Е. А. Богданов Основы технической
Характеристики деградационных процессов
жүктеу/скачать 6.94 Mb.
|
| 11.2. Характеристики деградационных процессов
Рассмотрим основные характеристики и особенности деградационных процессов в порядке, перечисленном выше. Процессы изменения геометрии охватывают широкий круг явлений и могут иметь как локальный, так и общий характер, касающийся конструкции в целом. К их числу относят: отклонения от начальной (исходной) формы технологического оборудования (отклонения от прямолинейности, плоскостности, вертикальности, цилиндрично-сти и др.), образование гофр, отдулины, расслоения и т. д. Их причинами наряду с природными явлениями (например, пучение грунта при промерзании, оползни и др.) и эксплуатационными нагрузками является и деградация материалов. Роль материалов в указанном выше перечне явлений может быть различной [12]. Так, при формировании отдулин и расслоений существенно влияние химического состава и структуры сталей. Наибольшую склонность к образованию отдулин обнаруживают в сосудах и аппаратах давления, эксплуатируемых в контакте с водородсодержащей средой (особенно при наличии сероводорода) и выполненных из кремнемарганцовистых (16ГС, 09Г2С) и марганцовистых (О9Г2, 14Г2) сталей. Наличие в этих сталях раскатанных при прокатке пластичных сульфидов и оксисульфидов способствует скоплению водорода на границах раздела ферритная матрица - включение. Дальнейшее накопление водорода в стали сопровождается его молизацией в пустотах (порах). Водород из атомарного состояния переходит в молекулярное, вызывая повышение давления на границе раздела феррит - включение. Отмечено повышение давления водорода в указанных выше ловушках до 70 и даже до 150 атм, что в ряде случаев существенно превышает рабочее давление в аппаратах. Изнашивание — это процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела при трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров и формы тела (ГОСТ 22674-88. «Обеспечение износостойкости изделий»). Интенсивность изнашивания определяют в единицах объема, массы, длины и др. Износостойкость оценивается величиной, обратной скорости или интенсивности изнашивания. Изнашивание по характеру воздействия на поверхность трения принято подразделять на следующие виды: • механическое изнашивание, к которому относятся абразивное (включая гидро- или газоабразивное), эрозионное (в том числе гидро- или газоэрозионное), кавитационное, усталостное, изнашивание при фреттинге, изнашивание при заедании; • коррозийно-механическое: окислительное, изнашивание при фреттинг-коррозии, водородное, электроэрозионное. Классическая диаграмма изменения скорости износа по времени включает три участка (см. рис. 1. 2); участок приработки деталей, характеризуемый большой скоростью износа; участок установившегося износа (износ с относительно стабильной скоростью); участок катастрофического износа вплоть до предельного состояния. Для оценки износа используют различные методы в зависимости от вида оборудования: прямое измерение с помощью различных мерительных инструментов; толщинометрию с помощью ультразвуковых или иных толщиномеров; контроль содержания металла в смазочном материале и др. Все большее применение находит метод поверхностной или тонкослойной активации, основанный на локальном облучении изнашиваемой поверхности изделия и измерении интенсивности излучения образованной радионуклидной метки. Изменение интенсивности излучения при эксплуатации изделия переводится в характеристики износа по градуировочному графику. Контроль осуществляется дистанционно и позволяет оценивать износ от десятых долей микрометра до нескольких миллиметров с точностью 5...15 %. Данный метод применяют как для контроля машинного оборудования, так и для емкостного (сосуды, резервуары, трубопроводы и др.). Коррозийная стойкость конструкционного материала - одна из важнейших, а зачастую и самая важная характеристика, определяющая надежность и срок службы технологического оборудования. Коррозия (от лат. corrodere - пожирать, изгладывать) - это процесс разрушения металлических материалов в результате их физико-химического взаимодействия с компонентами окружающей среды. Коррозия - это процесс, посредством которого сплавы железа возвращаются в более стабильную химическую форму, характерную для окиси; процесс, прямо противоположный металлургическим процессам, не нуждающийся в каких-либо энергетических затратах. Коррозия является сложным процессом, зависящим от многих факторов и от их конкретного сочетания. Учитывая это многообразие, коррозию классифицируют по следующим признакам: по механизму протекания коррозийного процесса - химическая (в газовой или жидкостной среде, не проводящей электрический ток) и электрохимическая (в среде электролита). В большинстве случаев коррозийное поведение металлов является частным случаем их электрохимического поведения; по типу агрессивных сред, в которых протекает коррозия - коррозия в газовой или жидкостной среде, особенно при высоких температурах; биокоррозия под воздействием продуктов жизнедеятельности микроорганизмов; коррозия в почве под действием растворов солей, содержащихся в грунте; коррозия блуждающим током; коррозия, обусловленная воздействием атмосферных осадков с поверхностью металла. При контакте двух металлов различной активности с электролитом образуется гальваническая пара. Электроныпереходят от более активного металла к менее активному,при этом более активный металл разрушается; • по условиям протекания коррозийного процесса - контактно-электрохимическая коррозия, вызванная контактом металлов, имеющих разные стационарные потенциалы в данном электролите; контактная (в зоне контакта разнородных металлов в среде электролита); щелевая, протекающая на участках поверхности возле конструкционных или технологических зазоров между двумя металлами, а также в местах неплотного контакта металла с неметаллическим коррозийно-инертным материалом; избирательная (компонентно-избирательная и структурно-избирательная), связанная с повышенной коррозийной активностью одного из компонентов сплава; коррозийно-эрозионная (фреттинг-коррозия), обусловленная одновременным воздействием коррозийной среды и микроскопических смещений сдвига в результате вибрации в местах контакта плотно сжатых или катящихся одна по другой деталей; коррозийная кавитация, являющаяся результатом коррозийного и одновременно ударного воздействия из-за образования кавитационных полостей в жидкости; коррозия под напряжением (стресс-коррозия), сопровождающаяся растрескиванием металла в результате одновременного воздействия растягивающих напряжений и агрессивной среды. Необходимым условием коррозийного растрескивания является наличие специфических компонентов в составе коррозийной среды. Для сплавов на основе меди таким компонентом является аммиак, для нержавеющих сталей - хлориды и щелочи, в то время как в растворах серной, азотной и уксусной кислоты, а также в чистой воде они не подвержены этому виду разрушения. Следует иметь в виду, что при коррозии под напряжением растрескивание может произойти и в результате наводороживания. Этот вид разрушения называется водородным растрескиванием (из-за давления до 70...150 атм. в зонах скопления водородомолизации, а также из-за облегчения роста трещин в результате снижения пластичности наводорожеиного металла перед ее вершиной). Коррозийная усталость также относится к типу коррозийного растрескивания под напряжением. Однако в этом случае напряжения не статические, а переменные. Коррозийно-усталостное разрушение начинается при одновременном воздействии на металл циклических напряжений и коррозийных повреждений в виде язв, каверн и межкристаллитной коррозии. Эти повреждения являются очагами зарождения многочисленных трещин, разветвляющихся по мере роста и заканчивающихся пучками (напоминающими корневую систему растений), ориентированными в разные стороны. Коррозийно-усталостное повреждение металла проявляется понижением предела его выносливости, который при этом непрерывно понижается с увеличением числа циклов нагружений. Другими словами, четко выраженный горизонтальный участок, соответствующий пределу неограниченной выносливости, на кривой усталости металла с коррозийно-усталостными трещинами отсутствует. По характеру коррозийного разрушения на поверхности или в объеме металла коррозию разделяют на сплошную, равномерную по всей поверхности или неравномерную на различных участках и местную. Местную коррозию подразделяют на следующие виды: пятнами, диаметр которых больше глубины прокорродировавшего слоя металла; язвенная, в виде каверн, диаметр которых соизмерим с их глубиной; питтинговая или точечная в виде множества отдельных точек диаметром 0,1...2 мм значительной глубины; межкристаллитная, характеризуемая избирательным растворением металла по границам зерен; ножевая (является разновидностью межкристаллитной), разрезающая металл словно ножом вдоль шва в зоне термического влияния сварки и возникающая при использовании некоторых сплавов в особо агрессивных условиях; подповерхностная, начинающаяся от точечных поражений и распространяющаяся в стороны под очень тонким, например наклепанным, слоем металла, который затем вздувается пузырями или шелушится; ручейковая в виде узкой полоски на внутренней поверхности нефтепровода, обусловленная потоком нефти; нитевидная, возникающая под защитными покрытиями при их местном повреждении под действием капиллярных сил. Особо опасными видами местной коррозии вследствие трудности их обнаружения являются межкристаллитная, стресс-коррозия (коррозийное растрескивание под напряжением), а также ножевая коррозия. Способность сопротивляться разрушающему воздействию коррозийной среды характеризует коррозийную стойкость металла. ГОСТ 9.908-90 устанавливает десятибалльную шкалу коррозийной стойкости металлов при условии их равномерной коррозии (табл.11.1). жүктеу/скачать 6.94 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|