строение (557054), страница 43
Текст из файла (страница 43)
Жидкостная коррозия типична для деталей гидравлической, охлаждакицей, противообледеннтельной систем н опасна нз-за нарушения нормальной работы систем, связанного с их загрязкением продуктами коррозии, и ухудшением рабочих характеристик жидких сред. Все коррозионныв процессы протекают самопроизвольно, так как продукты коррозии более термодинамически устойчивы, чгм металлы, из которых они образовались.
С повышением температуры Н давления кислорода в коррознонной среде скорость процессов увеличивается, поскольку возрастают скорости химических реакций, диффузии и растворимости компонентов агрессивной среды в материале. Разрушение при коррозии всегда начинается с поверхности н постепенно, с той или иной скоростью проникает внутрь. Различают равномерную коррозию, протекающую примерно с одинаковой скоростью по всей поверхности металла, помещенного в коррознонную среду, и локальную, охватывающую только некоторые участки поверхности (рис. 11б).
Разновидностями последней являются точечная, язвенная, пятнами, щелевая, межкрнсталлитная, избирательная коррозии, получившие свои названия от характера разрушаемых участков прн образовании на поверхности металла локальных коррознонных элементов. Очаги локальной коррознн являются концентраторами напряжений, способствуют образованию н развитию трещин, особенно в условиях циклически изменяющихся напряжений, что существенно снижает надежность и долговечность изделий. Максимальный ущерб в летательных аппаратах наносят равномерная коррозия, часто встречающаяся на практике и приводящая к наибольшим необрати- мым потерям массы металла, а также коррозия под напряжением, язвенная и межкрнсталлнтная. Коррозией лед напря- жением называют прор цесс разрушения при Рно.
116. Вндм локальной коррознн металлов: м „,, „,„„„,. ' Овместном дш~твнн зня (н = вп з — точачная коррозия (((и(; з — коррозвонной среды и растягивающих напряжений, не превышающих оев Напряжение инициирует увеличение общей коррозии и коррозионное растрескивание вследствие образования и распространения внутрь металла тонкой сетки трещин.
Материалы, склонные к коррозии под напряжением, могут быстро разрушаться от коррозионного растрескивания даже при хорошей общей коррозионной стойкости. Поэтому этот вид коррозии является чрезвычайно опасным для конструкций. Опасность межкристаллитной коррозии в том, что она развивается без заметных признаков в глубь материала по границам зерен (вследствие более низкого их электрохимического потенциала), вызывая потери прочности и пластичности и приводя к преждевременному разрушению конструкции.
Коррозию оценивают количественно по удельной потере массы в единицу времени илн по изменению толщины материала во времени. Степень разрушения при локальной коррозии определяют косвенными методами — по интенсивности изменения фнзико-химических свойств. В основе химической коррозии металлов и сплавов лежат процессы окисления, протекающие с образованием в качестве продукта коррозии химических соединений.
Газовая коррозия в кислородсодержащих средах сопровождается образованием на поверхности оксндных пленок, которые могут в той нли иной мере ослабить дальнейшее окисление. Прн образовании сплошного оксидного слоя, хорошо связанного с основой, обладающего достаточной прочностью и пластичностью с плотной, бездефектной структурой, диффузия реагирующих элементов через него подавляется и дальнейшее окисление полностью приостанавливается. Для образования сплошного оксидного слоя отношение объемов моля оксида н металла, затраченного на его образование, должно быть ) 1 (У /Ума )1).
Однако нз-за хрупкости оксидов и опасности растрескивания растущего оксидного слоя в результате накопления в нем внутренних напряжений это отношение не должно превышать 2... 2,5 (т. е. 1 ( Уок/Ума(2 . 2,5). Например, образование оксидных пленок с высокими защитными свойствами типа Сг О, или %СгзОа на поверхности хрома и его сплавов, высоколегированных хромом сталей, хромоникелевых сплавов обусловливает высокую устойчивость этих материалов против химической газовой коррозии. А такой важный авиационный материал, как магний, не создает надежной защитной пленки нз оксида магния из-за ее.
несплошностн (У„Л'м, = 0,79). Разрушение от химической коррозии в неэлектролитах (например, в сернистом керосине, используемом в качестве авиационного топлива) имеет место в результате химического взаимодействия металлов с различными органическими соединениями, присутствующими в этих жидкостях (дисульфиды, меркаптаны, сероводород, коллоидная сера и др.) с образованием в качестве основных продуктов коррозии различных сульфидов.
Химическую коррозию могут стимулировать н смазочные масла, применяемые в механизмах авиационных конструкций. Сами они не действуют на металлы, но под влиянием температуры, давления, трения, кислорода н каталитического действия металлов могут разлагаться с выделением органических кислот, альдегндов, перекисей и других активных продуктов, вызывающих коррозию металлов н сплавов. В основе электрохимической коррозии лежат процессы электро- химического взаимодействия металлов с участием электролитической среды.
При контакте разнородных металлов в среде электролитов из-за возникновения контактных коррозионных пар (по сути гальванических элементов) происходит электрохнмическое растворение металла, обладающего по отношению к другому более отрицательным электродным потенциалом и являющегося анодом. Катодом служит другой металл контактной пары нлн молекулы электролита, способные к восстановлению. Металлы и сплавы, устойчивые против высокотемпературной газовой коррозии, называют жаростойкими, а устойчивые против электр охи мической коррозии — коррозионностойкими. Жаростойкость зависит в основном от состава сплава и меньше от его структуры.
Повышение жаростойкости сплавов достигается легированнем элементами, образующими при окислении на поверхности непроницаемые для ионов основного металла и кислорода оксидные пленки, либо применением защитных покрытий. Для правильного выбора материалов, защитных покрытий от химической коррозии необходимо знать состав агрессивной среды и свойства образукицихся на поверхности продуктов взаимодействия. Стойкость к электрохимической коррозии — структурно-чувствительное свойство.
Для пРедупреждения образования микрогальванических пар структура должна быть однородной, однофазной Рос. !!7. Схема кораооон гетерофаооого сплава в кнелоее аз ро мар и,зд, ааеоазроа0на (чистые металлы, твер- = = — = = коррозии гетерофазного :=:-оа:=:, а — — а~~ — -= сплава приведена на аа - — — — — 8а —. — — рис. 117. Термическая обработка изменяет строение сплавов и, следовательно, их коррозионную стойкость. Обработка, ведущая к гомогенизации и получе- 7-00 раза (навЯ Зерно аз0еррага нню однофазной струкраезарара Занарз туры, повышает коррозионную стойкость (например, закалка нержавеющей стали для получения однородного твердого раствора). Пластическая деформация ухудшает коррозионную стойкость, поскольку приводит к появлению градиента напряжений в структуре или на отдельных участках детали.
Коррозионное растрескивание является часто результатом совместного действия коррозионной среды, пластической деформации и внутренних напряжений. Для снятия внутренних напряжений проводят низкий отжиг изделий, ие ухудшающий механических свойств. Предотвращение или уменьшение электрохимической коррозии достигается рациональным выбором контактирующих металлов и сплавов для работы в конкретных условиях нагружений и внешних воздействий агрессивных сред, применением защитных покрытий, изолирующих материал от коррозионной среды, использованием ингибиторной или электрохимической защиты. Металлургические методы повышения устойчивости сплавов против электрохимической коррозии состоят в легировании элементами, образующими на поверхности самостоятельные или совместно с металлом основы, защитные пленки, изолирующие последний от коррозионной среды, а также элементами, повышающими электродный потенциал сплава в конкретных агрессивных средах, а также в создании микроструктуры, не подверженной коррозионному разрушению.
Примером борьбы с коррозией углеродистых сталей, вызванной отрицательными значениями электродных потенциалов железа и особенностями их микроструктуры является создание класса хромистых и хромоникелевых нержавеющих сталей. Основные методы защиты от коррозии в электролитах состоят в ингибиторной и электрохимической защите, Характеристики сплавов, стойких к коррозии так же, как и рекомендации по методам антикоррозионной защиты, могут быть даны лишь применительно к конкретным агрессивным средам, и вопрос о выборе материалов должен решаться в комплексе с учетом свойств сплавов и их назначения.
$8. Среда водорода, воды и водяных паров Большинство газовых сред авиационно-космической техники, помимо кислорода, содержат водород, оксиды углерода, воду, водяные пары и другие активные компоненты, в частности продукты горения авиационно-ракетных топлив, присутствие которых даже в незначительных количествах оказывает негативное влияние на процессы коррозии. Например, в тракте ГТД такие компоненты находятся в высокотемпературиом кислородсодержащем газовом потоке в парообразном состоянии, конденсируются на поверхности металлических деталей в виде различных соединений (К,БОон й)а,$00 и др.). Следствием является переход процесса химического окисления, вызванного непосредственным агрессивным воздействием кислорода, к так называемой высокотемпературной электро- химической коррозии с радикальным изменением механизма коррозии.
Основной агрессивной составлякнцей воздуха * является кислород, вызывающий высокотемпературную газовую коррозию металлов и сплавов. Азот менее опасен, чем кислород, поскольку образующиеся на поверхности оксидные пленки практически непроницаемы для азота. Исключением является образование рыхлой окалины, через которую азот проникает к поверхности металла и реагирует с ним, приводя к охрупчиванию. Воздух широко используется как химический реагент в процессах горения топлив, причем эффективность его использования повышается при обогащении кислородом. Вода, влажный воздух, водяной пар относятся к нейтральным средам ( равенство концентраций ионов Н+ и ОН ).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
