Во многих случаях эксплуатационная среда может быть одно­временно сорбционно-активной и коррозионно-активной по отно­шению к металлам и сплавам

Кинетику развития трещины по коррозионно-механо-сорбционному механизму можно представить следующим образом.

(По-русски: Начинается процесс электрохимической коррозии (тобиж происходит образование специфических гальванопар и процесс анодного растворения) коррозия начинается из-за нагрузки, дырки от коррозии ни что иное как концентраторы напряжения, а концентраторы напряжения ускоряют эту самую коррозию, потом эти маленькие язвочки собираются шайкой и получается трещина. Теперь зоной коррозии является уже не столь концентраторы напряжения, а вершины трещин, трещина накинает расти, а так как это все происходит в ПАВ да и еще и при нагрузке, то трещине расти легче, потому как поверхностная энергия понижена, ПАВ своим присутствием добавляют расклинивающий эффект. И без этого пиздец, да не тут-то было, по мимо адсорбции там еще и абсорбция начинает происходит, трещина все растет, нагрузка не куда не девается. И что, как вы думаете происходит с образцом? Правильно пиздец образцу – одни осколки!!!) А теперь научная версия!!!

В начальной фазе инкубационного периода для большинства механизмов коррозионного растрескивания решающая роль отво­дится процессу электрохимической коррозии, активированному на­пряжениями. Вследствие локального анодного растворения в зо­нах коррозионно-активных путей, (границы зерен, скопления дислокаций, разрывы на пленках, концентрация на­пряжений в начальных микротрещинах), образуются микроязвоч­ки, которые в результате совместного действия напряжений и кор­розионной среды развиваются в микротрещины. Металл на дне микроязвочки более аноден по сравнению с окружающим, поэто­му происходит его преимущественное растворение, что способст­вует углублению микроязвочки и появлению концентрации напря­жений. Концентрация напряжений, в свою очередь, сдвигает по­тенциал металла на дне микроязвочки в более отрицательную сторону, тем самым, способствуя ускорению анодного растворе­ния и увеличению концентрации напряжений до определенных критических значений, когда микроязвочка превращается в ми­кротрещину, способную перерасти в макротрещину.

На стадии субкритического роста трещины наряду с началь­ными причинами локального анодного растворения, являвшимися главными в инкубационный период, под действием концентрации напряжений возникают новые коррозионно-активные пути в зоне вершины трещины, связанные с микропластической деформацией в вершине трещины.

Анодное растворение и микропластическая деформация в вер­шине взаимно инициируют и контролируют друг друга: пластичес­кая деформация делает металл более анодным и, следовательно, увеличивает скорость растворения; анодный процесс ускоряет процесс пластической деформации, облегчает выход дислокации на поверхность, вследствие удаления поверхностных барьеров, препятствующих выходу дислокаций (механизм Эвальда Поляни).

Коррозионное растрескивание усиливается адсорбционными процессами, вызывающими значительное понижение сопротивле­ния металла деформированию и разрушению (так называемое адсорбционное понижение прочности - эффект Ребиндера). Это приводит к понижению критических напряжений в связи с умень­шением поверхностной энергии и уменьшением силового взаимо­действия между атомами в вершине трещины по сравнению с вза­имодействием между атомами в объеме металла. Образование новых поверхностей облегчается явлением адсорбционного расклинивающего действия клиновидных трещин весьма малого разме­ра, вызванным действием подвигающихся внутрь трещины адсорб­ционных слоев поверхностно-активных ионов среды и расклинива­ющим эффектом образующихся продуктов коррозии. Наряду с адсорбционным, существенное влияние может оказать абсорбцион­ный эффект понижения прочности, связанный с диффузией в ме­талл компонентов среды и продуктов взаимодействия между ме­таллом и средой с образованием химических соединений и твер­дых растворов, охрупчивающих металл. Сорбционные эффекты проявляются, если их скорость выше скорости распространения трещины. Наибольшая роль в этих процессах принадлежит водо­роду. Повышение температуры ускоряет процесс растрескивания. Среда оказывает двоякое влияние на скорость разрушения. С одной стороны, среда способствует разрушению, вызывая возник­новение начальных концентраторов, вследствие локальных анод­ных процессов, и их развитие при совместном действии среды и напряжений. С другой стороны, коррозионная среда может затор­маживать развитие трещины в связи с явлением «деконцентрации», связанным:

а) с растворением начальных поверхностных концентраторов при интенсивной поверхностной коррозии;

б) с увеличением плотности концентраторов на единице поверх­ности как исходных механических, так и коррозионных, появляю­щихся в результате избирательного воздействия среды;

в) с увеличением радиуса «кривизны» ρ концентратора вслед­ствие интенсивного анодного растворения вершины и притупле­ния ее;

г) с возникновением в вершине концентратора пли магистраль­ной трещины сетки сопутствующих «дочерних» коррозионных тре­щин и их ветвления. Отмеченные обстоятельства приводят к тому, что скорость коррозионного растрескивания на несколько поряд­ков ниже скорости хрупкого разрушения без среды.

Коррозионное разрушение при циклическом нагружении также, как и коррозионное растрескивание, определяется совместным и сопряженным протеканием механических, коррозионных и сорбционных процессов. Принципиальные механизмы разрушения в обо­их случаях близки между собой. Однако циклическое нагружение металла вносит определенную специфику в развитие трещины по сравнению с коррозионным растрескиванием. При циклическом нагружении растягивающие напряжения действуют только в пер­вой половине цикла, снижаясь или даже меняя знак во второй половине. Это обстоятельство сопровождается трением внутренних стенок трещин и механическим разрушением защитных пленок. Одновременно вторая стадия цикла сопровождается выдавлива­нием электролита из щелей; при последующем их раскрытии под действием растягивающих напряжений в них будут попадать све­жие порции коррозионной среды. Поэтому постоянное разрушение пленки и интенсивное перемещение раствора может резко повы­сить эффективность специфических гальванических пар дно-стенкатрещины при коррозионной усталости по сравнению с коррози­онным растрескиванием. Кроме указанных, возможен ряд других процессов, интенсифицирующих разрушение: неравномерная аэра­ция дна и стенок трещины, накопление продуктов коррозии, пре­пятствующих закрытию трещин и облегчающих механическое раз­рушение решетки, и др.

Поскольку в условиях циклического нагружения влияние меха­нического фактора проявляется в большей степени, чем при стати­ческом нагружении, можно полагать, что развитие трещин в этом случае определяется механическим фактором, интенсифицирован­ным влиянием среды.

В свою очередь отличительными признаками коррознонно-усталостного разрушения по сравнению с разрушением на воздухе являются:

а) отсутствие истинного предела выносливости;

б) отсутствие корреляции между механическими характеристи­ками при статическом и циклическом нагружении в воздухе и ог­раниченным пределом выносливости в среде;

в) специфический характер разрушения, обусловленный раз­витием в начальный период многих усталостных трещин, а не од­ной, как это имеет место при испытании в воздухе;

г) при воздействии коррозионной среды более резко проявля­ется влияние частотного фактора. С увеличением частоты нагружения увеличивается влияние механического фактора. При сни­жении частоты время воздействия среды на циклически деформи­руемый металл увеличивается, что усиливает влияние агрессив­ной среды;

д) влияние концентрации напряжений зависит от агрессивности среды по отношению к определенному металлу. Чем выше агрес­сивность среды, тем меньше влияние концентрации напряжений. В большинстве случаев чувствительность к концентраторам (ост­рым надрезам, углублениям, неметаллическим включениям и др.) в агрессивных средах по сравнению с воздухом уменьшается. Од­нако влияние концентратора может резко усиливаться при услови­ях, когда металл находится в состоянии, близком к пассивному, и проявляется эффект щелевой коррозии (титан, нержавеющая сталь в морской воде);

е) при коррозионной усталости происходит инверсия влияния вида нагружения и масштабного фактора. В коррозионной среде сопротивление усталости при изгибе ниже, чем при растяжении - сжатии; детали большего сечения при больших базах испытания имеют выше сопротивление усталости. При испытании на воздухе влияние обратное.

Дата добавления: 2014-01-20