Сварка в машиностроении.Том 3 (1041440), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Механизм коррозионных разрушений сварных соединений не отличается от механизма разрушений основного металла. Особенности, которые определяют (н отличие от основного металла) причины, характер, кинетику и механизм разрушений сварных соединений, зависят от физико-химического воздействия сварки, вызывающего неблагоприятное изменение н неоднородность свойств металла и напряженного состояния, следствием чего является усиление отрицательного воздействия среды.
Для сварного соединения характерны: а) структурно-химическая макро- и микронеоднородность (основной металл, литой металл шва, переходные структурные зоны влияния; зерна, границы зерен, фазы включения и т. д. в пределах каждой зоны); б) неоднородность напряженного состояния собственного (остаточные напряжения и пластическая деформация) и от внешней нагрузки; в) геометрическая неоднородность (технологическне и конструктивные концентраторы), Эти основные виды неоднородности определяют механическую, физическую и электрохнмическую макро- и микронеоднородность сварных соединений (рис.
1) и особенности коррозионных разрушений сварных соединений (рнс. 2), По механизму различают коррозию химическую и электрохимическую. Химическая коррозия представляет собой процесс взаимодействия металла с агрессивным компонентом средь! (сухими газами, неэлектролитами) по реакции Ме + х -ч-Ме х. Электрохимическая коррозия — процесс самопроизвольного разрушения металла в результате электрохимических реакций, скорость которых определяет скорость коррозии: а) анодной реакции — перехода ионов металла Ме" в раствор с оставлением эквивалентного количества и электронов е в металле; Мео — пе-ь Ме"", определяющей материальные потери при коррозии; б) катодной реакции — процесса восстановления окислительных компонентов среды Р (Н+, О„С1з, Вгв, ИО„и др,) за счет присоединения появившихся в металле избыточных электронов (процесс деполяризации Р+ пе-~.
(Рпе) в) процесса перетекания электронов по металлу и соответствующего перемещения катионов (+) и анионов ( — ) в растворе, т. е. коррозионного тока (1]. В подавляющем большинстве сред процесс коррозии является электрохимическим. По виду коррозионных разрушений различают общую (сплошную) коррозию (равномерную, неравномерную, избирательную); местную (локализованную в виде язв, точек, под поверхностью, межкристаллитную); растрескивание под действием статических и циклических нагрузок. Особенности общей электрохимической коррозии сварных соединений связаны с электрохимической неоднородностью двух видов: а) макронеоднородностью, обусловленной различием химического состава н структуры в разных зонах соединения; б) микронеоднородностью, обуслоп.;-;.хной структурной и химической неоднородностью в пределах каждой зоны (р!! . 3).
Поэтому в коррозионном отношении сварное соединение представляет собой сложную многоэлектродную короткозав!кнуту!о электрохнм!!ческу!О с!!стему, характерными макро- Коррозионнв!е разрушения сварных соединений электродами которой являются шов, зона термического влияния с серией переходных структур, основной металл (табл. 1).
Макронеоднородность оценивается по вели чине средних электродных потенциалов !р каждой зоны, микронеоднородность — по величине локальных элек- Рис. 1. Неоднородность сварных соединений в поперечном сечении: и максимальные температуры; б — схемы сварного соединения; г — твердости ы'г', НВ, величина !! зерна и плотность П окисной пленки', г — механические свойства при изгибе; 1з — несущая нагрузка, кгс; а — угол изгиба; д — электродный Ч! и термоэлектрический Е потенциалы, мВ; г — остаточвые пластические продольные е„и поперечные в деформации; р — ориентировочная плотность дислокаций; ж — остаточные продольаа ные ахи и поперечные О!,р напряжения, иге!мм'.
1 — СТЗсп! 2 — !2Х18Н10Т! 3 — ВТ1-1; З вЂ” Амгз, б = 3 мм, аргонодуговая сварка вольфрамовым электродом тродных потенциалов !р! в пределах каждой зоны. Показателем макроэлектрохимической неоднородности сварного соединения является разность начальных потенциалов Лгр между зонами. Показателем микронеоднородности каждой зоны служит разброс начальных локальных потенциалоп Лгр! = !р1,„,х — <р1,„;„в пределах каждой зоны.
146 Электроаный потенциал, мВ Способ сварки Сварная Зона тер- -' "":: '9 Материал Основной металл С а) С'%ЯЗВ д) ~~:л с::~„~:л ББай БИйй Стали низкоуглеродистые низколегированные: 09Г2С Ручная дуговая, электрод типа Э55 — 5ао — 485 — 500 — 455 — 540 — 540 17Г2С! 17Г2СФ +!37, +!О8 — 170 1 — 163 ! +75 — 23!1 ! Ьорй мионносгоцкне стали: 12Х18Н!ОТ 10 Х14 АГ16 л7' л)' Аргонодуговая Ручная без присадки, электролы ОЗД8 Ал1оминиевые сплаш~ АМг6 — 567 — 880 Аргонодуговая без при- садки -492 — 680 — 700 АМг62 — 140 -446 — 212 — 280 — 180 Ар гон оду гова я без и ри- садки — 125 Технический титан ВТ1-! гиркания Тантал Ниобий — 393 — 240 — 253 — 455 — 180 — 24! Электронно-лучевая Рис.
3. Схемы коррозии сварного сое- динения: Коррозионная стоикость и прочность сларных соединений Восприимчивость сварного соединения в пелом или какой-либо его зоны к воздействию коррозионных сред н скорости коррозии зависит от общих и локальных электродных потенциалов и поляризуемости. Чем отрицательнее потенциалы и больше нх разность, тем, как правило, больше скорость коррозии. Рнс. 2. Вндь! разрушений сварных соединений: а — г — соответственно общая коррозия: равномерная, сосредоточенная на шве, сосредоточенная в зоне термического влияния, преимущественно основного т|еталла; д — э — соответственно местная коррозия: межкристаллитная в зове термического влияния, ножевая в зоне оплавления, в сварном шве и точечная; и — л — коррозиопное растрескивание и усталость меж. и транскристаллитиые В зависимости от значений (1(гр и Л(р! возможны следующие характерные случаи общей коррозии сварных соединений: а) Ьгр э О, Л(р! -э О, — коррозия го преимущественно макрогетерогенноэлектрохимическому механизму.
Определение ер и Лгр( позволяет в первом приближении судить о неустойчивости различных зон ! — характерное распределение начальных маиропотенциалов в сварном соединении; Чш — электродный потенциал шва; !аз т в — электродный потенциал зоны термического влияния; рм — электродный потенциал основного металла; установившийся стационарный потейциал заполяризоваиной системы шов — вона термичсского влияния (з.т.в.) — основной металл; 77 — макроэлектрохимическая коррозия„ макропара основной металл— зона термического влияния, макропара зона термического влияния — шов, макро- пара основной металл — шов с зоной термического влияния; 777 — коррозия саморастворения каждой зовы: ) — гетерогенный механизм электрохимической коррозии; 2 — гомогенный механизм электрохимической коррозии; 3 — химическая кор.
разия и всего соединения в целом; б) Л(р -~ О, Л(р! > 0 — коррозия по преимущественно микроэлектрохямнческому механизму; в) Л(р ) О, Ь(р) ) Π— смешанный механизм коррозии. Общая (сплошная) элекгрохимическая коррозия характерна для сварных конструкций из углеродистых и низколегированных сталей в большинстве природных сред (атмосфере, водных средах, почве). Местные избирательные виды коррозии характерны для сварных соедине,ний высоколегированных сталей и цветных металлов в средах, в которых металл Коррозионн(ие разрушения сегрных соединений !. Электродные потенциалы различных зон сварных соединений я 3%-ном )чаС! находится в пассивной и пассивно-активной области.
Межкристаллитная коррозия, связанная со структурными изменениями в сталях, характерна при воздействии на ннх нагрева до критических температур 450 †9' С для аустепптных и выше 900' С для высокохромистых ферритных сталей. Примером является межкристаллитная коррозия сварных соединений аустенитных хромоникелевых сталей, подробно рассмотренная в работе (6). Разрушение развивается в трех зонах: в основном металле, нагреваемом при сварке до 500 — 900' С, в сварном шве и в основном металле вблизи линии сплавления в узкой зоне, нагреваемой до температур свыше 1200 — 1250' С (ножевая коррозия).
Преимущественное разрушение границ зерен обусловлено электрохимической неоднородностью металла, возника!ощей при определенных для каждого сплава температурно-временных условиях в связи с выделением избыточных фаз. Если избыточные фазы образуют протяженные цепочки по границам зерен, то коррозионное разрушение приобретает чрезвычайно опасный межкристаллитный характер.
Наиболее характерными избыточными фазами коррозионно-стойких сталей, практически постоянно в них присутствующими, являются карбиды. В зависимости от химического состава стали и условий термического воздействия на них образуются карбидные фазы [2) следующих типов; МС (М~ Т1, Ь)Ь, 1Ч, Ег, Та); МзС (Мя%, Мо); МзС (на основе железа); МтСз и МззСз (на основе хрома), М,',М,"„С (М'еэГе, %, Со, 51; М" 63%, Мо, Та, тг, Сг, Ь)Ь); часто и+ т = 6; М,зС. Наряду с карбидными возможно образование других фаз, представляющих собой соединения компонентов стали с немсталлами (ннтпиды, карбонитриды, сульфиды, бориды и др.), а также интерметаллидных фаз (о, (), ряд фаз типа Лавеса (Ре,,Мо, Рез%, Гев(ч'Ь), упрочняющих фаз !МзТ1, МзА1) и др, Принципиальная схема влияния температурно-временных условий на выделение карбидов и межкристаллитную коррозию показана на рис, 4.
Темпера- !48 Коррозионная стойкость и прочность сварных соединений 149 Коррозионные разрй1иенпя сварных соединений туры -=. 850' С благоприятны для преимущественного выделения М,аСз (кривая 1). Ножевая коррозия связана с выделением цепочки карбидов стабилизирующих элементов (МС) под действием высоких температур (> 1200 — 1250' С) по границам зерен (околошовной зоны).
Так как скорость коррозии (кипящая 56%-ная НМОз) карбида титана примерно в 1000 раз, а карбида ниобия в 3 — 4 раза больше, чем скорость коррозии стали, то происходит избирательное растворение частиц карбгдов, расположенных по границам зерен при катализирующем действии этого процесса на растворение прилегающих участков стали.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
