Исследование коррозионной усталости сталей

К наиболее часто встречающимся и хорошо зарекомендовавшим себя на практике методам поверхностного упрочнения деталей машин относится поверхностный наклеп (обкатка шариками и роликами, обдувка дробью, алмазное выглаживание, виброгалтовка, I гидродробеструйная < обработка, инерционно-динамическое упрочнение и др.). Значительный вклад в разработку теории и практики поверхностного наклепа, исследование его влияния на усталость и коррозионную усталость сталей внесли И.В.Кудрявцев, Г.В.Карпенко, А.В.Рябченков, В,А.Гладковский и др. Краткий обзор этих работ приведен автором [113]. [c.158]

Исследование коррозионной усталости сталей [c.54]

В первой статье сборника рассматривается целесообразность использования понятия контролирующего фактора для характеристики механизма защитного действия и систематизации различных видов антикоррозионной защиты. Остальные работы сборника посвящены конкретным вопросам экспериментального исследования процессов коррозии и защиты металлических систем. В сборнике нашли отражение такие важные разделы, как исследование газовой коррозии при термообработке сплавов, коррозии и защиты металлов при травлении в кислотах, кислотостойкости металлов при повышенных температурах, коррозии нового металлического конструкционного материала — титана, его сплавов, сплавов ниобия с танталом и новые исследования по межкристаллитной коррозии нержавеющих сталей. В сборнике помещены последние работы по исследованию коррозионной усталости сталей и по коррозии и защите в некоторых производствах химической промышленности. Цель сборника — на основе современных методов исследования и имеющихся научных достижений указать некоторые новые пути и дать вполне определенные рекомендации нашей промышленности по борьбе с коррозионным разрушением. [c.3]

Для исследования коррозионной усталости стали в различных электролитах строят диаграмму числа циклов до разрушения в исследованных средах при постоянной нагрузке, а также графики V=f( gN) или У== =/( lg т) и определяют степень анодного контроля. [c.181]

В виду создания новых марок сталей, обладающих лучшими эксплуатационными свойствами, за последние два десятилетия нами проведены обширные исследования коррозионной усталости нержавеющих сталей различных классов (табл. 9). Для получения сопоставимых данных испытание проводили на однотипных машинах при одинаковых условиях (диаметр рабочей части образцов 10 мм, вид нагружения — чистый изгиб с вращением, частота нагружения 50 Гц). [c.59]

Исследования усталости образцов из стали 45 диаметром 5 мм в воздухе с относительной влажностью 40 75 95 и 100 %, а также при капельной подаче дистиллированной воды (имитация дождя), показали, что заметное влияние на уменьшение условного предела выносливости гладких образцов начинает оказывать влажность не менее 95 %. Увеличение влажности до 100 % привело к снижению условного предела коррозионной усталости стали 45 более чем на 13 % по сравнению с испытанием при влажности 40 % [162]. [c.105]

Обобщая данные о влиянии лакокрасочных и полимерных покрытий на коррозионную усталость сталей, можно сделать заключение, что ряд полимерных покрытий является эффективным средством повышения сопротивления усталости сталей в коррозионной среде, особенно при отсутствии в них несплошностей и сравнительно небольших базах испытания, Увеличение амплитуды деформации, как и увеличение числа циклов нагружения, может привести к усталости покрытия и потере его защитных свойств. Поэтому исследования процессов разрушения неметаллических покрытий, в частности полимерных, под воздействием агрессивных фед, механических напряжений и других эксплуатационных факторов очень актуальны. [c.190]

На примере исследования выносливости образцов из стали 45 с протектором в виде электролитически осажденного цинкового пояска показано [20], что протекторная защита существенно повышает сопротивление коррозионной усталости стали в любом структурном состоянии. Степень защиты зависит от обработки детали (табл. 23). Наиболее высокий эффект [c.196]

При одновременном длительном действии на сталь статических или циклических напряжений и коррозионно-активных сред ее выносливость значительно уменьшается. Это явление получило название коррозионной усталости стали. Как показали наши исследования, это явление сложное, включающее в себя явление адсорбционной и водородной усталости. [c.46]

Значения pH, при которых коррозия и коррозионная усталость стали перестают зависеть от изменения содержания ионов водорода, различны для растворов различных кислот ( о чем уже говорилось в1—2) например, в растворах слабых кислот водород выделяется при больших значениях pH, чем в растворах сильных кислот, поэтому отрезки кривых 1, 2 (фиг. 55) для слабых кислот станут параллельными оси абсцисс при больших значения pH, чем в исследованном нами случае. [c.113]

При исследовании влияния других факторов ( , pH и др.) на коррозионную усталость стали строят графики lgЛ = /(/, pH и др.) или gx f t, pH и др.). [c.143]

Всесторонние исследования адсорбционной усталости сталей в ее сопоставлении с коррозионной усталостью были проведены Г. В. Карпенко и его сотрудниками [63—68]. [c.117]

Коррозионная выносливость более крупных образцов с насадками практически не зависит от марки стали и ее статической прочности. Исследования образцов из стали 35 с насадками из нормализованной стали 45, латуни Л62, фторопласта Т4, а также с резиновыми сальниками показали [121, с. 7-1(3], что при всех этих насадках имеет место дополнительное снижение коррозионной выносливости образцов из стали 35. Так наличие фторопластовой втулки и резинового сальника снижает условный предел коррозионной выносливости соответственно с 95 IVI Па (без насадки) до 60 и 50 МПа, что примерно соответствует значению условного предела коррозионной выносливости образцов во стальными и латунными насадками. Отмечено, что на коррозионную усталость деталей с насадками влияют три фактора концентрация напряжений, циклическое трение в сопряжении вал-втулка и щелевая коррозия. В связи с тем, что влияние концентрации напряжений на уменьшение коррозионной выносливости с увеличением диаметра образца уменьшается,.а также учитывая, что существенное снижение коррозионной выносливости может иметь место и при наличии насадок из мягких материалов, не вызывающих больших контактных давлений, сделан вывод, что при испытании образцов с насадками в коррозионной среде фактор концентрации напряжений не играет решающей роли, определяющими являются циклическое трение и щелевая коррозия. Повышение коррозионной выносливости стальных образцов с увеличением их диаметра связано с влиянием относительного разупрочнения поверхности образца под действием коррозионной среды. Чем меньше диаметр образца, тем при всех прочих равных условиях сильнее влияние разупрочнения. Это положение еще в большей степени характерно для образцов с насаженными втулками, когда процессы разупрочнения усиливаются циклическим трением и щелевой коррозией. [c.145]

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 [83]. [c.164]

Замедление коррозионной усталости в исследованном диапазоне наложенных потенциалов, которые могут иметь место на внешней катодно-поляризованной поверхности трубы даже при деформациях, превышающих предел текучести стали (что может иметь место в концентраторах напряжения), наряду с отмеченным в разделе 1 отсутствием жесткой привязки разрушений к концентраторам напряжения, позволяет рассматривать КР и коррозионную усталость как проявления двух самостоятельных видов коррозионно-усталостных разрушений. [c.111]

В одной из первых работ Мак-Адама были приведены результаты исследований усталости и коррозионной усталости хромованадиевой стали (С 0,46 % Сг 0,88 % V 0,34 % =689 МПа). В воздухе при Л/= Ю циклов = 300 МПа т., = 190 МПа, в пресной воде соответственно = = 170 МПа =85 МПа. Та же сталь после термической обработки [c.114]

Исследованию эффективности электрохимической защиты для повышения сопротивления металлов коррозионно-усталостному разрушению посвящены работы Г.В.Акимова, Н.Д.Томашова, Г.В.Карпенко, А.В.Рябченкова и др. Показано [20], что катодная поляризация при плотности тока 0,2 А/дм существенно повышает предел выносливости образцов из нормализованной стали 45 в 3 %-ном растворе МаС1, а при плотности тока 0,5 А/дм предел выносливости стали в воздухе и в коррозионной среде при базе 10 цикл практически одинаков. Установлено также, что для эффективного повышения сопротивления коррозионной усталости сталей необходимо выбирать плотность тока несколько большую, чем для защиты деталей, находящихся в ненапряженном состоянии для конкретных условий существует оптимальная плотность тока, обеспечивающая наибольшее сопротивление стали коррозионно-усталостному разрушению. При оптимальной плотности тока предел коррозионной выносливости возрастает почти до значений, полученных в воздухе, и даже больших. [c.192]

В результате исследования влияния остроты надреза на усталость и коррозионную усталость образцов диаметром 5 мм из отожженной стали 40Х установлено резкое снижение коррозионной выносливости образцов с концентраторами напряжений в широком интервале радиусов по сравнению с испытаниями в воздухе, т.е. на образцах малых диаметров очень слабо проявляется разгружающее действие коррозионной среды из-за разъедания дна концентратора напряжений [209]. [c.137]

Достоинство покрытий протекторного типа (например, цинка или кадмия, электроосажденных на сталь) в том, что основной металл катодно защищен и на тех участках, где на покрытии есть дефекты. В одном из наиболее ранних исследований коррозионной усталости, проведенном Б. Хэйгом в 1916 г. в связи с преждевременным разрушением стальных буксировочных тросов, контактирующих с морской водой, было показано, что гальванические покрытия заметно увеличивают срок службы тросов [77]. Цинковые покрытия по алюминию эффективны, в отличие от кадмиевых [c.161]

Особенно резкое изменение коррозионно-усталостной прочности с изменением температуры наблюдается в расплавах солей. Исследования усталостной прочности нормализованной стали 20Х в нитратно-нитритном расплаве, проведенное в нашей лаборатории М. И Чаев-скимиВ. Ф. Шатинским, показали, что при температуре расплава, равной 400° С, кривые коррозионной усталости стали 20Х незначительно отличаются от кривых усталости, полученных при той же температуре в воздухе, тогда как при 500° С в расплаве наблюдается повышение выносливости (примерно на 30%), а при 600° С, при малом времени нагружения в нитратно-нитритном расплаве, кривая коррозионной усталости проходит выше соответствующей кривой, полученной в воздухе при той же температуре с увеличением же времени пребывания циклически нагруженной стали в расплаве наблюдается катастрофическое снижение ее выносливости — образцы постепенно разрыхляются и разваливаются. [c.114]

Для сравнительных лабораторных исследований коррозионной усталости сварных соединений труб и основного металла вырезали образцы размером 180Х38Х 10 мм из прямошовных (сталь 17ГС) и спирально-шовных (сталь 17Г2СФ) сварных труб диаметром 820 мм. Механические свойства и химический состав соответствовали ГОСТам и техническим условиям. Учитывая, что в реальных условиях эксплуатации концентраторы напряжений испытывают упруго-пластические деформации, тогда как остальное тело трубы деформируется упруго, т. е. в концентраторах имеет место жесткая схема нагружения, усталостные испытания проводили на машине с задаваемой амплитудой деформации (максимальная тангенциальная деформация 0,22 и 0,3% или интенсивность деформации 0,25 и 0,34% в наружных волокнах) чистым изгибом с частотой 50 циклов в минуту. Коррозионную среду подавали с помощью капельницы (для обогащения кислородом) или влажного тампона. [c.230]

Более высокие характеристики стали 08Х2Г2М, полученные при опытах, предопределили ее повышенную усталостную и коррозионно-усталостную долговечность. Испытания проводили в малоцикловой области в интервале деформаций 0,6—1,33%. Выбранный уровень деформаций соответствовал реальным деформациям, развиваемым в местах концентрации деформаций — в резьбовой части головок штанг. Подвод коррозионной среды при исследовании коррозионной усталости осуществляли из герметичной емкости через капельницу в зону действия максимальных деформаций. [c.251]

На рис. 21 представлена конструкция камеры для исследования коррозионной усталости при повышенных температуре и давлении водной среды. Корпус рабочей камеры 5, как и все детали, выполнен из нержавеющей стали. Для визуального наблюдения за развивающейся трещиной крышка 12 имеет две щели, закрытые кварцевым стеклом. Стекло 10 устанавливают изнутри камеры 1 прижимают планками 9, что обеспечивает дополнительное равномерное его прижатие через прокладку при создании внутри камеры давления. Чтобы избежать травмирования обслуживающего персонала в случае растрескивания стекла, щели закрываются предохранительной планкой 11т оргстекла. Крышка 2 открывает доступ к узлу зажима образца 8 в захватах / и 7. Через эту крышку также вводят термопару 4 для контроля температуры в камере. Среда нагревается нагревателем закрытого типа 3. Камеру монтируют на нижнем неподвижном захвате 1 через герметизирующую прокладку. Для уплотнения подвижного захвата 7 предупмотрен многослойный сильфон 6 из нержавеющей стали (тип НС73-8-0,2/6), рассчитанный на допустимое давление 5 МПа). [c.47]

Из результатов исследования коррозионной усталости образцов стали 12Х17Н2 следует, что при сравнительно небольших базах испытаний наблюдается существенное различие между условным пределом коррозионной выносливости при изгибе и осевом растяжении — сжатии [183]. Испытания и в воздухе, и в 3 %-ном растворе Na I проводили при симметричном цикле чистого изгиба вращающихся образцов с частотой нагружения 50 Гц и при симметричном цикле растяжение — сжатие на гидравлическом пульсаторе с частотой нагружения 20 Гц. В обоих случаях образцы были полностью погружены в этот раствор, причем обеспечивалось удовлетворительное перемешивание среды специальным приспособлением. [c.115]

На рис. 88 приведены результаты исследования усталости и коррозионной усталости стали 13Х12Н2ВМФ после обкатки. Эти результаты находятся в соответствии с данными других исследователей и показывают, что ППД гладких образцов повышает их предел выносливости на 20— 30 %. По влиянию обкатки на коррозионную усталость сталей нами получены чрезвычайно важные с практической точки зрения результаты, четко указывающие на ограниченность защитного действия поверхностного пластически деформированного слоя. Действительно, при базе до 5-10 -10 10 цикл нагружения выносливость стали после ППД в 3 %-ном растворе Na I мало отличается от выносливости в воздухе, т.е. подтверждается высокая эффективность ППД как метода повышения сопротивления коррозионно-усталостному разрушению. Однако увеличение базы испытания выше указанной привело к неожиданным результатам — резкому снижению уровня разрушающих циклических нагрузок. В довольно узком диапазоне долговечности разрушающее напряжение у обкатанных образцов в коррозионной среде снизилось с 550—600 МПа до 200— 240 МПа, т.е. в 2—3 раза. Условный предел коррозионной выносливости образцов, подвергнутых ППД [c.161]

Для усиления эффективности действия ингибиторов ХОСП-10 и катапина БПВ при исследовании малоцикловой усталости нормализованной стали 40 X i 0,35 М H2SO4 вводили галоидные ионы [135]. [Исследования показали, что добавка анионов Br-, ]- в количестве 0,1 М позволяет существенно повысить пре дел малоцикловой коррозионной усталости стали. Однако эффективность совме стного действия галоидных ионов с ингибитором остается все же ниже, чем i случае использования одного только ингибитора ХОСП-10. [c.80]

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]

Сульфиды железа имеют низкую защитную способность в связи с пониженной концентрацией собственных ионов возле поверхности металла [2], поэтому, на наш взгляд, трудно ожидать в результате сульфидирования повышения коррозионной стойкости, но неясность этого вопроса вынудила нас провести ряд исследований с сульфиди-рованными образцами как на общую коррозию, так и на коррозионную усталость стали. [c.156]

В результате проведенных исследований на усталость стали ШХ15 были получены значения пределов усталости в воздухе и в коррозионной среде, сведенные в табл. 17, где также приведены коэффициенты и [c.160]

На основании нроведенно о исследования впервые экспериментально подтверждена гипотеза элект )Охимического механизма коррозионной усталости стали в растиорак электролитов. [c.54]

Азотирование поверхностного слоя металла — также действенный метод борьбы с коррозией и коррозионной усталостью стали. Как показали исследования А. В. Рябченкова [72], [c.131]

Аналогичную картину ранее наблюдали Эванс и Симонд [93] при исследовании коррозионной усталости мягкой стали в [c.12]

В табл. 29 приведены результаты исследования защитной способности разработанных ингибиторов в условиях коррозии стали 20 под напряжением в среде NA E, которые свидетельствуют о том, что эти реагенты в жестких условиях эксплуатации металлического оборудования эффективно препятствуют развитию сероводородного растрескивания (СР) и коррозионной усталости (КУ) металла. [c.276]

Для определения специфики проявления КР проводились исследования свойств металла очаговых зон в лаборатории с целью изучения расположения трещин и их топографии в очагах разрушения, чувствительности металла к КР по периметру трубы, наличия сопутствующих коррозионных процессов, физико-механических и электрохимических свойств металла, включая зоны, непосредственно примыкающие к трещинам. При этом проводилось сравнение с проявлениями известных механизмов отказов трубопроводов, таких как коррозионная усталость, сульфидное растрескивание и других видов. В результате анализа было выявлено, что КР имело место на трубах производства Челябинского, Харцызского и Волжского трубопрокатных заводов. Кроме того, КР были подвержены трубы, поставляемые по импорту фирмами Германии, Японии, Франции, а также отечественные трубы, изготовленные из импортных сталей. Отказы возникали на катодно-защищенных магистральных газопроводах, сформированных из прямошовных и спиралешовных труб диаметром 1020- [c.6]

