Роль корозійного чинника в процесах корозійно-ерозійного руйнування конструкційних сталей - Автореферат

Національна академія наук україни Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукДніпропетровськ) Міністерства освіти України, кафедра хімічного опору матеріалів та захисту від корозії Дисертацію присвячено встановленю основних закономірностей прояву корозійного чинника в умовах кавітації конструкційних сталей різного структурного стану в залежності від природи та складу рідких середовищ, а також розробленню на цій основі методів оцінки агресивності корозійних середовищ та підвищення опору корозійно-ерозійному руйнуванню (КЕР). На основі електрохімічних досліджень поверхні, деформованої в процесі кавітації, а також порівняльної оцінки опору сталей КЕР в корозійно інертних та агресивних середовищах, встановлено важливу роль корозійного чинника в процесах руйнування. Розроблено експериментальну методику порівняльної оцінки ефективності інгібування КЕР та показано перспективи інгібіторного захисту сталей від КЕР з домінуючим впливом корозійного чинника. Закономерности проявления коррозионного фактора в процессах КЭР установлены на основе: а) электрохимических исследований поверхности, деформируемой в процесе кавитации, и оценок изменения электродного потенциала, поляризационных кривых, поляризационного сопротивления и констант Тафеля; б) исследований дискового вращающегося электрода; в) изучения влияния на КЭР РН водных сред в диапазоне 2,2-13,7, их ингибирования, а также сравнительной оценки КЭР в водных и коррозионно-инертных неводных средах.Причиною втрати цілісності конструкцій часто виступає корозійно-ерозійне руйнування (КЕР) матеріалу внаслідок кавітаційної дії середовища. З позицій хімічного опору матеріалів процес КЕР розглядається в роботах А.І. Разом з тим недостатня в загальному увага до ролі корозійного чинника обмежує розробку способів підвищення опору руйнуванню, які б базувалися на гальмуванні корозійного впливу робочого середовища. Однак логічно розглядати, що корозійний чинник відповідальний і за втрати маси в результаті ерозійного зношування - викришування локальних обємів металу за втомним механізмом, який приписують суто механічному впливу рідини. Мета роботи - встановити основні закономірності прояву корозійного чинника в умовах кавітації конструкційних сталей різного структурного стану в залежності від природи та складу рідких середовищ і розробити на цій основі методи оцінки агресивності корозійних середовищ та підвищення опору КЕР.Можна зауважити, що при низьких амплітудах коливань А чи швидкостях обертання V різниці у закономірностях зміни Wst незначні для різних станів металу, що вказує на низьку структурну чутливість швидкості КЕР сталі в цих умовах кавітаційного навантаження. Більш інтенсивна деполяризація катодних реакцій спричиняє зміщення потенціалу корозії протягом інкубаційного періоду в позитивному напрямку, а сумісне зростання швидкостей катодних та анодних реакцій зумовлює різке падіння Rp від 6,2 КОМ/см2 (за стаціонарних умов) до 1…2 КОМ/см2 (за умов кавітації). Порівняльний аналіз різних методів досліджень КЕР показав, що використання як вібраційних методик з регульованою амплітудою коливань, так і методики з обертовим диском з регульованою швидкістю обертання, дозволяє досліджувати КЕР з врахуванням корозійного чинника, а загальні закономірності впливу структури матеріалу, гідродинамічних умов, складу рідини на опір КЕР можна отримувати незалежно від методу випробувань. З метою оцінки вкладу суто перемішування рідини в загальний ефект зростання швидкості електродних реакцій та корозії при кавітації досліджено кінетику катодних реакцій та розраховано поляризаційний опір дискового електроду зі сталі 30 у водогінній воді за різних швидкостей його обертанння. З іншого боку порівняння КЕР у водних та неводних середовищах показало, що навіть за однакового ефекту зниження Нм (однакового механічного впливу середовища) швидкості КЕР у неводних середовищах на два порядки нижчі, ніж у воді, що відображає вклад саме корозійного чинника в останньому випадку.Для вуглецевих та низьколегованих сталей встановлено дві області кавітаційного навантаження за характером впливу корозійного чинника на процес КЕР у воді. За низької інтенсивності кавітація стимулює корозійне руйнування сталей внаслідок послаблення дифузійних та концентраційних обмежень, а також руйнування захисних плівок. За високої інтенсивності кавітація додатково інтенсифікує механічне руйнування сталей шляхом викришування металевих частинок. Кавітаційні умови початку ерозії у воді низьколегованих сталей шляхом викришування металевих частинок співпадають з умовами, які зумовлюють пластичне деформування кавітованої поверхні (зміну мікротвердості). Показано широкі можливості підвищення опору КЕР вуглецевих та низьколегованих сталей шляхом управління корозійним чинником процесу КЕР.

2. Основний зміст роботи