Коррозионно-механическое разрушение металлов

Металлические конструкции, работающие в условиях одновременного воздействия агрессивных сред и механических напряжений, подвергаются более сильному разрушению.

В химической промышленности можно найти многочисленные примеры совместного влияния этих двух факторов.

Процессы синтеза аммиака, мочевины, метилового спирта протекают в агрессивных средах, в условиях повышенных температур при движении газового потока под давлением 35-40 МПа.

Вибрационные сита, грохоты, фильтры работают в условиях коррозионноактивной среды и механических нагрузок.

Коррозионному растрескиванию подвержены выпарные аппараты, трубопроводы, автоклавы и др. аппараты.

Не менее опасное разрушение металла имеет место при одновременном воздействии на него агрессивной среды и переменных нагрузок. Такой вид воздействия испытывают компрессоры и насосы, роторы, диски и лопатки турбин и т.д.

Различают два вида механических напряжений — внутренние и внешние. Внутренние напряжения возникают при термической и механической обработке деталей, при сварке. Внешние, приложенные извне напряжения, могут быть статическими и переменными.

Под влиянием механических напряжений меняется структура поверхностного слоя металла, что может вызвать изменение потенциала на его отдельных участках, разрушение защитных пленок, и как следствие этого — изменение скорости коррозии.

Различают следующие виды коррозионного разрушения металла под воздействием механических нагрузок:

коррозионное растрескивание;

коррозионная усталость;

коррозионная кавитация;

коррозионная эрозия или фреттинг-коррозия. Коррозионные разрушения не относятся к процессам локальной

коррозии, но имеют с ними множество общих черт. Коррозионно-усталостные процессы или процессы при статической коррозии под напряжением сопровождаются возникновением трещин, при фрет-тинг-коррозии отмечают образование питтинга.

Коррозионные процессы при механических нагрузках протекают через три последовательные стадии: инкубационный период, отвечающий отсутствию видимых разрушений; период образования очагов коррозии; период быстрого масштабного разрушения.

Наличие механических напряжений в металле, лежащих в упругой области или связанных с деформацией, приводит к нарушению сплошности защитных пленок. Обычно растягивающие или сжимающие напряжения мало влияют на скорость равномерной коррозии. Если под действием коррозионной среды происходит локализация механического фактора, то это приводит к быстрому разрушению конструкции.

Протекание коррозионного растрескивания под напряжением происходит при совместном действии коррозионной среды и механических воздействий. В начальный период зарождение трещины происходит в результате растрескивающего действия при хемосорбции активных ионов коррозионной среды. Зарождение трещин может быть связано с возникновением туннелей (размером порядка 0,05 мкм) и питтиингов на участках металла, имеющего дефекты, например, на границах зерен, включениях, скоплениях дислокаций. Развитие трещины и разрыв происходят при превалирующем влиянии механического фактора.