Коррозионное растрескивание под напряжением: сущность и факторы
Коррозионное растрескивание под напряжением – это растрескивание, которое происходит из-за комбинированного воздействия коррозионности среды и растягивающего напряжения.
Воздействие коррозионного растрескивания под напряжением, как правило, проявляется на металле в виде снижения его порога усталости и “сухого” растрескивания. Растягивающее напряжение проявляется в виде остаточного напряжения или в форме прилагаемого напряжения. Коррозионное растрескивание под напряжением характеризуется трещинами, которые распространяются межкристаллитно (вдоль границ зерен) или транскристаллически. Существуют два основных вида коррозионного растрескивания:
- Коррозионное растрескивание, вызываемое сероводородом.
- Коррозионное растрескивание, вызываемое хлоридом.
Коррозионное растрескивание под напряжением представляет собой результат комбинированного действия следующих факторов:
- Применение материалов, которые являются восприимчивыми к коррозионному растрескиванию под напряжением.
- Растягивающее напряжение в металле.
- Воздействие агрессивных сред.
Коррозионному растрескиванию под напряжением изделий из нержавейки в среде, в которой содержится хлор, предшествует точечная коррозия, происходящая при условии недостаточной устойчивости стали к ней. Как результат, в металле образуются трещины, увеличивающиеся во времени, что способствует потере контакта между зернами металла.
Нержавейка – это легированная сталь, которая является устойчивой по отношению к коррозии в агрессивных средах и атмосфере.
Причины коррозионного растрескивания под напряжением
Процесс коррозионного растрескивания под напряжением предполагает достаточно быстротечную коррозию вдоль высокой коррозионной восприимчивости и, как правило, основная часть материала не подвергается разрушению из-за коррозии. Обычно, активная траектория проходит по границе зерна, в месте, где примеси затрудняют протекание процесса пассивирования. Из-за этого может развиться щелевая коррозия - граница зерна будет, но поверхность вокруг трещины будет оставаться цельной. Данный процесс может происходить из-за отсутствия нагрузки и стать причиной межкристаллитной коррозии, которая распространяется по поверхности материала. Эффектом от приложенного напряжения является раскрытие трещины, что ускоряет и облегчает распространение коррозии от ее вершины. Коррозионные процессы вдоль траектории ограничены скоростью коррозии на вершине трещины и составляют около одного миллиметра за три года.
Причинами возникновения остаточного напряжения могут быть сварка, термическая обработка, шлифовка, механическая обработка, формовка и холодная деформация. Например, остаточное напряжение, возникшее из-за сварочных работ, стремится к пределу текучести. Коррозионное растрескивание под напряжением может происходить из-за воздействия нагрузки, высокой чувствительности сплава, а также неблагоприятной окружающей среды. По своей структуре трещины имеют межкристальную или транскристальную морфологию. Коррозионное растрескивание под напряжением - катастрофический вид коррозии, поэтому обнаружение мелких трещин представляет собой достаточно затруднительный процесс, при этом спрогнозировать точный ущерб от них практически невозможно. Статистические данные о коррозионном растрескивании под напряжением известны своим разбросом. Разрушение материала может произойти неожиданно, даже в случае минимальной общей потери самого материала.
Способы предотвращения коррозионного растрескивания под напряжением
В первую очередь, риск коррозионного растрескивания под напряжением сводится к минимуму при помощи качественного проектирования инвентаря и оборудования. Стоит избегать высокой концентрации механического напряжения растяжения, возникающего на острых кромках и вырезах. В большинстве случаев проблемы, возникающие при коррозионном растрескивании под напряжением, решаются путем правильного выбора материалов. Одними из самых эффективных средств предотвращения коррозионного растрескивания под напряжением являются:
- снижение напряжения;
- правильное использование материалов;
- удаление (устранение) из окружающей среды критических элементов - кислорода, гидроксидов и хлоридов;
- недопущение наличия в теплообменниках щелей и зон, в которых могут концентрироваться гидроксиды и хлориды.
Низколегированная сталь менее восприимчива к коррозии под напряжением по сравнению с высоколегированной, но и она может быть подвержена коррозионному растрескиванию под напряжением из-за воздействия воды, в которой содержатся ионы хлорида.
