Корозія — це руйнування або погіршення матеріалів чи їх властивостей під впливом навколишнього середовища. Більшість корозії відбувається в атмосферних середовищах, які містять агресивні компоненти та агресивні фактори, такі як кисень, вологість, перепади температури та забруднюючі речовини.
Циклічна корозія — поширена та найруйнівніша атмосферна корозія. Циклічна корозія поверхні металевих матеріалів виникає внаслідок проникнення іонів хлориду, що містяться на поверхні металу, в окислений шар та захисний шар, а також внаслідок внутрішньої електрохімічної реакції в металі. Водночас іони хлору мають певну енергію гідратації, легко адсорбуються в порах поверхні металу, закупорюють тріщини та заміщують кисень в оксидному шарі, перетворюючи нерозчинні оксиди на розчинні хлориди, що призводить до пасивації поверхні та перетворення її на активну.
Випробування на циклічну корозію – це вид екологічних випробувань, в якому головним чином використовується обладнання для випробування на циклічну корозію для створення штучної імітації умов навколишнього середовища, спричинених циклічною корозією, з метою оцінки корозійної стійкості виробів або металевих матеріалів. Вони поділяються на дві категорії: одна для випробувань на вплив природного середовища, інша для штучного прискореного моделювання випробувань на циклічну корозію.
Штучне моделювання випробувань циклічної корозії в умовах навколишнього середовища полягає у використанні певного об'єму космічного випробувального обладнання - випробувальної камери для циклічної корозії (рисунок), в її об'ємі за допомогою штучних методів, що призводить до створення циклічного корозійного середовища для оцінки якості циклічної корозійної стійкості виробу.
У порівнянні з природним середовищем, концентрація солей хлоридів у середовищі циклічної корозії може бути в кілька разів або десятки разів вищою за загальний вміст солей у природному середовищі, що призводить до значного збільшення швидкості корозії, а час отримання результатів випробувань на циклічну корозію також значно скорочується. Наприклад, у природному середовищі випробування зразка виробу на корозі може зайняти 1 рік, тоді як у штучному моделюванні умов циклічної корозії можна отримати аналогічні результати протягом 24 годин.
Циклічну корозію, змодельовану в лабораторії, можна розділити на чотири категорії
(1)Випробування на нейтральну циклічну корозію (випробування NSS)– це метод прискореного випробування на корозію, який з'явився найдавнішим і наразі є найширше використовуваним. Як розчин для обприскування використовується 5% розчин хлориду натрію, значення pH розчину регулюється в нейтральному діапазоні (6,5 ~ 7,2). Температура випробування становить 35 ℃, а швидкість осідання для циклічної корозії – 1 ~ 2 мл/80 см/год.
(2)Випробування на циклічну корозію з оцтовою кислотою (випробування ASS)Розроблено на основі тесту на нейтральну циклічну корозію. Він полягає в додаванні невеликої кількості льодовикової оцтової кислоти до 5% розчину хлориду натрію, завдяки чому значення pH розчину знижується приблизно до 3, розчин стає кислим, а кінцеве утворення циклічної корозії також змінюється з нейтральної циклічної корозії на кислу. Його швидкість корозії приблизно в 3 рази вища, ніж у тесті NSS.
(3)Випробування на циклічну корозію оцтовою кислотою з прискореною мідною сіллю (тест CASS)– це нещодавно розроблений закордонний експрес-тест на циклічну корозію, температура випробування якого становить 50 ℃, а розчин солі з невеликою кількістю солі міді – хлориду міді – викликає сильну корозію. Його швидкість корозії приблизно у 8 разів вища, ніж у тесті NSS.
(4)Випробування на змінно-циклічну корозію– це комплексне випробування на циклічну корозію, яке фактично є нейтральним випробуванням на циклічну корозію плюс випробування на постійну вологість та нагрівання. Воно в основному використовується для цілісних виробів з порожнинами через проникнення вологого середовища, завдяки чому циклічна корозія виникає не лише на поверхні виробу, але й усередині нього. Виріб по черзі піддається впливу циклічної корозії та вологого нагрівання, що дозволяє оцінити електричні та механічні властивості всього виробу зі змінами або без них.
Результати випробувань на циклічну корозію зазвичай надаються в якісній, а не кількісній формі. Існує чотири конкретні методи оцінки.
①метод оцінювання- це співвідношення площі корозії та загальної площі у відсотках відповідно до певного методу поділу на кілька рівнів, до певного рівня як кваліфікованої основи судження, він підходить для оцінки плоских зразків.
