Щелевая коррозия - Crevice corrosion
 | Эта статья нужны дополнительные цитаты для проверка. (Январь 2008 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения) |
Щелевая коррозия относится к коррозия происходящие в замкнутых пространствах, в которые ограничен доступ рабочей жидкости из окружающей среды. Эти пространства обычно называют щелями. Примерами щелей являются зазоры и области контакта между деталями, под прокладками или уплотнениями, внутренние трещины и швы, пространства, заполненные депозиты и под отстойниками.
Механизм
Коррозионная стойкость нержавеющая сталь зависит от наличия ультратонкой защитной оксидной пленки (пассивной пленки) на ее поверхности, но при определенных условиях эта оксидная пленка может разрушаться, например, в растворах галогенидов или восстанавливающих кислот. Области, где оксидная пленка может разрушаться, также могут иногда быть результатом конструкции компонентов, например, под прокладками, в острых входящих углах или связаны с неполным проваром сварного шва или перекрывающимися поверхностями. Все они могут образовывать щели, которые могут способствовать коррозия. Чтобы действовать как место коррозии, щель должна быть достаточной ширины, чтобы позволить проникнуть коррозии, но достаточно узкой, чтобы гарантировать, что коррозия останется на месте. Соответственно, щелевая коррозия обычно возникает в зазорах шириной несколько микрометров и не обнаруживается в канавках или щелях, в которых возможна циркуляция коррозионного вещества. Эту проблему часто можно решить, уделив внимание конструкции компонента, в частности, избегая образования щелей или, по крайней мере, сохраняя их как можно более открытыми. Щелевая коррозия - механизм, очень похожий на точечная коррозия; сплавы, устойчивые к одному, обычно устойчивы к обоим. Щелевую коррозию можно рассматривать как менее серьезную форму локальной коррозии по сравнению с питтингом. Глубина проникновения и скорость распространения в точечная коррозия значительно больше, чем при щелевой коррозии.
В трещинах может образоваться локальный химический состав, который сильно отличается от химического состава основной жидкости. Например, в котлах концентрация нелетучих примесей может происходить в щелях возле поверхностей теплопередачи из-за непрерывного испарения воды. Многие миллионы «коэффициентов концентрации» нередки для обычных примесей воды, таких как натрий, сульфат или хлорид. Процесс концентрации часто называют «укрытием» (HO), тогда как противоположный процесс, при котором концентрации имеют тенденцию выравниваться (например, во время отключения), называют «возвращением в укрытие» (HOR). В растворе с нейтральным pH уровень pH внутри щели может упасть до 2, что является очень кислым состоянием, которое ускоряет коррозию большинства металлов и сплавов.
Для данного типа щели два фактора важны в инициировании щелевой коррозии: химический состав электролита в щели и падение потенциала в щели. Исследователи ранее утверждали, что один или другой из этих двух факторов был ответственен за инициирование щелевой коррозии, но недавно было показано, что это комбинация этих двух факторов, вызывающая активную щелевую коррозию.[1] Как падение потенциала, так и изменение состава щелевого электролита вызваны деоксигенацией щели и разделением электроактивных областей, при этом чистые анодные реакции происходят внутри щели, а чистые катодные реакции происходят вне щели (на жирной поверхности) . Соотношение площадей катодной и анодной областей является значительным.
Некоторые явления, происходящие в щели, могут чем-то напоминать гальваническая коррозия:
- гальваническая коррозия
- два соединенных металла + единая среда
- щелевая коррозия
- одна металлическая часть + две связанные среды
Механизм щелевой коррозии может быть (но не всегда) аналогичен механизму щелевой коррозии. точечная коррозия. Однако есть достаточные различия, чтобы требовать отдельного рассмотрения. Например, при щелевой коррозии необходимо учитывать геометрию щели и природу процесса концентрирования, ведущего к развитию дифференциальной локальной химии. Необходимо учитывать экстремальные и часто неожиданные местные химические условия внутри трещины. Гальванические эффекты могут играть роль в разрушении щелей.
Режим атаки
В зависимости от среды, развивающейся в щели, и природы металла, щелевая коррозия может принимать следующие формы:
- питтинг (то есть образование ямок),
- нитевидная коррозия (этот тип щелевой коррозии, которая может возникнуть на металлической поверхности под органическим покрытием),
- межгранулярный приступ, или
Коррозионное растрескивание под напряжением
Распространенная форма разрушения щелей возникает из-за коррозионное растрескивание под напряжением, где трещина или трещины развиваются от основания щели, где концентрация напряжения самое большое. Это было основной причиной падения Серебряный мост в 1967 г. в Западная Виргиния, где одна критическая трещина длиной всего около 3 мм внезапно выросла и сломала стык анкерного стержня. Остальная часть моста упала менее чем за минуту. Рымы на Серебряном мосту не были лишними, так как звенья состояли всего из двух стержней каждое из высокопрочной стали (более чем в два раза прочнее обычной мягкой стали), а не из толстая стопка более тонких стержней из умеренного материала, «зачесанных» вместе, как это обычно бывает для избыточности. При наличии только двух стержней отказ одного может вызвать чрезмерную нагрузку на второй, что приведет к полному отказу, что маловероятно, если используется больше стержней. Хотя цепь с низким уровнем резервирования может быть спроектирована в соответствии с проектными требованиями, безопасность полностью зависит от правильного и высококачественного производства и сборки.
Значимость
Восприимчивость к щелевой коррозии широко варьируется от одной системы материал-среда. В общем, щелевая коррозия вызывает наибольшее беспокойство для материалов, которые обычно являются пассивными металлами, например нержавеющей стали или алюминия. Щелевая коррозия имеет тенденцию иметь наибольшее значение для компонентов, изготовленных из очень стойких к коррозии. суперсплавы и работа с чистейшим химическим составом воды. Например, парогенераторы на атомных электростанциях разлагаются в основном за счет щелевой коррозии.
Щелевая коррозия чрезвычайно опасна, поскольку она локализована и может привести к отказу компонентов, при этом общие потери материала минимальны. Возникновение и развитие щелевой коррозии бывает трудно обнаружить.
Рекомендации
- ^ Kennell, Glyn F .; Evitts, Ричард У .; Хеппнер, Кевин Л. (2008). «Критическое решение для щелей и модель ИК-капельной щелевой коррозии». Наука о коррозии. 50 (6): 1716–1725. Дои:10.1016 / j.corsci.2008.02.020.