Koncepcja mechaniczno-chemicznego rozwoju szczelin w metalach i stopach

• Autorzy: Pietrov, L. , Janka, R. M.

Warianty tytułu

EN

The concept of mechanical and chemical growth of crevices in metals and alloys

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiano nową koncepcję opisu procesów zachodzących w szczelinie w warunkach występowania korozji naprężeniowej. Wykazano, że przy opisie mechanizmu mechaniczno-korozyjnego niszczenia metali po- winno się wziąć pod uwagę nie tylko fakt, iż rozwój szczeliny w warunkach występowania korozji naprężeniowej wynika z mechanicznego oddziaływania obciążeń niszczących, powodujących rozprzestrzenianie się szczeliny oraz chemicznego (korozyjnego) niszczenia metali, ale także należy uwzględnić skutki działania obciążeń mechanicznych, powodujących obniżenie odporności korozyjnej metali i przyśpieszających ten proces. Wykazano, że przy opisie przebiegu procesów fizykochemicznych zachodzących w szczelinie powinno się wyróżnić cztery działające ogniwa galwaniczne, a mianowicie: słabe ogniwo naprężeniowe, którego elektrody stanowią wierzchołek oraz krawędzie szczeliny, silne ogniwo galwaniczne z elektrodami utworzonymi przez nowo utworzoną świeżą ("czystą") i istniejącą już wcześniej "starą" utlenioną powierzchnię szczeliny, silne galwaniczne ogniwo wodorowe oraz w przypadku długiej szczeliny - stężeniowe ogniwa galwaniczne, powstałe wskutek wystąpienia gradientu stężenia elektrolitu na jego długości. Ponadto należy uwzględnić różnorodne ich oddziaływania na proces rozwoju szczeliny. Przedstawiono opis działania tych ogniw i ich rolę w rozwoju szczeliny, a także rozpatrzono przypadek występowania zjawiska stępiania się wierzchołka szczeliny. Podano zestaw wielkości mających wpływ na szybkość rozprzestrzeniana się szczeliny. Wykazano, że szybkość rozprzestrzeniana się szczeliny może być opisana funkcją v = f(K1, i, T, w, t, B) lub v = f(K1, ^E, T, w, t, B), gdzie: K1 - współczynnik intensywności naprężeń, i - gęstość prądu płynącego przez wierzchołek szczeliny, ^E - siła elektrodynamiczna ogniwa galwanicznego w szczelinie, T - temperatura bezwzględna, t - czas, w - prędkość ruchu środowiska korozyjnego, B - wpływ właściwości mechanicznych materiału na prędkość rozwoju szczeliny.

EN

A new concept of description of processes taking place in a crevice with the occurring stress corrosion was presented in the article. It was proved that the description of mechanical and corrosive mechanism of metal corrosion should include not only the fact that the growth of crevice with the occurring stress corrosion results from the mechanical influence of loads causing the growth of crevice and chemical (i.e. corrosive) destruction of metals. Also the results of action of mechanical loads leading to reduced corrosion resist- ance of metals and a number of physical and chemical processes occurring In crevice which accelerate this process should be taken into account. It was also demonstrated that four functioning galvanic cells should be distinguished in the description of physical and chemical processes occurring in crevice, namely: weak stress cell whose electrodes constitute the verte and the sides of crevice, strong galvanic cell with electrodes made up of newly created fresh ("pure") surface of crevice and already existing "old" oxidized surface of crevice, strong galvanic hydrogen cell and in case of a long crevice - concentration galvanic cells resulting from the occurrence of electrolyte concentration gradient. Moreover, their varied influences on the growth of crevice should be taken into consideration. The description of performance of these cells and their role in the growth of crevice were presented. A case was also studied in which the phenomenon of blunting the vertex of crevice occurred. A set of quantities influencing the growth rate of crevice was given. It was shown that the growth rate of crev- ice can be described by means of the following function v = f(K1, i, T, w, t, B) or v = f(K1, ^E, T, w, t, B), where K1 - coefficient of intensity of stresses, i - density of current flowing through the vertex of crevice, ^E - electrody- namics force of galvanic cell in crevice, T - absolute temperature, t - time, w - speed of movement of corrosion medium, B - influence of mechanical qualities of material on the growth rate of crevice.

Słowa kluczowe

PL

korozja naprężeniowa; mechanizm rozwoju szczelin; rozwój szczelin w metalach i stopach

• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 30, nr 4
• Strony: 249-255
• Opis fizyczny: Bibliogr. 39 poz., rys.

Twórcy

autor

Pietrov, L.

autor

Janka, R. M.

• Katedra Inżynierii Procesowej, Wydział Przyrodniczo-Techniczny, Uniwersytet Opolski, Opole,

Bibliografia

• [1] Panasiuk W. W., Ratycz Ł. W., Dmytrach I. N.: Mietodika opriedielenija elektrochimiczeskogo sostojania w wierszynie trieszczyny pri ispytanijach konstrukcjonnych matieriałow na trieszczynnostojkost w korozjonnych sriedach. Zawodska łaboratoria 7 (1984). 56-59.
• [2] Panasiuk W. W., Ratycz Ł. W., Dmytrach I. N.: Opriedielenije bazowych diagramm cykliczeskoj korrozjonnoj trieszczynostojkosti stalej z ucztom ekstriemalnych elektrochimiczeskich usłowij w trieszczynie. Żurnał: Dokłady Akademii Nauk SSR 5 (1986) 1128-1131.
• [3] Romaniw O. N., Nikiforczyn G. N.: Miechanika korrozjonnogo razruszenia konstrukcjonnych spławow. Izd. Mietałłurgija, Moskwa (1986).
• [4] Dmitrach I. M., Panasiuk W. W., Wpływ korozijnych seredowiszcz na łokalne rujnowannia metaliw bila koncentratoriw naprużeń. Nacjonalna Akademia Nauk Ukrainy, Lwiw (1999).
• [5] Kurow O. W., Mielechow R. K.: O potienciale i pH w wierszynin razwiwajuszczejsia trieszczyny. Żurnał: Zaszczita mietałłow 3 (1979) 314-316.
• [6] Panasyuk V. V.: Strength and fracture of solids with cracks. National Academy of Sciences, ФMI HAH, Ukraine Lvov (2002).
• [7] Dmytrakh I. M., Syrotyuk A. M., Hrabovskyi R. S.: Model of surface fatigue crack nucleation as result of corrosion deformation interactions. 14th European Conference on Fracture, Cracow, Poland, September, 2002. UK: EMAS Publisshing (2002) 489-496.
• [8] Ratycz Ł. W., Dmytrach I. N., Kurow O. W.: Ob usłowijach w wierszynin trieszczyny pri ispytanijach matieriałow w korrozjonnoj sriedie. Żurnał: Zaszczita mietałłow 1 (1984) 85-90.
• [9] Pietrov L., Janka R. M.: Analiza podstaw koncepcji mechaniczno-korozyjnego niszczenia metali i stopów. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn, PAN i Komitet Budowy Maszyn, Wyd. Naukowe PWN Z. 4(144) (2005) 19-33.
• [10] Janka R. M., Pietrov L., Pietkun I.: Analiza rozwoju szczelin korozji naprężeniowej. ZN Uniwersytetu Opolskiego, Nauki techniczne, Seria Inżynieria Procesowa w Ochronie Środowiska, Nr 21, Opole (2004) 62-68.
• [11] Janka R. M., Pietkun I., Pietrov L., Pietrzak R.: Wpływ elektrolitycznego wodorowania na korozyjne właściwości stali. ZN Uniwersytetu Opolskiego, Nauki techniczne, Seria Inżynieria Procesowa w Ochronie Środowiska, Nr 23, Opole (2006) 95-101.
• [12] During E.: Corrosion Atlas. Elsevier Appled Science, Amsterdam (1991).
• [13] Not Dż. F.: Wlijanije sriedy na rost trieszczyny pri monotonnom i cykliczeskom nagrużenii. Korrozjonnaja ustałost mietałłow. Izd. Naukowa Dumka, Kijew (1982) 7-38.
• [14] Pietrow Ł.: Fiziko-chimiczeskije aspiekty korrozjonnogo razruszenija. Żurnał: Fiziko-chimiczeskaja miechanika matieriałow 3 (2001) 127-130.
• [15] Pietrow Ł. N.: O fiziko-chimiji elektrochimiczeskich processow u wierszyny korrozjonno-miechaniczeskoj trieszczyny. Żurnał: Fizikochimiczeskaja miechanika matieriałow, Lwiw 5 (2003) 117-119.
• [16] Janka R. M., Pietrowicz Olik A.: Przyczynek od oceny odporności korozyjnej i zmęczeniowej stopów glinu w 3% roztworze NaCl. ZN Uniwersytetu Opolskiego, Nauki Techniczne 22, Seria Inżynieria Procesowa w Ochronie Środowiska, Opole (2005) 63-68.
• [17] Jakubowski M.: Problemy propagacji pęknięć korozyjno-zmęczeniowych w stalach okrętowych i oceanicznych. Wyd. Politechniki Gdańskiej, Gdańsk (2002).
• [18] Baszkiewicz J., Kamiński M.: Podstawy korozji materiałów. Oficyna Wyd. PW, Warszawa (1997).
• [19] Bala H.: Korozja materiałów. Teoria i praktyka. Wyd. PCz, Częstochowa (2002).
• [20] Pourbaix M.: Significance of protection potential in pitting, intergranular corrosion and stress corrosion cracking. J. Less-Common Metallic 28 (1972).
• [21] Pourbaix M.: Wykłady z korozji elektrochemicznej. PWN, Warszawa (1978).
• [22] Wranglén G.: Podstawy korozji i ochrony metali. WNT, Warszawa (1985).
• [23] Blicharski M.: Odkształcanie i pękanie. Uczelniane Wydawnictwa Naukowo- Dydaktyczne, AGH, Kraków (2002).
• [24] Antropow Ł. I.: Tieoriticzeskaja elektrochimija. Izd. Wysszaja Szkoła, Moskwa (1984).
• [25] Atkins P. W.: Podstawy chemii fizycznej. PWN, Warszawa (1999).
• [26] Fontana G., Greek N. G.: Corrosion Engineering. McGraw-Hill Book Company, New York (1978).
• [27] Pietrow L., Janka R. M., Pietkun I.: O dwojakoj roli agriessiwnoj sriedy w razwitiji trieszczyn koroziji pod napriażenijem. Fiziko-Chimiczna Mechanika Materialiw. Specjalnyj Wypusk "Problemy korrozij ta protikorozijnoho zachistu materialiw", Ukraina, Lwiw 4 (2004) 86-89.
• [28] Praca zbiorowa pod red. Flisa J.: Wodorowe i korozyjne niszczenie metali. PWN, Warszawa (1979).
• [29] Zwierzycki W. (red): Modele prognostyczne korozyjno-mechanicznego zużywania się elementów maszyn. ITE, Radom – Poznań (2002).
• [30] Zwierzycki W., Stachowiak A., Corrosive and mechanical wear calculation the integrated conception. Fiziko-Chimiczna Mechanika Materialiw, Specjalnyj wypusk "Problemy korrozij ta protikorozijnoho zachistu materialiw, Ukraina, Lwiw 4 (2004) 98-101.
• [31] Kocańda S., Smoliński H., Tomaszek H.: On predicting the fatigue life of aircraft structural components under random loadings in case two-dimensional crack propagation process. Bull. Polish Ac. Sciences, Tech. Sc. 38 (1990) 19-27.
• [32] Łunarska E., Nikiforow K., Pyrża J.: Monitorowanie zagrożenia korozją i nawodorowaniem instalacji przemysłowych. Ochrona przed Korozją 12 (2001) 315-322.
• [33] Łunarska E.: Zagrożenie korozją wodorową instalacji przemysłu rafineryjnego. Opracowanie literaturowe. Sprawozdanie IChF PAN (1996).
• [34] Łunarska E.: Pomiary nawodorowania metalu instalacji i urządzeń przemysłowych. Ochrona przed Korozją 10 (2001) 266-273.
• [35] Kuznecow W., Haldeew G., Kiczigin W.: Nawodorożiwanie metałłow w elektrolitach. Maszinostrojenie, Moskwa (1993).
• [36] Flis J.: Współzależność między korozją wżerową, szczelinową i korozyjnym pękaniem. Ochrona przed Korozją 12 (1995).
• [37] Melechow R., Tubielewicz K., Dudek P., Hirnyj S.: Wykorzystanie wykresów równowagowych potencjał-pH do analizy procesów zachodzących podczas pękania korozyjnego. Ochrona przed Korozją 11 (2001) 292-294.
• [38] Flis J., Łukomski N., Zakroczymski T.: Korozja i ochrona wnętrza rurociągów sieci ciepłowniczych. C. II. Wpływ składu wody grzewczej na korozyjne zachowanie stali rurociągów. Ochrona przed Korozją 36 (1993) 80.
• [39] Balitskii A. I., Melekhow R. K., Polyakow S. G.: Carbonate stress corrosion of the mains. Materials Science 2 (1997) 242-249.