Коррозии нет: — , , . corrosio — . . — . «» , , . , ( , ) — . , , . , . , — — , . — , . , «»: 10 . >>

Преимущества композитной арматуры. Нет коррозии

Это первая статья из цикла статей с подробным и доступным описанием преимуществ композитной арматуры. Цель данного цикла развеять мифы о композитной арматуре и убедить даже самых сомневающихся в преимуществах нового материала.

Очевидно, что преимущества композитной арматуры, базируются на недостатках металлической арматуры. Можно уверено сказать, что композит это следующий этап в развитии армирования, как совокупности соединённых между собой элементов, которые при совместной работе с бетоном в железобетонных сооружениях воспринимают растягивающие напряжения (балки), а также могут использоваться для усиления бетона в сжатой зоне (колонны).

Сегодняшняя статья будет посвящена наиболее очевидному и фундаментальному преимуществу композитной арматуры перед традиционной, это её не подверженность коррозии.

Напомним, что Коррозия металлов (от позднелатинского corrosio — разъедание), физ.-хим. взаимодействие металлического материала и среды, приводящее к ухудшению эксплуатационных свойств материала, среды или технические системы, частями которой они являются. В основе коррозии металлов. лежит хим. реакция между материалом и средой или между их компонентами, протекающая на границе раздела фаз. Чаще всего это — окисление металла, например:

3Fe+2О₂=Fe₃O₄; Fe+H₂SO₄=FeSO₄+Н₂

Механизм коррозии металлов — определяется прежде всего типом агрессивной среды.

Этапы коррозии бетона

Подробно остановимся на коррозии бетона.

Коррозией бетона называют его разрушение, происходящее вследствие воздействия на него атмосферных, химических и биологических факторов. Коррозия бетона происходит главным образом от разрушения в нем цементного камня. Коррозии содействует трещинообразование, вызываемое различными причинами: расширением цемента при экзотермии, нагреванием солнечными лучами, попеременным увлажнением и замораживанием, ударным воздействием, перенапряжением и прочее.

Наиболее распространенный вид коррозии бетона — растворение выделившегося гидрата окиси кальция. Несмотря на малую относительную растворимость Са(ОН)2 (1,3 мг на 1000 г воды), он постепенно вымывается при фильтрации из бетона водой, в особенности пресной (дождевой, снеговой и пр.).

Бетоны очень подвержены коррозии под влиянием кислот. Растворяется не только гидрат окиси кальция, но и образовавшийся СаСОз и другие известковые соединения. В результате новые образования либо вымываются водой, либо увеличиваются в объеме и разрушают бетон.

Разрушение гидрата окиси кальция кислотами и некоторыми растворами солей происходит по следующим реакциям.

Образовавшийся по первой реакции в порах цементного камня двуводный гипс расширяется и разрушает его. По второй и третьей реакциям выделяются легкорастворимые соли хлористого кальция, вымываемые из цементного камня.

Из растворимых солей наиболее разрушительно действуют сернокислые, находящиеся в природных и промышленных водах.

Вредное действие водных растворов сернокислых солей на цементный камень заключается в образовании с трехкальциевым алюминатом гидросульфоалюмината кальция, называемого «цементной бациллой». Гидросульфоалюминат кальция увеличивается в объеме в 2-3 раза и разрушает цементный камень.

Вредное влияние оказывают на цемент воды, содержащие избыток свободной углекислоты, так как при действии их на карбонат кальция образуется легкорастворимый бикарбонат кальция.

К числу вредных добавок для цементного камня относятся те, которые способствуют образованию легкорастворимых веществ (например, сахар, образующий легкорастворимый кальциевый сахарат и др.). Морская вода вредно влияет на бетон из обычного цемента ввиду возможности обменного образования кальциевых соединений с растворами солей легкорастворимых соединений. Биологические факторы также вредно влияют на цементный камень. Находящиеся в пресной и соленой водах живые организмы могут разрушать бетон.

Безвредными для бетона можно считать растворы слабых щелочей, аммиака, если они не кристаллизуются при высыхании. Однако бетоны с высоким содержанием алюминатов разрушаются под влиянием сильных оснований и щелочей.

Нефтяные нейтральные продукты на бетон не влияют, и их можно сохранять в бассейнах из цементного бетона. Сернистая нефть является слабоагрессивной средой по отношению к бетонам на портландцементе. Плотный цементный бетон предохраняет сталь от коррозии. Цинк и алюминий разрушаются цементом.

Под влиянием кислой среды в бетоне могут разрушаться заполнители из осадочных пород (известняки, доломиты). Под влиянием пресной воды могут также выщелачиваться известняковые заполнители.

В условиях воздействия агрессивной среды при выборе цемента для бетона следует руководствоваться следующими положениями:

• для бетона, находящегося в зоне переменного уровня грунтовых вод, нельзя применять пуццолановый портландцемент;
• в сульфатных водах заметная сульфоалюминатная коррозия портландцемента начинается при концентрации ионов порядка 300 мг/л;
• сульфатостойкий портландцемент обеспечивает удовлетворительную стойкость конструкции в сульфатных водах;
• сульфатостойкий портландцемент можно заменить сульфато-стойким пуццолановым портландцементом;
• хорошую стойкость в сульфатных водах имеют глиноземистые сульфатированные и глиноземистые шлаковые цементы.

Агрессивность водной среды, в которой находятся гидротехнические бетоны, оценивают:

• по временной жесткости — агрессивности выщелачивания;
• содержанию водородных ионов рН — агрессивность общекислотная;
• содержанию свободной углекислоты — агрессивность углекислая;
• содержанию сульфатов (ионов) — агрессивность сульфатная;
• содержанию ионов магния — агрессивность магнезиальная.

Так как цементный камень обладает основными свойствами, то все кислые воды действуют на бетон агрессивно.

Вода с временной жесткостью менее 6° агрессивна к бетону, приготовленному на портландцементе. Для бетона на шлакопорт-ландском и пуццолановом цементах агрессивной будет вода с временной жесткостью менее 1,5°. Вода, содержащая S04 более 250 мг/л, также агрессивна, если она не содержит значительных концентраций хлоридов. При этом чем больше содержится в воде сульфатов, тем меньше может быть допущено ионов.

Для защиты бетона от коррозии применяют следующие меры в совокупности или раздельно в зависимости от степени агрессивности среды:

• выбирают для бетона цементы, химически стойкие для заданных условий и к действию многократного замораживания;
• подбирают наиболее плотный бетон;
• вводят в состав бетона небольшие количества одного из уплотняющих веществ: алюмината натрия, бентонита, хлористого натрия, хлористого железа, растворимого стекла, кремнийорганических добавок;
• выдерживают длительное время на воздухе бетон до частичной карбонизации выделившегося гидрата окиси кальция;
• уплотняют поверхность бетона торкретированием, железнением, покрывают битумами, парафином, серным цементом, полимерными пленками, пропитывают жидким стеклом и хлористым кальцием для образования в порах бетона нерастворимых соединений и др. ;
• облицовывают бетонную поверхность кислотоупорными плитками, резиной, пластмассами;
• гидрофобизируют поверхность бетона.

Арматура и бетон не всегда подвергаются коррозии под влиянием одних и тех же причин. Часто условия, влияющие на коррозию бетона, приводящие к понижению его плотности, содействуют коррозии арматуры. Арматура в бетоне подвергается коррозии в местах с высокой относительной влажностью, при наличии в воздухе сернистых газов, хлора, сероводорода и др.

Одной из основных причин коррозии металла в бетоне являются электрохимические процессы, возникающие из-за неоднородности условий работы металла при неравномерном смачивании поверхности и неравномерной аэрации. Вследствие этого участки металла с более низкими значениями потенциала являются анодами, а с более высокими — катодами. Ионы металла на анодных участках будут переходить в раствор, а на катодных ионы водорода будут восстанавливаться в молекулы. При этом скорость коррозии зависит от воздухопроницаемости защитного слоя бетона и наличия в нем трещин.

При высокой влажности, когда все капилляры в бетоне заполнены влагой, бетон становится воздухонепроницаемым и арматура коррозии не подвергается. Наличие в воде электролитов усиливает коррозию арматуры по мере повышения их концентрации. Карбонизация бетона углекислотой воздуха повышает стойкость бетона против коррозии, но способствует развитию коррозии арматуры. В бетонах, изготовленных с добавкой хлористого кальция в количестве более 2% от веса цемента, стальная арматура подвергается коррозии. Большие добавки хлористых солей в «холодном» бетоне вызывают коррозию арматуры как в водной, так и в воздушной средах.

Композитная арматура абсолютно не подвержена коррозии и незаменима для строительных объектов с агрессивной средой (акрокомплексы, фермы, мосты, платины, набережные, порты, причалы и др.)

5 шагов по спасению промокшего телефона

Лето, пора отпусков и также как наша жизнь немыслима уже без сотового телефона, также летний отдых трудно представить без моря, пляжа, бассейна или бани в конце концов, короче воды.

К сожалению темпы современной жизни таковы, что даже на отдыхе мы не можем расстаться с телефоном. Но проблема в том, что большинство наших маленьких помощников страшно боятся воды. Порой нескольких брызг или капель дождя или даже просто повышенной влажности бывает достаточно чтоб телефон сломался и навсегда перестал качественно работать. И не смотря на то, что попадание жидкости в электронное устройства практически всегда не проходит бесследно, все же есть шанс спасти телефон если сделать несколько правильных шагов для его спасения после попадания воды.

• 
  1. Достаньте телефон из воды и немедленно выньте аккумулятор. Дело в том, что не так страшна коррозия от воды (железных элементов в телефоне не так много, как страшна электрокоррозия, которая протекает под воздействием электрического тока и в сотни, тысячи раз ускоряет процессы коррозии. Нет электричества, нет реакции.

• 
  2. Ни в коем случае не пытайтесь его включить или нажимать любые кнопки!Дело в том, что пока клавиши в обычном положении, есть вероятность, что вода не прошла сквозь них, но как только вы нажимаете, сразу образуется щель и вода как насосом засасывается в образовавшуюся щель между кнопкой и корпусом.

• 
  3. Вытрите и вытряхните всю воду из телефона насколько сможете. Используйте для этого полотенце, сухую футболку, бумажные салфетки и т.п. Предварительно выньте SIM карту, карту памяти и откройте все заглушки которые есть.

• 
  4. Немедленно обратитесь в сервисный центр. Дело в том, что как бы вы не старались и как бы быстро не снимали аккумулятор, все равно вода, скорее всего проникла во внутрь и начался необратимый процесс коррозии. в закрытом корпусе телефона, вода может сохраняться до недели и все это время она будет воздействовать на токопроводящие части телефона разрушая их и замыкая силовые части телефона. Даже если телефон включается и внешне кажется рабочим не обольщайтесь и не обманывайтесь, внутри идет процесс уничтожения вашего телефона и если его не остановить, скорее всего это закончится поломкой, которую уже нельзя исправить т.к. проводники и контакты будут проедены коррозией. В авторизованных сервисных центрах используют специальные растворы, которые не только очищают телефон, но и останавливают процесс коррозии, возвращая работоспособность телефону.

• 
  5. Если вы находитесь вдали от населенного пункта и сервисного центра, то можно попытаться воспользоваться старым способом, а именно: попытаться осушить телефон погрузив его в пакет с сухим рисом. Рис хорошо вытягивает и впитывает влагу, поэтому есть вероятность того, что вся влага из телефона и аккумулятора впитается в рис и это замедлит коррозию. В рис надо поместить не только телефон, но и аккумулятор, т.к. он также содержит внутри электронную схему с микросхемами и еще больше подвержен электрокоррозии поскольку схему отключить нельзя. Держать телефон в пакете или контейнере с рисом надо не менее 2-3 дней! Процесс осушения медленный и спешка тут только навредит. Вместо риса можно использовать силикогель, который часто вкладывают в обувь и другие предметы при продаже, он лучше чем рис впитывает влагу, но найти его в достаточном количестве бывает сложно. Сахар, соль и т.п. использовать категорически нельзя.

Но даже если вы сами решили осушить телефон и выждав несколько дней включили телефон и он работает, все равно настоятельно рекомендуем вам отнести телефон в сервисный центр и сделать профилактику, иначе через некоторое время телефон откажется работать. Дело тут в следующем, поскольку , как правило, телефон падает не в дистиллированную воду, то естественно эта вода имеет различные примеси солей, ионов металлов и прочее. и все эти микроэлементы тончайшим слоем оседают на плате после высыхания воды, они являются очень гигроскопичными (т.е. способными впитывать воду) и как только вы при иcпользовании попадете в повышенную влажность, эти соли и микроэлементы тут же впитают влагу из атмосферного воздуха и начнется процесс электрокоррозии и разрушения контактов вашего телефона, это будет происходить до полного выхода телефона из строя и дальше ему уже никто не поможет, т.к. восстановить такой телефон будет очень дорого (если вообще возможно)

В профессиональном сервисном центре в обязательном порядке прочищают телефон растворяя и смывая все соли, микроэлементы и другие микрочастицы с платы, далее обрабатывают специальным раствором для предотвращения и защиты от коррозии после чего сушат в специальной камеры где строго заданная температура и влажность полностью исключают порчу чувствительных к температуре элементов телефона (дисплей, камера и др. ) Конечно такое специальное оборудование не дешевое и позволить его может далеко не каждый сервисный центр, именно поэтому мы предлагаем обращаться в крупные авторизованные сервис центры.

Запомните одно простое правило: чем раньше вы принесете телефон в сервис, тем вероятность его восстановления выше а цена за работу меньше, Не испытываете судьбу, статистика в этом случае давно сказала что скупой заплатит ни один раз. Берегите Ваше время и деньги.

С ароматом жасмина. Натуральный безопасный ингибитор защитит металлы от коррозии — Поиск

14 лет назад Константин КАТИН закончил НИЯУ МИФИ и остался в университете. За эти годы он стал преподавателем и доктором физико-математических наук, опубликовал почти 90 статей в ведущих научных журналах, его индекс Хирша достиг 16. Физик занимается моделированием молекул и материалов на уровне отдельных атомов и убежден, что разделение науки на области – физику, химию, биологию – достаточно условно, ведь большинство определяющих нашу жизнь проблем затрагивает сразу несколько направлений. Добытое ученым знание востребовано в самых разных отраслях промышленности. О своей последней работе – создании безопасных ингибиторов, замедляющих коррозию трубопроводов, – он уже успел написать четыре статьи (еще несколько – в стадии подготовки).

– Константин Петрович, углеводороды перекачивают по трубопроводам многие десятилетия. Так ли актуален вопрос разработки новых ингибиторов?

– Дело не только в трубопроводах. Железо используют уже несколько веков, а победить коррозию по-прежнему не удается. В развитых странах, в России в том числе, около 4% ВВП, а это сотни миллиардов долларов в год, уходят на борьбу с этим злом. При этом затраты на все научные исследования, от космоса до лингвистики, составляют меньше 2%. Получается, что на борьбу с этой напастью тратится больше средств, чем на все научные сферы вместе взятые. Гигантские вложения идут на создание все более совершенных ингибиторов. С десяток лабораторий в РФ разрабатывают новые методы борьбы с коррозией, а в мире их около 500. Но как бы много нас ни было, как бы успешно мы ни работали, нерешенные задачи остаются, их хватает на всех.

Эта стремительно развивающаяся область науки имеет массу самых разных направлений. Мы – приверженцы метода моделирования, хотя многие ученые его недооценивают. На мой взгляд, он чрезвычайно перспективен, поскольку в десятки раз сокращает стоимость разработки ингибиторов, в разы уменьшая число экспериментов. Подтверждение тому – наша последняя работа – создание новинки с улучшенными свойствами.

Чтобы защитить металл от коррозии, обычно используют растворимые молекулы. Они оседают на поверхности металла и тем самым уберегают его от разрушения, перекрывая доступ кислорода, нефти, морской воды – любой агрессивной среды. Но сами по себе они токсичны, то есть опасны и для человека, и для окружающей среды. Это слабое место множества подобных защитных материалов. Поэтому на мировом рынке так высоко ценятся безопасные ингибиторы.
Как из 33 букв нашего алфавита легко составить массу слов, так и из нескольких десятков химических элементов можно получить огромное количество молекул. Но дело это сложное, да и стоят они дорого, поэтому исследованных веществ совсем немного. И если нас интересует молекула с какими-то особенными свойствами, то невелика вероятность, что она уже синтезирована и изучена. Чтобы избежать излишних затрат, мы прибегаем к моделированию и без особых хлопот находим молекулы с необходимыми свойствами. Помогают нам в этом методы квантовой механики и квантовой химии. А можем решить обратную задачу: под искомые нами свойства подобрать новую, неизвестную ранее молекулу. Примерно мы представляем, как она должна выглядеть: быть достаточно большой и плоской, чтобы прочно прикрепляться к металлу, содержать ароматические кольца, хорошо взаимодействующие с железом. Знаем, какими свойствами ее необходимо наделить, чтобы сделать растворимой. А безопасной она будет, если ее составить из натуральных нетоксичных компонентов. Понятно, что это лишь приблизительные пожелания. Мы оценили различные вещества, в частности, органические молекулы, выделенные из растений и природных материалов, которые, на наш взгляд, могут подойти для идеального ингибитора, и остановились на двух – госсиполе и индоле. Эти натуральные вещества получают из хлопчатника и жасминового масла. Рассчитали различные варианты и всевозможные комбинации – их оказалось с десяток – и, полагаясь на интуицию, выбрали, как нам показалось, наилучшую «конструкцию» молекулы. Правда, гарантии, что получится действительно эффективный ингибитор, у нас тогда все же не было. Поиск и разработка заняли меньше трех лет.

– Вы проводили испытания своего ингибитора?
– Сложность в том, что длительность лабораторных испытаний – от нескольких дней до одной-двух недель. Всего. А служить покрытие должно в течение многих лет. Так что с испытаниями на надежность и долговечность полученного нами вещества ясности пока нет. Однако предварительные результаты обнадеживают: эффективность нашего детища составила около 96-97%. Это значит, что «в распоряжении» коррозии останется всего несколько процентов, то есть результат совсем неплохой. К тому же мы достигли главного: наш ингибитор не токсичен, он безопасен для человека и окружающей среды. Это соответствует самым жестким требованиям, предъявляемым рынком к лучшим в мире ингибиторам.

– Вы опубликовали несколько статей о вашей разработке. Как коллеги к ней относятся?
– Если судить по количеству цитирований и ссылок, а это показатели достаточно убедительные, то по системе Scopus наша последняя публикация, вышедшая в марте 2022 года, имеет показатель 97%. Процент действительно высокий, как и другой, показывающий, больше или меньше нашу статью цитируют, чем аналогичные материалы в данной области. Оказалось, результат в девять раз выше. Кто-то посчитал наше исследование открытием, кто-то – шагом вперед.
– Вопрос практический: просто ли получить ваш ингибитор? Сколько он может стоить и будет ли на него спрос?
– Конечно, мы стремились, чтобы производство новинки было дешевым и она могла выдержать конкуренцию. Но у исследователя нет возможности рассчитать стоимость ингибитора в промышленных условиях, учитывая, скажем, объемы поставок нефти, и на этом основании определить масштабы его производства. Но есть обнадеживающие факты. Нашим ингибитором заинтересовались в нескольких странах. В Китае тамошний научный фонд финансирует разработку нашего детища. В Узбекистане за это отвечает Министерство инноваций. Ингибитор начали осваивать в Индии и Турции. Так что перспективы промышленного использования, безусловно, есть. Наша разработка не уступает лучшим зарубежным образцам, а в чем-то даже их превосходит.

– Работа закончена, вы ставите на этом точку или будете продолжать исследования?
– Безусловно, точку ставить рано. Тема безопасных ингибиторов по-прежнему актуальна. А наработанный нами опыт можно применить при создании новых совершенных защитных материалов для многочисленных конструкций, работающих, скажем, в атомных реакторах, а там требования к ингибиторам еще более жесткие, чем в нефтехимии. Мы верим, что разрабатываемые нами методики будут востребованы во многих отраслях.

Юрий ДРИЗЕ

Как правильно выбрать коррозионно-стойкий материал

Как правильно выбрать коррозионно-стойкий материал

Выбор материала является важной частью любого производственного процесса. Выбор правильного материала очень важен, потому что материал определяет химические и механические свойства изготавливаемого компонента, может значительно повлиять на срок службы компонента и обеспечить правильное функционирование детали. Коррозионно-стойкие материалы играют важную роль в производстве из-за их свойств материала и отсутствия реакции на суровые условия окружающей среды и химические вещества.

Например, многие аэрокосмические компоненты изготавливаются с использованием титана, вольфрама и углеродного волокна, поскольку эти материалы очень прочные, но при этом легкие и гибкие. К сожалению, эти материалы могут реагировать друг с другом и со временем вызывать гальваническую коррозию, локальную коррозию, когда происходит обмен ионами между материалами. Здесь коррозионно-стойкие материалы сохраняют целостность деталей в одной из самых строго регулируемых отраслей промышленности в мире.

С экологической точки зрения, экологически чистые солнечные и ветряные источники энергии уязвимы для суровых условий, а коррозионно-стойкие материалы помогают защитить их важные компоненты от повреждения с течением времени. Это помогает производителям безопасно создавать компоненты для альтернативных источников энергии и способствовать более устойчивой экономике. Для инженеров, стремящихся защитить свои детали от коррозионно-активных сред, таких как кислоты и соли, или от ультрафиолетового излучения, вот лучшие коррозионно-стойкие материалы.

Примеры коррозионностойких материалов

1. Нержавеющая сталь

Сплавы из нержавеющей стали

известны своей коррозионной стойкостью, пластичностью и высокой прочностью. Коррозионно-стойкие свойства нержавеющих сталей напрямую связаны с содержанием в них хрома и никеля — большее количество этих элементов коррелирует с повышенной стойкостью.

Большинство сплавов нержавеющей стали, представленных сегодня на рынке, содержат не менее 18% хрома. Когда хром окисляется, он образует защитный слой оксида хрома на поверхности металлической детали, который одновременно предотвращает коррозию и предотвращает попадание кислорода в нижележащую сталь.

Нержавеющая сталь имеет широкий спектр применения: от кухонных приборов, таких как кастрюли и сковородки, до деталей автомобилей и хирургических имплантатов.

Поскольку этот материал имеет высокую температуру плавления и может выдерживать высокое давление, он также хорошо подходит для строительства, машиностроения и производства контейнеров для хранения. Нержавеющие стали 304, 430 и 316 являются наиболее часто используемыми марками нержавеющей стали, а марка 316 используется в суровых морских условиях.

Однако долговечность и высокая коррозионная стойкость нержавеющей стали связаны с высокой ценой, что делает их непомерно дорогими для некоторых производителей. Кроме того, со сплавами нержавеющей стали может быть трудно работать, особенно при сварке, из-за их высокой температуры плавления.

2. Алюминий

Алюминиевые сплавы

нетоксичны, на 100% пригодны для вторичной переработки, имеют высокое отношение прочности к весу, обладают высокой тепло- и электропроводностью и легко поддаются механической обработке. Кроме того, алюминий уникален, потому что это один из немногих материалов, которые обладают естественной коррозионной стойкостью.

Этот материал практически не содержит железа, поэтому не ржавеет, хотя и может окисляться. Когда алюминиевый сплав подвергается воздействию воды и окисляется, процесс, называемый самопассивацией, на поверхности детали образуется пленка оксида алюминия, которая защищает ее от коррозии. Алюминий 5052-х42 более устойчив к коррозии, чем другие разновидности алюминия, и образует яркую гладкую поверхность.

Этот процесс окисления также можно точно контролировать с помощью процесса, называемого анодированием. Кроме того, алюминий уникален тем, что это один из немногих инновационных материалов для аддитивного производства, обладающих естественной коррозионной стойкостью. Анодирование – это недорогая контролируемая отделка, которая широко используется. Этот процесс также позволяет добавлять к детали цвет, что позволяет выполнять дальнейшую настройку для различных вариантов использования.

Алюминий

часто используется в аэрокосмической промышленности, автомобильных кузовных панелях, приложениях, чувствительных к соленой воде, и в других ситуациях, когда требуется материал с высокими эксплуатационными характеристиками. Производителям следует рассмотреть возможность использования алюминия, если им нужен доступный по цене устойчивый к коррозии материал, помня при этом, что изготовление алюминия может быть грязным и хлопотным в работе.

3. Мягкие металлы

Мягкие металлы или красные металлы включают устойчивые к коррозии материалы, такие как медь и ее сплавы, латунь и бронза. Медь пластична, пластична и является отличным проводником тепла и электричества. Эти металлы могут обеспечить коррозионную стойкость на протяжении всего жизненного цикла данного компонента. . Медь не подвергается коррозии со временем; когда он окисляется, он образует зеленый внешний слой, называемый патиной, который защищает деталь от дальнейшей коррозии.

Медь часто является предпочтительным коррозионно-стойким материалом для производителей полупроводниковой промышленности, и она чаще всего встречается в проводах и кабелях. Он используется для изготовления печатных плат, электромагнитов, теплообменников и электродвигателей.

Медь также играет ключевую роль в производстве деталей для систем возобновляемой энергии. Поскольку медь является отличным проводником тепла и электричества, системы, работающие на основе меди, передают энергию более эффективно и с меньшим воздействием на окружающую среду.

4. Полипропилен

Металлы — не единственные доступные коррозионно-стойкие материалы. Полипропилен, один из самых популярных пластиков в обрабатывающей промышленности и особенно распространенный пластик для производства автомобильных деталей. Это также один из самых коррозионностойких пластиков.

Эту термопластичную полимерную смолу называют «сталью пластмассовой промышленности» за ее прочность, способность выдерживать высокие уровни физического давления и устойчивость к широкому спектру агрессивных элементов, таких как масло, растворители, вода, бактерии и т. д. . Полипропилен высокой плотности (HDPE) обладает более высокой прочностью на растяжение и повышенным диапазоном рабочих температур.

Полипропилен можно найти практически во всем: в веревках, ковровых покрытиях, автомобильных аккумуляторах, многоразовых контейнерах, спортивной одежде, лабораторном оборудовании и многом другом.

Однако высокая воспламеняемость и высокий тепловой коэффициент этого материала ограничивают его пригодность для применения при высоких температурах. Кроме того, важно отметить, что полипропилен подвержен окислению, УФ-разложению и воздействию некоторых хлорированных растворителей.

5. Политетрафторэтилен (ПТФЭ)

PTFE, обычно известный под торговой маркой Teflon, представляет собой химически стойкий и коррозионностойкий технический термопласт с самым низким коэффициентом трения среди всех известных твердых материалов. ПТФЭ является гидрофобным, то есть он не впитывает воду и обладает хорошей электроизоляционной способностью как в жаркой, так и во влажной среде.

ПТФЭ наиболее известен своими коммерческими и медицинскими применениями — созданием антипригарных покрытий для кастрюль и сковородок и обеспечением антифрикционного покрытия для медицинских и промышленных применений. Благодаря низкому трению этот материал используется для изготовления подшипников, шестерен, пластин скольжения, уплотнений и других мелких деталей, имеющих решающее значение для промышленного применения. ПТФЭ также часто используется в композитах из углеродного волокна и стекловолокна.

Тем не менее, PTFE имеет свои ограничения. Этот материал трудно соединять, он чувствителен к ползучести, истиранию и излучению. Кроме того, пары, выделяемые ПТФЭ, могут быть токсичными в закрытых помещениях. Прежде чем принимать какие-либо важные решения о материалах, лучше проконсультироваться с опытным партнером-производителем.

Получите консультацию специалиста по выбору материала

Коррозионная стойкость является чрезвычайно желательным свойством, особенно в полупроводниковой, энергетической, аэрокосмической и автомобильной промышленности. Существует широкий выбор коррозионно-стойких материалов, в том числе пять вышеупомянутых, и группы разработчиков должны проявлять должную осмотрительность при выборе материалов, чтобы убедиться, что они соответствуют уникальным требованиям проекта.

Опытный партнер по цифровому производству, такой как Fast Radius, может помочь командам разработчиков ответить на самые сложные вопросы в процессе разработки продукта. Вы должны использовать металл или пластик? Полипропилен так же хорош, как нержавеющая сталь? Наша команда имеет многолетний опыт в области аддитивного и традиционного производства, и мы поможем каждому клиенту выбрать устойчивый к коррозии материал, который защитит его детали в течение длительного времени. Свяжитесь с нами сегодня чтобы начать.

Для получения дополнительной информации о материалах в аддитивном производстве и о том, как выбрать лучший материал для вашего следующего проекта, ознакомьтесь с соответствующими статьями блога в учебном центре Fast Radius.

Готовы создавать детали с помощью Fast Radius?

Начать предложение

Что такое коррозия? — Определение и предупреждение

Коррозия – это когда рафинированный металл естественным образом преобразуется в более стабильную форму, такую ​​как его оксидное, гидроксидное или сульфидное состояние, что приводит к порче материала.

Эта статья является одной из серии часто задаваемых вопросов TWI.

Содержание

Нажмите на ссылки ниже, чтобы перейти к разделу руководства:

• Причины
• Типы
• Эффекты
• Как предотвратить

TWI

TWI является организацией, основанной на отраслевом членстве. Эксперты TWI могут предоставить вашей компании расширение ваших собственных ресурсов. Наши специалисты стремятся помочь промышленности повысить безопасность, качество, эффективность и прибыльность во всех аспектах технологии соединения материалов. Промышленное членство в TWI в настоящее время распространяется на более чем 600 компаний по всему миру, охватывающих все отрасли промышленности.

Вы можете узнать больше, связавшись с нами ниже:

[email protected]

Металл подвергается коррозии, когда он вступает в реакцию с другим веществом, таким как кислород, водород, электрический ток или даже с грязью и бактериями. Коррозия также может возникнуть, когда металлы, такие как сталь, подвергаются слишком большому напряжению, что приводит к растрескиванию материала.

Коррозия железа

Наиболее распространенный тип коррозии железа возникает при воздействии кислорода и воды, что приводит к образованию красной окиси железа, обычно называемой ржавчиной. Ржавчина также может воздействовать на сплавы железа, такие как сталь. Ржавление железа также может происходить, когда железо реагирует с хлоридом в среде, лишенной кислорода, в то время как зеленая ржавчина, являющаяся другим типом коррозии, может образовываться непосредственно из металлического железа или гидроксида железа.

Равномерная коррозия

Это наиболее распространенная форма коррозии, которая обычно происходит равномерно на больших участках поверхности материала.

Точечная коррозия

Точечная коррозия, одна из наиболее агрессивных форм коррозии, которую трудно предсказать, обнаружить или охарактеризовать. Этот локализованный тип коррозии возникает, когда локальная анодная или катодная точка образует коррозионную ячейку с окружающей поверхностью. Эта яма может создать отверстие или полость, которые обычно проникают в материал в вертикальном направлении вниз от поверхности.

Питтинговая коррозия может быть вызвана повреждением или разрывом оксидной пленки или защитного покрытия, а также может быть вызвана неоднородностью структуры металла. Эта опасная форма коррозии может привести к разрушению конструкции, несмотря на относительно небольшие потери металла.

Щелевая коррозия

Эта форма коррозии возникает в местах с ограниченным доступом кислорода, например, под шайбами ​​или головками болтов. Эта локальная коррозия обычно возникает из-за разницы в концентрации ионов между двумя участками металла. Застойная микросреда препятствует циркуляции кислорода, что останавливает репассивацию и вызывает накопление застойного раствора, сдвигая баланс pH от нейтрального.

Дисбаланс между щелью и остальным материалом способствует высокой скорости коррозии. Щелевая коррозия может иметь место при более низких температурах, чем точечная коррозия, но ее можно свести к минимуму за счет правильной конструкции соединения.

Межкристаллитная коррозия

Межкристаллитная коррозия возникает, когда на границах зерен присутствуют примеси, образующиеся при затвердевании сплава. Это также может быть вызвано обогащением или обеднением легирующим элементом границ зерен. Этот тип коррозии происходит вдоль зерен или рядом с ними, влияя на механические свойства металла, несмотря на то, что основная масса материала остается неизменной.

Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC)

Коррозионное растрескивание под напряжением относится к росту трещин из-за коррозионной среды, которая может привести к выходу из строя пластичных металлов под действием растягивающего напряжения, особенно при высоких температурах. Этот тип коррозии чаще встречается у сплавов, чем у чистых металлов, и зависит от конкретной химической среды, при которой для катастрофического растрескивания требуются лишь небольшие концентрации активных химических веществ.

Гальваническая коррозия

Эта форма коррозии возникает, когда два разных металла с физическим или электрическим контактом погружаются в общий электролит (например, соленую воду) или когда металл подвергается воздействию электролита с разной концентрацией. Когда два металла погружены вместе, это известно как гальваническая пара, более активный металл (анод) подвергается коррозии быстрее, чем более благородный металл (катод). Гальванический ряд определяет, какие металлы корродируют быстрее, что полезно при использовании расходуемого анода для защиты конструкции от коррозии.

Ежегодные мировые затраты на коррозию металлов оцениваются более чем в 2 триллиона долларов, но эксперты считают, что 25-30% можно предотвратить с помощью надлежащей защиты от коррозии. Плохо спланированные строительные проекты могут привести к необходимости замены проржавевшей конструкции, что является пустой тратой природных ресурсов и противоречит глобальным опасениям по поводу устойчивости. Кроме того, коррозия может привести к проблемам с безопасностью, гибели людей, дополнительным косвенным затратам и ущербу для репутации.

Существует несколько экономичных способов предотвращения коррозии, в том числе:

• Используйте неагрессивные металлы, такие как нержавеющая сталь или алюминий
• Убедитесь, что металлическая поверхность остается чистой и сухой
• Используйте осушители
• Используйте покрытие или барьерный продукт, такой как жир, масло, краска или покрытие из углеродного волокна
• Уложить слой обратной засыпки, например, известняка, с подземным трубопроводом
• Использование расходуемого анода для создания системы катодной защиты

Эти эффективные ингибиторы коррозии помогут продлить срок службы ваших активов.

Коррозионные услуги и экспертиза

TWI может предоставить экспертную помощь и знания в области предотвращения коррозии во всех отраслях промышленности.

Покрытие и обработка поверхностей

TWI может порекомендовать наилучшие методы покрытия и материалы для ваших нужд из широкого спектра доступных вариантов.

Испытания на коррозию

Помещения TWI позволяют проводить крупномасштабные и мелкомасштабные испытания на коррозию в соответствии со стандартами и требованиями клиентов.

Формы коррозии — AMPP

Ценную информацию для решения проблем с коррозией часто можно получить путем тщательного наблюдения за подвергшимися коррозии испытательными образцами или вышедшим из строя оборудованием.

На самом деле коррозия классифицируется по тому, как она проявляется. Различные его формы сгруппированы по внешнему виду корродированного металла с формами коррозии, идентифицированными при визуальном наблюдении. В большинстве случаев достаточно невооруженного глаза, но иногда полезно или требуется увеличение.

Многие формы коррозии обсуждаются с точки зрения их характеристик, механизмов и профилактических мер по ссылкам ниже.

Связанный: Микробиологическая коррозия

Хотя технически это не форма коррозии, микробы или бактерии на поверхности материала могут ускорить процесс износа, вызывая микробиологическую коррозию.

Кавитационная эрозия

Кавитация возникает, когда рабочее давление жидкости падает ниже давления пара, вызывая образование и разрушение газовых карманов и пузырьков. Это может происходить довольно взрывным и драматичным образом. Фактически, это может произвести пар на всасывании насоса за считанные минуты. Когда технологической жидкостью должна быть вода с температурой 20-35°C, это совершенно неприемлемо. Кроме того, в этом состоянии может образоваться воздушная пробка, которая препятствует охлаждению поступающей жидкости, что еще больше усугубляет проблему. Места, где это наиболее вероятно, включают:

• На всасывании насоса, особенно при работе вблизи необходимого чистого положительного напора на всасывании ((NPSHR)
• На выходе клапана или регулятора, особенно при работе в почти закрытом положении
• На других участках потока с геометрией, подверженных влиянию, таких как отводы труб и расширители
• Процессами, сопровождающимися внезапным расширением, которое может привести к резкому падению давления

Эта форма коррозии разъедает улитки и рабочие колеса центробежных насосов со сверхчистой водой в качестве жидкости. Он съест седла клапанов. Это будет способствовать другим формам эрозионной коррозии, например, в отводах и тройниках. Кавитация должна быть спроектирована путем уменьшения градиентов гидродинамического давления и проектирования, чтобы избежать падения давления ниже давления паров жидкости и проникновения воздуха. Использование эластичных покрытий и катодной защиты также можно рассматривать как дополнительные методы контроля.

Щелевая коррозия

Щелевая коррозия представляет собой локальную форму коррозии, обычно связанную с застойным раствором на уровне микросреды. Такая застойная микросреда имеет тенденцию возникать в щелях, таких как щели, образованные под прокладками, шайбами, изоляционным материалом, головками крепежных изделий, поверхностными отложениями, отслоившимся покрытием, резьбой, соединениями внахлестку и хомутами. Щелевая коррозия инициируется изменениями местного химического состава в щели:

1. Истощение ингибитора в щели
2. Истощение кислорода в расщелине
3. Переход к кислотным условиям в расщелине
4. Накопление агрессивных ионов (например, хлорида) в щели

Все формы коррозии концентрационных ячеек могут быть очень агрессивными, и все они возникают из-за различий в окружающей среде на поверхности металла. Даже самая благоприятная атмосферная среда может стать чрезвычайно агрессивной, как показано на этом примере коррозии самолета (изображение предоставлено Майком Далагером). Эта развитая форма щелевой коррозии называется «подушкой».

Наиболее распространенной формой является кислородная дифференциальная коррозия элементов. Это происходит потому, что влага имеет более низкое содержание кислорода, когда она находится в расщелине, чем когда она находится на поверхности. Меньшее содержание кислорода в щели образует анод на поверхности металла. Поверхность металла, соприкасающаяся с частью пленки влаги, контактирующей с воздухом, образует катод.

Особая форма щели, в которой происходит накопление агрессивных химических веществ под нарушенной защитной пленкой, называется «нитевидной коррозией». Под изоляцией может возникнуть сильная форма щелевой коррозии.

Коррозионная усталость

Коррозионная усталость является результатом совместного действия переменных или циклических напряжений и коррозионной среды. Считается, что процесс усталости вызывает разрыв защитной пассивной пленки, при котором ускоряется коррозия. Если металл одновременно подвергается воздействию агрессивной среды, разрушение может произойти при еще меньших нагрузках и по истечении более короткого времени.

В коррозионной среде уровень напряжения, при котором можно предположить, что материал имеет бесконечный срок службы, снижается или полностью устраняется. В отличие от чисто механической усталости, при коррозионной усталости нет предельной усталостной нагрузки.

Коррозионная усталость и истирание относятся к этому классу. В коррозионной среде могут возникать гораздо более низкие напряжения разрушения и гораздо более короткое время отказа по сравнению с ситуацией, когда переменное напряжение возникает в некоррозионной среде.

Усталостное разрушение хрупкое, трещины чаще всего транскристаллитные, как при коррозионном растрескивании, но не разветвленные. Коррозионная среда может вызвать более быстрый рост трещин и/или рост трещин при более низком уровне натяжения, чем в сухом воздухе. Даже относительно мягкие коррозионные среды могут значительно снизить усталостную прочность алюминиевых конструкций, вплоть до 75-25% от усталостной прочности в сухом воздухе. Ни один металл не застрахован от некоторого снижения его стойкости к циклическим нагрузкам, если металл находится в агрессивной среде. Бороться с коррозионной усталостью можно либо путем снижения циклических напряжений, либо с помощью различных мер по борьбе с коррозией. См. контрольный список.

Контрольный список возможностей защиты

• Минимизация или устранение циклических нагрузок
• Уменьшить концентрацию напряжения или перераспределить напряжение (сбалансировать прочность и напряжение по всему компоненту)
• Выберите правильную форму критических секций
• Защита от быстрых изменений нагрузки, температуры или давления
• Избегайте внутреннего напряжения
• Конструкция, исключающая трепетание и создание или передачу вибрации
• Увеличение собственной частоты для снижения резонансной коррозионной усталости
• Предельный коэффициент коррозии в коррозионно-усталостном процессе (более стойкий материал/менее коррозионная среда)

Делегирование (селективное выщелачивание)

Делегирование или селективное выщелачивание относится к селективному удалению одного элемента из сплава в результате процессов коррозии. Распространенным примером является обесцинкование нестабилизированной латуни, в результате чего образуется ослабленная пористая медная структура. Селективное удаление цинка может происходить равномерно или в локализованном (пробковом) масштабе. Обесцинкование трудно объяснить преимущественным растворением цинка из структуры решетки латуни. Скорее, считается, что латунь растворяется, когда Zn остается в растворе, а медь снова выходит из раствора. Еще одним примером селективного выщелачивания является графитная коррозия серого чугуна, при которой хрупкий графитовый скелет остается после преимущественного растворения железа. Термин «графитизация» обычно используется для обозначения этой формы коррозии, но не рекомендуется из-за его использования в металлургии для разложения карбида до графита.

При графитовой коррозии чугуна пористая графитовая сетка, составляющая 4-5% от общей массы сплава, пропитывается нерастворимыми продуктами коррозии. В результате чугун сохраняет свой внешний вид и форму, но структурно слабее. Проверка и идентификация графитовой коррозии осуществляется путем соскребания поверхности ножом, чтобы выявить крошение железа под ней. Когда происходит обширная графитовая коррозия, обычно единственным решением является замена поврежденного элемента.

Растрескивание под воздействием окружающей среды

Растрескивание под воздействием окружающей среды относится к коррозионному растрескиванию, вызванному сочетанием условий, которые могут привести к одной из следующих форм коррозионного повреждения:

Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC)

Коррозионная усталость

Водородная хрупкость

Напряжения, вызывающие растрескивание под воздействием окружающей среды, возникают в результате остаточной холодной обработки, сварки, шлифовки, термической обработки или могут быть приложены извне во время эксплуатации и, чтобы быть эффективными, должны быть растягивающими (в отличие от сжимающих).

Определение напряжения или переменные напряжения

• Среднее напряжение
• Максимальное напряжение
• Минимальное напряжение
• Постоянная нагрузка/постоянная деформация
• Скорость деформации
• Плоское напряжение/плоская деформация
• Режимы I, II или III
• Двухосный
• Циклическая частота
• Форма волны

Возникновение стресса

• Преднамеренное
• Остаток
• Резка, пробивка, резка
• Гибка, опрессовка, клепка
• Сварка
• Обработка
• Шлифование

Производится из продуктов реакции

• Применяется
• Закалка
• Термоциклирование
• Тепловое расширение
• Вибрация
• Вращение
• Болтовое соединение
• Постоянная нагрузка
• Давление

Трещины образуются и распространяются приблизительно под прямым углом к ​​направлению растягивающих напряжений при уровнях напряжений, значительно меньших, чем те, которые необходимы для разрушения материала в отсутствие агрессивной среды. По мере того, как трещины проникают глубже в материал, они в конечном итоге уменьшают опорное поперечное сечение материала до точки разрушения конструкции из-за перегрузки. SCC возникает в металлах, подвергающихся воздействию окружающей среды, в которой, если бы напряжение отсутствовало или было бы на гораздо более низком уровне, не было бы повреждений. Если бы конструкция, подверженная тем же нагрузкам, находилась в другой среде (неагрессивной для этого материала), разрушения не было бы. Примерами SCC в атомной промышленности являются трещины в трубопроводных системах из нержавеющей стали и штоках клапанов из нержавеющей стали.

Ячейки напряжения могут существовать в одном куске металла, где часть микроструктуры металла обладает большей накопленной энергией деформации, чем остальная часть металла. Атомы металлов находятся в самом низком энергетическом состоянии деформации, когда расположены в регулярном кристаллическом массиве.

Отклонения от этого состояния наименьшей деформации следующие:

• Границы усиления
• Высокое локализованное напряжение
• Холодная обработка

Границы зерен: По определению, атомы металла, расположенные вдоль границ зерен, не расположены в правильном кристаллическом массиве (то есть в зерне). Их повышенная энергия деформации преобразуется в электродный потенциал, анодный по отношению к металлу в самих зернах. Таким образом, коррозия может избирательно происходить по границам зерен.

Высокое локализованное напряжение: Области внутри металла, подверженные высокому локальному напряжению, будут содержать атомы металла в более высоком энергетическом состоянии деформации. В результате области с высоким напряжением будут анодными по отношению к областям с низким напряжением и могут подвергаться избирательной коррозии. Например, болты под нагрузкой подвержены большей коррозии, чем аналогичные болты без нагрузки. Хорошее эмпирическое правило состоит в том, чтобы выбирать крепеж, который является катодным (т.е. выше в электрохимической серии) по отношению к закрепляемому металлу, чтобы предотвратить коррозию крепежа.

Холодная обработка: Области в металле, подвергнутом холодной обработке, содержат более высокую концентрацию дислокаций и в результате будут анодными по отношению к не подвергнутым холодной обработке областям. Таким образом, нагартованные участки металла будут подвергаться коррозии быстрее. Например, согнутые гвозди часто подвергаются коррозии на изгибе или на головке, где их обрабатывали молотком.

Высокая твердость материала не обязательно гарантирует высокую степень устойчивости к эрозионной коррозии.

Эрозия

Эрозионная коррозия – это ускорение скорости коррозионного воздействия на металл из-за относительного движения агрессивной жидкости и поверхности металла. Повышенная турбулентность, вызванная питтингом на внутренних поверхностях трубы, может привести к быстрому увеличению скорости эрозии и, в конечном итоге, к утечке. Эрозионная коррозия также может усугубляться некачественной работой. Например, заусенцы, оставленные на концах обрезанных труб, могут нарушить плавный поток воды, вызвать локальную турбулентность и высокие скорости потока, что приведет к эрозионной коррозии. Сочетание эрозии и коррозии может привести к чрезвычайно высокой скорости точечной коррозии. В морских скважинных системах перерабатывающая промышленность, в которой компоненты вступают в контакт с жидкостями, содержащими песок, представляет собой проблему.

Выбор материалов играет важную роль в минимизации повреждений, вызванных эрозией и коррозией. Следует соблюдать осторожность при прогнозировании эрозионно-коррозионного поведения на основе твердости. Высокая твердость материала не обязательно гарантирует высокую степень устойчивости к эрозионной коррозии. Особое значение имеют также конструктивные особенности.

Обычно желательно снизить скорость жидкости и способствовать ламинарному потоку; В этом контексте полезны увеличенные диаметры труб. Грубые поверхности, как правило, нежелательны. Нежелательны конструкции, создающие турбулентность, ограничения потока и препятствия. Следует избегать резких изменений направления потока. Входные патрубки бака должны быть направлены от стен бака к центру. Сварные и фланцевые участки труб всегда должны быть тщательно выровнены. Ударные пластины перегородок, предназначенные для того, чтобы нести основную тяжесть повреждений, должны легко заменяться.

Толщина уязвимых мест должна быть увеличена. Сменные наконечники с коническим концом могут быть вставлены на входную сторону труб теплообменника, чтобы предотвратить повреждение самих трубок. Несколько модификаций окружающей среды могут быть реализованы для минимизации риска эрозионной коррозии. Абразивные частицы в жидкостях можно удалить путем фильтрации или отстаивания, а в системах с паром и сжатым воздухом можно использовать водоотделители для снижения риска попадания капель. Деаэрация и ингибиторы коррозии являются дополнительными мерами, которые можно предпринять. Катодная защита и нанесение защитного покрытия также могут снизить скорость атаки.

Отслаивание

Отслаивание — это особая форма межкристаллитной коррозии, связанная с высокопрочными алюминиевыми сплавами. Сплавы, подвергшиеся экструдированию или другой интенсивной обработке, с микроструктурой удлиненных, сплющенных зерен, особенно подвержены этому повреждению.

Продукты коррозии, накапливающиеся вдоль этих границ зерен, создают давление между зернами, и конечным результатом является эффект подъема или расслоения. Повреждение часто начинается с торцевых зерен, встречающихся на обработанных кромках, отверстиях или канавках, и впоследствии может распространяться на все сечение.

На изображении «Отслаивание компонента самолета» показано, как коррозия разделяется на отдельные слои, которые расширяются и занимают гораздо большую площадь, чем первоначальная некорродированная часть. Структурная целостность этой части давно исчезла.

Отслоение компонента самолета (Изображение предоставлено Майком Далагером).

Fillform Corrosion

Fillform – это особая форма щелевой коррозии, при которой накопление агрессивных химических веществ происходит под прорванной защитной пленкой. Нитевидная коррозия обычно начинается с небольших, иногда микроскопических дефектов покрытия. Наиболее подвержены этой проблеме лаки и «быстросохнущие» краски. Их использования следует избегать, если отсутствие неблагоприятного воздействия не доказано полевым опытом. Там, где требуется покрытие, оно должно обладать низкими характеристиками паропроницаемости и отличной адгезией. Покрытия с высоким содержанием цинка также следует рассматривать для покрытия углеродистой стали из-за их качества катодной защиты.

Заползающая под краску коррозия под названием «нитевидная».

Фреттинг-коррозия

Фреттинг-коррозия относится к коррозионным повреждениям на неровностях контактных поверхностей. Это повреждение возникает под нагрузкой и при наличии повторяющихся относительных движений поверхности, например, вызванных вибрацией. Ямы или канавки и оксидные частицы характеризуют это повреждение, обычно встречающееся в механизмах, болтовых соединениях и шариковых или роликовых подшипниках. Контактные поверхности, подвергающиеся вибрации во время транспортировки, подвержены риску фреттинг-коррозии.

Повреждения, как видно на этом изображении (любезно предоставлено Майком Далагером), могут возникать на стыке двух высоконагруженных поверхностей, которые не предназначены для движения друг против друга. Наиболее распространенный тип истирания вызван вибрацией. Защитная пленка на металлических поверхностях снимается при трении и подвергает свежий активный металл коррозионному воздействию атмосферы.

Гальваническая коррозия внутри горизонтального стабилизатора Статуи Свободы. Винт из нержавеющей стали со стопорной шайбой из стали с кадмиевым покрытием.

Гальваническая коррозия

Гальваническая коррозия (также называемая «коррозия разнородных металлов» или ошибочно «электролиз») относится к коррозионным повреждениям, вызванным соединением двух разнородных материалов в агрессивном электролите. Это происходит, когда два (или более) разнородных металла приводят в электрический контакт под водой. Когда образуется гальваническая пара, один из металлов в паре становится анодом и подвергается коррозии быстрее, чем сам по себе, а другой становится катодом и подвергается коррозии медленнее, чем по отдельности.

Любой (или оба) металл в паре может или не может подвергаться коррозии сам по себе (сами). Однако при контакте с разнородным металлом скорость собственной коррозии изменится: коррозия анода ускорится, коррозия катода замедлится или даже прекратится. Гальваническая связь является основой многих методов мониторинга коррозии.

Движущей силой коррозии является разность потенциалов между различными материалами. Биметаллическая движущая сила была открыта в конце восемнадцатого века Луиджи Гальвани в серии экспериментов с обнаженными мышцами и нервами лягушки, которые сокращались при подключении к биметаллическому проводнику. Позднее этот принцип был применен на практике Алессандро Вольта, который построил в 1800 году первую электрическую ячейку или батарею: ряд металлических дисков двух видов, разделенных картонными дисками, пропитанными растворами кислот или солей. Это основа всех современных аккумуляторов с жидкостными элементами, и это было чрезвычайно важным научным открытием, потому что это был первый найденный метод генерации постоянного электрического тока.

Этот принцип был также использован сэром Хамфри Дэви и Майклом Фарадеем для защиты металлических конструкций в начале девятнадцатого века. Жертвенная коррозия одного металла, такого как цинк, магний или алюминий, является широко распространенным методом катодной защиты металлических конструкций.

В биметаллической паре менее благородный материал становится анодом этого коррозионного элемента и имеет тенденцию к ускоренной коррозии по сравнению с несвязанным состоянием. Более благородный материал будет действовать как катод в коррозионной ячейке. Гальваническая коррозия может быть одной из наиболее распространенных форм коррозии, а также одной из самых разрушительных.

Относительное благородство материала можно предсказать, измерив его коррозионный потенциал. Известный гальванический ряд перечисляет относительное благородство некоторых материалов в морской воде. Небольшое отношение площадей анод/катод крайне нежелательно. В этом случае гальванический ток концентрируется на небольшой анодной площади. В этих условиях имеет место быстрая потеря толщины растворяющегося анода. Проблемы гальванической коррозии должны быть решены путем проектирования, чтобы избежать этих проблем в первую очередь. Ячейки гальванической коррозии могут быть созданы на макроскопическом или микроскопическом уровне. На микроструктурном уровне гальваническим токам могут подвергаться различные фазы или другие особенности микроструктуры.

Водородное охрупчивание

Этот тип износа может быть связан с коррозией и процессами борьбы с коррозией. Он включает проникновение водорода в компонент, событие, которое может серьезно снизить пластичность и несущую способность, а также вызвать растрескивание и катастрофические хрупкие разрушения при напряжениях ниже предела текучести восприимчивых материалов. Водородное охрупчивание происходит в нескольких формах, но общими чертами являются приложенное растягивающее напряжение и водород, растворенный в металле. Примерами водородного охрупчивания являются растрескивание сварных конструкций или закаленных сталей при воздействии условий, при которых водород впрыскивается в компонент. В настоящее время это явление до конца не изучено, и, в частности, обнаружение водородного охрупчивания представляется одним из самых сложных аспектов проблемы. Водородное охрупчивание не одинаково влияет на все металлические материалы. Наиболее уязвимыми являются высокопрочные стали, титановые и алюминиевые сплавы.

Источники водорода

Источники водорода, вызывающие охрупчивание, встречались при производстве стали, при обработке деталей, сварке, хранении или сдерживании газообразного водорода, а также связаны с водородом как загрязнителем окружающей среды, который часто является побочным продуктом общей коррозии. Именно последнее касается атомной отрасли. Водород может образовываться в результате коррозионных реакций, таких как ржавление, катодная защита и гальваническое покрытие. Водород также может быть добавлен к теплоносителю реактора для удаления кислорода из систем теплоносителя реактора. Поступление водорода, очевидное условие охрупчивания, может быть облегчено несколькими способами, кратко изложенными ниже: (Защитный стандарт 03-30, октябрь 2000 г.)

1. некоторыми производственными операциями, такими как сварка, гальваническое покрытие, фосфатирование и травление; если материал, подвергнутый таким операциям, подвержен водородному охрупчиванию, то используется окончательная термообработка с обжигом для удаления любого водорода.
2. в качестве побочного продукта реакции коррозии, например, в обстоятельствах, когда реакция образования водорода (уравнение 2) действует как катодная реакция, поскольку некоторая часть образовавшегося водорода может проникать в металл в атомарной форме, а не выделяться в виде газа в окружающая среда. В этой ситуации отказы от растрескивания часто можно рассматривать как разновидность коррозионного растрескивания под напряжением. Если присутствие сероводорода вызывает проникновение водорода в компонент, явление растрескивания часто называют «сульфидным растрескиванием под напряжением (SSC)» 9.0090
3. использование катодной защиты для защиты от коррозии, если процесс не контролируется должным образом.

Водородное охрупчивание нержавеющей стали

Водород диффундирует по границам зерен и соединяется с углеродом, сплавленным с железом, с образованием газообразного метана. Газообразный метан неподвижен и скапливается в небольших пустотах вдоль границ зерен, где создает огромное давление, вызывающее трещины. Водородное охрупчивание является основной причиной того, что теплоноситель реактора поддерживается при нейтральном или щелочном pH на установках без алюминиевых компонентов.

Если металл находится под высоким растягивающим напряжением, может произойти хрупкое разрушение. При нормальных комнатных температурах атомы водорода поглощаются металлической решеткой и диффундируют через зерна, стремясь собраться во включениях или других дефектах решетки. Если напряжение вызывает растрескивание в этих условиях, траектория является транскристаллитной. При высоких температурах поглощенный водород имеет тенденцию собираться на границах зерен, и тогда вызванное напряжением растрескивание становится межкристаллитным. Считается, что растрескивание мартенситных и дисперсионно-твердеющих стальных сплавов является формой водородного коррозионного растрескивания под напряжением, которое возникает в результате проникновения в металл части атомарного водорода, образующегося в последующей коррозионной реакции.

Водородная хрупкость не является постоянным состоянием. Если растрескивания не происходит и условия окружающей среды изменены таким образом, что на поверхности металла не образуется водород, водород может повторно диффундировать из стали, так что пластичность восстанавливается.

Для решения проблемы водородного охрупчивания основное внимание уделяется контролю количества остаточного водорода в стали, контролю количества водорода, поглощаемого при обработке, разработке сплавов с улучшенной стойкостью к водородному охрупчиванию, разработке процессов гальванопокрытия или нанесения покрытий с низким или нулевым охрупчиванием. , и ограничение количества водорода, вводимого на месте (в положении) в течение срока службы детали.

Межкристаллитная коррозия вышедшей из строя детали самолета из алюминия 7075-Т6.

Межкристаллитная коррозия

Микроструктура металлов и сплавов состоит из зерен, разделенных границами зерен. Межкристаллитная коррозия представляет собой локализованное воздействие вдоль границ зерен или непосредственно рядом с границами зерен, в то время как основная масса зерен остается практически незатронутой. Эта форма коррозии обычно связана с эффектами химической сегрегации (примеси имеют тенденцию накапливаться на границах зерен) или выделениями определенных фаз на границах зерен. Такие осадки могут создавать зоны пониженной коррозионной стойкости в непосредственной близости.

Атака обычно связана с сегрегацией определенных элементов или образованием соединения на границе. Затем коррозия происходит за счет преимущественного воздействия на зернограничную фазу или в прилегающую к ней зону, которая потеряла элемент, необходимый для адекватной коррозионной стойкости, что делает зернограничную зону анодной по отношению к остальной части поверхности. Повреждение обычно распространяется по узкому пути вдоль границы зерен, и в тяжелых случаях зернограничной коррозии целые зерна могут быть смещены из-за полного разрушения их границ.

В любом случае механические свойства конструкции серьезно пострадают. Классическим примером является сенсибилизация нержавеющих сталей или распад сварного шва. Выделения на границах зерен, богатые хромом, приводят к локальному обеднению хромом, непосредственно прилегающим к этим выделениям, что делает эти области уязвимыми для коррозионного воздействия в определенных электролитах. Распространенной причиной этой проблемы является повторный нагрев свариваемого компонента во время многопроходной сварки. В аустенитных нержавеющих сталях титан или ниобий могут реагировать с углеродом с образованием карбидов в зоне термического влияния (ЗТВ), вызывая особый тип межкристаллитной коррозии, известный как коррозия по линии ножа. Эти карбиды накапливаются рядом с валиком сварного шва, где они не могут диффундировать из-за быстрого охлаждения металла сварного шва. Проблему повреждения по линии ножа можно решить повторным нагревом свариваемого металла, чтобы обеспечить диффузию.

Деформируемые алюминиевые сплавы

SL = короткая продольная
ST = короткая поперечная
LT = продольная поперечная

Расслаивающая коррозия является еще одной формой межкристаллитной коррозии, связанной с высокопрочными алюминиевыми сплавами. Сплавы, подвергшиеся экструдированию или другой интенсивной обработке, с микроструктурой удлиненных, сплющенных зерен, особенно подвержены этому повреждению. Продукты коррозии, накапливающиеся вдоль этих границ зерен, создают давление между зернами, и конечным результатом является эффект подъема или расслоения. Повреждение часто начинается с торцевых зерен, встречающихся на обработанных кромках, отверстиях или канавках, и впоследствии может распространяться на все сечение.

Пластинчатая коррозия

Пол Диллон, признанный авторитет в вопросах материалов и коррозии, говорит о пластинчатой ​​коррозии следующее:

«Пламеллярная коррозия или отслоение? Глоссарий терминов ASM, том 13, коррозия, с. 6 определяет расслоение следующим образом:

Коррозия, которая протекает в поперечном направлении от мест возникновения вдоль плоскостей, параллельных поверхности, как правило, на границах зерен, образуя продукты коррозии, которые оттесняют металл от тела материала, придавая ему слоистый вид. Это также указывает на то, что это синоним «пластинчатой ​​​​коррозии». Британская энциклопедия указывает, что этот термин предполагает состав или расположение в виде тонкого плоского слоя или чешуи. Ничто в глоссарии не ограничивает термин алюминием.

В разделе «Выбор материалов», с. 334, Грег Кобрин утверждает, что отслоение затрагивает в первую очередь алюминиевые сплавы, при этом разрушение происходит латерально от мест инициации на поверхности и обычно происходит межкристаллитно вдоль плоскостей, параллельных поверхности. Дон Спроулс обсуждает оценку расслоения на стр. 242-3, особенно в отношении тестов ASTM (например, G34, G64, G66, G85 и т. д.).

Воздействие темперамента, с. 295 указано, что структурные слои раздвигаются объемными продуктами коррозии.

Я редактировал Руководство NACE № 1 «Формы распознавания и предотвращения коррозии» в 1977-78 гг. вместе с серией авторитетных источников по «Восьми формам коррозии» Фонтана. В той версии не было упоминания об отшелушивании. Дейл Макинтайр обновил его в 1982 году как том 1 и 2. В последнем приведены две истории расслоения алюминия.

Этот термин, по-видимому, был в значительной степени заимствован коррозионистами, занимающимися алюминием. Однако в т.ч. 13, сообщается об расслоении мельхиоров 80-20 и 70-30 в закрытых нагревателях питательной воды (стр. 9).89-990), восприимчивость увеличивается с содержанием никеля. Предположительно, эта проблема (в худшем случае при пиковых/циклических работах) решается за счет паровой или азотной подушки. Сообщалось также о пароперегревателях и подогревателях.

В сплавах черных металлов расслоение характеризуется чрезмерным внутренним ростом оксида, объем которого примерно в семь раз превышает объем стали. Чрезмерный внутренний рост оксида может повысить температуру, а отслоившийся материал может повредить турбины. Расслоение происходит в ферритных материалах, когда происходит многослойный рост. Напряжения вызываются температурными циклами и разницей в тепловом расширении шкалы и трубки. Расслоение также может происходить в аустенитных нержавеющих сталях, опять же из-за разницы в тепловом расширении между металлом и оксидом.

По-видимому, мы должны использовать более широкий термин «пластинчатая коррозия», если мы допускаем гораздо более широкое распространение расслоения в легких металлах. Лично меня это не волнует, но тогда Глоссарий должен быть переписан в этом замечательном новом 2-м издании тома 13!» Открытая атмосферная среда.Это выражение часто используется в отношении осмотра мостов для описания сборных элементов стальных мостов, на которых видны признаки ржавчины между стальными пластинами.(Изображения предоставлены Wayne A. Senick, Termarust)

При последующем осмотре следует выявить локальный катод, так как он останется невосприимчивым к коррозии.

Точечная коррозия

Точечная коррозия – это локальная форма коррозии, при которой в материале образуются полости или «дыры». Точечная коррозия считается более опасной, чем равномерное коррозионное повреждение, потому что ее труднее обнаружить, предсказать и спроектировать против нее. Продукты коррозии часто покрывают ямки. Небольшой узкий шурф с минимальными общими потерями металла может привести к выходу из строя всей инженерной системы. Точечная коррозия, которая, например, является почти общим знаменателем всех видов локальной коррозии, может принимать различные формы. Питтинговая коррозия может образовывать язвы с открытым (незакрытым) устьем или покрытые полупроницаемой оболочкой продуктов коррозии. Ямы могут быть как полусферическими, так и чашеобразными.

Точечная коррозия вызывается:

1. Локализованным химическим или механическим повреждением защитной оксидной пленки; Факторами химического состава воды, которые могут вызвать разрушение пассивной пленки, являются кислотность, низкие концентрации растворенного кислорода (которые делают защитную оксидную пленку менее стабильной) и высокие концентрации хлоридов (как в морской воде)
2. Локальное повреждение или некачественное нанесение защитного покрытия
3. Наличие неоднородностей в металлической структуре детали, напр. неметаллические включения

Теоретически локальная ячейка, которая приводит к возникновению ямки, может быть вызвана аномальным анодным участком, окруженным нормальной поверхностью, которая действует как катод, или наличием аномального катодного участка, окруженного нормальной поверхностью, на которой ямка исчезнет из-за коррозии.

Во втором случае постобследование должно выявить локальный катод, поскольку он останется невосприимчивым к коррозионному воздействию, как на изображении алюминиевого образца, показанного на изображении. Считается, что большинство случаев питтинга вызвано локальными катодными участками на нормальной поверхности.

Помимо локальной потери толщины, коррозионные язвы также могут быть опасны, действуя как концентраторы напряжения. В основании коррозионных ямок может начаться усталостное и коррозионное растрескивание под напряжением. Одной ямы в большой системе может быть достаточно, чтобы привести к катастрофическому отказу этой системы. Крайний пример такого катастрофического отказа произошел недавно в Мексике, где одной ямы на бензинопроводе, проходящем через канализационную трубу, было достаточно, чтобы создать большой хаос в городе, убив 215 человек в Гвадалахаре.

Некоторые определения:

• Точечная коррозия: Коррозия металлической поверхности, ограниченная точечной или небольшой областью, которая принимает форму полостей.
• Коэффициент точечной коррозии: Отношение глубины самой глубокой язвы, образовавшейся в результате коррозии, к среднему проникновению, рассчитанному по потере веса.
• Эквивалентное число стойкости к точечной коррозии (PREN): эмпирическое соотношение для прогнозирования стойкости к точечной коррозии наустенитных и дуплексных нержавеющих сталей. Он выражается как PREN = Cr + 3,3 (Mo + 0,5 W) + 16N.

Types of pitting corrosion:

Trough Pits:

_{Narrow, deep}

_{Shallow, wide}

_Elliptical

_{Vertical grain attack}

Sideway Pits:

_{Подповерхностный слой}

_{Подрезка}

_{Горизонтальное разрушение зерен}

Межкристаллитный SCC трубы теплообменника из инконеля с трещиной, следующей за границами зерен.

Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC)

Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC) — это растрескивание, вызванное совместным воздействием растягивающего напряжения и коррозионной среды. Воздействие SCC на материал обычно находится между сухим растрескиванием и порогом усталости этого материала. Требуемые растягивающие напряжения могут быть в виде непосредственно приложенных напряжений или в виде остаточных напряжений. Сама проблема может быть довольно сложной. Ситуация с подземными трубопроводами является хорошим примером такой сложности.

Холодная деформация и формовка, сварка, термическая обработка, механическая обработка и шлифовка могут создавать остаточные напряжения. Величина и важность таких стрессов часто недооценивается. Остаточные напряжения, возникающие в результате сварочных работ, стремятся к пределу текучести. Накопление продуктов коррозии в замкнутом пространстве также может создавать значительные напряжения, и его нельзя упускать из виду. SCC обычно возникает в определенных сочетаниях сплав-среда-напряжение.

Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC) – это растрескивание, вызванное совместным воздействием растягивающего напряжения и коррозионной среды. Воздействие SCC на материал обычно находится между сухим растрескиванием и порогом усталости этого материала. Требуемые растягивающие напряжения могут быть в виде непосредственно приложенных напряжений или в виде остаточных напряжений. Сама проблема может быть довольно сложной. Ситуация с подземными трубопроводами является хорошим примером такой сложности.

Холодная деформация и формовка, сварка, термообработка, механическая обработка и шлифовка могут создавать остаточные напряжения. Величина и важность таких стрессов часто недооценивается. Остаточные напряжения, возникающие в результате сварочных работ, стремятся к пределу текучести. Накопление продуктов коррозии в замкнутом пространстве также может создавать значительные напряжения, и его нельзя упускать из виду. SCC обычно возникает в определенных сочетаниях сплав-среда-напряжение.

SCC в системе трубопроводов химической обработки из нержавеющей стали 316.

Обычно большая часть поверхности остается нетронутой, но с мелкими трещинами, проникающими в материал. В микроструктуре эти трещины могут иметь межкристаллитную или трансзернистую морфологию. Макроскопически переломы SCC имеют хрупкий вид. SCC классифицируется как катастрофическая форма коррозии, поскольку обнаружение таких мелких трещин может быть очень трудным, а повреждение трудно предсказать. Экспериментальные данные SCC отличаются большим разбросом. Катастрофический отказ может произойти неожиданно с минимальными общими материальными потерями.

Первая микрофотография (X500) иллюстрирует межкристаллитный SCC трубы теплообменника из инконеля с трещиной, идущей по границам зерен.

На второй микрофотографии (X300) показан SCC в системе трубопроводов химической обработки из нержавеющей стали 316. Коррозионное растрескивание под напряжением хлорида в аустенитной нержавеющей стали характеризуется многоразветвленной транскристаллитной структурой трещин типа «молния». (Оба изображения любезно предоставлены Metallurgical Technologies, Inc.)

Катастрофический характер этой серьезной формы коррозионного воздействия неоднократно демонстрировался во многих заслуживающих внимания неудачах, включая обрушение крыши бассейна в Устере, Швейцария, и крушение Боинга 747 в Амстердам.

Одной из наиболее важных форм коррозии под напряжением, которая касается атомной промышленности, является коррозия под напряжением хлоридов. Хлоридная коррозия под напряжением представляет собой тип межкристаллитной коррозии и возникает в аустенитной нержавеющей стали при растягивающем напряжении в присутствии кислорода, ионов хлорида и высокой температуры. Считается, что это начинается с отложений карбида хрома вдоль границ зерен, которые оставляют металл открытым для коррозии. Эту форму коррозии контролируют путем поддержания низкого содержания ионов хлорида и кислорода в окружающей среде и использования низкоуглеродистых сталей.

Несмотря на широкую квалификацию инконеля для конкретных применений, с трубами из инконеля возник ряд проблем, связанных с коррозией. Улучшенная стойкость к коррозионному растрескиванию под действием щелочи может быть придана инконелю путем его термообработки при температуре от 620°C до 705°C, в зависимости от температуры предварительной обработки на твердый раствор. Другие проблемы, которые наблюдались при использовании инконеля, включают потери, вмятины на трубах, точечную коррозию и межкристаллитное разрушение.

Равномерная коррозия

Равномерная коррозия характеризуется коррозионным воздействием, распространяющимся равномерно по всей площади поверхности или на значительной ее части. Общее истончение происходит до отказа. Исходя из потерянного тоннажа, это самая важная форма коррозии.

Однако равномерную коррозию относительно легко измерить и предсказать, что делает катастрофические отказы относительно редкими. Во многих случаях это нежелательно только с точки зрения внешнего вида. Поскольку коррозия происходит равномерно по всей поверхности металлической детали, ее практически можно контролировать с помощью катодной защиты, использования покрытий или красок или просто путем определения допуска на коррозию.