Коррозия — это разрушение или ухудшение свойств материалов под воздействием окружающей среды. Коррозия чаще всего происходит в атмосферных условиях, содержащих коррозионные компоненты и такие факторы, как кислород, влажность, перепады температур и загрязняющие вещества.
Циклическая коррозия – распространённый и наиболее разрушительный вид атмосферной коррозии. Циклическая коррозия на поверхности металлических материалов возникает из-за проникновения хлорид-ионов, содержащихся в оксидированном слое и защитном слое металла, и внутренней электрохимической реакции, вызванной металлом. В то же время ионы хлора обладают определённой энергией гидратации, легко адсорбируются в порах металлической поверхности, заполняют трещины и замещают кислород в оксидном слое, превращая нерастворимые оксиды в растворимые хлориды, что приводит к пассивации поверхности и превращению её в активную поверхность.
Испытание на циклическую коррозию – это вид климатического испытания, проводимого преимущественно с использованием оборудования для циклических коррозионных испытаний, предназначенного для создания искусственной имитации условий циклической коррозии с целью оценки коррозионной стойкости изделий или металлических материалов. Испытание подразделяется на две категории: испытание в условиях естественной среды и испытание на ускоренное искусственное моделирование условий циклической коррозии.
Искусственное моделирование испытаний на циклическую коррозионную среду заключается в использовании определенного объема космического испытательного оборудования - камеры для циклической коррозионной испытаний (рисунок), в ее объеме с помощью искусственных методов создается среда циклической коррозионной среды для оценки качества коррозионной стойкости изделия к циклической коррозионной коррозии.
По сравнению с естественной средой, концентрация хлоридов в среде циклической коррозии может в несколько раз или в десятки раз превышать содержание хлоридов в обычной природной среде, что значительно увеличивает скорость коррозии. При испытании изделия на циклическую коррозию время получения результатов также значительно сокращается. Например, в условиях естественного воздействия для испытания образца изделия на коррозию может потребоваться один год, в то время как при искусственном моделировании условий циклической коррозии аналогичные результаты можно получить в течение 24 часов.
Циклическую коррозию, моделируемую в лабораторных условиях, можно разделить на четыре категории:
(1)Испытание на нейтральную циклическую коррозию (испытание NSS)Это метод ускоренных испытаний на коррозионную стойкость, появившийся одним из первых и в настоящее время наиболее широко используемый. Для распыления используется 5%-ный раствор хлорида натрия с нейтральным значением pH (6,5–7,2). Температура испытания составляет 35 °C, скорость потока, необходимая для циклического испытания на коррозионную стойкость, составляет 1–2 мл/80 см3/ч.
(2)Испытание на циклическую коррозию в уксусной кислоте (тест ASS)Разработан на основе испытания на нейтральную циклическую коррозию. Он заключается в добавлении некоторого количества ледяной уксусной кислоты в 5%-ный раствор хлорида натрия, в результате чего значение pH раствора снижается примерно до 3, раствор становится кислым, а конечный процесс циклической коррозии также изменяется с нейтральной на кислую. Скорость коррозии в этом испытании примерно в 3 раза выше, чем в испытании NSS.
(3)Испытание на циклическую коррозию с использованием уксусной кислоты, ускоренной медной солью (испытание CASS)Это недавно разработанный зарубежный метод быстрого циклического испытания на коррозионную стойкость. Температура испытания составляет 50 °C, раствор соли с небольшим количеством соли меди – хлорида меди – вызывает сильную коррозию. Скорость коррозии примерно в 8 раз превышает скорость коррозии по методу NSS.
(4)Испытание на знакопеременную циклическую коррозиюЭто комплексное испытание на циклическую коррозию, которое фактически представляет собой испытание на нейтральную циклическую коррозию плюс испытание на воздействие постоянной влажности и тепла. Оно в основном применяется для цельных изделий с полостями, проникая во влажную среду, так что циклическая коррозия возникает не только на поверхности изделия, но и внутри него. Изделие подвергается попеременно воздействию циклической коррозии и влажного тепла, а затем оцениваются электрические и механические свойства изделия в целом, как с изменениями, так и без них.
Результаты испытаний на циклическую коррозию обычно представляются в качественном, а не количественном виде. Существует четыре конкретных метода оценки.
①метод оценки рейтингапредставляет собой площадь коррозии и общую площадь соотношения в процентах в соответствии с определенным методом деления на несколько уровней, к определенному уровню в качестве основы квалифицированного суждения, он подходит для оценки плоских образцов.
