Корозія у різних середовищах

КОНТАКТНА КОРОЗІЯ АЛЮМІНІЄВИХ СПЛАВІВ

Корозійна поведінка алюмінієвих сплавів значною мірою може ускладнюватися при їх взаємодії з різними матеріалами. Найбільш небезпечним є контакт з металами, катодними по відношенню до алюмінієвих сплавів.

Існує кілька способів, що дозволяють кількісно визначити ефект взаємодії різнорідних металів. Вимогам практики найбільше відповідає метод, у якому контакт здійснюється у пакеті, складеному з двох прямокутних катодних пластин та однієї анодної пластини, щільно стиснутих болтами. Даний спосіб дозволяє визначати на одній анодній пластині ефект контактної корозії одночасно втратою маси і глибиною корозійних уражень, а також, якщо дозволяє розмір анодної пластини, то втратою механічних властивостей.

Щоб усунути при цьому вплив на результати контактної корозії щілинної корозії, яка може розвиватися між пластинами, втрати маси на пакеті з різнорідними металами порівнюються з втратами маси на такому ж контрольному пакеті, але складеному тільки з одних анодних пластин.

Посилення корозії за будь-якою оцінкою визначається як відношення втрат на анодній пластині до втрат на контрольній пластині, тобто ΔMa/ΔMк.

Прискорене визначення ефективності контактних пар проводять у лабораторних умовах електрохімічним способом шляхом виміру струму, що виникає в гальванічній парі досліджуваних металів, у спеціально підібраних розчинах, що імітують дію реального середовища. Однак дані, отримані таким чином, часто не збігаються з результатами атмосферних випробувань та спостерігаються у реальних конструкціях. Так, Ст3 виявилася набагато небезпечнішоюматеріалом, чим можна було очікувати за наслідками електрохімічних вимірів.

Ще менш надійним критерієм для оцінки корозійної сумісності різнорідних металів в атмосферних умовах є зіставлення потенціалів різних металів, яке швидше дає уявлення про напрям гальванічного струму в парі, що вивчається, ніж про ступінь небезпеки контактної корозії.

Найбільш близьким до реальних умов експлуатації відповідають результати, отримані на зразках-пакетах, випробуваних у природних середовищах. При цьому, крім втрат маси, повинна бути обов'язково застосована оцінка по глибині уражень, яка найбільш повно відображає небезпеку контактної корозії. Втрати механічних властивостей значно менш чутливою характеристикою, ніж втрати маси і глибина поразок.

Найбільш швидко за 0,5 роки ефективність контактних пар можна визначити у дуже жорстких атмосферних умовах морських тропіків під час випробувань на палубі дослідницьких судів. За результатами таких випробувань у табл. 75 наведено дані щодо контактної корозії поширених алюмінієвих сплавів.

В умовах морського клімату контактна корозія має дуже характерний вигляд і зосереджена у вигляді вузької смуги вздовж катодної пластини на відстань переважно до 5 мм. З цієї таблиці видно, що на алюмінієві сплави сильний вплив в атмосферних умовах надають мідь та СтЗ, помітно посилюючи корозійні втрати як масою, так і глибиною корозійних уражень. Причому, у разі сплаву 1915 при цьому може істотно змінюватися характер корозії. Так, СтЗ і мідь в агресивній приморській атмосфері на сплаві 1915 викликають активну корозію, що розшаровує, яка зосереджена поблизу контакту з катодним металом. Дуже сильну контактну корозію викликаютьолов'янована та нікельована мідь.

Істотно менший корозійний ефект спостерігається при випробуваннях в атмосферних умовах при поєднанні алюмінієвих сплавів із звичайною нержавіючою сталлю Х18Н10Т та титаном ВТ1, причому титан дещо менш активний, ніж нержавіюча сталь.

Дуже часто в контакті з деталями алюмінієвих сплавів можуть працювати деталі з кадмованої або оцинкованої Ст3. У цьому випадку при контакті з обома покриттями спостерігається захист сплаву АД31, причому більш повний з цинковим покриттям. Однак через те, що цинкове покриття товщиною 20-50 мм розчиняється значно швидше, ніж кадмієве покриття такої ж товщини через «роботу» основного металу як катод, втрати на таких зразках ставали з часом більшими, ніж на кадмованих. Покриття кадмієм захищає гірше, але зберігається на Ст3 значно довше за дуже жорстких морських умов.

Цинкове покриття на Ст3 розчиняється ще швидше при контакті металу зі сплавом 1915. У контакті з кадмованою сталлю на сплаві 1915Т повний захисний ефект не досягається, але втрати при цьому від контактної корозії незначні.

Дуже небезпечною є взаємодія алюмінію з усіма металами на основі міді (бронза, латунь і т. д.), а також з усіма дорогоцінними металами. Значний гальванічний ефект можуть давати такі метали, як нікель та олово.

Надзвичайно небезпечним є контакт алюмінієвих сплавів з ртуттю, галієм, індієм, що утворюють амальгами або легкоплавкі евтектики.

До групи небезпечних контактних матеріалів належить також графіт.

Контакт алюмінію та його сплавів з хромом та хромованими деталями не сприяє посиленню корозії алюмінію та допустимо практично у всіх типових атмосферних умовах.

В атмосфернихумовах контакт зі свинцем не є небезпечним, однак у місцях скупчення конденсату або іншого електроліту контакт зі свинцем може сприяти значному прискоренню корозії.

В умовах менш агресивної приморської атмосфери величина лотер від контактної корозії значно менша, але характер розподілу ефективності гальванічних пар практично залишається без змін.

Різко зменшуються корозійні втрати, спричинені гальванічною корозією у звичайних промислових та сільських атмосферних умовах. Вплив контакту настільки малий, що є відомості про можливість тривалого застосування в таких умовах алюмінієвих сплавів у парі з нержавіючою сталлю та титаном без спеціального захисту. Навіть звичайна сталь Ст3 в цих умовах незначно впливають на корозію більшості алюмінієвих сплавів.

У сухій атмосфері, наприклад в приміщенні, що опалюється, контакт алюмінію з міддю практично не впливає на швидкість корозії. Це доведено досвідом експлуатації місць контакту алюмінієвих електричних шинопроводів з мідними, а також широким застосуванням алюмінію, плакованого міддю.

В обсязі електроліту контактна корозія може бути значно сильнішою, ніж в атмосферних умовах. Однак у цьому випадку її величина залежить від електропровідності розчину. У чистій водопровідній воді контактна корозія багатьох гальванічних пар незначна. У міру її забруднення розчиненими солями агресивність середовища різко зростає. Найбільш сильна контактна корозія розвивається у морській воді. При цьому ефект гальванічного впливу металу сильно залежить від співвідношення площ контактуючих матеріалів, оскільки в середовищах з великою електропровідністю спостерігається значно вища дальність дії катода,деяким даним до 30 м.

Марки нержавіючих сталей 304 і 316 часто застосовуються як матеріал для кріплення алюмінієвих виробів у морській воді. При збільшенні площі деталей із сталі відбувається сильне руйнування алюмінієвих виробів. У морській воді нержавіюча сталь і титан поряд з монелями представляють дуже небезпечний контакт з алюмінієвими сплавами, більш небезпечний, ніж сталь 3. Швидкість розчинення алюмінієвого сплаву АМг61 з нержавіючою сталлю 1Х18Н9Т досягала 1,5 мм на рік при співвідношенні моді при швидкості руху води 10 м/сек та температурі 35±1 °С. При площі нержавіючої сталі 8-10% площі алюмінію розчинення останнього немає.

При контакті алюмінію та його сплавів з кадмованими та «цинкованими деталями» співвідношення площ не має значення.

Найбільш ефективним захистом від контактної корозії є електроізолюючі прокладки, що перешкоджають з'єднанню різнорідних металів. Значно зменшити втрати від контактної корозії, а також перешкоджати розвитку щілинної корозії можуть герметики різного типу. Болти та інші кріпильні деталі зі СтЗ для зменшення або повного усунення контактної корозії та інших цілей покривають цинком, алюмінієм або кадмієм. При цьому покриття повинні бути досить товстими (близько 200 мкм), для чого наносять цинк і алюміній методом гарячого занурення.

У замкнутих системах видалення води кисню значною мірою зменшує ефективність роботи контактної пари. Для цієї мети зазвичай використовують сульфід натрію.

Контакт алюмінію та його сплавів з будівельними матеріалами (бетон, штукатурка, гіпс, дерево та ін.), що перебувають у сухому стані, небезпечний. У цьому випадку в бетоні та інших подібних матеріалах корозійні процеси можутьпротікати практично лише в період затвердіння, далі швидкість цих процесів знижується, у деяких випадках навіть до нуля. При контакті з бетоном в атмосферних умовах, як показали десятирічні випробування в Канаді на зразках з алюмінієвих сплавів типу АМц, АД31 та АД33 без захисту, спостерігали переважно слабку рівномірну поверхневу корозію. Тільки в окремих випадках на зароблених у бетон зразках було виявлено корозію у вигляді піттингу максимальної глибини до 140 мкм. При випробуваннях у воді та у вологому ґрунті максимальна глибина була значно більшою і досягала 250-365 мкм відповідно.

Бітумні покриття у місцях контакту з будівельними матеріалами повністю запобігають розвитку корозії на алюмінієвих сплавах.

Прямий вплив дерева на корозію алюмінієвих сплавів незначний. Корозія алюмінію у контакті з деревом розвивається, коли вологість деревини перевищує 8-20%. У свою чергу вологість деревини залежить від відносної вологості та досягає критичної величини при відносній вологості повітря 85%. Корозія посилюється тим, що волога деревина більшості порід дерев має кислу реакцію (рН 3). Випробування протягом 5 років у сільській та морській атмосфері великої кількості зразків з алюмінієвих сплавів типу АД1 та Д1 у контакті з деревиною різних порід показали, що на більшості зразків розвивається невелика корозія. Тільки окремих випадках глибина піттингів сягає 400 мкм. У цьому корозійні ефекти більше залежить від фізичних властивостей деревини та умов випробувань, ніж від кислотності деревини. Алюмінієві сплави із звичайним захистом лакофарбовими покриттями можуть застосовуватися практично в контакті з усіма породами дерев.

Автор:АдміністраціяЗагальна оцінка статті:Опубліковано:2012.10.11

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _