Чувствительность алюминиевых сплавов к коррозии под напряжением
Опасным видом местной коррозии алюминиевых сплавов является коррозионное растрескивание, возникающее при совместном воздействии агрессивной коррозионной среды и растягивающих напряжений. Особенно склонны к этому виду разрушения высоколегированные сплавы магналии (Аl—Mg), сплавы системы Аl—Zn—Mg и Аl—Zn—Mg—Сu (В92, В93, В95, В96). В меньшей степени подвержены коррозионному растрескиванию сплавы систем Аl—Сu—Mg и Аl—Сu—Mg—Si) (Д16, АК8 и др.).
Ввиду того что в алюминии при высоких температурах может растворяться до 15% магния, а при низких — только 3—4%, закаленный твердый раствор высоколегированного магналия находится в пересыщенном метастабильном состоянии, и уже при слабом нагреве, начиная с 50—60°С, происходит распад твердого раствора и выделение анодной фазы преимущественно по границам зерен сплава. Растворение анодной фазы Мg2Аlз при воздействии коррозионной среды приводит к образованию узких надрезов — концентраторов напряжений, и при одновременном воздействии растягивающих напряжений сплав подвергается коррозионному растрескиванию.
Предварительная гомогенизация сплава при более высоких температурах (200—300°С) способствует (после закалки и отпуска) равномерному распределению анодной фазы Мg2Аlз по всему зерну. При этом сплав перестает подвергаться коррозионному растрескиванию, и при воздействии коррозионной среды отдельные включения упрочняющих фаз в поверхностном слое растворяются, поверхность сплава становится эквипотенциальной, и коррозия его замедляется.
|
|
|
Введение в высоколегированные сплавы Аl—Zn—Mg стабилизирующих добавок в сочетании с оптимальными режимами термической обработки также устраняет склонность к коррозионному растрескиванию. Наиболее эффективная добавка, повышающая сопротивление коррозионному растрескиванию, — хром. Так, при введении 0,1% Сг в сплав с 2,66—2,95% Мg и 4,63—5,70% Zn стойкость к коррозионному растрескиванию в 0,01 н. растворе соляной кислоты повысилась в 10 раз.
Напряжения сжатия противодействуют коррозионному растрескиванию. Поэтому создание в поверхностных слоях алюминиевого сплава сжимающих напряжений дробеструйной обработкой, обкаткой роликами и другими методами повышает стойкость сплава к коррозионному растрескиванию.
Повышение стойкости к коррозионному растрескиванию высокопрочных сплавов типа В95 и В96 может быть достигнуто также термомеханической обработкой.
Обеспечение комплекса высоких механических свойств и стойкости к коррозионному растрескиванию было достигнуто при следующих режимах: деформация при температуре 465°С на 25%, охлаждение в воде, ступенчатое старение при 100°С и 160°С в течение 3 ч.
|
|
|
Эти результаты подтверждают перспективность применения термомеханической обработки (ТМО) при использовании высокопрочных алюминиевых сплавов для оборудования, работающего под напряжением в коррозионно-активных средах, в частности, для насосно-компрессорных труб.
4. Сравнение основных конструкционных материалов по чувствительности к электрохимической коррозии.
???При выборе конструкционного материала основным критерием является его химическая и коррозионная стойкость в заданной среде. Обычно выбирают материал абсолютно или достаточно стойкий в среде при ее рабочих параметрах и к расчетным толщинам добавляют на коррозию соответствующие прибавки в зависимости от срока службы аппарата. ???
4.1. Алюминиевые сплавы
Алюминий является электроотрицательным металлом и поэтому склонен к электрохимической коррозии. Однако вследствие образования на поверхности плотной окисной пленки его сопротивление коррозии сильно увеличивается. Толщина окисной пленки Al2O3 при окислении на воздухе достигает 50...200 А, и любые нарушения этой пленки приводят к понижению коррозионной устойчивости. У чистого алюминия стойкость к коррозионному воздействию намного выше, чем у сплавов с гетерогенной структурой, так как окисная пленка у сплавов неодинакова вблизи разных структурных составляющих, выходящих на поверхность. Стойкость алюминиевых сплавов определяется качеством образующейся окисной пленки и ее поведением при контакте с окружающей средой.
|
|
|
Деформируемые алюминиевые сплавы могут обладать сравнительной высокой коррозионной устойчивостью. К ним относятся сплавы, не содержащие меди, и плакированные сплавы. Сплавы невысокой и средней прочности, не содержащие меди, обладают высокой коррозионной стойкостью и могут применяться в жестких условиях эксплуатации (морских и тропических). Сплавы невысокой прочности – АМц и АМг и чистый алюминий хорошо свариваются всеми видами сварки, а коррозионная стойкость сварных и не сварных соединений сравнима между собой.
