 |
Реклама. ООО ГК "Велунд Сталь Сибирь" ИНН 5405075282 Erid: 2SDnjf1Guop
| |
Любая локальная коррозия алюминиевых сплавов развивается на частично запассивированной поверхности. Изменяя степень пассивации, можно усилить чувствительность к определенному типу локальной коррозии и, таким образом, определить условия, при которых скорость коррозии будет максимальной. Один из возможных способов регулирования степени пассивации состоит в подборе сред с окислительно-восстановительным потенциалом, обеспечивающим необходимый уровень тока пассивации и определенный уровень потенциала пробоя. Для этого были выбраны среды, содержащие активатор- хлорид и пассиватор хромат.
По мере увеличения концентрации соляной кислоты в растворе, содержащем 20 г/л К2Сr2О7, после выдержки в растворе, потенциал пробоя не только существенно смещается в отрицательную сторону, но и возрастает плотность тока в пассивном состоянии (рис. 24). Из анализа поляризационных кривых можно предположить, что значительная скорость коррозионных процессов в пассивной области должна проявляться в растворах с содержанием соляной кислоты около 30-50 мл/л.
Результаты, полученные при испытании в растворе 30 мл/л НС1 + 20 мл/л К2Сr2О7, подтвердили это предположение. Уже после выдержки в течение одной недели образцы из сплавов Д16 (горячепрессованные) и АМг6Н практически полностью расслоились. На образцах из сплава АМг6М были видны единичные очаги расслаивания.
На основе анализа результатов экспериментов на различных сплавах разработана десятибалльная шкала оценки расслаивающей коррозии (табл. 12).
Для установления оптимальной концентрации раствора были проведены дополнительные исследования. Для сплава Д16 хорошие результаты были получены в относительно широком интервале концентраций соляной кислоты и бихромата калия. Сплав В95, особенно в искусственно состаренном состоянии, более интенсивно расслаивался при увеличении содержания соляной кислоты. В связи с этим для дальнейших испытаний был выбран раствор 30 мл/л НС1 + 20 г/л К2Сr2О7 (ГОСТ 9.904-82). Было также определено минимальное соотношение объема раствора к площади образцов. Для продолжительных испытаний оно равно 10 см3/см2.
Анализ результатов показал, что ускоренную оценку можно проводить после испытаний в течение 48 ч. Окончательная оценка может быть дана после выдержки 7-14 сут Для сплавов системы Al-Mg целесообразно увеличивать выдержку до 21 сут.
Результаты испытаний по предложенной методике были сопоставлены с результатами испытаний на Северной приморской станции (побережье Баренцева моря). Как было указано, профили из справа Д16 полностью расслоились через три года.
После испытаний в растворе 30 мл/л НС1+20 г/л К2Сr2О7 уже в течение двух суток степень расслаивания образцов из сплава Д16 примерно соответствовала степени расслаивания после двух лет испытаний в атмосфере (полное расслоение на глубину 2 мм).
Испытания в разработанном растворе дают исчерпывающую характеристику сопротивления алюминиевых сплавов расслаивающей коррозии в предельном случае, т. е. при погружении, например, в морскую воду. Как видно из приведенных примеров, в ряде случаев наблюдается хорошая корреляция с длительными атмосферными испытаниями. Однако иногда корреляция не всегда бывает полной, испытания в растворе оказываются более жесткими. Для сплавов системы Al-Zn-Mg, например, рекомендуется использовать аналогичный раствор, но с пониженным (до 20 мл/л) содержанием соляной кислоты.
Для искусственно состаренных дуралюминов лучшая сходимость с данными, полученными в атмосферных условиях, наблюдается при испытании в растворах на основе хлористого натрия и азотной кислоты типа NaCl (225 г/дм2)+КNO3 (50 г/дм2)+HN03 (5,5 г/дм2). Аналогичный раствор был разработан в 1961 г. для испытания на коррозионное растрескивание, для которого он оказался мало пригодным.
Дальнейшие исследования авторов показали, что принципы составления хлоридно-азотнокислых растворов близки к тем, которые положены в основу разработки солянохроматных растворов. Установлено наличие достаточно узких областей оптимальных концентраций реагентов (20-70 г/л KN03; 4,8-6,2 г/л HN03; 220-270 г/л NaCl), при которых эффективно выявляется расслаивающая коррозия (рис. 25).
При этом обнаружено, что начальная скорость зарождения и развития расслаивающей коррозии в хлоридно-азотнокислых растворах выше, чем в солянохроматных. Как показали электрохимические исследования, это определяется достаточно протяженной пассивной областью со значительной величиной тока пассивации на первой стадии испытания. Степень пассивации зависит в основном от концентрации KNO3. Значительное влияние этой соли подтверждается данными, приведенными на рис. 25, а. Видно, что хотя добавка KNО3 уменьшает выделение водорода, однако в испытаниях на РСК это не столь важно, как в испытаниях на КР.
В растворе на основе соляной кислоты оптимальные условия пассивации формируются постепенно по мере увеличения выдержки. В отличие от солянохроматного раствора в азотно-кислохлоридном растворе условия пассивации, необходимые для развития РСК, формируются в начале испытания уже после выдержки в течение 30-мин (рис. 26). При потенциале коррозии образец находится в пассивной области. Это определяет более высокую скорость развития РСК. По мере увеличения времени выдержки потенциал пробоя понижается, а потенциал коррозии возрастает. В результате РСК развивается в области пробоя, что приводит к увеличению скорости растворения и существенно затрудняет ее визуальную оценку.
Основные исследования по методам определения РСК были завершены в нашей стране в 1968-70 гг. За рубежом разработка методов, построенных на современных представлениях учения о пассивности, началась позже. Только в 1972 г. обнаружен эффект выявления РСК в азотно-кислохлоридном растворе, состав которого был заимствован из работы советских авторов. Вначале раствор использовали только для сплавов системы А1-Zn-Mg-Си и значительно позже - для сплавов систем А1-Си, А1-Си-Mg.
В исследованиях было показано, что азотно-кислохлоридные растворы наиболее пригодны для сплавов типа дуралюмин в искусственно состаренном состоянии. Однако именно в этом случае накопление продуктов коррозии затрудняет оценку РСК. Чтобы компенсировать этот недостаток, в раствор добавляют хроматы, бихроматы или их смеси. Эти добавки несколько уменьшают ток в пассивной области, что способствует лучшему выявлению трещин на торцах образцов и позволяет удержать потенциал коррозии несколько отрицательнее потенциала пробоя, существенно затормозив тем самым общее растворение и улучшив выявляемость РСК на развитых плоскостях образцов. Оптимальные результаты дает добавление 1 % К2Сr2О7 к основному раствору.
Испытания на общую коррозию
Под общей коррозией понимают одновременное развитие любых возможных видов коррозии на ненапряженном образце, определяемое структурой сплава, а также характером выбранной среды. Выбирают среды средней агрессивности, результаты испытаний в которых коррелируют с результатами натурных испытаний в атмосферных условиях или природных водах.
Испытания проводят на разрывных образцах или точнее на заготовках, вырезанных из полуфабрикатов в поперечном или высотном направлениях.
Обычно испытания проводятся по ГОСТ 9.017-74 при комнатной температуре в растворе 3 % NaCl+0,1 % Н202 или в атмосферных условиях. Пероксид водорода добавляют через каждые 5 сут. Продолжительность испытаний в растворе в простейших случаях составляет 15 сут для плоских образцов толщиной до 3 мм и круглых образцов из сплавов типа АК4-1, В95 и Д16. Образцы толщиной более 3 мм из аналогичных сплавов испытывают 30 сут. Образцы из сплава типа АМг6 испытывают соответственно 90 и 180 сут. Для стойких сплавов целесообразно увеличить продолжительность испытаний.
В атмосферных условиях материал испытывают в виде пластин, расположенных на стендах под углом 45° к югу. Минимальная продолжительность испытаний составляет два года, хотя периодический анализ образцов для изучения кинетики процесса проводят обычно через полгода или год.
Продукты коррозии после испытаний удаляют в растворе 80 г/л Сr03+200 мл/л Н3РО4 (плотность 1,5) при температуре 98 °С. Продолжительность обработки составляет до 30 мин. Оценку чувствительности к общей коррозии проводят по глубине коррозионных поражений hо.к, а также по потере механических свойств (Δσв, Δδ) и частично по потере массы [ΔМ, г/(м2•ч)], изменению внешнего вида и характеру коррозионных поражений.
Определение электрохимических характеристик
Потенциал коррозии определяют по кривым потенциал-время. Электродные потенциалы в ускоренных испытаниях измеряют по отношению к электроду сравнения через 0,5; 1; 3; 6 и 24 ч с момента погружения образца в электролит. В более сложных случаях продолжительность может быть увеличена до 1-2 мес. Подготовка поверхности образцов чаще всего заключается в травлении в 10 %-ном растворе NaOH в течение ~ 1 мин, затем промывании в проточной воде и осветлении в 30 %-ном растворе HN03 с последующим промыванием в проточной и ополаскиванием в горячей дистиллированной воде. После травления образцы выдерживают в эксикаторе с хлористым кальцием в течение суток.
Потенциал пробоя определяют на поляризационных кривых, которые снимают потенциостатическим методом со скоростью изменения потенциала 50 мВ/мин в 3 %-ном растворе NaCl при комнатной температуре без перемешивания электролита. При решении специально поставленных задач (например, при разработке методики определения РСК) состав раствора и скорость варьируют. Объем электролита 500 см3/см2; в процессе одного эксперимента не обновляется. Поверхность образцов подготавливают по той же схеме, что и при снятии кривых потенциал - время.
Для определения потенциала пробоя в точке перегиба анодной кривой проводят касательные до пересечения. Из точки пересечения проводят линию параллельно оси абсцисс до пересечения со шкалой потенциалов. Точка пересечения показывает искомое значение потенциала пробоя фПр. Более точно потенциал пробоя может быть определен из кривых заряжения.
Из анодной поляризационной кривой можно также определить значения плотности тока в пассивном состоянии и протяженность пассивной области.
Важно проанализировать прямой и обратный ход катодных и анодных поляризационных кривых. В последнем случае по обратному ходу можно судить о кинетике репассивации. Кроме того, анодную кривую обратного хода часто более рационально использовать при анализе работы электрохимической пары, составленной из разнородных металлов.
Из катодной поляризационной кривой определяют перенапряжение водорода при выбранном значении плотности тока, обычно 1 мА/см2. Точка на поляризационной кривой при этой плотности соответствует потенциалу выделения водорода φН2. Значение потенциала водородного электрода, при котором теоретически возможно выделение водорода в нейтральной среде без наложения тока, составляет φ°Н2=-0,414 В. Значение перенапряжения (n) определяется как разность φН2-φ°H2. | 
НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ
НОВОСТИ
НОВЫЕ СТАТЬИ