Коррозионное растрескивание

Какие виды коррозии металлов известны? Читайте статью в антикоррозионном блоге.

Коррозионное растрескивание — растрескивание металлов при одновременном воздействии коррозионной среды и растягивающих напряжений. Это один из наиболее опасных видов коррозии. Ему присущи следующие особенности:

• хрупкий характер трещин;
• направление трещин, перпендикулярное к растягивающим напряжениям;
• образование межкристаллитных, транскристаллитных или смешаных трещин с разветвлениями;
• зависимость промежутка времени до растрескивания от уровня приложенных извне растягивающих напряжений;

Коррозионное растрескивание наблюдается у многих сталей и сплавов, но только в некоторых коррозионных средах. Процесс развития трещины состоит из трех стадий:

1. инкубационная — образование на поверхности металла первичных микротрещин;
2. развитие коррозионной трещины;
3. конечное лавинообразное разрушение;

Как  видно из рисунка, на стадии 1 скорость развития трещины не велика, на стадии 2 происходит ее скачкообразное увеличение, а на стадии 3 наблюдается лавинообразное механическое разрушение. Наиболее продолжительной является стадия 1 (>85% общего времени растрескивания).

Считается, что процесс коррозионного растрескивания имеет электрохимическую природу. При этом концентратор напряжения является анодом, а остальная поверхность — катодом.

Для образования трещин необходимы следующие условия:

• неравномерное распределение растягивающих усилий;
• наличие коррозионной среды, увеличивающей скорость коррозии под напряжением и локализирующей анодный процесс;
• скорость коррозии в месте концентратора напряжений большая, чем скорость коррозии на остальной поверхности;

Особенности коррозионного растрескивания в различных сплавах

Малоуглеродистые низколегированные стали

Данный вид стали подвергается коррозионному растрескиванию в нагретых щелочах, нитратах, растворах HCN, сероводородсодержащих средах. С увеличением прочности этих сталей их склонность к растрескиванию увеличивается.

Низколегированные высокопрочные стали

Помимо нитратов и щелочей могут растрескиваться в растворах кислот и нейтральных растворах.Стойкость таких сталей к растрескиванию в кислотах повышается в ряду HCl → H₂SO₄ → HNO₃ и снижается во влажной среде. Внутренние напряжения в низколегированных высокопрочных сталях повышают склонность к растрескиванию, а напряжения сжатия — понижают. По этой причине закалка может способствовать растрескиванию.

Нержавеющие стали

Нержавеющие стали растрескиваются в горячих растворах, содержащих ионы Cl^–, в растворах щелочей и сероводородсодержащих средах. В отличие от низколегированных сталей, в которых трещины имеют в основном межкристаллитный характер, нержавеющие хромоникелевые стали образуют трещины транскристаллитного характера. Считается, что образованию таких трещин предшествует пластическая деформация.

Сплавы цветных металлов

• медные сплавы (особенно латуни) подвержены растрескиванию в средах, содержащих NH₃, SO₂;
• алюминиевые сплавы — в растворах, содержащих Cl^–;
• магниевые сплавы — во влажной среде, в разбавленных растворах NaOH, HF, HNO₃, NaCl + H₂O;

Водородное растрескивание

Наблюдается у низколегированных сталей при коррозии с водородной деполяризацией за счет усиления анодного процесса и наводороживания. В этом случае первая стадия катодного процесса состоит в образовании атомов адсорбированного водорода и их частичной диффузии в сталь. Вторая стадия — молизация адсорбированного водорода. Все условия, приводящие к торможению второй стадии, способствуют увеличению наводороживания.

Наводороживаниесталй вызывает уменьшение их пластичности при кратковременном разрыве и понижение длительной прочности. Такое изменение механических свойств принято называть водородной хрупкостью.