Сплавы системы Al-Zn-Mg, имеющие среднее значения прочности, обладают невысокой коррозионной стойкостью. Коррозионная устойчивость существенно зависит от режима термической обработки, наличия нагатовки и эксплуатационных нагревов.
Сплавы системы Al-Cu-Mg и Al-Zn-Mg-Cu не обладают высокой коррозионной устойчивостью и требуют защиты.
|
|
|
Литейные алюминиевые сплавы могут обладать достаточной коррозионной устойчивостью, если не содержат в своем составе меди, никеля и железа. Наиболее высокой коррозионной устойчивостью обладают сплавы системы Al-Mg и Al-Mg-Si. Сплавы системы Al-Si (силумины) обладают достаточной коррозионной стойкостью, если не содержат в своем составе меди (она есть в сплавах АЛ4, АЛ9). При наличии меди и (в сплавах АЛ1, АЛ5, АЛ19) коррозионная стойкость сильно понижается, и приходится применять средства защиты, такие, как анодирование, химическое оксидирование и лакокрасочные покрытия.
Необходимо учитывать, что контакт разнородных металлов приводит к усилению коррозионного разрушения. Для алюминиевых сплавов наибольшее усиление коррозии в естественных условиях вызывает контакт с медью и ее сплавами, с никелем, никелевыми покрытиями. В естественных условиях допустимы контакты с конструкционными сталями, титановыми и магниевыми сплавами, нержавеющей сталью. Однако в условиях воздействия морской или пресной воды не допускается контакт алюминиевых сплавов не только с медными и никелевыми сплавами, но и с нержавеющей сталью, медными, титановыми и магниевыми сплавами. Предварительное анодирование не устраняет вредного влияния катодных контактов.
Защита от коррозии алюминиевых сплавов может быть осуществлена как с помощью металлических покрытий (плакирование, гальванические покрытия, металлизация распылением), так и неметаллических (оксидные пленки, лакокрасочные покрытия). Из металлических покрытий наиболее широкое распространение получило лакирование. Гальванические покрытия применяются как защитно-декоративные и износостойкие. Нанесение оксидных пленок является основным методом защиты алюминиевых сплавов благодаря хорошим адгезионным свойствам этих пленок.
4.2. Магниевые сплавы
Магний и магниевые сплавы имеют низкую коррозионную стойкость из-за электроотрицательного потенциала и плохих защитных свойств окисной пленки.
Магний и его сплавы не обладают достаточной стойкостью в большинстве неорганических сред. Низкий электродный потенциал и неустойчивость окисной пленки в нейтральных и кислых растворах приводят к интенсивной коррозии в этих средах.
Наличие металлических примесей в магнии снижает его коррозионную устойчивость, однако каждая примесь имеет предел содержания, выше которого коррозионная стойкость резко понижается. Так, например, достаточно 0,01% железа для резкого увеличения коррозии.
Коррозионная стойкость промышленных магниевых сплавов зависит от химического состава, термической обработки и способа получения.
Защита магниевых сплавов от коррозии состоит в комплексе мер, включающих уменьшение примесей, рациональную термическую обработку, нанесение пленок и покрытий и сочетание контактирующих материалов в изделиях. Нанесение неорганических пленок и лакокрасочных покрытий обеспечивает надежную защиту в атмосферных условиях. Нанесение лишь неорганических пленок путем анодирования и оксидирования не обеспечивает надежной защиты при длительной работе в жестких климатических условиях. Металлические покрытия не находят широкого применения из-за недостаточной эффективности.
4.1 Титановые сплавы
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 631; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!