатации при температуре до 288° С. Причиной повреждений была термическая усталость, вызванная попаданием на стенку воды (до 1000 раз) с температурой 21—54 С в условиях малоциклового нагружения при пусках, остановах и стеснении вследствие тепловой деформации трубы толстыми бетонными стенами. [c.428]

По условиям протекания коррозионного процесса разли чают атмосферную коррозию, протекающую под действием атмосферных, а также влажных газов, газовую, обусловленную взаимодействием металла с различными газами — кислородом, хлором и т, д. — при высоких температурах, коррозию в электролитах, в большинстве случаев протекающую в водных растворах и в зависимости от их состава подразделяющуюся на кислотную, щелочную и солевую. При контакте металлов, имеющих разные стационарные потенциалы в данном электролите, возникает контактная коррозия, а при одновременном воздействии коррозионной среды и постоянных или переменных механических напряжений — коррозия под напряжением. Понижение предела усталости металла, возникающее при одновременном воздействии переменных растягивающих напряжений и коррозионной среды, называют коррозионной усталостью. Кроме того, различают еще коррозионное растрескивание металла,, возникающее при одновременном воздействии коррозионной среды и внешних или внутренних механических растягивающих напряжений. Этот вид разрушений характеризуется образованием транскристаллитных или межкристал-литных трещин. Под влиянием жизнедеятельности микроорганизмов возникает также биокоррозия. Разрушение металла от коррозии при одновременном ударном действии внешней среды называют кавитационной эрозией. Без участия коррозионного воздействия среды эрозия протекает как процесс только механического износа металла. Многие из перечисленных условий возникновения и развития коррозионных процессов встречаются и в пароводяных трактах ТЭС. [c.26]

Предложенная в настоящее ---—----время адсорбционно-электрохимическая гипотеза механизма коррозионной усталости, разработанная Г. В. Карпенко на основе электрохимической теории и адсорбционной теории, позволяет удовлетворительно объяснить большинство явлений, возникающих при коррозионной усталости. В соответствии с этой гипотезой первым этапом процесса будут адсорбционные явления, которые подготавливают почву для течения коррозионного процесса внутри трещин, раскрывшихся под влиянием циклических нагрузок и адсорбционного расклинивающего эффекта П. А. Ребиндера. Только после этого внутри таких трещин происходит электрохимический коррозионный эффект с образованием продуктов коррозии. Различие во времени начала течения адсорбционного процесса и электрохимического процесса зависит от характера агрессивной среды, температуры и других факторов, но адсорбционный процесс во всех случаях является первичным. [c.110]

Важное значение с точки зрения коррозионной ползучести и разрушения материалов имеет вопрос об адгезии оксида к металлу, так как окалина, отслаивающаяся от подложки, конечно же, не оказывает влияния на механические свойства материала. Например, высокотемпературная коррозия, как уже обсуждалось, обязательно подразумевает ухудшение адгезии или даже полное отделение окалины. Отслаивание оксида также может быть вызвано рассмотренными выше температурными напряжениями. Различные механизмы отслаивания оксидов, в том числе связанные с уменьшением пластичности, ползучестью и усталостью материала, рассмотрены в обзоре [135]. Согласно экспериментальным данным, отслаивание оксида может протекать легко. Например, на сплаве Ni—20 Сг—4 А1 отделение оксида наблюдалось после одного цикла изменения температуры от 300 °С до комнатной [135]. Исключение могут составлять сплавы, содержащие легирующие добавки РЗЭ, улучшающие адгезию оксида к металлу [111]. [c.31]

Для измерения общего электродного потенциала в процессе циклического нагружения образцов нами [98] разработана установка (рис. 16), которая состоит из машины для испытания материалов на сопротивление усталости 5, электродвигателя 6, счетчика числа циклов 7 и нагружающего механизма 2. Испытываемый образец 4 с помощью фторопластовых втулок 8 помещают в термостатируемую камеру с коррозионной средой 3. Включение вращающегося образца в цепь измерения электродного потенциала осуществляется через контактное устройство 9 и электрод сравнения 10. Регистрация изменения электродных потенциалов осуществляется измерительной аппаратурой 1 с точностью 15 мВ. Дпя исключения влияния повышающейся в процессе циклического деформирования образца температуры на изменение общего электродного потенциала установка оборудована термостатом, позволяющим поддерживать температуру коррозионной среды близкой к комнатной с точностью + 0,5°С. Для поляризации образцов в ванну введен платиновый электрод, подключенный к источнику поляризующего тока. [c.41]

Таким образом, можно считать, что в одних средах наблюдается только межкристаллитное разрушение, в других средах только транс-кристаллитное, а во многих случаях и тот и другой вид образования трещин коррозионной статической усталости. На образование этих трещин оказывает также влияние еще и уровень растягивающих напряжений, концентрация среды, ее температура и т. п. [c.104]

Аналогичные результаты были получены при исследовании зависимости коррозионной статической усталости от pH раствора. Е. Герцог [200] проводил исследования влияния pH раствора на время до разрушения стали при постоянном напряжении и комнатной температуре. [c.110]

Считают, что коррозия ускоряет пластическую деформацию напряженного металла путем образования поверхностных решеточных вакансий, в частности сдвоенных вакансий (дивакансий). Последние при комнатной температуре диффундируют внутрь металлической решетки сквозь зерна и границы зерен металла на порядок быстрее, чем моновакансии . Появление дивакансий облегчает пластическую деформацию вдоль плоскостей скольжения вследствие процесса переползания дислокаций. Чем выше скорость коррозии, тем больше доступность дивакансий и, следовательно, тем более выражено образование выступов и впадин, включающихся в процесс развития усталости. Существование минимальной скорости коррозии, необходимой для развития коррозионной усталости, позволяет предположить, что с уменьшением скорости коррозии снижается и скорость образования дивакансий. Концентрация див.акансий падает, и прекращается их влияние на движение плоскостей скольжения возможно такое падение концентрации, при котором дислокации аннигилируют или заполняются атомами металла. [c.163]

Влияние температуры на усталостно-коррозионное разрушение материалов прежде всего связано с процессом подвода деполяризатора, природой и свойствами пленок, образующихся на поверхности металла, их способностью раскрывать и залечивать коррозионные поражения. Результаты коррозионно-усталостных испытаний при повышенных температурах, проведенных применительно к бурильным трубам в аэрированном буровом растворе, приведены на рис. 53. С ростом температуры до 60 °С увеличивается растворимость кислорода в буровом растворе, условный предел коррозионной усталости на базе 10 млн. циклов снижается, а при температуре 90 °С в связи с уменьшением растворимости кислорода скорость коррозии снижается. Условный предел коррозионной усталости при 90 °С растет более чем в 1,5 раза по сравнению с испытаниями при 60 С. [c.110]

Третьей группой факторов, определяющих долговечность изделия, являются эксплуатационные. К ним относятся агрессивность среды, ее температура, давление, скорость перемещения, наличие активаторов или пас-сиваторов коррозионного процесса и др. Поскольку условип эксплуатации. из-за необходимости обеспечения требуемых технологических параметров менять практически невозможно, радикальными способами повышения коррозионно-механической стойкости в этом случае являются ингибирование рабочих сред и электрохимическая защита оборудования. Ингибиторы коррозии известны давно и широко применяются на практике. Однако не всякие ингибиторы коррозии могут быть эффективными ингибиторами коррозионной усталости. Целенаправленный синтез ингибиторов коррозионно-механического разрушения начат сравнительно недавно, поэтому число работ, посвященных их влиянию на коррозионную усталость металлов, крайне ограниченно. [c.4]

Исследования коррозионной усталости металлов проводят с использованием образцов различных геометрических форм, а во многих случаях— моделей или реальных деталей или узлов машин и аппаратов. Для получения сравнительной оценки влйяния структуры, химического состава металла, агрессивности среды,окружающей температуры, параметров циклического нагружения и других факторов используют обычно образцы диаметром или толщиной 5—12 мм. Влияние масштабного и геометрического факторов изучают на нестандартных образцах диам- тром или толщиной поперечного сечения от 0,1 до 200 мм и более — гладких цилиндрических, призматических, плоских с различным отношением сечения к длине рабочей части, а также с концентраторами напряжений в виде выточек, отверстий, уступов и пр. Оценку влияния прессовых, шпоночных, резьбовых, сварных, клеевых и тому подобных соединений металлов на их сопротивление усталости проводят на моделях таких соединений уменьшенных размеров, реже — на натурных соединениях (элементы судовых ва-лопроводов, бурильной колонны, сосудов высокого давления, лопатки турбин, колеса насосов и вентиляторов, стальные канаты, цепи, глубиннонасосные штанги и др.). [c.22]

В результате изучения влияния ингибитора БА-6 на коррозионную усталость стали 12Х18Н10Т в 10 %-ном растворе H2SO4 установлено (Иванов С.С. и др. [134, с. 106—107]), что эффективность защитного действия ингибитора при концентрации 1 3 и 5 г/л наивысшая при 60°С. Так, условный предел коррозионной выносливости стали (Л/ = = 10 циклов) при 20°С составляет 165 МПа, введение 5 г/л ингибитора повышает его до 180 МПа, при 60°С эти значения составляют соответственно 45 и 85 МПа. Усиление относительно защитного эффекта с увеличением температуры авторы связывают с переходом физической адсорбции ингибитора в химическую. При температуре более 60°С происходит частичная десорбция ингибитора с поверхности и снижение его эффективности. [c.112]