②метод зважуванняЗа допомогою методу зважування ваги зразка до та після випробування на корозію розраховується втрата ваги від корозії для оцінки якості корозійної стійкості зразка, що особливо підходить для оцінки якості корозійної стійкості металу.
③метод визначення корозійного виглядуце якісний метод визначення, це циклічне випробування на корозію, для визначення того, чи продукт викликає явище корозії, у цьому методі здебільшого використовуються загальні стандарти продукції.
④метод статистичного аналізу даних про корозіюзабезпечує розробку корозійних випробувань, аналіз даних про корозію, визначення рівня достовірності даних про корозію методу, який в основному використовується для аналізу статистичної корозії, а не спеціально для оцінки якості конкретного продукту.
Циклічні корозійні випробування нержавіючої сталі
Циклічне випробування на корозію було винайдено на початку ХХ століття і є найдовшим використанням «випробувань на корозію». Високостійкі матеріали стали популярними серед користувачів, ставши «універсальним» випробуванням. Основні причини полягають у наступному: 1. економія часу; 2. низька вартість; 3. можливість випробування різноманітних матеріалів; 4. прості та зрозумілі результати, що сприяє врегулюванню комерційних спорів.
На практиці, циклічне корозійне випробування нержавіючої сталі є найбільш відомим - скільки годин цей матеріал може витримувати циклічну корозію? Практикуючі фахівці повинні бути добре обізнані з цим питанням.
Постачальники матеріалів зазвичай використовуютьпасиваціялікування абопокращити ступінь полірування поверхнітощо, щоб покращити час випробування нержавіючої сталі на циклічну корозію. Однак найважливішим визначальним фактором є склад самої нержавіючої сталі, тобто вміст хрому, молібдену та нікелю.
Чим вищий вміст двох елементів, хрому та молібдену, тим сильніша корозійна стійкість, необхідна для протидії точковій та щілинній корозії, що починає проявлятися. Ця корозійна стійкість виражається так званоюЕквівалент опору точковій точціЗначення (PRE): PRE = %Cr + 3,3 x %Mo.
Хоча нікель не підвищує стійкість сталі до точкової та щілинної корозії, він може ефективно уповільнити швидкість корозії після того, як процес корозії вже розпочався. Тому аустенітні нержавіючі сталі, що містять нікель, як правило, показують набагато кращі результати у випробуваннях на циклічну корозію та кородують набагато менш інтенсивно, ніж феритні нержавіючі сталі з низьким вмістом нікелю з подібною стійкістю до еквівалентів точкової корозії.
Цікавинка: для стандартної сталі 304 нейтральна циклічна корозія зазвичай становить від 48 до 72 годин; для стандартної сталі 316 нейтральна циклічна корозія зазвичай становить від 72 до 120 годин.
Слід зазначити, щотой/та/теЦиклічна корозіяЦей тест має суттєві недоліки при перевірці властивостей нержавіючої сталі.Вміст хлоридів у циклічній корозії у випробуванні на циклічну корозію надзвичайно високий, значно перевищуючи реальне середовище, тому нержавіюча сталь, яка може протистояти корозії в реальних умовах застосування з дуже низьким вмістом хлоридів, також буде кородувати у випробуванні на циклічну корозію.
Циклічне корозійне випробування змінює корозійну поведінку нержавіючої сталі, його не можна розглядати ні як прискорене випробування, ні як симуляційний експеримент. Результати є односторонніми та не мають еквівалентного зв'язку з фактичними характеристиками нержавіючої сталі, яка нарешті вводиться в експлуатацію.
Отже, ми можемо використовувати випробування на циклічну корозію для порівняння корозійної стійкості різних типів нержавіючої сталі, але це випробування здатне лише оцінити матеріал. Під час вибору конкретних матеріалів з нержавіючої сталі, одне лише випробування на циклічну корозію зазвичай не дає достатньої інформації, оскільки ми не маємо достатнього розуміння зв'язку між умовами випробування та фактичним середовищем застосування.
З цієї ж причини неможливо оцінити термін служби виробу, ґрунтуючись виключно на випробуванні на циклічну корозію зразка нержавіючої сталі.
Крім того, неможливо порівнювати різні типи сталі, наприклад, ми не можемо порівнювати нержавіючу сталь із вуглецевою сталлю з покриттям, оскільки механізми корозії двох матеріалів, що використовуються у випробуванні, дуже різні, а кореляція між результатами випробувань та фактичним середовищем, у якому виріб буде використовуватися, не однакова.
Час публікації: 06 листопада 2023 р.