Przeglądaj wersję html pliku:

08_Korozja szczelinowa


POLITECHNIKA SZCZECIŃSKA INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA PRZEDMIOT: KOROZJA I OCHRONA PRZED KOROZJĄ ĆWICZENIA LABORATORYJNE Temat ćwiczenia: KOROZJA WŻEROWA I SZCZELINOWA Cel ćwiczenia Zapoznanie się z mechanizmem korozji wżerowej i szczelinowej. Wstęp Istnieją dwie metody testujące: Metoda A – Test na korozję wżerową w roztworze chlorku żelaza (III); Metoda B – Test na korozję szczelinową w roztworze chlorku żelaza (III). Te metody testowe obejmują procedury dla wyznaczenia odporności na korozję wżerową i korozję szczelinową stali nierdzewnych i stopów, podczas eksponowania ich w utleniającym środowisku chlorków. Metoda A polega na określeniu względnej odporności stali nierdzewnych, stopów na bazie niklu, stopów z dużą zawartością chromu na korozję wżerową, podczas gdy metoda B służy określaniu zarówno odporności na korozję wżerową i odporności na korozję szczelinową tych stopów. Metody te mogą zostać użyte w celu określenia wpływu obecności dodatków stopowych, obróbki cieplnej i procesów powierzchniowych na odporność na korozję wżerową i odporność na korozję szczelinową. Wyniki mogą zostać wykorzystane do tego, aby uszeregować stopy w porządku zwiększania odporności na korozję wżerową i korozję szczelinową w określonych warunkach. W żaden sposób nie można stwierdzić tą metodą, jaka jest odporność stopów w środowiskach, które nie zawierają chlorków. Wyniki tych porównawczych testów zostały skorelowane z prawdziwym środowiskiem, takim jak np. naturalna woda morska w temperaturze otoczenia, środowiska silnie utleniające, środowiska o niskim pH, środowiska zawierające chlorki. Metoda A i B zostały zaprojektowane, by skrócić czas, jaki potrzebny jest do zainicjowania korozji lokalnej, w porównaniu z większością naturalnych środowisk. W konsekwencji, stopień skorodowania podczas testowania będzie większy niż w naturalnych środowiskach, w podobnym okresie czasu. W teście zostanie użyty 6% roztwór chlorku żelaza (III). Do badania zostaną przygotowane także określone próbki. W teście używać będziemy dla porównania trzech gatunków stali: węglowej, nierdzewnej (ok. 13%Cr), kwasoodpornej (ok.18%Cr, 8%Ni). Zalecany typowy rozmiar próbek do badań to 25 x 50 mm, chociaż mogą być użyte różne kształty i wielkości. Wszystkie próbki w serii powinny mieć ten sam wymiar, aby mogły zostać porównane.
KOROZJA WŻEROWA I SZCZELINOWA – ćwiczenia laboratoryjne 1

Jeżeli wżery na granicach ziaren są częścią składową oceny, to proporcja powierzchni granic ziaren do powierzchni próbek powinna być mała z powodu podatności powierzchni granic ziarn na korozję wżerową. UWAGA 1 – Grubość próbki może wpłynąć na szczelność szczeliny i wynik testu. Kiedy próbki są wycinane przez cięcie nożycami, zniekształcony materiał powinien zostać usunięty przez obróbkę mechaniczną powierzchni albo szlifowanie przed testowaniem, chyba, że odporność na korozję ciętych krawędzi nie jest oceniana. Całe powierzchnie próbek powinny zostać wypolerowane jednolicie. Należy użyć papieru ściernego o gradacji 120, by uzyskać zadowalający efekt. Preferowane jest polerowanie na mokro, ale jeśli zastosuje się polerowanie na sucho, należy zrobić to powoli, by uniknąć przegrzewania próbki. Ostre krawędzie próbek powinny zostać zaokrąglone. UWAGA 2 – Chociaż preferowana jest wypolerowana powierzchnia, próba może zostać zmieniona przez przeprowadzającego test, by ocenić inaczej obrobione zewnętrzne krawędzie, np. przez frezowanie. Przebieg ćwiczenia 1. Należy wyznaczyć wymiary próbek i obliczyć sumę całkowitego obszaru wystawionego na działanie odczynnika. 2. Oczyścić powierzchnie próbek specjalną pastą, opłukać dobrze wodą, zanurzyć w acetonie albo alkoholu metylowym i suszyć w powietrzu. 3. Zważyć każdą próbkę z dokładnością do 0,001 g i pozostawić pod suszarką do czasu użycia. Metoda A – Test na korozję wżerową w roztworze chlorku żelaza (III) Potrzebna aparatura: 1. Szklana zlewka (1000 ml). 2. Szklane widełki (łoże) – wymiary będą ograniczone do takich, które pozwolą na przejście przez wylot szklanej zlewki. 3. Szklana probówka, będzie napełniana 150 ml roztworu. 4. Termostat. Procedura: 1. Nalać 600 ml roztworu chlorku żelaza (III) do 1000 ml szklanej zlewki. Jeśli są użyte próbki większe niż standardowe, należy dostarczyć dodatkowo roztworu o objętości co najmniej 20 ml/cm2 powierzchni próbki. Przenieść szklaną zlewkę do wanny o stałej temperaturze i pozwolić roztworowi na osiągnięcie pożądanej temperatury. Odpowiednie temperatury dla testu to 22 ± 2°C i 50 ± 2°C. 2. Umieścić próbki w szklanych widełkach i zanurzyć w roztworze, gdy ten osiągnie pożądaną temperaturę. Utrzymać temperaturę roztworu przez cały czas trwania próby. 3. Przykryć zlewkę szkiełkiem zegarkowym. Najodpowiedniejszy okres badania to 72 h, chociaż mogą zostać użyte inne czasy zależnie od materiałów
KOROZJA WŻEROWA I SZCZELINOWA – ćwiczenia laboratoryjne 2

jakie są oceniane. 4. Wyjąć próbki, wypłukać je wodą i wyszorować nylonową szczotką pod strumieniem wody, aby usunąć produkty korozji, zanurzyć w acetonie albo alkoholu metylowym i suszyć w powietrzu. Ultradźwiękowe czyszczenie może zostać użyte jako metoda alternatywna w przypadkach, gdzie trudne jest usunięcie produktów korozji z głębokich wżerów. 5. Zważyć każdą próbkę z dokładnością do 0,001 g i pozostawić do oceny. Metoda B – Test na korozję szczelinową w chlorku żelaza (III) Potrzebna aparatura: 1. Cylindryczne klocki z tworzywa sztucznego, dwa dla każdej próbki do badań, każdy o średnicy 12,7 mm i wysoki na 12,7 mm. Należy naciąć w szczycie każdego cylindra prostopadłe bruzdy szerokie na 1,6 mm i głębokie na 1,6 mm, w których będą trzymały się gumowe opaski. 2. Gumowe opaski (o niskiej zawartości siarki (0,2 % maksimum)), dwie dla każdej próbki do badań. 3. Probówki. 4. Gumowa zatyczka, z otworem w centrum do wkładania rurki szklanej, która służy jako odpowietrznik. 5. Termostat. Procedura: 1. Dodać 150ml roztworu chlorku żelaza (III) do każdej probówki, wstawić gumowy korek i umieścić rurkę w termostacie, aż osiągnie pożądaną temperaturę. Odpowiednie temperatury dla tej metody to 22 ± 2°C i 50 ± 2°C. 2. Przymocować dwa bloki do próbki gumowymi opaskami. Należy użyć rękawiczek ochronnych, by uniknąć kontaktu ręki z powierzchniami metalu podczas tej operacji. 3. Po osiągnięciu przez roztwór pożądanej temperatury, nachylić rurkę pod kątem 45 stopni i wsunąć próbkę na dno rurki, zatkać ponownie korkiem i włożyć z powrotem rurkę do wanny. 4. Najefektywniejszy okres badania to 72 h, chociaż mogą zostać użyte inne czasy zależnie od materiałów, jakie są oceniane. Próbki mogą zostać zbadane w odstępach przez zlewanie roztworu do czystej zlewki i wysuwanie próbek z probówki. 5. Opłukać próbkę w wodzie i ocenić ją w czterech punktach styczności z gumowymi opaskami i pod obydwoma blokami. Jeśli eksponowanie próbek jest dalej konieczne, próbka i roztwór powinny zostać ponownie włożone do probówki przed suszeniem próbki i probówka powinna natychmiast zostać włożona do kąpieli wodnej. UWAGA 3 – Wyciągnięcie próbek przed oglądaniem może oddziaływać na tempo korozji i należy porównać te skutki z tymi otrzymanymi przy ciągłym zanurzeniu. 6. Po zakończeniu testu wyjąć próbki, opłukać wodą i wyszorować nylonową szczecinową szczotką pod strumieniem wody, by usunąć produkty korozji,
KOROZJA WŻEROWA I SZCZELINOWA – ćwiczenia laboratoryjne 3

zanurzyć w acetonie albo alkoholu etylowym i suszyć na powietrzu. Ultradźwiękowe czyszczenie może zostać użyte w tych przypadkach, gdzie trudne jest usunięcie produktów korozji z głębokich wżerów albo szczelin. 7. Zważyć każdą próbkę z dokładnością do 0,001 g i przeznaczyć do oceny. Badanie i ocena próbek 1. Obejrzeć powierzchnie próbki. Strata masy próbki, jest często wystarczająca, aby scharakteryzować odporność na korozję wżerową i szczelinową różnych materiałów. Podać szczegółowy opis, który powinien zawierać miarę maksymalnej głębokości wżeru, średniej głębokości wżeru, gęstość wżerów i głębokość szczelin. UWAGA 4 – Często pożądane jest, aby sondować miejsca wżeru na powierzchni metalu igłą, by wykryć dany wżer. Rezultatem korozji lokalnej często są zamknięte wżery. UWAGA 5 – Test będzie nieistotny, jeśli gumowa opaska przerwie się podczas okresu badania. 2. Zbadać powierzchnię próbki w małym powiększeniu (na przykład 20x). Porównać wżery na krawędziach próbki i na powierzchni, wiedząc, że wżery na krawędzi mogą oddziaływać na powstawanie wżerów na powierzchni próbki. Wżery na krawędziach mogą zostać zlekceważone, chyba, że np. szacuje się podatność na korozję po granicach ziaren. 3. Zmierzyć najgłębsze wżery odpowiednią techniką; na przykład, profilometrem lub mikroskopem ze skalibrowaną gałką ogniskowej albo skalibrowanym okularem. Zmierzyć wystarczającą liczbę wżerów, aby określić najgłębszy wżer i średnią dziesięciu najgłębszych wżerów. Nie zawierać w obliczonej średniej głębokości wżerów, które przecinają krawędzie próbki. 4. Zliczyć ilość wżerów na powierzchniach próbki pod niewielkim powiększeniem (na przykład, 20x) określając gęstość wżerów. Jasna plastyczna siatka, podzielona w centymetrach, może być pomocna, albo powierzchnia może zostać podzielony przez trasowanie cienkimi liniami. 5. Wizualnie zidentyfikować atak korozji szczelinowej (metoda B) pod gumową opaską i blokami. Zmierzyć głębokość wżeru pod blokami i w punktach styczności z gumowymi opaskami (otwartego nacięcia) używając odpowiednią technikę: profilometr albo mikroskop ze skalibrowanym okularem. Sprawozdanie 1. Zarejestrować procedurę pomiarową, jaka została użyta, wielkość próbki i przygotowanie powierzchni, czas próby, temperaturę i sposób, w jaki obecność wżerów albo szczelin została oszacowana. UWAGA 6 – Ważne jest, by zarejestrować sposób, w jaki obecność wżerów albo szczelin została oszacowana, na przykład, wżery o małej średnicy (albo wżery w regionie ataku korozji szczelinowej), które nie zostały zidentyfikowane przez profilometr mogą zostać dostrzeżone przy małym powiększeniu mikroskopu. Dlatego drugi sposób byłby dokładniejszy. 2. Zarejestrować maksymalną głębokość wżeru (metoda A) i średnią z
KOROZJA WŻEROWA I SZCZELINOWA – ćwiczenia laboratoryjne 4

dziesięciu najgłębszych wżerów w mikrometrach oraz gęstość wżerów na centymetr kwadratowy dla obu powierzchni próbki. 3. Zarejestrować średnią głębokość ataku szczelinowego (metoda B) w mikrometrach pod blokami i w punktach styczności gumowych opasek. 4. Wyliczyć stratę masy próbki i zapisać w gramach na centymetr kwadratowy dla obu metod. W opracowaniu danych pomocna będzie tabela:
Nr próbki Materiał Pole powierzchni [mm2] Waga przed testem [g] Waga na jednostkę powierzchni [g/mm2] Temperatura testu [°C] Czas testu [h] Opis próbki* 1 2 3 4 5 6

Waga po teście [g] Waga na jednostkę powierzchni [g/mm2] * patrz wskazówki zawarte w akapicie: Badanie i ocena próbek oraz Sprawozdanie

Słowa kluczowe Korozja szczelinowa; korozja wżerowa; roztwór chlorku żelaza (III); korozja lokalna; stale nierdzewne; stopy na bazie niklu. Literatura: 1. H. Uhlig: „Korozja i jej zapobieganie”, Wydawnictwa Naukowo – Techniczne, Warszawa, 1976, 2. G. Wranglen: „Podstawy korozji i ochrony metali”, Wydawnictwa Naukowo – Techniczne, Warszawa, 1975, 3. J. Baszkiewicz, M. Kamiński: „Podstawy korozji materiałów”, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 1997. 4. L. A. Dobrzański: „Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo”, Wydawnictwa Naukowo – Techniczne, Warszawa, 2002,

KOROZJA WŻEROWA I SZCZELINOWA – ćwiczenia laboratoryjne

5

 
statystyka