Влияние механических напряжений и гидродинамических нагрузок Механические напряжения
В условиях воздействия агрессивной среды коррозию стимулируют постоянные растягивающие напряжения как внешние, так и внутренние, оставшиеся после термической или механической обработки металла, и знакопеременные нагрузки. Первые вызывают коррозионное растрескивание металлов, вторые — явление коррозионной усталости.
Металла, вполне коррозионностойкий в той или иной агрессивной среде, находясь под нагрузкой, может разрушаться, подвергаясь коррозии под напряжением (Считается, что чистые металлы коррозии под напряжением не подвержены)
Растягивающие напряжения.
Одновременное действие агрессивной среды и растягивающих напряжений вызывает разрушения местного характера, межкристаллитное (по границам зерен) или транскристаллитное растрескивание (см. рис. 1.1).Увеличение общей скорости коррозии при этом обычно прямо пропорционально приложенным растягивающим напряжениям, что подтверждается рядом экспериментальных данных, например, для алюминия
(рис. 1.24). Коррозионно-механические трещины начинаются с поверхности металла, как следствие локального анодного процесса и концентрации растягивающих напряжений на этих участках. Дальнейшее их развитие зависит от приложенной нагрузки (для каждого конкретного случая существует предельное напряжение, ниже которого растрескивание не происходит), агрессивности среды, ее концентрации и температуры.Стойкость металлов к коррозионному растрескиванию принято оценивать по времени до разрушения (или появления первой трещины) образца, находящегося под нагрузкой в агрессивной среде.
Ниже рассматриваются среды, в которых металлы и сплавы, находясь в напряженном состоянии, подвергаются коррозионному растрескиванию.
Гидродинамические нагрузки
В условиях коррозионно- агрессивного действия среды вызывают явление коррозионной кавитации , характерное для гребных винтов, работающих в морской воде, гидравлических турбин, насосов и трубопроводов ( в изгибах) при транспортировании агрессивных жидкостей.
Коррозионная кавитация возникает при очень быстром движении среды в сильном ударном механическом ее действии на металл, что приводит к возникновению трещин, глубокой язвенной коррозии, переходящей в механические разрушения (выкрашиванию и раздроблению зерен). Интенсивность разрушений, причиняемых коррозионной кавитацией, зависит от механической прочности металла и его химической стойкости в данной среде, а так же от чистоты обработки поверхности металла, профиля и конструкции оборудования и других факторов
Переменные нагрузки
(растяжение - сжатие ) и одновременное действие агрессивной среды вызывают коррозионно - усталостные разрушения металлов. В обычных условиях, ниже определенных значений переменного напряжения ( числа циклов N), так называемого предела усталости, металл не разрушается. При одновременном действии среды этот предел снижается , т.е. разрушение наступает при меньшей нагрузке (числе циклов и соответствует пределу коррозионной усталости металла (рис. 1.25, кривая 2).
В результате коррозионной усталости металла его общая коррозия не усиливается , но появляется сначала сетка микроскопических трещин, переходящая затем в коррозионно- усталостные трещины. Характер разрушения при этом большей частью транскристаллитный, но не исключаются и межкристаллические разрушения. Интенсивность коррозии определяется стойкостью металла в данной агрессивной среде и значением знакопеременных нагрузок и практически не зависит от исходной прочности металла. В табл. 1.2 приведены данные коррозионно- усталостной прочности некоторых металлов и сплавов на воздухе, в пресной и морской воде.