Во многих случаях, имитируя эксплуатационные условия, испытания на коррозионную усталость проводят не на гладких образцах, а на образцах с искусственным надрезом, который служит концентратором механических напряжений. При этом трещина возникает на дне надреза, поскольку разрушающее воздействие среды и механи 1еской нагрузки сосредоточено именно там. Еще исследованиями Г. В. Карпенко бьщо установлено, что совместное влияние концентраторов напряжений и коррозионной среды на сопротивление выносливости стали отличается от раздельного. Наличие концентратора напряжений на образце При испытании в агрессивной среде в меньшей степени раэупрочняет образец, чем при испытаниях на воздухе [21,71]. [c.52]

В последние десятилетия, когда проблема коррозионно-механической стойкости материалов стала достаточно острой, появилась необходимость исследования механохимических аспектов зарождения и развития трещин коррозии под напряжением. Было предложено несколько теорий, скорее гипотез, для объяснения механизма коррозионного растрескшания и коррозионной усталости. Наибольщий интерес из них представляют следующие адсорбционного понижения прочности, водородного охрупчивания и электрохимическая, [c.56]

Как показали наши исследования, различие в абсолютных величинах условного предела коррозионной выносливости стали с различным структурным состоянием уменьшается с увеличением базы испытания. Использование закалки с последующим отпуском не дает заметных преимуществ при коррозионной усталости по сравнению с отожженной или нормализованной сталью при длительной эксплуатации, а применение сталей с мар-тенситной структурой без дополнительной защиты может привести к значительному (иногда в десятки раз) снижению условного предела выносливости сталей в коррозионных средах. С увеличением содержания углерода в отожженной стали с 0,03 до 1,09 % имеет место повышение условного предела коррозионной выносливости в пресной воде с 105 до 140 МПа [114]. [c.49]

Проведенные нами исследования [115] на образцах диаметром 5 мм при чистом изгибе их в 3 %-ном растворе Na I также показали увеличение условного предела коррозионной выносливости. Так у стали 20 при базе 5 10 циклов = 30 МПа, в то время как у сталей 45 и У8 при тех же условиях испытания = 50 МПа. Положительное влияние углерода на коррозионную выносливость углеродистых сталей можно объяснить по-видимому, уменьшением общей гетерогенности металла и повышением прочности при сохранении относительно низкой химической активности. В.В.Романов [116] указывает, что низкоуглеродистые стали при коррозионной усталости разупрочняются меньше, чем средне- или высокоуглеродистые стали. [c.50]

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]

Проведенные нами опыты на образцах диаметром 10 и 50 мм (гладких и с концентратором напряжений) из стали 12Х18НдТ, обладэюц]1ей относительно высокой коррозионной выносливостью в растворе Na I, а также аналогичные исследования других авторов [114] не обнаружили инверсии масштабного эффекта при коррозионной усталости. При испытании образцов диаметром 10 мм быЛо установлено, что коррозионная среда практически не уменьшает предела выносливости. гладких образцов и катастрофически снижает выносливость образцов с концентратором напряжений, т.е. наблюдается картина, противоположная той, которую наблюдали дпя углеродистых и многих легированных сталей. Такое поведение аустенитной нержавеющей стали объясняется ее склонностью к щелевой коррозии в вершине трещины. [c.139]

Исследования, проведенные на образцах диаметром 5, 20 и 40 мм из отожженной стали 40Х, ослабленных кольцевыми V-образными канавками со следующими параметрами f/a =0,4, а =60° (t - глубина, а =d/2 а - угол раскрытия), показали, что масштабный фактор при усталости в воздухе находится в тесной связи с концентрацией напряжений (Пого-рецкйй Р.Г. и др. [184, с. 11-14]). Сопротивление коррозионной усталости образцов зависит от их диаметра и от остроты надреза. Сама же острота концентратора не одинаково влияет на выносливость образцов различного диаметра в коррозионной йреде. Чувствительность концентрации напряжений при коррозионной усталости с увеличением диаметра образца уменьшается, т.е. наблюдается явление, противоположное отмеченному при испытаниях в воздухе (рис. 71). [c.140]

Проведенные нами исследования усталости и коррозионной усталости образцов диаметром 10 мм из среднеуглеродистой стали, подвергнутых цинкованию, также подтвердили высокую эффективность такого покрытия, однако истинного предела выносливости оцинкованных образцов в 3 %-ном растворе Na I при Л/ = 5-10 цикл не обнаружено. [c.185]