Щелевая коррозия и коррозия соединений металлов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Щелевая коррозия

2. Соединения

Список литературы

1. Щелевая коррозия

Общие положения. Коррозия в щелях и зазорах может вызвать специфические осложнения по следующим причинам. В металлической конструкции, выставленной в атмосферу, зазоры между отдельными поверхностями (пластинами) остаются заполненными влагой очень длительное время после дождя, тогда как наружная поверхность быстро высыхает; следовательно, коррозия в зазорах будет протекать в течение более длительного времени. Более того, в таких случаях объемистые продукты коррозии могут раздвигать пластины и даже разрывать заклепки, если они поставлены на достаточно большом расстоянии друг от друга.

Специфическая коррозия в щелях, наблюдаемая в условиях полного погружения, однако возникает по другим причинам; основной причиной является медленная подача кислорода (или другого ингибитирующего реактива) в глубину щели. Это положение распространяется не только на щели или недоступные углы, которые получаются при неудачном конструировании, но и на щели, образующиеся при осаждении или прилипании посторонних веществ, например на стенку трубы или сосуда, через которые протекает вода (например, в холодильной системе). В тот период времени, когда коррозия латунных конденсаторных трубок представляла еще серьезную проблему, исследователи, изучающие этот вопрос, были поражены тем фактом, что коррозия обнаруживалась не только на тех участках, где образовывались пленки из карбонатов (могущие выполнять роль катодов), но также на тех участках, где образовывались пленки из неэлектропроводных веществ, как например песок, камень, бумажные очесы.

Израсходование кислорода в щелях. В настоящее время считают, что многие случаи коррозионных повреждений в зазорах и щелях объясняются тем фактом, что поступление кислорода в щель происходит настолько медленно, что даже очень малоактивные точки поверхности, которые при других условиях не могут служить центрами коррозионного процесса, в зазорах могут подвергаться быстрому разрушению.

Щелевая коррозия может быть легко воспроизведена в лабораторных условиях. Если кусок свинца положить в сосуд с раствором хлористого калия и поместить на поверхности свинца плоско выпуклое стекло, в кольцеобразном зазоре между стеклом и свинцом постепенно развивается интенсивное коррозионное разрушение, также имеющее кольцеобразную форму; тот же самый эффект может быть получен, если поместить образец из свинца сферической формы на поверхность фарфоровой пластины и поместить пластинку с образцом в 0,5 н. раствор хлористого натрия. Через неделю весь образец будет примерно таким, как это показано на рисунке 1.

Рисунок 1 - Коррозия свинца в растворе хлорида в контакте с плоско выпуклым стеклом

Основная часть поверхности, доступная для кислорода, и, следовательно, катодная становится матовой и часто на ней обнаруживаются цвета побежалости, аналогичные тем, которые наблюдаются на железе или цинке вблизи ватерлинии. Вокруг точки контакта, где был узкий кольцеобразный зазор, наблюдается разъедание свинца с выявлением кристаллической структуры. После очистки и сушки на образце при вращении на свету временами заметны блестящие точки. Это травление несомненно является результатом анодного растворения. Разъединенное (анодное) кольцо отделено от матовой (катодной) зоны кольцом белого вещества (гидроокись свинца или его основная соль), образовавшегося при взаимодействии продуктов анодной и катодной реакции (хлористый свинец и щелочь). Хлористый свинец, который иногда считается «нерастворимым», фактически является слишком растворимым, чтобы создать на анодной поверхности такую пленку, которая может образовываться в сернокислых и фосфорнокислых растворах [1].

Однако щелевая коррозия возникает далеко не всегда. Если повторить описанный выше опыт с железом вместо свинца, возможно, что коррозионное разрушение в зазоре будет меньше, чем на других поверхностях, так как на железе активные участки очень многочисленны, в результате чего коррозия начинается даже без специального экранирования поверхности от кислорода. Если, например, анодное разрушение началось на двух точках, из которых одна расположена внутри зазора, а другая вне зазора, оно будет развиваться быстрее в точке, расположенной вне зазора, благодаря тому, что она расположена ближе к поверхностям, где может протекать катодный процесс (который требует притока кислорода). Если, однако, раствор содержит такое количество ингибитора, которое достаточно для предотвращения коррозии на всей поверхности и недостаточно для подавления процесса в отдельных точках, особенно предрасположенных к коррозии, то можно ожидать возникновения интенсивной коррозии в зазорах и слабой коррозии вне зазора. Такая щелевая коррозия на железе и стали в основном встречается в том случае, когда в воде содержится недостаточное количество ингибитора.

Опыты для определения причин щелевой коррозии. Мире провел серию опытов в 0,5н. растворе углекислого калия, который был выбран, потому что находится на границе между растворами, вызывающими коррозию, и растворами, тормозящими коррозию железа. Он изучал коррозионное поведение стальных (1,16% углерода) прутков, на которые были уложены под прямым углом другие прутки из стекла или стали (рисунок 2).

Рисунок 2 - Коррозия в зазорах между прутками

Коррозия в основном развивалась в зазорах, образующихся в месте соприкосновения верхнего и нижнего прутков, но возникала не во всех зазорах. Опыты были проведены для статистического выявления частоты возникновения коррозионного разрушения в местах контакта. Было установлено, что частота возникновения коррозии:

растет с увеличением размера верхнего прутка;

больше при контакте сталь--сталь, чем при контакте сталь--стекло;

меньше при перемешивании раствора, чем при неподвижном растворе;

уменьшается при нанесении на поверхность стали надрезов вблизи контакта;

5) приблизительно одинакова через 10 мин. и через два дня [2].

Основной целью исследований, проведенных Мирсом, было выяснение механизма щелевой коррозии. Одни исследователи рассматривают щелевую коррозию как следствие недостатка кислорода или ингибитора в щели, где доступ кислорода замедлен. Другие предполагают, что специфическая коррозия железа в контакте со стеклом имеет место потому, что защитные продукты, которые в других условиях осаждаются на железе, в условиях зазоров преимущественно осаждаются на стекле и оставляют железо незащищенным. Однако тот факт, что коррозия быстрее развивалась в месте контакта сталь--сталь, чем в месте контакта сталь--стекло, не позволяет согласиться со второй теорией. Можно согласиться с тем, что защитные вещества могут иметь лучшую адгезию к стеклу, чем к стали, но нет никаких убедительных доводов в пользу того, что эти вещества должны избирательно осаждаться на каком-либо одном стальном прутке. Для того чтобы провести более строгое сравнение между коррозионным поведением систем сталь-стекло и сталь-сталь, была поставлена специальная серия опытов, в которой стеклянные палочки были заменены на полые стеклянные трубки, заполненные свинцовой дробью для того, чтобы довести их вес до веса стальных прутков. При этих условиях результаты опыта не отличались от описанных выше. Для того чтобы проверить, играют ли роль ингибиторов коррозии силикаты, переходящие в раствор из стекла, были проведены опыты с растворами, содержащими соответствующую концентрацию силикатов; выводы не изменились. Тот факт, что более толстые прутки, которые благодаря меньшему радиусу кривизны создают между двумя поверхностями больший по поверхности зазор, вызывают коррозию чаще, чем более тонкие прутки, находится в соответствии с обеими теориями. Тем не менее, правильность теории недостаточной аэрации была подтверждена тем фактом, что перемешивание раствора уменьшало вероятность возникновения коррозии. В общем, полученные результаты оставляют мало сомнений в правильности теории израсходования кислорода.

Тот факт, что маленькие надрезы, сделанные на прутке вблизи контакта с другим прутком, уменьшают частоту возникновения коррозии в зазорах, можно легко объяснить. Коррозия часто начинается на надрезах, где защитная пленка разрушена и возникли внутренние напряжения; такая коррозия на надрезе будет электрохимически защищать близлежащие участки. Идея, что интенсивная коррозия по ватерлинии, возникающая в растворе, содержащем ингибитор и хлорид в несоответствующих пропорциях, объясняется израсходованием ингибитора, необходимого для восстановления пленки. Была рассмотрена в связи с работами Пирса. Пирс сравнивал коррозию, имеющую место у мениска воды (рисунок 3), с коррозией в месте контакта стали со стеклянными прутками различных размеров; когда диаметр выбранного прутка образовывал щель с радиусом кривизны, равным радиусу кривизны мениска, результаты по коррозии получались идентичными.

Рисунок 3 - Зазор, образованный контактом с мениском при контакте с прутком

Хотя щелевую коррозию можно получить в растворе, содержащем только ингибитор (например, разбавленный раствор углекислого натрия), более серьезная коррозия получается в присутствии хлорида при соответственно большей концентрации карбоната или сульфата; общая коррозия за данный отрезок времени выше в более концентрированных растворах, и, если распределение коррозии по поверхности одинаково неблагоприятное, интенсивность разрушения будет больше.

Щелевая коррозия на металлах, несущих на своей поверхности пленки, обладающие высокими защитными свойствами. Опасность щелевой коррозии необходимо учитывать при использовании материалов, на поверхности которых в присутствии кислорода образуются пленки с высокими защитными свойствами; тот факт, что такие материалы обычно рассматриваются как коррозионностойкие, часто приводит к возникновению коррозии в таких местах конструкции, на которые обычно не обращают внимания. Нержавеющая сталь подвержена щелевой коррозии в таких условиях, в которых обычный потребитель не может ее предвидеть, в частности в щелях и глухих углах промышленных баков, через которые протекает такая жидкость, которая в обычных условиях не вызывает коррозии нержавеющей стали; опыт промышленности может быть полезен для устранения этого осложнения. Описаны случаи щелевой коррозии аустенитной нержавеющей стали под бакелитовыми шайбами. Щелевая коррозия наблюдалась также в химической промышленности, где применение асбеста и других волокнистых материалов, по-видимому, нежелательно [3].

Даже титан, который в обычных условиях не проявляет тенденции к щелевой коррозии, может неожиданно разрушиться в щелях в сильно кислой среде. Титановые пластины, испытанные в аэрированной соляной кислоте 1,6-1,75 н, были полностью устойчивы каждая в отдельности, но подвергались коррозии в контакте друг с другом, когда между поверхностями пластин была лишь узкая щель. В некоторых случаях наружная поверхность пластин также подвергалась коррозии; было высказано мнение, что в этом случае защитная пленка разрушалась за счет катодного процесса [4].

Алюминий -- обычно весьма устойчивый металл, подвергается коррозии на участках, где поступление кислорода слишком медленное, чтобы на поверхности сохранялась устойчивая защитная пленка. Несомненно, что полное исключение кислорода, необходимое для получения этого эффекта, может редко встречаться в эксплуатационных условиях, но в лабораторных опытах это явление может быть воспроизведено. Девис описал опыты, в которых алюминиевые пластины помещались в обескислороженную дистиллированную воду, изолированную от доступа кислорода; образцы не подвергались каким-либо изменениям в течение нескольких недель, после чего на них начиналось выделение водорода и быстрая коррозия. Это явление наблюдалось через 4 недели при 40 °С, однако и при комнатной температуре оно также имело место; небольшие добавки силиката натрия прекращали процесс [5].

Инглис описал результаты испытания металлов на щелевую коррозию. Образец трубчатой формы, плотно вставленной в полиэтиленовую втулку, которая закрывала доступ кислорода, помещался в морскую воду. В этих опытах язвенная коррозия и кольцеобразные канавки получились в течение 100 часов на аустенитной хромоникелевой нержавеющей стали и в незначительной степени на некоторых медных сплавах [6].

Конструкция, устраняющая щелевую коррозию. На специальной дискуссии «Коррозия и конструирование» члены коррозионной группы Общества химической промышленности отметили важность устранения в конструкциях зазоров или карманов, в которых может задерживаться вода; даже небольшие горизонтальные выступы, на которых может задерживаться вода, могут быть опасными. Тернер считает, что применение куполообразных деталей взамен плоских улучшит дренаж. В тех случаях, где невозможно избежать зазоров (щелей), необходимо применять подходящее защитное покрытие; для стальных оконных рам считается пригодным цинковое покрытие, если оно достаточно толстое [7].

Другой авторитетный источник рассматривает щелевую коррозию и практические меры к ее устранению [8].

2. Соединения

Паяные соединения. Поскольку наружный слой припоя в месте соединения состоит из материала, который обычно резко отличается от металла соединяемых деталей, в принципе лучше, чтобы припой был катодным по отношению к соединяемому изделию; во всяком случае, если изделие подлежит работе в жидкости, а не в атмосфере. Так конструкция из стали, соединенная при помощи серебряного припоя, по-видимому, будет подвергаться менее серьезным коррозионным разрушениям, чем такая же конструкция, соединенная припоем с большим содержанием цинка.

В тех случаях, где по техническим причинам необходимо применение анодного по отношению к соединенным деталям припоя, конструкция должна быть такой, чтобы поверхность припоя не была слишком малой.

Полярность припоя может зависеть от условий. Свинцово-оловянный припой будет катодным по отношению к стали во многих водопроводных водах, но, возможно, будет анодным во многих фруктовых соках, так как органические кислоты образуют с оловом комплексные ионы, в результате чего концентрация катионов олова в растворе мала и значение потенциала смещается в отрицательную сторону; поскольку коррозия припоя может привести к накоплению в жидкости ядовитых свинцовых соединений, необходимо обращать серьезное внимание на конструкцию консервных банок [9].

Мягкий припой обычно аноден по отношению к меди, поэтому часто наблюдаются неприятности в местах соединения медных поплавковых клапанов в водяных системах. Кенворти рекомендует специальную конструкцию клапанов [10]. Гомер рекомендует для этой цели специальный припой, состоящий из 85% олова и 15% свинца [11].

Несмотря на то, что поверхность паяного шва мала, его влияние на коррозию основного металла может быть в некоторых случаях существенным; коррозия хромистой нержавеющей стали с 14% хрома может иногда увеличиваться при контакте с серебряным припоем. Когда паяное соединение не смачивается водой, полярность припоя не играет роли, однако сам припой должен быть устойчивым против атмосферной коррозии. Если необходимо производить пайку алюминия в электрических приборах, где коррозионно-активные жидкости отсутствуют, добавка цинка к оловянно-свинцовому сплаву увеличивает коррозионную стойкость соединения; в сухих условиях хорошие результаты дает сплав, состоящий в основном из олова и цинка [11].

Многие припои подвержены коррозии в щелочах. В связи с этим представляет интерес припой, содержащий 25% Jn, 37,5% Pb, 37,5% Sn, дающий соединения, устойчивые в 25%-ном растворе едкого натра при 50 °С в течение месяца без потери прочности; наблюдалось даже некоторое упрочнение, возможно, за счет естественного старения [12].

Основная опасность коррозии в местах паяных соединений возникает за счет коррозионно-активных и гигроскопичных остатков флюса - практически хлоридов. Если применяется хлористый флюс, то после пайки рекомендуется проводить тщательную промывку под струей воды. Некоторые флюсы, содержащие бораты, оставляют на поверхности стекловидные массы, которые удалить труднее. Даже в отсутствие боратов, остатки хлорокиси цинка, которые обладают свойствами цемента, не могут быть удалены струей воды; в этом случае хорошие результаты дает промывка подкисленной водой [13].

Во всех случаях, где это только возможно, рекомендуется применять флюс, не обладающий коррозионными свойствами; по крайней мере, многие из продажных припоев (в виде прутков с флюсом внутри) не содержат коррозионно-активных реагентов. Канифоль является безопасным флюсом, но сама по себе недостаточно активна. К ней необходимо прибавлять «активатор». В качестве полезных составных частей такого флюса можно назвать солянокислый анилин или солянокислый гидроксиламин. Преимущество таких солянокислых аминов заключается в том, что при температуре пайки они разлагаются и не оставляют на поверхности хлоридов, способных переходить в ионное состояние. Солянокислый гидразин считают хорошей добавкой' в припой для окисленной меди [14].

Сварные соединения. В сварных соединениях электрохимическая разность потенциалов между свариваемым материалом и металлом сварного шва значительно меньше, чем между припоем и металлом, подвергающимся пайке. На первый взгляд, можно предположить, что материал электрода должен быть катодным по отношению к свариваемому изделию, однако часто превалируют другие взгляды. При сварке алюминиевых изделий, предназначенных для эксплуатации в азотной кислоте, существует опасность, что азотная кислота будет разъедать алюминий вдоль сварного шва; однако этого не будет происходить, если для сварки применяется чистый алюминий (на поверхности которого создается очень стойкая окисная пленка), несмотря на то, что чистый алюминий в большинстве жидкостей аноден по отношению к (продажному) техническому алюминию. При сварке многих материалов коррозия на сварном шве тем меньше, чем меньше пористость шва. При сварке стали этого можно достигнуть устранением газовыделения, получающегося при реакции между углеродом и окисью железа; иными словами, сварка должна производиться в отсутствии воздуха.

Опасность коррозии, вызываемой остатками флюсов, которая отмечалась в связи с пайкой, существует также и при сварке. В некоторых случаях необходимо применять механические методы для удаления остатков флюса; Либман рекомендует пескоструйную обработку.

Коррозионными реагентами могут быть фториды, хлориды и для некоторых металлов щелочи; даже тогда, когда металл устойчив в щелочи, щелочные остатки могут вызвать разрушение лакокрасочного покрытия, наносимого после сварки; в этих случаях обнадеживающие результаты дают виниловые покрытия или другие щелочестойкие покрытия [15].

Много лет тому назад Меньер провел опыты, длившиеся год, при которых сваренная сталь погружалась каждые 3 мин. в 3%-ный раствор хлористого натрия; язвенная коррозия появлялась на сварных швах, выполненных в воздушной атмосфере и содержащих кислород, и отсутствовала на образцах со сварными швами, в случае, когда были приняты необходимые меры против поглощения кислорода во время сварки, улучшающие также механические свойства сварного шва. Значительно позже Мерион описал опыты со стальными образцами, сваренными четырьмя типами электродов. Опыты продолжались 30 недель. Образцы испытывались: а) в приморском воздухе; б) в море на уровне переменного смачивания и высушивания; в) в море при полном погружении; г) в море в контакте с латунью.

Испытания не вызвали серьезного уменьшения прочности шва и в испытаниях а) и б) не было отмечено значительной разницы в степени коррозионного разрушения шва и поверхности свариваемого металла. Мерион пришел к выводу, что сварка в морских условиях [16] не ставит новых коррозионных проблем.

Для ряда других металлов положение не столь благоприятно. Маршалл указывает, что никелевые сплавы часто избирательно корродируют вдоль сварного шва так же, как алюминий, подвергающийся действию азотной кислоты, но не промышленных сточных вод [17].

При рассмотрении проблемы коррозии сварных соединений следует учитывать не только коррозионное поведение самого шва. Основной металл по обе стороны от шва подвергается нагреву и последующему охлаждению, причем на разных расстояниях от шва степень нагрева различна и может иметь место различная неблагоприятная термическая обработка. Поэтому неудивительно, что такая термообработка в некоторых случаях может сказаться на коррозионной стойкости металла. Такая непредусмотренная термическая обработка значительно уменьшает коррозионную стойкость двух материалов: аустенитной нержавеющей стали и закаленных алюминиевых сплавов.

Если хромоникелевая нержавеющая сталь типа 18/8 подвергается нагреву, она может приобрести склонность к межкристаллитной коррозии. Склонность к межкристаллитной коррозии может возникнуть в результате кратковременного нагрева до температуры около 700 °С или при значительно более длительном нагреве при более низких температурах; зависимость между временем и температурой, необходимой для приобретения одной из марок стали склонности к межкристаллитной коррозии, приводится на рисунке 4 [18].

Рисунок 4 - Зависимость между временем и температурой, необходимой для появления склонности к межкристаллитной коррозией

щелевой коррозия металлический сплав

Таким образом, на сварном шве всегда должно быть две зоны -- по одной с обеих сторон от шва, на которых металл во время сварки нагревается до опасной температуры; несомненно, при отсутствии специальных мер предосторожности на этих зонах возникнет межкристаллитная коррозия, если сваренное изделие будет помещено в коррозионную среду. В жестких условиях коррозия проникает глубоко внутрь металла по границам кристаллов и приводит к выпадению отдельных кристаллов. Коррозия обычно вызывается выпадением карбидов хрома, приводящим к обеднению прилежащей зоны хромом, т.е. тем элементом, который создает пассивную защитную пленку на нержавеющей стали; при таких относительно невысоких температурах необходимая перестройка атомов может иметь место только по границам кристаллов, которые и подвергаются коррозионному разрушению. Для устранения указанных осложнений можно предложить три пути:

1. Применение нержавеющей стали с добавками титана или ниобия, т.е. элементов, имеющих большее сродство к углероду, чем хром; добавка титана в сварочную проволоку дает хорошие результаты, однако он имеет тенденцию к окислению при введении в электрод; добавка в электрод ниобия дает лучшие результаты.

Применение нержавеющей стали, практически не содержащей углерода.

Повторный нагрев всей сваренной конструкции до температуры выше 1100 °С для перевода всех карбидов в раствор с последующим быстрым охлаждением; для больших изделий необходимо иметь большую печь и специальные приспособления для межоперационной перевозки. При этом не следует упускать из виду возможности возникновения закалочных напряжений.

Обычная мягкая сталь иногда разъедается вокруг сварных швов, особенно в оборудовании, где применяется серная кислота; разрушения большей частью наблюдаются при мягких коррозионных условиях, поскольку если коррозия достаточно сильна, то общее уменьшение толщины скрадывает локальный коррозионный эффект, возникающий за счет действия гальванических пар. При более мягких условиях коррозионные элементы могут возникнуть в результате различий в значениях потенциалов на разных зонах, подвергавшихся нагреву до различных температур.

Нельсон сообщает, что сталь, термически обработанная на структуру зернистого перлита, подвергается коррозии меньше, чем отожженная при испытании отдельных образцов. Однако она анодна по отношению к отожженной стали, и коррозионные канавки располагаются вдоль зоны, где сталь была частично сфероидизирована. Если после сварки изделие можно подвергнуть нормализации, то неприятностей можно часто избежать. Если изделие слишком велико для помещения в печь, рекомендуется проводить сварку специальным методом [19].

Закаливаемые алюминиевые сплавы (которые приобретают прочность при осторожной регулируемой термической обработке) создают особые затруднения при сварке. На несваренных изделиях можно сохранить такие сплавы в таком состоянии, когда высокая прочность сочетается с достаточно высокой коррозионной стойкостью; однако при некоторых сочетаниях времени и температуры нагрева сплав приобретает склонность к коррозионному растрескиванию. Почти наверняка можно ожидать, что вокруг сварного шва имеются участки, подвергшиеся такому опасному нагреву и, следовательно, обладающие склонностью к коррозионному растрескиванию [20].

В отсутствии специальных предосторожностей сварные швы на некоторых алюминиевых сплавах, содержащих медь, могут подвергаться быстрому разрушению при соприкосновении с морской водой. В этом случае для устранения опасности необходимо провести соответствующую термическую обработку после сварки.

Если применяются термически обрабатываемые алюминиевые сплавы, то эти сплавы лучше соединять при помощи заклепок. Такой способ устраняет осложнения, возникающие при сварке, однако вызывает необходимость применения предосторожностей во избежание возникновения щелевой коррозии; кроме того, необходимо правильно выбрать материал для заклепок. Стальные заклепки пригодны только в тех случаях, когда соединение подвергается окраске; заклепки из алюминиевых сплавов с медью не рекомендуются; можно предпочесть алюминиевые сплавы с магнием, но содержание магния не должно быть большим во избежание расслаивания (ликвации) [21].

Если сварка необходима, то лучше всего применять сплав, практически не содержащий меди, несмотря на то, что в этом случае механическая прочность материала будет ниже. Сплавы, содержащие магний или одновременно магний и кремний, могут быть сварены при определенных благоприятных условиях без существенного изменения их коррозионной стойкости. Одно время при сварке возникали значительные технологические трудности, но в настоящее время большая их часть преодолена.

Одной из проблем, с которой приходится встречаться при сварке алюминиевого сплава, содержащего магний, является пузырение, возникающее в результате поглощения водорода. Этот вопрос рассмотрен Лиддиардом [22].

На сварных деталях, изготовленных из магниевого сплава, остатки флюса являются основной причиной коррозионного разрушения. Если применяется хлористый флюс, то для удаления его остатков необходимо производить механическую очистку или травление; в противном случае возможно, возникновение коррозии. Однако есть указания на то, что сплав, содержащий 1,5% магния, может быть сварен с применением фтористого флюса, который в коррозионном отношении безопасен вследствие незначительной растворимости.

В последние годы применяется сварка в атмосфере аргона в отсутствии флюса. Этот метод значительно облегчил проблему сварки как магниевых, так и алюминиевых сплавов. Аргон должен быть полностью очищен от азота; баллоны с газом не должны разрежаться до конца и должны перезаряжаться при некотором положительном давлении. При сварке применяется также гелий; эти газы имеют разные свойства. Для некоторых случаев лучше применять аргон, для других -- гелий. Коррозионные испытания сваренных высокопрочных алюминиевых сплавов описаны Смитом [23].

Внутренние напряжения около сварных швов. Наличие внутренних напряжений, как известно, увеличивает склонность металла к коррозии и коррозионному растрескиванию многих материалов. Коррозионное растрескивание сварных соединений на стали описано Паркинсоном. Внутренние напряжения обычно возникают около сварного шва, поэтому снятие таких напряжений необходимо всегда предусматривать. Опыт показывает, что термическая обработка, предусматриваемая для снятия напряжений, значительно уменьшает или уничтожает склонность материала к коррозионному растрескиванию во многих случаях, где она могла бы вызвать серьезные осложнения. Однако Бойд считает, что уменьшение склонности к коррозионному растрескиванию происходит не в связи со снятием напряжений, а в связи с улучшением структуры металла [24].

Снятие напряжений лучше производить при высоких температурах, обычно при температуре выше 600 °С для стали. Рекомендуемые температуры для других материалов сведены в таблице, приведенной в работе [25]. Желательно применять низкотемпературные режимы (около 200°С), однако относительно эффективности такой обработки мнения различных авторов, расходятся.

В целом многие считают, что применение термообработки для снятия напряжений хотя и может улучшить положение, но необходимый строгий контроль за ее, применением не всегда может быть осуществлен в производстве; более того, этот процесс применим только для изделий простой формы. Тем не менее, инженерам полезно иметь представление об этом методе. Подробную ценную информацию об этом методе можно получить в основном в немецких источниках [26].

Несколько лет назад Хамер и Колбек указали, что сваренные бойлеры должны подвергаться термической обработке для снятия напряжений, и сейчас. Эта операция проводится в обязательном порядке. Шодрон также рекомендует отжиг при 600 °С для стальных баков, предназначенных для транспортировки смеси серной и азотной кислот [27].

Сварные баки, используемые для удаления стекловидной эмали в щелочи, должны тщательно термически обрабатываться для снятия напряжений при температуре 650 °С. Была дана рекомендация не допускать к эксплуатации ни одного бака, загружаемого 50% щелочью, который не прошел такой термической обработки [28]. Наблюдалось коррозионное растрескивание около сварных швов на газовых трубах с конденсатом, содержащим аммиак и сернистый аммоний. Коррозионное растрескивание почти полностью устранялось после термической обработки при 450--500 °С, а также после окраски [29].

Водород в сварных соединениях. Попадание водорода в сталь из сварочного электрода исследовано достаточно полно. Оно может происходить за счет свободной воды (которая может быть устранена предварительным нагревом электрода), органических соединений, силикатов, глины и других веществ. Влияние водорода, увеличивающего склонность материала к растрескиванию, суммировано Коттрелом [30].

Список литературы

1. L. Kenworthy, J. Inst. Met. 1943, 69, 67.

2. F.C. Porter and S.E. Hadden, J. appl. Chem. 1953, 3, 385.

3. C.E. Bird and U.R. Evans, Corros. Tech. 1956, 3, 279.

4. L. Kenworthy and M.D. Smith, J. Inst. Met. 1944, 70, 463; P.T. Gilbert, J. electrochem. Soc. 1952, 99, 18; R.B. Hoxeng and C.F. Prutton, Corrosion 1949, 5, 330; H.L. Shuldener and L. Lehrmyn, ibid. 1958, 14, 545t; J.L. Mansa, Corros. Tech. 1954, 1, 102; G. Masing, «Lehrbuch der allgemeinen Metallkunde» 1950, p. 564 (Springer).

5. U.R. Evans, J. Inst. Met. 1923, 30, 267.

6. R.B. Mears and U.R. Evans, Trans. Faraday Soc. 1934, 30, 417.

7. E.V. Kunkel, Corrosion 1954, 10, 260; J.A. Collins, ibid. 1955, 11, lit; O.B. Ellis, and F.L. Laque, ibid. 1951, 7, 362.

8. D. Sch1ain and C. B. Kenahan, Corrosion 1956, 12, 422t.

9. R.L. Davies, Iron St. Institute Spec. Rep. 1952, 45, 131.

10. N. Ing1is, Chem. and ind. (Lond.) 1957, p. 180, esp. p. 187.

11. W.E. Ba11ard, V.E. Stanbridge, J.R. Dewhurs t and T.H. Turner, Chem. and Ind. (Lond.) 1954, pp. 957--958.

12. E.H. Wyche, L.R. Voigt and F.L. Laque, Trans, electrochem. Soc. 1946, 89, 149.

13. O.E. Kirchner and F. M. Morris, Corrosion 1951, 7, 161, F.N. Speller and F.L. Laque, ibid. 1950, 6, 209, esp. p. 215.

Размещено на Allbest.ru