Коррозионное растрескивание под влиянием напряжений

Ввиду особой важности явления глава Влияние механических напряжений дополнена новым разделом по механике разрушения. Детально рассмотрено понятие критического потенциала коррозионного растрескивания под напряжением. [c.14]

Рис. 7.6. Влияние прилаженного потенциала на коррозионное растрескивание под напряжением малоуглеродистой стали в растворе (N1-14)2003 (170 г/л) при 70 °С [39]

Агент, ускоряющий коррозионное разрушение бурового оборудования и инструмента,— это сероводород, который попадает в растворы при разбуривании сероводородсодержащих газовых месторождений. Причиной разрущения стального оборудования в присутствии НгЗ является либо коррозионное растрескивание под напряжением, либо водородное охрупчивание, либо комплексное их влияние. [c.105]

При коррозионном растрескивании под напряжением в слабо кислых средах, которое вызывается выделяющимся водородом, электрохимическая защита в общем случае не может дать эффекта [2]. Для пояснения этого на рис. 2.20 представлены кривые срок службы — потенциал для углеродистой стали в среде, содержащей сероводород [75]. При pH = 4 стойкость при катодной поляризации действительно заметно повышается (в некотором узком диапазоне потенциалов в результате образования поверхностного слоя Ре5). Однако для длительного защитного действия этот эффект не может быть использован. По результатам измерений видно также, что по мере снижения потенциала, стойкость (по времени до разрушения) уменьшается. Анодная защита от коррозионного растрескивания под напряжением, вызываемого водородом, теоретически возможна, но нерациональна, поскольку при этом усилится равномерная поверхностная коррозия. Коррозионное растрескивание под напряжением под влиянием водорода в углеродистых и низколегированных сталях обычно может развиваться только в присутствии стимуляторов, которые не допускают рекомбинации выделившихся на катоде атомов водорода в молекулы На, вследствие чего в структуру материала может внедриться (диффундировать) повышенное количество водорода (см. рис. 2.1). К числу таких стимуляторов могут быть отнесены, например, гидриды элементов 5 и 6 групп Пери- [c.75]

Поскольку система является метастабильно пассивной, защита может осуществляться периодически. При этом защитная установка включается только в случае необходимости, так что при помощи одной установки можно защищать несколько выпарных аппаратов. Применение анодной защиты от коррозионного растрескивания иод напряжением под влиянием едкого натра особенно рекомендуется в тех случаях, когда отжиг для снятия внутренних напряжений практически невозможен вследствие больших размеров или геометрических особенностей. Крупнейшими до настоящего времени объектами защиты, по-видимому, являются резервуары со щелочью вмести- [c.397]

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]

Данная глава посвящена двум формам разрушения материалов, связанным с воздействием среды, а именно — коррозионному растрескиванию под напряжением (КР) и водородному охрупчиванию. Будет рассмотрена связь этих видов коррозии с различными металлургическими факторами. В число последних входят химический состав компоненты микроструктуры (такие как тип и структура выделений, размеры и форма зерен) кристаллографическая текстура термообработка и ее влияние на уже перечисленные факторы и, наконец, некоторые технологические процессы, в частности термомеханическая обработка (ТМО), которая привлекает возрастающее внимание как метод оптимизации свойств материалов. Все названные переменные, несомненно, очень важны с точки зрения разработки новых материалов, отвечающих постоянно усложняющимся условиям эксплуатации. [c.47]

Как правило, все а-сплавы и супер-а-сплавы склонны к коррозионному растрескиванию под напряжением, тогда как а- и Р-сплавы стойки к этому виду коррозии. Данные о влиянии морской воды на титановые сплавы представлены в табл. 49. В настоящее время сплав —6А1—4У с низкой концентрацией дефектов внедрения (малым содержанием кислорода) считается одним из лучших среди всех промышленных сплавов, стойких к коррозионному растрескиванию под напряжением в морской воде. [c.126]

Результаты коррозионных испытаний под напряжением приведены в табл. 153. Ни на одном из испытанных образцов сплавов, как несварных, так и сварных, не наблюдалось коррозионного растрескивания под напряжением, достигавшим 75 % их пределов текучести при экспозиции в течение 180 сут — на поверхности, 402 сут на глубине 760 м и 751 сут на глубине 1830 м. Исключение составил сварной образец сплава 13V— ПСг—ЗА1. Сваренный встык образец этого сплава (с неснятым остаточным напряжением) разрушился из-за коррозионного растрескивания под напряжением, эквивалентным 75 % его предела текучести (650 МПа), после экспозиции в течение 35, 77 и 105 сут в поверхностных водах в Тихом океане. Трещины, образовавшиеся в результате коррозионного растрескивания, располагались в зонах термического влияния по краям сварных швов и параллельно им. [c.403]

Влияние характера коррозионной среды на склонность высокопрочных сталей к коррозионному растрескиванию. Растягивающие напряжения—0,9 0 2 [c.129]

Рис. 21. Влияние атмосферы сельской и приморской местностей на коррозионное растрескивание под напряжением листов из сплава А1+1<>/о 2п- -0,2в/о Мп.

Коррозионное растрескивание под напряжением (КШ). Щелевая коррозия под влиянием коррозионной среды. Влияние блуждающих токов [c.21]

К настоящему времени считается установленным на основе многочисленных исследований как у нас в стране, так и за рубежом большое влияние металловедческих факторов на сопротивляемость трубных материалов сероводородному коррозионному растрескиванию под напряжением и ВО. Подробный обзор роли химсостава и структуры широко представлен в имеющейся литературе [17, 24, 26-28]. Однако, на наш взгляд, следует более детально остановиться на рассмотрении отдельных наиболее важных моментах, влияющих на механизм разрушения трубных сталей в Н25-содержащих средах. [c.40]

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 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]

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]

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]

Скорости и типы коррозии всех сплавов приведены в табл. 81. Некоторые из сталей были покрыты неорганическими покрытиями, состояние которых после испытаний приведено в табл. 82. Данные о чувствительности сталей к коррозионному растрескиванию под напряжением приведены в табл. 84. Определялось также влияние коррозии на механические свойства ряда сплавов при различных периодах их экспозиции (табл. 85). Состав воды вблизи поверхности в открытом море достаточно однороден по всем океанам [20]. Поэтому скорости коррозии сталей, экспонированных в сходных условиях в чистой морской воде, должны быть сравнимы между собой. Результаты многих исследований по коррозии конструкционных сталей у поверхности морской воды в различных местах по всему миру показывают, что после корси-кого периода экспозиции скорости коррозии постоянны и находятся в пределах от 0,076 до 0,127 мм/год [21, 22]. Факторами, которые могут вывести скорости коррозии из этих пределов, являются загрязнение моря, примеси в морской воде, около берегов, различия скоростей морских течений и различия в температуре воды у поверхности. [c.225]

Протекание коррозионного растрескивания под напряжением происходит при совместном действии коррозионной среды и механических воздействий. В начальный период зарождение трещины происходит в результате растрес1сивающего действия при хемо сорбции активных ионов коррозионной среды. Зарождение трещин может быть связано с возникновением туннелей (размером порядка 0,05 м1см) и питтиингов на участках металла, имеющего дефекты, например, на границах зерен, включениях, скоплениях дислокаций. Развитие трещины и разрыв происходят при превалирующем влиянии механического фактора. [c.137]

Рис. 2.3. Влияние содержания никеля в легированной стали (18 20% хрома) на чувствительность к коррозионному растрескиванию под напряжением в кипящем 42%-ном Mg l2

Транскристаллитное коррозионное растрескивание. под напряжением, к которому чувствительны аустенитные сорта, также можно отнести к селективной коррозии. Это явление подробно обсуждается в разделе 8,3. Коррозионные среды, вызывающие подобные разрущения, очень специфичны чаще всего это хлориды. Для начала растрескивания необходимо критическое сочетание уровня напряжения и концентрации хлоридов, а на практике такие разрушения в большинстве случаев происходят в горячем металле. Все аустенитные стали (см. табл. 1.8) чувствительны к растрескиванию примерно в одинаковой степени. Ферритные стали (см. табл. 1.7), судя по всему, не склонны к растрескиванию, но недавно было замечено, что легирование никелем, медью или кобальтом может вызвать чувствительность к растрескиванию и в ферритной структуре. Мартенситные сорта в смягченном состоянии не поддаются транскристаллитному растрескиванию, однако в упрочненном состоянии такое растрескивание под напряжением может начаться, причем его вероятность, как правило, возрастает при повышении прочности материала. Мнения о том, является ли транскристаллитное растрескивание в этом случае в действительности селективной коррозией, или это в основном лишь из форм хрупкого разрушения, расходятся (хотя для инженера решение этого вопроса не столь существенно). Коррозионные среды, в которых может происходить такое разрушение, не столь специфичны, как для аустенитных сталей. Исчерпывающий обзор межкристаллитной коррозии сплавов Ре— N1—Сг с учетом влияния напряжений дан в работе Коуэна и Тедмана [8а]. [c.33]

Эти исследования, которые в нашей стране особенно интенсивно проводились Я. М. Колотыркиным, Н. Д. Томашовым и В. П. Батраковым, впервые позволили в полной мере оценить роль электродного потенциала в установлении и поддержании пассивного состояния, вскрыть важные закономерности и определить критические потенциалы, соответствующие наступлению и нарушению пассивности у различных металлов и сплавов, а также у их структурных составляющих в различных условиях. На типичных примерах была установлена роль окислителей и показано отсутствие принципиального различия между анодной и химической пассивацией металлов в растворах электролитов (Я. М. Колотыркин). В большой мере благодаря исследованиям советских ученых убедительно показана электрохимическая природа питтипговой коррозии, возникающей при строго определенном критическом потенциале в результате специфической конкуренции между пассивирующими и активирующими анионами вскрыты важные закономерности влияния на развитие этого процесса как внешних электрохимических факторов, так и ряда легирующих элементов в сплаве (Я. М. Колотыркин, И. Л. Розенфельд, Н. Д. Томашов, В. П. Батраков, В. М. Новаковский и др.). Развивается также теория структурной коррозии (В. II. Батраков, И. Маршаков, А. И. Голубев и др.) и теория коррозионного растрескивания под напряжением химически стойких и высокопрочных сталей (А. В. Рябченков, В. В. Романов, В. В. Герасимов, Ф. Ф. Ажогин, С. Г. Веденкин, Н. П. Шук и др.). В самое последнее время возник новый раздел коррозионной науки, посвященный поведению коррозионных систем в условиях радиоактивного облучения. Накоплением данных и первыми теоретическими выводами и обобщениями в этой области советская наука обязана работам [c.234]

Также трудно объяснить замедляющее действие нитратов. Любой механизм, объясняющий их благоприятное действие в котлах, должен также вскрывать причины их ускоряющего влияния на коррозионное растрескивание под напряжением стали в кипящих при атмосферном давлении растворах NaOH [16]. [c.238]

Рис. 98. Влияние соотношения между содержанием хлорида н кислорода в котельной воде на коррозионное растрескивание под напряжением аустенитной нержавеющей ста-ли типа 18-8, находящейся в паровой фазе и периодически смачиваемой водой с pH = 10,6, содержащей 50 мг л РОГ, при 242—260 °С. Продолжительность опыта от 1 до 30 дней (Вильямс и Эккель)

Рис. 100. Влияние содержания азота (0,1% N) (а) или углерода (0,001—0,005% С) (б) на коррозионное растрескивание под напряжением холоднокатаных нержавеющих сталей с 19% Сг, 20% Ni в кипящем растворе Mg lg (154 °С) (Улиг и Сава)

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]

Растрескивание латуни имеет смешанный характер межкри-сталлитный и транскристаллитный. Увеличение степени транс-кристаллитности коррозионного растрескивания характеризует относительно большее влияние механического фактора. Транс-кристаллитное растрескивание наблюдается преимущественно у предварительно деформированных нагартованных латуней при приложении относительно больших растягивающих нагрузок и в сравнительно не очень активных средах, например в естественных условиях атмосферы. Наоборот, для латуней, предварительно отожженных и напряженных растяжением более умеренно, для коррозионного растрескивания характерно преимущественное межкристаллитное разрушение. [c.113]

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]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология