Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 1

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: acoustic emission technigues

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Badanie procesu korozji wżerowej stali stopowych i stopów aluminium metodą dynamicznej elektro-chemicznej spektroskopii impedacyjnej oraz emisji akustycznej

Krakowiak S.

Zeszyty Naukowe Politechniki Gdańskiej. Chemia

2012

Nr 69(620)

3-91

Duża grupa materiałów konstrukcyjnych zawdzięcza swoje właściwości użytkowe występowaniu warstwy pasywnej. Do tej grupy należą materiały takie jak: stale stopowe, stopy aluminium, tytanu, niklu. Mogą one ulegać degradacji w wyniku działania agresywnego środowiska zawierającego np. jony chlorkowe. Przyjmuje się, że około 25% wszystkich zniszczeń związanych jest z korozją wżerową. Proces lokalnego zniszczenia pokrytego warstwa pasywną metalu ma charakter stochastyczny - wymaga więc statystycznej oceny wyników badań. Wyjaśnienie przyczyn procesu korozji wżerowej jest bardzo trudne. Istnieje zgoda co do tego, że warunkiem koniecznym wystąpienia procesu jest obecność w środowisku jonów agresywnych, np. chlorkowych. Natomiast opis procesów zniszczenia warstwy pasywnej to kilkanaście lub kilkadziesiąt teorii, które są potwierdzane lub negowane przez otrzymywane różnymi metodami wyniki eksperymentalne. W części wstępnej pracy dokonano krótkiego przeglądu metod mających za zadanie podniesienie odporności stali stopowych w układach, gdzie istnieje możliwość wystąpienia korozji wżerowej. Omówiono również metody badania korozji wżerowej, zaczynając od najprostszych polegających na ekspozycji próbek stali stopowych w roztworach modelowych, po klasyczne elektrochemiczne stosowane do wyznaczania wartości krytycznych procesu (Enp, Ecp, CPT). Metody spektroskopowe, do których należy elektrochemiczna spektroskopia impedancyjna używana do oceny warstw pasywnych była stosowana w badaniu korozji wżerowej, ale równocześnie zwracano uwagę na ograniczenia związane z niestabilnością oraz szybkimi zmianami układu ulegającego degradacji. Problem ten został rozwiązany poprzez zastosowanie nowej metody badawczej nazwanej dynamiczną elektrochemiczną spektroskopią impedancyjną. W pracy przedstawiono wyniki kompleksowego badania stali 1.4301 (AISI 304) przeprowadzonego według zaproponowanej nowej metodyki pomiarowej opartej o dynamiczną elektrochemiczną spektroskopią impedancyjną. Zbadano etap poprzedzający inicjację korozji wżerowej, korozję w stanie metastabilnym oraz stadium rozwoju zainicjowanych wżerów. Stwierdzono, ze pomiary impedancji elektrodowej w warunkach potencjodynamicznych (stan poprzedzający inicjację korozji wżerowej) oraz potencjostatycznych (korozja w stanie metastabilnym) są bardzo efektywnym narzędziem w badaniu zachowania się warstw pasywnych w agresywnych środowiskach. Metoda pozwala na badanie transportu jonów i wakansji w warstwie pasywnej. Analiza zaproponowanych na podstawie wyników badań elektrycznych układów zastępczych pozwala na uzyskanie zależności potencjałowych lub czasowych każdego elementu układu. Na tej podstawie zostały przedstawione wnioski dotyczące najbardziej prawdopodobnego mechanizmu inicjacji korozji wżerowej. Metoda dynamicznej elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej pozwala na rozwijanie istniejących metod badania układów ulegających pasywacji oraz związanemu z niż lokalnemu niszczeniu warstewek ochronnych. Przykładem takiego podejścia są przedstawione wyniki badań uzyskanych techniką cyklicznej termometrii. Dzięki dodaniu elektrochemicznej techniki zmiennoprądowej DEIS, oprócz klasycznego cyklicznego termogramu, dodatkowo otrzymano widma impedancyjne, które przedstawiono w funkcji temperatury. Widma poddano klasycznej analizie. Dzięki temu określono ilościowo zmianę parametrów zastępczego układu impedancyjnego w funkcji temperatury.

The properties of a number of construction materials rely on a presence of passive layer. These materials include stainless steels, aluminum alloys, titanium alloys and many other. They can undergo degradation due to an impact of aggressive environment containing for instance abundant chloride ions. It is estimated that about 25% of all damages are connected with pitting corrosion. A process of local breakdown of the passive layer on metal is stochastic in character so it requires statistic evaluation of the results of investigation. Explanation of the reasons of pitting corrosion process is very difficult. There is a consent that an indispensible condition for pitting process is presence of aggressive ions in the environment, for example chloride ones. However, a description of the processes of passive layer degradation engulfs several theories, which are confirmed and denied by the experimental results obtained via different methods. An introductory part of the thesis contains a short review of the methods aimed at an increase in resistance of stainless steels under the circumstances when there is a possibility of pitting corrosion occurrence. The methods of pitting corrosion investigation have also been discussed, starting from the most simple ones consisting in an exposure of stainless steel samples to model solution and ending with the classic electrochemical ones utilized for selection of the critical parameters of the process (Enp, Ecp, CPT). Spectroscopy methods, especially electrochemical impedance spectroscopy used for evaluation of passive layers, have been employed for investigation of pitting corrosion but simultaneously an emphasis has been put on their limitations connected with instability and rapid changes of the systems undergoing degradation. These problems have been solved by application of a new investigation method named dynamic electrochemical impedance spectroscopy. The thesis presents the results of a throughout investigation of 1.4301 steel performed using the proposed novel measurement methodology based on dynamic electrochemical impedance spectroscopy. The investigation concerned the stage preceding initiation of pitting corrosion, corrosion in the metastable stage and the stage of pit propagation. It was found that electrode impedance measurements under potentiodynamic conditions (the stage preceding pitting corrosion initiation) and potentiostatic ones (corrosion in the metastable stage) constitute a very effective tool of investigation of passive layer behavior in aggressive environments. This method allows investigation of ion and vacancies transport in the passive layer. An analysis of proposed electrical equivalent circuits (based on the performed measurements) makes it possible to obtain potential and time dependences of each electrical element. Such analysis was the basis of conclusions concerning the most probable mechanism of pitting corrosion initiation. Implementation of dynamic electrochemical impedance spectroscopy allows development of already existing methods of investigation of the systems undergoing passivation and related local degradation of protective layers. Accordingly, the thesis presents the results of investigations carried out using cyclic thermometry technique, described by Burstein. Due to the implementation of electrochemical ac technique, DEIS, apart from a classic cyclic thermogram the additional impedance spectra were obtained, which were plotted against temperature. The spectra were subjected to the classical analysis. Thus, quantitative changes of the parameters of impedance equivalent circuit were determined versus temperature. The electrochemical methods applied for evaluation of a susceptibility of stainless steels and aluminum alloys to pitting corrosion cannot be utilized for monitoring of that type of corrosion. The results of acoustic emission investigations of stainless steel and aluminum alloys have been presented. Corrosion had been induced with the use of cyclic polarization method. Occurrence of acoustic emission indicates the stage characterized by emission of acoustic signals. Such stages are believed to be passive layer cracking and gaseous hydrogen evolution at the bottom of propagating pits. In case of aluminum a very good correlation between results of acoustic and electrochemical investigations has been found. Despite rather random occurrence of acoustic signals a cumulative probability of pitting corrosion onset distribution function determined based on acoustic data precedes for all potential values the respective cumulative distribution function determined based on electrochemical investigations for stainless steel and aluminum.