Влияние напряжений при коррозионном растрескивании металлов

В качестве коррозионных сред использовали растворы хлоридов натрия и сульфатов натрия, соляной и серной кислоты, моноэтаноламина и углекислого газа, сероводорода и др. По истечении определенного времени испытаний t = t, напряжения становятся равными пределу текучести металла ат (огт 240 МПа). Неучет влияния напряжений на скорость коррозии заметно завышает это время (t o > t,). С увеличением начального напряжения Оо время до наступления текучести металла уменьшается. При нагружении образцов постоянным смещением напряжения в процессе испытания снижаются. Это указывает на целесообразность оценки стойкости к коррозионному растрескиванию металла путем испытаний образцов постоянным усилием, особенно в средах, вызывающих заметную общую коррозию. [c.108]

По истечении определенного времени испытаний t = i , напряжения становятся равными пределу текучести металла (ат 5 240 МПа). Если не учитывать влияния напряжений на скорость коррозии, то это время повышается С увеличением начального напряжения оо время до наступления текучести металла уменьшается. Это указывает на целесообразность оценки стойкости к коррозионному растрескиванию металла путем испытаний образцов постоянным усилием, особенно в средах, вызывающих одновременно общую коррозию. [c.24]

В коррозионно-активных средах особенно опасно возникновение концентрации напряжений, способствующих коррозионному растрескиванию оборудования. Для большей равномерности распределения напряжений вокруг концентраторов напряжений следует понижать концентрацию напряжений выбором соответствующей геометрической формы проточки, оптимального способа соединения деталей и т. д. В некоторых высокопрочных и нержавеющих сталях наблюдается часто сильное изменение структуры металла в зоне термического влияния на расстоянии 10—15 мм от сварного шва. Эта зона имеет, как правило, пониженную коррозионную стойкость, и в ней часто наблюдается коррозионное растрескивание. Это связано с возникновением остаточных напряжений. Наибольшая концентрация напряжений наблюдается при сварке листов внахлестку в зоне, лежащей между швами. Для снятия внутренних напряжений рекомендуется после сварки проводить термическую обработку. При больших габаритах изделий следует проводить местную термическую обработку зоны сварного соединения. [c.41]

Установлено, что вредное влияние на коррозионное поведение металлов оказывают растягивающие напряжения. Постоянные растягивающие напряжения (внешние или внутренние) увеличивают скорость общей коррозии металла примерно пропорционально их величине (рис. 230) и часто ухудшают распределение коррозии (что более опасно), переводя ее из общей в местную, вызывая в частности коррозионное растрескивание. [c.333]

В предлагаемом читателю справочнике, написанном в основном по материалам отечественных публикаций, в краткой форме излагаются теоретические аспекты коррозии и ингибирования металлов в кислых средах, основные закономерности действия ингибиторов, практические вопросы применения ингибиторов в процессах травления, отмывок от отложений, кислотных обработок скважин. Особое внимание уделено вопросам ингибирования коррозионно-механического разрушения сталей в кислых средах, так как до настоящего времени не было попыток обобщить сведения по влиянию ингибиторов на коррозию под напряжением, коррозионное растрескивание, усталость, наводороживание. В заключительной части приведены сведения об ингибиторах, выпускаемых или рекомендованных к выпуску промышленностью. [c.5]

Глава начинается с достаточно элементарного анализа проблемы ползучести и разрушения конструкционных сплавов под напряжением при высоких температурах и описания различных эффектов, наблюдаемых при воздействии внешней среды. Затем следует краткий обзор высокотемпературной коррозии и обсуждение многочисленных путей ее влияния на механические свойства сплавов, после чего уже непосредственно рассмотрены коррозионная ползучесть и разрушение материалов вследствие коррозии под напряжением. Следует отметить, что в данной главе рассматриваются процессы, протекающие при высоких температурах, как правило выше 0,5 Тт, где Тт — абсолютная температура плавления рассматриваемого сплава. Поэтому в круг обсуждаемых вопросов не входят такие сложные явления, как коррозионное растрескивание под напряжением, охрупчивание при контакте с жидким металлом или понижение сопротивления излому, вызванное поверхностно-активными веществами. По этим вопросам имеются авторитетные обзоры [8, 9]. [c.9]

Коррозия часто усиливается под влиянием различных внешних воздействий. При значительных механических нагрузках или внутренних напряжениях возможно коррозионное растрескивание металла при длительных знакопеременных механических нагрузках возникает коррозионная усталость. Другими факторами являются трение, кавитация жидкости (жидкостные удары) и т. д. Коррозия может быть также вызвана действием электрического тока ( блуждающие токи в почвах). [c.341]

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]

В книге рассмотрено влияние напряженного состояния, свойств металла и среды на сопротивляемость сварных соединений и конструкций разрушению в агрессивных средах. Основное внимание уделено коррозионному растрескиванию, как одному из наиболее опасных видов разрушения. Рассмотрены методы оценки сопротивляемости. Показаны причины разрушений ряда сварных конструкций и даны рекомендации по повышению их стойкости. [c.2]

Имеются указания относительно того, что когда процесс коррозионного растрескивания связан с наличием активных участков, тогда влияние напряжений на растрескивание состоит в создании пластической деформации, и поэтому такой вид разрушения будет наиболее вероятен для пластичных металлов пониженной прочности. Когда механизм растрескивания обусловлен охрупчиванием металла в вершине трещины, тогда становится значимой величина работы деформации, а это означает, в соответствии с уравнением (5.1), что при разрушении пластическая деформация должна быть минимальной, а упругая энергия — максимальной. Такие условия наиболее часто удовлетворяют материалам с высокими значениями предела текучести. С большой достоверностью установлено, что водородное охрупчивание сталей становится наиболее заметным при повышении предела текучести, хотя изменения структуры или состава, которые способствуют изменению значения предела текучести или вязкости разрушения, также могут оказывать влияние на электрохимические характеристики и диффузию водорода. Изменения этих параметров могут оказывать такое же значительное влияние на коррозионное растрескивание, как и изменения прочностных характеристик. [c.239]

На процессы коррозионного растрескивания металла большое влияние оказывают внутренние напряжения, возникшие в нем в результате механической или термической обработки. Оказывают влияние также напряжения, связанные с деформацией металла при сборке аппаратов и приложенные извне напряжения, связанные с эксплуатацией аппаратуры при повышенном давлении, изменением температурного режима и др. [c.94]

Влияние пластических деформаций ка коррозионное растрескивание металлов. Существует мнение, что для металлов, обладающих сравнительно высоким пределом текучести, вероятность появления коррозионного растрескивания (без учета других факторов) больше, так как для этих металлов может осуществляться повышение напряжении в концентраторах напряжений. [c.47]

Заканчивая рассмотрение влияния напряжений на коррозионное растрескивание металлов, следует остановиться на мнении некоторых исследователей, которые полагают, что напряжения начинают активно участвовать в процессе растрескивания незадолго до разрушения металла. [c.66]

Вопросу оценки различных методов в создании напряжений на коррозионное растрескивание металлов посвящено лишь одно исследование, в котором изучалось влияние этих факторов на скорость коррозионного растрескивания магниевых сплавов в атмосферных условиях [121]. Было установлено (фиг. 31), что с помощью груза или пружины получаются близкие кривые кор-розионного растрескивания эксцентричное нагружение смещает эту кривую в сторону более высоких напряжений. [c.79]

Связь между скоростью коррозионного растрескивания и скоростью общей коррозии. Приведенные данные о влиянии коррозионной среды на коррозионное растрескивание металлов, несомненно, еще недостаточны для широких обобщений и выводов, однако даже они позволяют установить, что влияние среды на скорость коррозионного растрескивания связано прежде всего с характером коррозии. В тех случаях, когда коррозия под напряжением протекает равномерно, вероятность появления коррозионных трещин меньше, чем в том случае, когда коррозионный процесс имеет локальный или избирательный характер. [c.137]

Влияние термической обработки. Термическая обработка может различно влиять на коррозионное растрескивание металлов а) изменяя структуру металла б) изменяя величину и характер внутренних напряжений в) изменяя защитные свойства окисных пленок на поверхности металлов. Иногда эти факторы действуют одновременно, что чрезвычайно усложняет картину. [c.144]

Влияние напряжений на коррозию (механохимическая кор- розия) усиливается в местах различных концентраторов напряжений на поверхности металла (резьбовые и сварные соединения, выточки, дефекты, трещины и пр.), вызывает неравномерность коррозии и ее локализацию, предельным выражением которой служат явления коррозионного растрескивания и коррозионной усталости, характеризующиеся концентрацией коррозионного процесса в вершине коррозионно-механической трещины. Ряд мероприятий могут снизить интенсивность механохимической коррозии и тем самым предотвратить ускоренное развитие коррозионно-механических разрушений. Так, уменьшение скорости коррозии стали до рекомендованной допустимой начальной величины Оо = мм в год с помощью ингибиторов коррозии в условиях Оренбургского газоконденсатного месторождения [30] позволило исключить коррозионно-механические повреждения оборудования, трубопроводов и даже узлов аварийного предупреждения. [c.39]

Коррозия ПОД напряжением возникает при комбинированном воздействии на металл постоянного растягивающего усилия и коррозионной среды н вызывает коррозионное растрескивание. Этому виду коррозии подвергаются высоколегированные хромистые стали и никель в растворах едкого натра. Растягивающие напряжения могут возникать в результате холодной обработки, например при глубокой вытяжке металла, или при сварке в зоне термического влияния на расстоянии нескольких миллиметров от сварного шва. [c.28]

Причины, вызывающие межкристаллическую коррозию основного металла в непосредственной близости от шва, еще не совсем ясны. Одной из них может быть негомогенность аустенита при нагревании до температур, близких к солидусу, с последующим выделением вторичных фаз по границам зерен. Коррозия такого вида распространяется по линии, отделяющей шов от основного металла, и называется ножевой. В этой зоне наиболее велика опасность коррозионного растрескивания, которое возникает вследствие одновременного действия коррозионной среды и внутренних напряжений, причем влияние обоих факторов одинаково. [c.101]

Условия коррозионного растрескивания металлов и их сварных соединений а) металл, восприимчивый к коррозионному растрескиванию (М) б) спецпфическа коррозионно-активная среда (С) в) напряженное состояние (Я) с наличием растягивающих компонентов напряжения (схема 3). На природу этого разрушения существуют различные точки зрения электрохимическая, ме-ханоэлектрохимическая, пленочная, адсорбционно-электрохимическая, сорбционная и др., подробно рассмотренные в ряде монографий и обзоров [1, 19, 20, 25, 46, 47, 71, 74 и др.]. Основные механизмы растрескивания классифицированы на рис. 33 [71]. Различие существующих гипотез заключается прежде всего в различной оценке влияния напряжений и среды на процесс разрушения, а также причин, вызывающих склонность металла к растрескиванию. [c.103]

Приведенные данные о влиянии пластической деформации на коррозионное растрескивание металлов позволяют сделать вывод о том, что пластические деформации существенно влияют на скорость и характер растрескивания, и механизм этого влияния в первую очередь связан с происходящим при деформировании изменением структуры металла и возникновением внутренних напряжений. Последнее, по-видимому, особенно существенно для твердых растворов и однородных структур, о чем свидетельствуют, например, данные Клятте [124]. [c.54]

