Трещина - коррозионное растрескивание
Cтраница 3
Этот постулат исключает необходимость объяснения влияния многих перечисленных выше механических факторов. Однако он подразумевает, что величина Кгкр и такие факторы, как эффект толщины образца, не связаны с напряжением. Второй постулат [212] заключается в том, что существует критическая скорость деформации, способствующая образованию гидридов, которые ответственны за зарождение трещин коррозионного растрескивания. Этот постулат зависит от процесса проникновения водорода в материал. Дискуссия по этому вопросу излагается более подробно в дальнейшем. [31]
 |
Влияние различных добавок к раствору 3 5 % - ного хлористого натрия на коррозионное растрескивание катодно поляризуемой стали с содержанием 18 % Ni. [32] |
Различие между этой моделью и моделью разрушения пленки, как полагают, в значительной степени связано с тем, какая роль отводится процессу разрушения пленки и последующему растворению металла как контролирующему фактору. Однако иногда утверждают, что речь идет лишь о расширении модели разрушения пленки, поскольку трещина, возникшая в хрупкой пленке, может продвигаться в пластичный основной металл на значительную глубину, прежде чем будет остановлена за счет пластической деформации матрицы. Доказательства, которые приводятся в пользу таких аргументов, обычно основываются на прерывистом характере развития трещины, определяемом или по измерению удлинения образца, или по измерению акустической эмиссии в процессе распространения трещины коррозионного растрескивания, или по фрактографии изломов. Однако такие наблюдения часто можно объяснить с позиций ступенчатого развития деформации ( без образования трещин) металла перед вершиной трещины, а не за счет хрупкого механического распространения трещины, поскольку для очень пластичных сплавов нет прямого доказательства того, что распространение трещины может происходить за счет скола. Однако возможно, что для материалов с сильной чувствительностью к надрезу для таких, как некоторые высокопрочные стали, скорость распространения трещины может целиком зависеть от ее механического развития. Такие случаи, если они существуют - хорошее связующее звено с третьей моделью образования трещины. [33]
Однако даже априорный анализ скачкообразного механизма развития трещин приводит к мысли, что и на данном этапе первопричиной разупрочняющего воздействия среды является коррозионный процесс. Действительно, водородное охрупчивание и коррозионное подрастание трещины взаимосвязаны, так как анодный процесс ( локальная коррозия) и катодный процесс ( восстановление водорода) - это сопряженные реакции. Без анодного процесса окисления металла восстановление водорода на металле невозможно, так как при этом поставляются электроны, необходимые для восстановления водорода. Если трещины коррозионного растрескивания определенную часть своего пути развиваются скачкообразно, то для коррозионной усталости превалирует скачкообразный механизм развития трещин. [34]
Коррозионное растрескивание металла установлено также на цистерне МЖА-6, разрушившейся в 1987 г. Комиссия, расследовавшая аварию, пришла к выводу, что разрушение цистерны произошло вследствие нарушения норм ее наполнения ( 6 9 т аммиака вместо допустимых 6 0 т) и превышения допустимого давления в результате подъема температуры жидкого аммиака до температуры окружающего воздуха. Исследование металла было произведено после окончания работы комиссии, и его результаты не были учтены в ее выводах. С учетом результатов исследования причинами разрушения цистерны следует считать коррозионное растрескивание металла и нарушение нормы наполнения. Необходимо отметить, что эффективное выявление трещин коррозионного растрескивания возможно при применении цветной или магнитопорошковой дефектоскопии. [35]
В работе [31] применен анализ Хана и Розенфельда [210] к нормальным напряжениям, действующим в пластической зоне, образовавшейся в условиях плоской деформации. На основании экспериментально определенных величин XIKP для сплава Ti-8 А1 - - 1 Mo-1 V была показана необходимость учета надрезов и толщины образцов. Таким образом, длядважды отожженного материала условия плоской деформации необходимы для доведения нормальных напряжений до требуемого уровня зарождения трещины коррозионного растрескивания. [36]
Затруднения при отводе агрессивных продуктов коррозии и подводе кислорода в узкие зазоры, в том числе образованные частицами грунта, прилегающими к металлу, приводят к развитию внутри них щелевой коррозии. Очаги ее нередко имеют вид пит-тингов или их скоплений. Пониженная стойкость границ зерен металла по сравнению с зернами может вызывать межкристаллитную коррозию. При одновременном воздействии на металл агрессивной среды и постоянных или переменных растягивающих напряжений в местах локальной концентрации последних возможно возникновение трещин коррозионного растрескивания и коррозионной усталости. [37]
Например, в сплаве с 6 5 % AI после старения при 600 С или при медленном охлаждении после отжига в - твердом растворе возникают сегрегаты, обогащенные алюминием и образующие зоны ближнего порядка. Учитывая, что параметр решетки в этих зонах такой же, как и у 2 -фазы, и равен двойному параметру а а-фазы, движущаяся дислокация по отношению к этой решетке будет полудислокацией. Это вызывает парное движение дислокаций ( создающих на поверхностях призмы дислокационные дефекты с низкой энергией дефектов упаковки), приводящее к возникновению грубого скольжения. Если же тот же сплав подвергнуть закалке с температур отжига, то возникнет статистически равномерное распределение алюминия в твердом растворе без образования зон ближнего порядка. На рис. 38 приведена фрактография поверхности излома после коррозионного разрушения образца сплава ВТ5 - 1 в двух структурных состояниях. Из изложенного следует, что коррозионные туннели возникают и развиваются по вполне определенным кристаллографическим плоскостям в направлении, соответствующем минимальному сопротивлению пластической деформации. Это находит хорошее экспериментальное подтверждение при исследовании характера развития трещины коррозионного растрескивания. В пределах одного фрагмента ( колонии а-фазы одной направленности) трещина имеет прямолинейный характер. [38]
Таким образом, испытания при постоянной скорости деформации - относительно жесткий вид лабораторных испытаний в том смысле, что при их применении часто облегчается коррозионное растрескивание, в то время как другие способы испытания нагруженных гладких образцов не приводят к разрушению. С этой точки зрения рассматриваемый способ испытания подобен испытаниям образцов с предварительно нанесенной трещиной. В последние годы многие исследователи поняли значение испытаний с использованием динамической деформации и теперь представляется, что испытания этого типа могут применяться гораздо более широко благодаря своей эффективности, быстроте и более надежной оценке исследуемых вариантов. На первый взгляд, может показаться, что испытания образцов на растяжение при малой скорости деформации до их разрушения в лабораторных условиях имеют небольшое сходство с практикой разрушения изделий при эксплуатации. При испытаниях по методу постоянной деформации и методу постоянной нагрузки распространение трещины также происходит в условиях слабой динамической деформации, в большей или меньшей степени зависящей от величины первоначально заданных напряжений. Главное заключается во времени испытаний, в течение которого зарождается трещина коррозионного растрескивания, и в структурном состоянии материала, определяющем ползучесть в образце. [39]
Страницы: 1 2 3