Техника - молодёжи 1978-12, страница 42
КОВАРНЫЕ ТРЕЩИНЫ В воскресенье 1 июня 1974 года на химическом заводе по производству капролактама, расположенном недалеко от английского города Сканторп, произошел мощный взрыв и начался жестокий пожар. Погибло 28 и ранено 36 человек, а завод практически полностью разрушился. В близлежащих поселках повреждены 1821 дом и 167 магазинов и фабрик. Расследование показало, что причиной взрыва была коррозионная трещина, образовавшаяся в одном из реакторов, через которую произошел выброс в атмосферу большого количества цик-логексана. За последнее двадцатилетие по числу аварий и тяжести их последствий коррозионное растрескивание заняло первое место среди других локальных форм коррозии. Оно возникает при одновременном воздействии на металл некоторых агрессивных сред и механических напряжений, как приложенных извне, так и внутренних. Последние появляются в сварных конструкциях, не подвергавшихся после сварки отжигу; они возникают также в результате прошивки, обкатки роликами, глубокой вытяжки и др. Коррозионному растрескиванию подвергаются многие технически важные сплавы, включая и нержавеющие стали. С этим видом разрушения особенно часто сталкиваются в тепловой и атомной энергетике, авиации, судостроении, химической, нефтехимической, бумажно-целлюлозной промышленности. Большой ущерб наносится не только в результате коррозионного растрескивания огромных реакторов, но и отдельных небольших, но весьма ответственных деталей. Во время второй мировой войны, например, много беспокойств доставляло коррозионное растрескивание винтовочных гильз, изготовленных из латуни. В настоящее время еще не удалось создать полную теорию про цесса коррозионного растрескивания. Однако уже выявлены закономерности влияния окружающей агрессивной среды, химического состава сплава, микро- и субмикроструктуры, степени деформации и других факторов на возникновение и развитие процесса. Установлено, что процесс растворения при коррозионном растрескивании имеет электрохимическую природу, следовательно, его скорость зависит от потенциала. Он интенсивно развивается в определенной области потенциалов и может быть практически прекращен прн достаточном сдвиге потенциала в отрицательную сторону. Показано, что в большом числе случаев " f-1 о '— Рис. 5. Схематические £ ^ анодные поляризацион- ё 4 ные кривые стали я ^ X17H13M3T в растворе Ц — серной кислоты (1) и в % том же растворе с доСав- £ кой NaCl (2). = 5. развитие коррозионного растрескивания обязано локальному разрушению пассивирующей пленки под действием деформации и коррозионной среды, а также избирательному растворению корро-зионно неустойчивых вторичных фаз, образующихся на дне трещины при деформации металла. ЯЗВЫ МЕТАЛЛА Очень часто в промышленных условиях металлические материалы подвергаются питтинговой, или точечной, коррозии. В этом случае металл корродирует на отдельных очень небольших участках поверхности, однако процесс развивается так быстро, что иногда за несколь ко дней или месяцев в стенках образуются сквозные отверстия. Оборудование выходит из строя, хотя общее количество прокорродировав-шего металла ничтожно. Часто при наличии механических напряжений зародившийся питтннг перерождается в коррозионную трещину. К питтинговой коррозии склонны многие Металлы: железо, алюминий, магний, никель, цирконий, а также сплавы на их основе, но особенно чувствительны к нему нержавеющие стали. Часто даже незначительные кор розионные повреждения приводят к серьезному материальному ущербу. Так, было установлено, что пнт-тинговая коррозия на плунжерных парах тракторных насосов уменьшает мощность . двигателя. В среднем недобор мощности на один трактор составляет около 20%- Это значит, что каждая пятая машина работает вхолостую, покрывая нехватку мощности, вызванную коррозионным процессом. Необходимое условие возникновения и развития пнттннговой коррозии — присутствие в агрессивной среде активирующих анионов, прежде всего галоидных ионов, из которых наиболее агрессивен ион С1 . Если учесть, что ион С1 очень распространен в природе (в частности, он всегда присутствует в воде), то становится ясным, что 0 2 0.4 0.6 т 0.8 1.0 1.2 ПОТЕНЦИАЛ, У^ОЛЬТЬ^Н.В.З.) металл нелегко уберечь от питтинговой коррозии. В последние годы установлено: питтинговая коррозия развивается в пассивной области полонштель-нее характерного для каждой системы металл — раствор критического значения потенциала, называемого потенциалом питтингооб-разования (рис. б, (р). Смысл действия активирующих аниоиов сводится к тому, что они, адсорби руясь- на активных структурных участках поверхности, вытесняют пассивирующий кислород, а затем участвуют в процессе растворения металла. При потенциалах отрицательнее ф (рис. 5, область (б) неустойчивой питтинговой коррозии) на образовавшихся активных участках пассивирующий слой возобновляется — «залечивается». Любая структурная неоднородность металла таит в себе возможность питтингообразования. Наибо лее легко питтинги образуются на границе раздела металла и разного рода включений, особенно если эта граница обеднена компонентами, повышающими устойчивость сплава к питтинговой коррозии. Но даже если материалы не содержат таких включений, питтингн все равно образуются, но с меньшей вероятностью. Онн образуются на дислокациях, формирующих границы субзерен и линии скольжения, а также на дислокациях, расположенных вдоль границ зерен. При этом более предпочтительны винтовые дислокации, декорированные примесями. Для борьбы с питтинговой коррозией надо исключать из окружающей среды активирующие аиионы или уменьшать их концентрацию ниже критической; повышать чистоту металла по включениям и примесям; поддерживать потенциал металла за пределами области питтингообразования. Можно также вводить в среду анионы SO4 ; NCb ; ОО4 и др.), подавляющие небла гоприятное действие их активирующих собратьев. Давно успешно применяют легирование сплава элементами, более устойчивыми к питтин- 40 |