К числу важнейших факторов, обусловливающих эксплуатационную надежность трубопровода, следует отнести двухосность нафужения. Многочисленные исследования роли двухосности напряжений убедительно свидетельствуют о том, что с увеличением жесткости нагружения конструкций возрастает опасность хрупких разрушений. Имеются данные о существенном влиянии двухосности на коррозионное растрескивание материалов. Сущность влияния жесткости схемы напряженного состояния на коррозионное растрескивание металлов связана со следующими обстоятельствами наличие жесткого напряженного состояния тормозит в силу стесненности деформаций, протекание макроплас-тических деформаций в концентраторе (образующейся коррозионной трещине), где при нафужении имеет место более интенсивный рост локализованных упругопластических деформаций по сравнению со средним значением при жесткой схеме напряженного состояния темп нарастания упругопластических деформаций в концентраторе происходит более интенсивно по сравнению с мягкой схемой, поэтому при жесткой схеме возникает повышенная концентрация упругопластических деформаций и, таким образом, наряду с усилением влияния механического фактора происходит повышенное разблагораживание металла в вершине концентратора с повышением степени двухосности происходит интенсификация коррозионных и сорбционных процессов, что в конечном итоге ведет к ускорению коррозионного растрескивания. Наряду с этим большое влияние в повышении склонности к растрескиванию могут оказать и дополнительные факторы а) большая величина напряжений I и II рода в случае жесткой схемы б) высокий запас потенциальной энергии в связи с увеличением числа компонентов напряжений и их величины. С повышением жесткости схемы напряженного состояния можно ожидать и интенсификацию процессов водородного охрупчивания, так как, по-первых должна [c.97]

Таким образом, наиболее частая причина отказа — коррозионное растрескивание. Оно является следствием двух одновременно действующих факторов — агрессивности среды и остаточных напряжений в металле. При этом коррозионное растрескивание наблюдается только при растягивающих напряжениях. Аналогичное влияние агресс1шная среда оказывает п на усталость металла. При одновременном воздействии знакопеременных напряжений н агрессивной среды появляется коррозионная усталость металла. [c.48]

Характер деформации металла сильно сказывается на его склонности к коррозионному растрескиванию. Так, как правило, глубокая штамповка оказывает более сильное влияние, чем холодная прокатка или гибка. Те виды механической обработки, при которых в верхнем слое металла образуются сжимающие напряжения (проковка, обдувка дробью, обкатка роликами, опе-скоструировапие и др.), уменьшают склонность металла к коррозионному растрескиванию. Эти виды обработки обычно рекомендуются для борьбы с коррозионным растрескиваппем сварных швов. [c.102]

Коррозионное растрескивание и коррозионно-усталостное разрушение металлов следует отличать от межкристаллитной коррозии металлов, протекающей без наличия механических напряжений в металле. Разрушения металлов типа коррозионного растрескивания и коррозионной усталости имеют много общего, поскольку характерным для обоих явлений является образование в металле трещин и отсутствие на его поверхности значительных раз.ъеданий. Только изредка наблюдаются небольшие местные разъедания. Несмотря па большое количество исследований, механизм трещинообразования и развития трещин еще недостаточно ясен. Однако в большинстве исследований (Ю. Р. Эванс, Г. В. Акимов, Н. Д. Томашов, А. В. Рябченков, Е. М. Зарецкий, В. В. Герасимов и др.) подтверждается электрохимический характер коррозии. Наряду с электрохимическим фактором па коррозионный процесс оказывают влияние и факторы механического и адсорбционного снижения прочности металла. В зависимости от преобладающего действия того или иного фактора характер коррозионного разрушения может изменяться. [c.107]

В случае сероводородной коррозии чрезвычайно важную роль во влиянии на коррозионный процесс играет напряженно-деформированное состояние металла, так как значительные остаточные и рабочие напряжения вызывают сероводородное растрескивание, которое является труднопрогнозируемым и приводит к внезапным отказам оборудования, что, в свою очередь, является опасным для окружающей среды. [c.220]

Один из основных видов коррозионного разрушения газонефтепромыслового оборудовармя — статическая водородная усталость (СВУ), т.е. снижение длительной прочности стали в результате водородного охрупчивания в условиях статического нагружения металла. Предел статической водородной усталости, соответствующий максимальному напряжению, при котором не наблюдается коррозионного растрескивания, зависит от многих взаимосвязанных факторов химического состава, термической обработки и механических свойств стали, уровня приложенных напряжений, количества поглощенного водорода, состояния поверхности и др. Влияние этих факторов не только взаимосвязано, но в некоторых случаях и противоположно. Поэтому нельзя рассматривать предельные напряжения, при которых не проис.чодит сероводородного растрескивания, как абсолютные значения дог скаемыч напряжений. которые могут быть использованы при проектировании оборудования их следует рассматривать как сравнительные величины при сопоставлении стойкости различных металлов. [c.35]

Результаты исследований показали, что длительное влияние статических напряжений и среды не вызывает существенных изменений механических свойств и коррозионного растрескивания, В то же время циклическими испытаниями установлено, что у образцов сварных соединений значение условного предела выносливости значительно меньше, а интенсивность снижения коррозионноусталостной прочности больше, чем у основного металла. Металлографические исследования свидетельствовали о том, что разрыхления и трещины возникают главным образом по границам зон термического влияния. Это обусловлено тем, что циклическая нагрузка интенсифицирует коррозию под напряжением по сравнению со статической, в большей степени приводя к неоднородности физикомеханических и электрохимических свойств в металле сварного соединения. Трещины распространяются преимущественно внутрикристаллитно, что говорит [c.236]

В табл. 25 приведены данные по влиянию остаточных напряжений, возникающих при различных видах механической обработки в поверхностном слое металла, на сопротивление стали марки ЗОХГСНА к коррозионному растрескиванию (по данным Ажогина Ф.Ф.). [c.99]

В зависимости от характера коррозионной среды и природы металла для каждого случая существует критическое напряжение, ниже которого склонность металла к коррозионому растрескиванию проявляется слабо. Для стали <Ткр = = 75—80 % (Тт. Время до разрушения зависит от уровня напряжений оно быстро уменьшается при росте напряжений. Увеличение содержания никеля в сталях оказывает благоприятное влияние на стойкость к коррозионному растрескиванию, и при содержании никеля около 45% они становятся не чувствительными к коррозионному растрескиванию (рис. 13). [c.15]

Как и язвенная коррозия, коррозионное растрескивание под напряжением происходит преимущественно на пассивированных металлах в пределах области критических потенциалов. На уровень предельных потенциалов кроме специфических свойств материалов и сред оказывают влияние также вид и величина механических нагрузок. Съем металла (потеря массы) при коррозионном растрескивании под напряжением может быть чрезвычайно малым или даже равным нулю. Разрушение может развиваться вдоль границ зерен (межкристаллитно) или через зерна (транскристаллитно). [c.71]

Обычно при разработке ингибиторов или при их иприменении в кислых средах (травление, перевозка кислот, защита химической аппаратуры и т. п.) учитывают лишь потерю массы металла вследствие развития процессов общей равномерной коррозии. Однако практика показывает, что такая оценка явно недостаточна, так как в большинстве случаев оборудование, механизмы, аппараты работают не только в. условиях воздействия агрессивных кислых сред, но и под влиянием различного рода механических напряжений. Механические напряжения Могут усиливать равномерную коррозию металла в кислой среде, а также приводить к локальным коррозионным поражениям, скорость которых в десятки Тысячи раз выше скорости равномерной коррозии. Совместное действие среды Механического фактора вызывает коррозионно-механическое разрушение, которое выражается в усилении общей коррозии, возникновении коррозионного растрескивания 11 коррозионной усталости. [c.61]

Изменение строения двойного слоя, связанное с повышением общей концентрации электролита, приводит к уменьшению толщины двойного слоя и увеличивает, следовательно, градиент поля при постоянной величине электродного потенциала. По-видимому, с этим обстоятельством связан подбор опытным путем в качестве модельного электролита для ускоренных испытаний стали на коррозионное растрескивание насыщенного раствора Mg l2 [64]. Увеличение концентрации водного раствора Н2504 монотонно снижает время до разрушения закаленной стали, хотя концентрационная зависимость скорости общей коррозии имеет два максимума. Это явление можно объяснить адсорбционным эффектом Ребиндера и усилением избирательности коррозии, т. е. локализацией растворения под действием напряжений. При максимальных напряжениях ниже предела текучести скорость общей коррозии высокопрочных сталей увеличивается всего в несколько раз [22], а коррозионное растрескивание наступает быстро, что обусловлено локализацией растворения напряженного металла. В опытах [132] с концентрированной серной кислотой поверхность стали не имела следов коррозии, хотя образцы растрескивались в течение нескольких минут. По-видимому, под влиянием одновременно действующих кислоты высокой концентрации и механических напряжений происходят локализация коррозии, адсорбционное понижение прочности (эффект Ре- биндера) и, следовательно, повышение склонности к коррозионному рас- трескиванню. [c.172]

В то же время в случаях ускоренного роста трещин при окислении предполагается [18—21, 173, 177], что стимулирующее влияние окисления на поверхностное растрескивание и распространение трещин аналогично некоторым механизмам коррозионного растрескивания, таким как расклинивающее действие окисла [102] или растрескивание путем разрушения поверхностной пленки и репассивации [101, 178—182]. В обоих случаях ускорение растрескивания объясняется усиленной напряжением коррозией, заключающейся в чередующемся разрушении оксидной пленки и последующем быстром окислении незащищенного металла. Повышение скорости ползучести в средах, содержащих Na l, объяснялось либо подобным же ускорением растрескивания [183], либо общей коррозией под действием Na l [40], либо одновременным действием обоих факторов [184]. В любом случае следовало ожидать уменьшения пластичности, что и наблюдалось в действительности [40]. [c.45]

Этот постулат исключает необходимость объяснения влияния многих перечисленных выше механических факторов. Однако он подразумевает, что величина К1кр и такие факторы, как эффект толщины образца, не связаны с напряжением. С позиций механики разрушения предполагается, что основное влияние скорости деформации заключается в локальном изменении пластического течения металла в вершине трещины (большинство титановых сплавов проявляют некоторую чувствительность к скорости деформации). Второй постулат [212] заключается в том, что существует критическая скорость деформации, способствующая образованию гидридов, которые ответственны за зарождение трещин коррозионного растрескивания. Этот постулат зависит от процесса проникновения водорода в материал. Дискуссия по этому вопросу излагается более подробно в дальнейшем. [c.394]

Коррозионная усталость, также как и коррозионное растрескивание сталей, является одним из видов разрушений, происходящих при коррозии под напряжением. Коррозионная усталость проявляется при одновременном воздействии на металл коррозионной среды и циклических напряжений и имеет свои особенности, отличающие ее от коррозионного растрескивания. Одна из таких важных особенностей заключается в том, что механический фактор, оказывает при коррозионной усталости более сильное влияние чем при растрескивании. Так, при статическом нагружении металлов ниже предела прочности на разрыв в корро-зионно-инертной среде разрушения не происходит при циклическом нагружении металлов в аналогичных условиях разрушение происходит и именуется усталостью на воздухе. [1091. Коррозионная усталость сталей существенно отличается от усталости на воздухе, в инертных средах или от коррозионного растрескивания. Различие заключается в отсутствии истинного предела усталостной прочности, имеющего место для большинства металлов при испытаниях на воздухе, а также в связи между механическими характеристиками при статическом и циклическом нагружении на воздухе и условным пределом коррозионной усталости, меньшая чувствительность коррозионной усталости к концентраторам напряжений специфический характер разрушения, характеризуемый множеством трещин. [c.76]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология