Методы исследования коррозии металлов

Более совершенным методом  коррозионных испытаний в электролитах при высоких температурах и давлениях  является проведение их в специальных  автоклавах.

Прибор для массовых сравнительных  коррозионных испытаний металлов при полном погружении в электролит, в котором предусмотрены постоянное перемешивание раствора и термоконтроль, носит название шпиндельного аппарата.

Для подобного рода коррозионных испытаний металлов при переменном погружении в электролит применяют  различные аппараты, которые представляют собой застекленные термостатированные камеры с автоматически поднимающейся  и опускающейся штангой с подвешенными к ней испытуемыми образцами. 

Для простейших лабораторных испытаний металлов на атмосферную коррозию исследуемые образцы одного или нескольких металлов помещают в закрытый эксикатор, на дно которого налита вода. Для более интенсивного осаживания влаги образцы одни или два раза в сутки охлаждают в термосе, после чего их переносят в эксикатор для коррозионных испытаний, имеющий комнатную температуру.  

Массовые сравнительные  коррозионные испытания металлов во влажной атмосфере проводят во влажной камере — термостатированном застекленном обычным или органическим стеклом шкафу, в котором периодически распыляется по заданному режиму коррозионный раствор (водопроводная, морская, рудничная вода, раствор, имитирующий промышленную атмосферу). Камеры бывают с неподвижно расположенными и передвигающимися испытуемыми образцами. Недостаток камеры с неподвижными образцами — зависимость скорости коррозии от места расположения образцов в камере. В камерах с передвигающимися образцами этот недостаток устранен, так как все образцы проходят одни и те же участки камеры. В камере этого типа рекомендуется помещать образцы на вращающееся вертикально колесо, к прорезям текстолитовых кругов которого образцы привязывают капроновыми нитями.

3.3.2.   Специальные методы исследования коррозии металлов в электролитах

Для исследования влияния  механических напряжений на коррозию металлов применяют различные методы испытания образцов металлов в напряженном состоянии. 

Изгибающие напряжения в сравнительных испытаниях легко создать в пластинчатых образцах с помощью скоб, изготовляемых из эбонита. Поместив напряженные таким образом образцы в коррозионную среду, отмечают появление на них коррозионных трещин и время их разрушения. Испытания обычно сопровождаются микроскопическим исследованием образцов.

Влияние статических напряжений устанавливают наблюдением характера  и скорости коррозии металлических  образцов в электролитах без нагрузки и при постоянных растягивающих  напряжениях, создаваемых в специальных  установках. Скорость коррозии определяют по потерям массы образцов (для  равномерной коррозии) или по потере механической прочности (для неравномерной  коррозии) за время опыта.

Испытания на коррозионную усталость металлов проводят на обычных машинах для определения предела усталости, к которым приспособлены устройства для осуществления подвода коррозионной среды или на специально предназначенных для испытаний металлов на коррозионную усталость машинах. В испытаниях определяют число циклов N до разрушения образца при заданных напряжениях 0 и строят кривую зависимости числа циклов от напряжения.

Для изучения коррозии металлов и сплавов при трении и кавитации  применяют ряд специальных установок. Многие сплавы подвергают испытаниям на межкристаллитную коррозию. Особенно часто определяют склонность к межкристаллитной коррозии коррозионностойких (нержавеющих) сталей аустенитного, аустенито-мартенситного - и аустенито-ферритного классов.

Схематическое. изображение  методов лабораторных коррозионных испытаний: при полном погружении образца  в электролит (а), частичном погружении (б), периодич. погружении (в), с размешиванием (г), с аэрацией (д), при термостатировании (е), в движущемся электролите (ж), во влажной атмосфере (з). во влажной  атмосфере с периодич. конденсацией (и), в почве (к), в газовой среде  с повыш. температурой (л), на контактную коррозию (м), на щелевую коррозию (н), на коррозию под напряжением с  постоянной деформацией и постоянной нагрузкой (о и п соотв.), на коррозионную усталость (р). на кавитацию (с), на коррозию при трении или фреттинг-коррозию (т)

1 образец; 2 - коррозионная  среда; 3 - мешалка. 4 - термосгатирующая  жидкость. 5 - камера; 6 - сосуд с водой. 7 - крышка; 8 - полая подставка с  циркулирующей охлаждающей водой. 9 - термостат; 10 - термостат для подвода  охлаждающей воды: 11 и 12 - резиновые  пробка и лента: 13 - перфорир. катод; 14 - плексигласовый цилиндр с отверстиями  в дне: 15 - весы: 16 - плексигласовая  накладка для создания щели: 17 - винт; 18 - скоба из изолирующего  материала; 19 - груз: 20 - рычаг; 21 - двигатель; 22 - магнитострикционный вибратор  с сердечником 23; 24 - пружина; 25 - неподвижный  образец; 26 - шатун к кривошипу.

 
3.3.3.   Методы испытаний металлов на газовую коррозию

Наиболее простой метод  испытания металлов на газовую коррозию в воздухе состоит в помещении  образцов на определенное время в  электрическую муфельную печь при  заданной температуре. Образцы окисляются, а затем по увеличению массы или  по ее убыли после удаления продуктов  коррозии (окалины) определяют среднюю  скорость газовой коррозии за время  окисления.

Образцы помещают в открытые фарфоровые или кварцевые тигли, которые находятся в гнездах  подставки из жаростойкой стали  или нихрома, что позволяет одновременно устанавливать все тигли в  печь и извлекать их оттуда. Перед  извлечением тиглей из печи их закрывают  крышками, чтобы избежать потери части  окалины, кусочки которой при  остывании образцов часто от них  отскакивают. 

Жаростойкость металлов, т. е. их сопротивляемость газовой коррозии при высокой температуре, определяют по изменению массы стандартных  образцов или непосредственным измерением глубины коррозии после их выдержки в печи с соответствующей газовой  средой при температуре испытания, которую устанавливают в зависимости  от условий эксплуатации исследуемого материала. При более детальном  исследовании жаростойкости стали  необходимо проводить испытания  не менее, чем при трех температурах: рабочей, ниже и выше рабочей на 50 градусов. 

Общая продолжительность  испытаний устанавливается стандартом в зависимости от срока службы материала с периодическим отбором  образцов через интервалы 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000, 5000 и 10000 часов не менее  пяти раз. 

При образовании плотной, хорошо пристающей поверхности металла  и сохраняющейся на ней при  охлаждении пленки продуктов коррозии жаростойкость оценивают по увеличению массы продуктов коррозии, т. е. по уменьшению массы образцов после  полного удаления с их поверхности  окалины. Окалину с углеродистых и низколегированных сталей рекомендуется  снимать электрохимическим методом  — катодной обработкой 10%-ной H2SО4 с  присадкой 1 г/л ингибитора (уротропина, уникода, катапина и др.) при плотности тока 10-15 А/дм со свинцовым анодом и при комнатной температуре. Для тех же и высоколегированных сталей рекомендуется удалять окалину электрохимическим методом в расплавленной смеси кальцинированной соды (40-60%) и едкого натра (60-40%) в течение 1-5 минут при 450-500 °С и катодной плотности тока 25-50 А/дм.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

С развитием науки о  коррозии и защите металлов методы предохранения металлических конструкций  и сооружений от коррозии все более  и более совершенствуются. Появляются новые, неизвестные ранее способы  защиты, которые дают возможность  успешно эксплуатировать металлы  и сплавы во все усложняющихся  условиях современной техники. Несомненно, успехи в открытии и усовершенствовании средств антикоррозионной защиты возможны только при одновременном углубленном  развитии научной основы коррозионных явлений и установлении функциональной количественной зависимости кинетики коррозионных процессов от различных  факторов как со стороны металла, так и со стороны коррозионной среды. В настоящее время интенсивно усовершенствуется технология антикоррозионной защиты и бурно развиваются научные  методы исследования коррозионных процессов  в самых разнообразных условиях.

ЛИТЕРАТУРА

1. Мальцева Г. Н. Под  редакцией д. т. н.. профессора  С. Н. Виноградова.

Коррозия и зашита оборудования от коррозии: Учеб. пособие. - Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та. 2000. - е.: 55 ил.. 20 табл.. библиогр. 11 назв.

2.  Жук Н. П. Курс теории коррозии и защиты металлов. - М.: Металлургия. 1976. - 404 с.

3. Апраксина JIM., Сигаев  В.Я. Коррозия металлов и методы  оценки их

химической стойкости: учебно-методическое пособие. 2008. -45 с.

4. Акимов Г.В. Теория  и методы исследования коррозии  металлов - Москва-Ленинград, АН СССР, 1945. - 414 с.