Коррозионных средах

Методы коррозионных испытаний сварных соединений пока не стан-дартизированы. Используются методы, которые применяются для исследо-вания основного металла, с внесением в них особенностей испытаний сварных соединений. Применяют также специальные методы, разработан- ные для сварных соединений. Оценка основного металла при испытании на общую коррозию выполняется по массовому показателю К, который опре-деляет изменение массы по формуле

(9.2)

где Р₀ – масса образца до испытания, г;

Р₁ – масса образца после испытания, г;

F – площадь образца, м²;

t – время исспытания, ч.

Распространен также показатель глубины коррозионного слоя. Сущест- вующие металлы разбиты на 6 групп и оцениваются по 10-балльной шкале (табл.9.3) .

Таблица 9.3 – Показатель глубины коррозионного слоя

Группы	Балл	Глубина коррозионного слоя, мм/год
1 Совсем стойкие		0,001
2 Очень стойкие	2/3
3 Стойкие	4/5
4 Пониженно – стойкие	6/7
5 Малостойкие	8/9
6 Нестойкие		Свыше 10

Работоспособность сварных конструкций в коррозионных средах за-висит главным образом от работоспособности сварных соединений. На нее влияют свойства основного металла и сварочных материалов, метод и тех-нология сварки, конструктивное оформление сварного соединения, усло-вия эксплуатации: коррозионная среда, температура, нагрузка. Более ка-чественная оценка стойкости сварного соединения проводится по следую-щим признакам (табл.9.4):

– стойкость против общей коррозии;

– склонность к межкристаллитной коррозии;

– степень изменения механических свойств под влиянием коррози-онной среды;

– стойкость против растрескивания при наличии коррозионной сре-ды и напряжений.

Лабораторные испытания сварных соединений проводятся в два этапа: - испытания на общую и местную коррозию без нагрузки;

- в случае достаточной стойкости при испытаниях на первом этапе определяют коррозионную стойкость под напряжением.

Таблица 9.4 – Показатели стойкости металлов и сварных

соединений в разных коррозионных средах

Продолжение таблицы.9.4

Местная коррозия (м.к)	Механический – определение изменения механических свойств: – при растяжении – при изгибе	σ,МПа; δ, % Р, Н; α^0,	σс/σм;δс /δм Рс /Рм;αс /αм
Определение глубины разрушения	h, мм/год	hм /hс
Коррозионная усталость	Условный предел корозионно-цикличе- ской прочности	σN, МПа	σN (с) / σN (м)
Количество циклов до разрушения	Np	Np(с) / Np(м)
Коррозионное растрескива - ние	Время растрескивания	t, год	tм / tс
Величина критической нагрузки	σкр, МПа	σкр(с)/σкр(м)
Величина коэффици-ента интенсивности напряжений	К1с,МПа м^1/2	К1с(с)/К1с(м)

Испытания на общую коррозию по глубинному показателю прово-дятся в соответствии с ГОСТ 5272-85. Так как глубина коррозии в разных зонах сварного соединения может быть разной, целесообразно для более объективной оценки стойкости разных зон снимать профилограмму по ши- рине сварного соединения.

Испытания аустенитных и аустенитно-ферритных сталей на межкри-сталлитную коррозию проводятся по ГОСТ 6032-85. Определение склон-ности к МКК основано на кипячении образцов в соответствующих раст-ворах. Последующее исследование шлифов позволяет определить характер коррозии. Применяют также специальные методы: травление, измерение электросопротивления, изменение металлического звука и др. С помощью механических испытаний сварных соединений определяют снижение несу-

щей способности соединения как вследствие ослабления сечения при об-щей коррозии, так и вследствие снижения прочности и пластичности ме-талла от местной коррозии. Испытание на изгиб имеет некоторый перевес перед испытанием на растяжение, в особенности при определении плас-тичности. Испытание на изгиб позволяет более четко выявлять изменение свойств на поверхности металла.

Испытания сварных соединений на коррозионное растрескивание проводят как при отсутствии внешних нагрузок, так и при их действии (рис.9.6, 9.7) . Испытания без внешних нагрузок отвечают условиям эк- сплуатации слабонагруженных сварных конструкций, они позволяют так-же оценить роль остаточных собственных напряжений. Простейшим слу- чаем является испытание сварных пластин с одним или двумя пересекаю-щимися швами (рис.9.6,а). Здесь собственные напряжения при одном шве одноосные, а при двух швах имеют незначительное дополнительное (вто-рое) напряжение. В трубчатых образцах с продольным и кольцевым швом имитируются условия работы трубопроводов (рис. 9.6, б).

В круглых образцах диаметром 100...150мм с толщиной 2...5мм и

асимметричным швом диаметром 20...40мм (рис. 9.6, в) возникают двухос-ные растягивающие напряжения, которые оказывают более сильное влияя-ние на растрескивание, чем одноосные напряжения. В качестве объектов исследо вания могут быть взяты и сварные узлы (рис. 9.6, г).

Рисунок 9.6 – Примеры сварных образцов и узлов, используемых в исследованиях на коррозионное растрескивание

Приложение внешних нагрузок позволяет интенсифицировать про- цесс коррозионного растрескивания, в особенности при наличии значите-льных собственных напряжений. Нагрузки могут быть приложены по схе- ме постоянной деформации (рис. 9.7, а) или постоянного напряжения

(рис 9.7,б) .

Рисунок 9.7 – Нагрузка по схеме постоянной деформации (а) и

постоянного напряжения (б)

Схема постоянного напряжения в большей степени отвечает реаль- ным условиям эксплуатации сварных конструкций. Способы нагружения сварных элементов разнообразные: растяжения одноосные и двухосные с разными соотношениями главных компонентов; изгибы одноосные и двух- осные и т.д.

При применении малых по величине сварных образцов, не имеющих больших собственных напряжений, данные методы могут быть использо- ваны лишь для сравнительной оценки разнообразных технологических ва-риантов получения сварного соединения.

Сведения о действительной стойкости сварного узла могут дать то-лько методы, в которых используются довольно большие образцы, сохра- няющие все основные отрицательные последствия сварки. В таблице 9.5 приведены ориентировочные показатели стойкости металлов и сварных соединений в разных коррозионных средах.

Таблица 9.5 – Показатели стойкости металлов и сварных

соединений в разных коррозионных средах

Мате- риал	Коррозион- ная среда	Стойкость основного металла	Основной вид корро-зионного разрушения сварного соединения
Общая коррозия	Местная коррозия МКК, то-чечная	Коррози -онное рас-трескива- ние
Угле- родис-тая сталь типа Ст.3	Атмо-сферные условия	Стойкий^3 (4...5 баллов)	Стойкий^1	Стойкий^1	Общая коррозия
Морская вода	Мало-стойкий^3 (7...8 баллов)	Стойкий^1	Стойкий^1	Общая сосредо- точенная коррозия
Едкий натр, 50%	Понижен-но- стой-кий (6 баллов)	-----	Растрес-кивается^3	Коррози- онное растрес-кивание
Техни- ческий титан ВТ-1-1	Атмосфер- ные усло-вия и мор-ская вода	Совер- шенно стойкий^1 (1 балл)	Стойкий^1	Стойкий^1	Стойкий
Азотная кислота, 65%	Стойкий^2	Возмож-на МКК^2	Возможно растрески- вание	МКК
Соляная кислота, 20°С	Понижен-но – стой-кий^3 (6 баллов)	Стойкий^3	Стойкий^2	Общая коррозия

Продолжение таблицы 9.5

Нержа-веющая сталь типа Х18Н9	Атмосфер- ные условия	Весьма стойкий (2-3 балла)	Стойкий^1	Стойкий^1	Стойкий
Морская вода	Стойкий^2 (4-5 баллов)	Подвер- жена то-чечной коррозии^2	Стойкий^1	Точечная коррозия
Азотная кислота, 65%	Стойкий^3 (5 баллов)	Подвер- жена МКК^3	Стойкий^3	Межкрис- таллитная коррозия
Соляная кислота (0…50°С)	Пони- женно - стойкий^3 (6 баллов)	Стойкий^3	------	Общая сосредото - ченная коррозия
Насыщен- ный раствор хлористого магния	-----	------	Растрески- вается^3	Коррозион -ное растрес- кивание

Примечание. Показатель степени характеристики означает:

1 – сварное соединение равноценно основному металлу;

2 – стойкость сварного соединения близка к стойкости основного металла;

3 – стойкость сварного соединения ниже стойкости основного ме-талла.

9.3 Прочность сварных соединений в агрессивных средах

В общем случае прочность сварных соединений в агрессивных сре-дах определяется следующими факторами:

М_А.С = М + Н + С, (9.3)

где М – свойства материала,

М = М_и + М_т + М_э, (9.4)

где М_и – исходные свойства материала;

М_т – изменение свойств материала при технологической обработке;

М_э – изменение свойств материала при эксплуатации;

Н – напряженное состояние;

Н = Н_с + Н_э, (9.5)

где Н_с – собственные напряжения;

Н_э – напряжения при эксплуатации;

С – свойства среды,

С = С_и + С_в, (9.6)

где С_и – исходные свойства среды (химический состав, степень ак- тивности);

С_в – влияние на свойства среды внешних условий (температура, давление и др.)

Дата добавления: 2014-11-16