②метод взвешивания сужденийМетод взвешивания позволяет рассчитать вес потери от коррозии, чтобы оценить качество коррозионной стойкости образца, используя вес образца до и после испытания на коррозионную стойкость. Он особенно подходит для оценки качества коррозионной стойкости металла.
③метод определения коррозионного вида- это метод качественного определения, циклическое испытание на коррозионную стойкость, для определения, вызывает ли продукт явление коррозии, в этом методе в основном используются общие стандарты на продукцию.
④метод статистического анализа данных о коррозииобеспечивает разработку испытаний на коррозионную стойкость, анализ данных о коррозии, определение уровня достоверности метода, который в основном используется для анализа статистической коррозии, а не специально для оценки качества конкретного продукта.
Циклические коррозионные испытания нержавеющей стали
Испытание на циклическую коррозию было изобретено в начале XX века и является самым продолжительным методом испытаний на коррозию. Испытание материалов с высокой коррозионной стойкостью, пользующееся популярностью у пользователей, стало «универсальным». Основные причины: 1) экономия времени; 2) низкая стоимость; 3) возможность испытания различных материалов; 4) простота и наглядность результатов, благоприятствующая разрешению коммерческих споров.
На практике наиболее широко известно испытание на циклическую коррозию нержавеющей стали. Сколько часов этот материал может выдерживать циклическую коррозию? Практикующие специалисты наверняка знакомы с этим вопросом.
Поставщики материалов обычно используютпассивациялечение илиулучшить степень полировки поверхностии т. д., для улучшения стойкости нержавеющей стали к циклической коррозии. Однако наиболее важным определяющим фактором является состав самой нержавеющей стали, то есть содержание хрома, молибдена и никеля.
Чем выше содержание двух элементов, хрома и молибдена, тем выше коррозионная стойкость, необходимая для предотвращения появления точечной и щелевой коррозии. Эта коррозионная стойкость выражается через так называемуюЭквивалент стойкости к питтингуЗначение (PRE): PRE = %Cr + 3,3 x %Mo.
Хотя никель не повышает стойкость стали к точечной и щелевой коррозии, он может эффективно замедлить скорость коррозии после её начала. Поэтому никельсодержащие аустенитные нержавеющие стали, как правило, демонстрируют гораздо лучшие результаты в испытаниях на циклическую коррозию и корродируют гораздо меньше, чем ферритные нержавеющие стали с низким содержанием никеля, обладающие аналогичной стойкостью к точечной коррозии.
Интересный факт: для стандартной стали 304 нейтральная циклическая коррозия обычно составляет от 48 до 72 часов; для стандартной стали 316 нейтральная циклическая коррозия обычно составляет от 72 до 120 часов.
Следует отметить, чтотоЦиклическая коррозияИспытание имеет существенные недостатки при проверке свойств нержавеющей стали.Содержание хлоридов в циклической коррозии в испытании на циклическую коррозию чрезвычайно высоко и намного превышает реальную окружающую среду, поэтому нержавеющая сталь, которая может противостоять коррозии в реальной среде применения с очень низким содержанием хлоридов, также будет подвергаться коррозии в испытании на циклическую коррозию.
Испытание на циклическую коррозию изменяет коррозионные свойства нержавеющей стали, поэтому его нельзя рассматривать ни как ускоренное испытание, ни как имитационный эксперимент. Результаты являются односторонними и не имеют эквивалентной связи с фактическими характеристиками нержавеющей стали, которая в конечном итоге будет использоваться.
Таким образом, мы можем использовать испытание на циклическую коррозию для сравнения коррозионной стойкости различных типов нержавеющей стали, но оно позволяет лишь оценить материал. При выборе конкретных материалов из нержавеющей стали испытание на циклическую коррозию само по себе обычно не даёт достаточной информации, поскольку мы не имеем достаточного понимания связи между условиями испытания и фактической средой применения.
По этой же причине невозможно оценить срок службы изделия, основываясь исключительно на испытании на циклическую коррозию образца нержавеющей стали.
Кроме того, невозможно проводить сравнения между различными типами стали, например, мы не можем сравнивать нержавеющую сталь с углеродистой сталью с покрытием, поскольку механизмы коррозии двух материалов, используемых в испытании, существенно различаются, а корреляция между результатами испытаний и фактической средой, в которой будет использоваться изделие, не одинакова.
Время публикации: 06 ноября 2023 г.