Изучение потери ме­талла от коррозии в различных средах путем измерения механических свойств об­разцов до и после выдержки их в агрессивных средах (водных растворах в течение 3-7 суток)

Цель работы:

При выполнении лабораторной работы студентам предстоит изучить потери ме­талла от коррозии в различных средах путем измерения механических свойств об­разцов до и после выдержки их в агрессивных средах (водных растворах в течение 3-7 суток). С помощью оптических микроскопов студенты определяют структуру сплавов в процессе коррозионного разрушения и до него.

                                    Теоретическая часть:

Коррозия - это разрушение металлов за счет химической или электрохимической реакции. Разрушение, вызываемое физическими причинами, не называется коррози­ей, а известно как эрозия или истирание и износ. В некоторых случаях химическое взаимодействие сопровождается коррозионным износом или фреттинг-коррозией. Это определение не распространяется на неметаллические материалы. Пластмассы могут набухать или трескаться, дерево - расслаиваться или гнить, гранит может крошиться, а портландцемент - выщелачиваться, но термин "коррозия" относится только к химическому воздействию на металлы.

Ржавлением называется коррозия железа и его сплавов с образованием продуктов коррозии, состоящих, в основном, из гидратированных оксидов железа (см. рис. 1).

Цветные металлы, следовательно, корродируют, но не ржавеют Различают прямые и косвенные потери от коррозии. Под прямыми потерями по­нимают стоимость замены разрушенных конструкций (с учетом трудозатрат) и ма­шин или их частей, таких как трубы, конденсаторы, глушители, трубопроводы, ме­таллопокрытия. Другими примерами прямых потерь могут быть затраты на пере­краску конструкций для предотвращения процесса ржавления Подсчитано, что при-

менение соли для борьбы с обледенением дорог и мостов приводит к прямым корро­зионным потерям на сумму около 2 млрд долларов в год в связи с коррозией авто­мобильных двигателей и около 0,5 млрд долларов в год на дополнительный ремонт дорог и мостов

В цивилизованном мире потери от коррозии составляют 4-6 % в год от валового национального продукта государства

Труднее поддаются подсчету косвенные потери от коррозии, к числу которых от­носятся простои оборудования в межремонтный период, потери готовой продукции, потери мощности и загрязнение продукции Например, замена поврежденного кор­розией котла или конденсатора на крупной электростанции может привести к недо­выработке электроэнергии на 50 000 долларов в день

ТИПЫ КОРРОЗИОННЫХ РАЗРУШЕНИЙ

Различают пять основных типов коррозии

1   Равномерная коррозия  включает в себя общеизвестное ржавление железа или потускнение серебра (рис 1) Скорость равномерной коррозии выражается в Г/м² cymили мм/год Например, сталь в морской воде коррозирует со скоростью 0,13 мм/год, что со­ставляет 2,5 Г/м²сут. Если скорость коррозии не превышает 0,15 мм/год, то принято счи­тать, что металлы обладают высокой коррозионной стойкостью В случае, когда скорость коррозии изменяется от 0,15 до 1,5 мм/год - такие металлы используются при изготовле­нии неответственных деталей Если скорость коррозии больше 1,5 мм/год - такие метал­лы вообще не используются

2   Питтинговая коррозия   является разрушением локального типа, наблюдае­мым в тех случаях, когда скорость коррозии на одних участках выше, чем на других Если значительное разрушение сосредоточено на относительно маленьких участках поверхности металла, возникают глубокие точечные повреждения, если площадь разрушения больше и глубина невелика - возникают язвенные поражения Глубина питтинга характеризуется питтинговым фактором (см рис 2)

3  Фреттинг-коррозия возникает при малых вибрационных смещениях контакт­ных поверхностей относительно друг друга, если одна из них или обе - металличе­ские Обычно коррозия этого типа сопровождается появлением питтингов на контак­тирующих поверхностях Оксиды и продукты истирания металла заполняют питтин-ги так, что они становятся заметны только после удаления этих продуктов

4   Кавитационная коррозия является результатом образования и схлопывания пузырьков газа на динамической поверхности раздела «металл-жидкость» (в роторах насосов или на поверхности лопастей винтов)

5  Межкристаллитная коррозия (рис 3) - это локальное разрушение по грани­цам зерен металлов, приводящее к потере прочности и пластичности В этом случае коррозия протекает быстро, глубоко проникая в металл, и иногда приводит к катастрофическим разрушениям.

Растрескивание Растрескивание металла под действием периодических или растягивающих напряжений в коррозионной среде называется коррозионной устало­стью Если напряжение не превышает критического значения, называемого преде­лом выносливости или пределом усталости, то вне коррозионной среды металл не будет разрушаться при сколь угодно большом числе циклов нагружения

Если металл при постоянном растягивающем напряжении в специфической кор­розионной среде растрескивается сразу же после нагружения или спустя определенное время, то такой процесс называется коррозионным разрушением под напряже­нием (рис. 4, 5). Такое определение применимо и к растрескиванию, вызываемому адсорбцией водорода, выделяющегося в процессе коррозионной реакции (эффект Ребиндера).