Влияние поверхностного упрочнения на повышение сопротивления усталости и коррозионной усталости образцов из стали 13Х12Н2ВМФ и 13Х12Н2МВФБА изучали в зависимости от исходной структуры, которую меняли путем изменения температуры отпуска после закалки. [c.161]

Нами рассмотрено влияние дополнительного отпуска и температуры испытаний на стабильность упрочненного с помощью обкатки поверхностного слон, а также сопротивление усталости и коррозионной усталости некоторых нержавеющих сталей [219]. Показано, например, что дополнительный отпуск при 200 и 400°С обкатанных с усилием 800 Н образцов из стали 13Х12Н2МВФБА повышает их предел выносливости на 100 и 50 МПа соответственно. Дополнительное повышение выносливости упрочненных ППД образцов можно отнести за счет деформационного старения наклепанного слоя, которое связано с блокированием дислокаций атомами углерода и азота, содержащимися в твердом растворе. Механические свойства наклепанного слон после отпуска стали при 400°С ниже, чем после отпуска при 200°С, и деформационное старение проявляется слабее, а предел выносливости снижается. [c.165]

Газовое контактное хромирование при 1100°С в течение 2—20 ч не оказало существенного влияния на выносливость образцов из нормализованной среднеугперо-дистой стали. Предел выносливости хромированных и нехромированных образцов составлял 260-280 МПа. Сравнительно тонкие карбидные слои (до 0,010 мм) приводят к повышению предела выносливости образцов на 15—20 %. Рост трещины карбидного слоя вследствие увеличения выдержки, а также повышения температуры процесса снижает выносливость хромированной стали вплоть до выносливости нехромированной и даже ниже. Так, газовое контактное хромирование при 950°С обеспечивает возникновение сравнительно высоких остаточных напряжений сжатия (1200 МПа), повышает предел выносливости на 15—20 % (табл. 22), однако не приводит к повышению сопротивления коррозионной усталости стали 45 в 3 %-ном растворе Na I из-за точечной несплошности диффузионного слоя. Увеличение вы- держки при насыщении до 10 ч, несмотря на некоторое снижение остаточных сжимающих напряжений, привело к увеличению условного предела коррозионной выносливости с 50 до 100 МПа, что связано с удовлетворительной сплошностью карбидного слон, его высокими антикоррозионными свойствами. [c.175]

На скорость, вид и характер развития электрохимической коррозии влияет ряд внешних и внутренних факторов. К внешним факторам можно отнести такие, как pH среды и температура среды, состав и концентрация растворов, концентрация растворенного кислорода, скорость относительного движения среды. Внутренними факторами, оказывающими существенное влияние на скорость коррозии металлов и сплавов, являются их термодинамическая неустойчивость, положение металлов в таблице Менделеева, тип и струьпура сплава и механический фактор. Под механическим фактором понимается воздействие на материал механических нагрузок — постоянных или периодических, внешних или внутренних напряжений. Механический фактор, усиливая термодинамическую нестабильность металла и сплава, может привести к разрушению сплошности защитных пленок на его поверхности. К таким видам коррозии относится коррозия под напряжением, которая возникает при совместном действии на металл постоянных растягивающих напряжений и коррозионной среды коррозионная усталость, возникающая при одновременном воздействии среды и периодического или знакопеременного механического воздействия. На устойчивость металла к корро-зионно-механическим повреждениям оказывает влияние ряд дополнительных факторов. Это технологические и конструкционные особенности деталей и изделий, условия их эксплуатации, такие факторы, как температура и перемешивание коррозионной среды и аэрация. [c.55]

В этой связи интересны исследования влияния аэрации среды на коррозионную усталость нормализованной стали 40, проведенные в нашей лаборатории Ю. И. Бабеем и В. Т. Степуренко. При испытании в 3%-ном растворе ЫаС1 в открытой ванне (с доступом кислорода из воздуха), когда не образовывался защитный щелочной слой, условный предел коррозионной усталости стали —был на 26% ниже, чем при испытании в закрытой ванне без доступа воздуха. При испытаниях в дистиллированной воде наблюдался обратный эффект в окрытой ванне a был на 5% выше, чем в закрытой. В последнем случае кислород сначала повышает скорость коррозии, а затем снижает ее за счет пассивации корродирующей поверхности адсорбировавшимся кислородом, чего не наблюдается в растворе соли. Эти опыты подчеркивают необходимость указывать при условном пределе коррозионной усталости не только базу испытаний, состав среды и ее температуру, при которой он найден, но и возможность насыщения среды кислородом, а также, находится ли среда в покое или в движении. [c.113]

В задание входит (по указанию преподавателя) определение сопротивления коррозионной усталости канатной проволоки или в трех коррозионных средах (дистиллированной воде, 3%-ном Na l и 3%-ной H2SO4) при одной нагрузке, или в одной среде при трех нагрузках, или исследование влияния на сопротивление коррозионной усталости других факторов (температуры, pH, химического состава, суммарного обжатия проволоки и др.). Во всех случаях испытывают по три проволочных образца на каждое определение. [c.139]

Каким образом возникают окисные частицы, когда металлы соприкасаются на воздухе пока неясно, ни один механизм не позволяет объяснить все имеющиеся данные. Согласно ранней теории Томлинсона [1], поверхности разрушаются вследствие молекулярного истирания и это приводит к образованию окисла в окислительной атмосфере. Другие исследователи считали, что фреттинг в основном ускоряет механизм окисления, вследствие чего затрудняется процесс механического удаления окисла из-за образования стабильной защитной окисной пленки. Позднее Улиг [8] модифицировал эту модель, считая, что некоторые частички металла могут образовываться по адгезионному механизму, но при этом не отвергал влияния коррозии, привлекая ее для объяснения влияния частоты колебаний [8]. С помощью такой модели было трудно объяснить уменьшение изнашивания с увеличением температуры и тогда Улиг предложил модель коррозионного воздействия. Согласно этой модели на стальной поверхности происходит физическая адсорбция кислорода, а окисел образуется в результате механической активизации соприкасающихся поверхностей. Авторы более современных теорий [12] обращают внимание на изменение сущности механизма фреттинга, особо подчеркивая сильное влияние адгезии на ранних стадиях и значение коррозионной усталости как фактора, способствующего дезинтеграции материала в зонах контакта. Более поздние стадии разрушения от фреттинга также объясняются с позиций микроусталостных процессов, а не с позиции абразивного износа. [c.299]

На скорость и механизм коррозионных процессов большое влияние могут оказывать внешние факторы — температуры, давление среды, напряжение, скорость потока жидкости илн газа, наличие трения, кавитации, облучения. Например, под влиянием напряжений возникают явления коррозионного растрескивания (в случае постоянных растягивающих напряжений) нлн коррозионной усталости (под воздействием переменных нагрузок). В случае возинкновения кавитации развивается коррозионная кавитация — разрушение вследствие микроударного и электрохимического воздействий агрессивной среды. Скорюсть коррозии конструкционных материалов под действием реакторных облучений может меняться по двум причинам вследствие изменения свойств самого материала, когда ускорение коррозии наблюдается в связи с ухудшением защитных свойств поверхностных пленок под действием облучения, 1 в связи с изменением свойств теплоносителя, когда, например, в ре- ультате разложения воды и образования атомарных кислорода и во-(орода изменяется pH среды и скорость коррозии. В практике хими [еская коррозия в основном наблюдается как газовая коррозия при вы- оких температурах и рассматривается в разделе жаростойких сталей. [c.259]

Испытания проводят на машинах, предназначенных для определения сопротивления усталости указанных объектов в воздухе. Машины снабжены специальными устройствами для подвода коррозионной среды и управления ее взаимодействием с деформируемым металлом (изменение концентрации кислорода и температуры, введение ингибиторов или депассиваторов, катодная или анодная поляризация образцов и др.). Поскольку конструкции большинства серийно выпускаемых промышленностью машин, принципы их работы, технические характеристики широко освещены в литературе, мы рассмотрим здесь лишь комплекс оборудования для изучения влияния масштабного, частотного и некоторых других факторов на сопротивление усталости металлов, разработанного в ФМИ им. Г.В.Карпенко АН УССР [79—82] и нашедшего применение во многих лабораториях научно-исследовательских организаций, вузов и промышленных предприятий. Так, для изучения влияния размеров образцов на их сопротивление усталостному разрушению примерно в иден- [c.22]

В атмосферных условиях и в условиях повышения влажности ненагру-женные детали из мартенситных нержавеющих сталей не подвергаются заметной коррозии. Однако исследования коррозионной стойкости при повышенных температурах (образцы нагревали до 250 или 350°С, окунали в 3 %-ный раствор МаС1 и переносили во влажную камеру, где при 50°С выдерживали 22 ч. Затем цикл повторялся. База испытаний составляла 30 суточных циклов) с периодическим смачиванием 3 %-ным раствором МаС1 показали, что эти стали подвержены точечной коррозии. Общим иеж-ду исследованием выносливости сталей при повышенных температурах и периодическом их смачивании коррозионной средой, определением коррозионной стойкости без приложения к образцам внешних нагрузок при повышенных температурах и периодическом смачивании является то, что в обоих случаях металл поверхностных слоев образцов подвержен усталости вследствие резко циклического изменения температуры с большим градиентом. Определение коррозионной стойкости сталей при периодическом смачивании коррозионной средой может дать качественную картину влияния химического состава и структуры стали на ее коррозионно-механическую стойкость при повышенных температурах. [c.109]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология