Коррозия и эрозия материалов и методы защиты

Категория:
Цветные металлы


Коррозия и эрозия материалов и методы защиты

Коррозией называется процесс разрушения металлов и сплавов в результате химического и электрохимического взаимодействия их с внешней средой.

Материалы конструкций современных летательных аппаратов, двигательных установок и вспомогательного оборудования в ряде случаев находятся в условиях воздействия активных агрессивных сред, напряжений, высоких температур и других факторов. В этих условиях возникают и протекают химические и электрохимические процессы, связанные с взаимодействием металла и внешней среды, что вызывает разрушение и приводит к снижению эксплуатационной надежности конструкций. При этом разрушающийся металл переходит в различные химические соединения в виде окислов, гидратов окисей, солей, называемых продуктами коррозии.

Наиболее распространенными примерами коррозии служат образование ржавчины или окалины на железе, окиси алюминия на алюминиевых сплавах, углекислой меди на изделиях из медных сплавов и т. д.

Коррозия была и все еще остается сильным бичом металлов. Она уносит ежегодно миллионы тонн металлических материалов. Однако эти потери не могут в полной мере характеризовать ущерб, наносимый коррозией в ответственном и специальном машиностроении, где вредное действие ее оценивается не столько весовыми показателями потери металла, сколько утратой механических и физических свойств материалов и снижением эксплуатационной надежности деталей и конструкции в целом, происходящих в результате даже незначительных, если судить по весу разрушенного металла, коррозионных процессов.

Процессы коррозии классифицируются по сущности протекающих явлений, по виду агрессивной среды и по характеру разрушения. По сущности протекающих явлений различают два вида коррозии: химическую и электрохимическую.

Химическая коррозия является следствием прямых химических реакций, возникающих между металлом и агентами окружающей среды. Электрохимическая коррозия связана с наличием электролитов, образованием гальванических элементов, или пар и возникновением в них электрического тока.

Рис. 1. Основные виды коррозионного разрушения: 1 — равномерная коррозия; 2 — местная коррозия; 3 — межкристаллитная коррозия; 4 — коррозионное растрескивание

По виду агрессивной среды различаются:

1. Атмосферная коррозия, протекающая в условиях обычной атмосферы с присущими ей особенностями: наличием кислорода и влаги, а в городах и промышленных районах — сернистых газов, аммиака и т. п. Коррозия в морской атмосфере характеризуется присутствием в среде ионов хлора.

2. Почвенная коррозия, протекающая в условиях почвенной влаги и блуждающих электрических токов.

3. Жидкостная коррозия, развивающаяся в жидких агрессивных средах, например в растворах кислот, щелочей, солей и т. д.

4. Газовая коррозия, протекающая в газовой среде при высокой температуре.

По характеру разрушения различается четыре основных вида коррозии (рис. 169):
1) равномерная;
2) местная: точечная и язвенная;
3) межкристаллитная, или интеркристаллитная;
4) коррозионное растрескивание.

Равномерная коррозия характеризуется развитием процесса по всей поверхности металла примерно с одинаковой скоростью, в результате чего слой продуктов коррозии получается более или менее одинаковым по толщине.

Местная коррозия протекает избирательно и характеризуется разрушением отдельных участков поверхности металла. При этом очаги коррозии могут быть точечными или язвенными. Местная коррозия оказывает более неблагоприятное влияние на эксплуатационную надежность изделий, чем равномерная, поскольку вызывает неравномерное разрушение металла и образование концентраторов напряжений.

Межкристаллитная коррозия развивается по границам зерен сплава и приводит к нарушению связи между кристаллитами. Она вызывает значительное ухудшение механических свойств изделия и является весьма коварной, так как внешне почти ничем не проявляется. Этот вид коррозии может быть обнаружен по утрате изделием металлического звука, по снижению электропроводности, а также по уменьшению пластичности и прочности.

Коррозионное растрескивание является следствием совместного действия на металл агрессивной среды и механических растягивающих напряжений. Оно развивается при длительной работе изделия в тяжелых условиях коррозии под напряжением.

Оценка коррозии осуществляется путем определения весовой потери металла и степени разрушения его.

Потери металла по весу (коррозионные потери) представляют собой количество металла, превращенное в продукты коррозии за данный промежуток времени. В большинстве случаев для оценки интенсивности коррозии пользуются понятием скорости коррозии, представляющей собой весовое количество вещества, разрушенного в единицу времени, отнесенное к единице корродирующей поверхности. Скорость коррозии выражается в г/м2 час, или в г/см2 час, или в мг/см2 час.

В ряде случаев, особенно при оценке скорости равномерной коррозии, а также для сравнения коррозионной стойкости различных металлов, для оценки коррозионных потерь пользуются показателем глубины коррозии, представляющим собой толщину разрушенного слоя металла, выраженную в миллиметрах, за данный отрезок времени, например за год.

В случаях местной и межкристаллитной коррозии, а также при коррозионном растрескивании более объективной и правильной является оценка процесса коррозии по снижению механических свойств, поскольку она показывает непосредственное влияние коррозии на эксплуатационные свойства материалов и деталей.

Вместе с тем коррозионные потери, выраженные скоростью коррозии или показателем глубины коррозии, являются важнейшим критерием для сравнительной оценки коррозионной стойкости материалов при испытании их в различных средах и при разных температурах.

В зависимости от характера продуктов коррозии потери металла могут определяться убылью в весе или, наоборот, привесом. Убыль в весе определяется во всех случаях, когда продукты коррозии либо растворимы в агрессивной среде, либо легко отделяются от поверхности металла, а привес — в случае, когда продукты коррозии трудно отделимы от металла.

Способность материала сопротивляться коррозии оценивается баллом коррозионной стойкости.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум