Коррозионное растрескивание под напряжением

Коррозионное растрескивание под напряжением на трубопроводе из 1.4541

Коррозионное растрескивание под напряжением является транс- кристаллитного (через зерно ) или межкристаллитный (вдоль границ зерен в структуре ) образовании трещин в материалах при одновременном воздействии чисто статического напряжения растяжения или с наложенной растягивающим напряжением низкой частоты и специальной коррозионной средой . Растягивающие напряжения в виде внутренних напряжений также эффективны.

Механизм коррозии

Для возникновения коррозионного растрескивания под напряжением должны быть соблюдены три условия:

Смещающие движения приводят к появлению ступенек скольжения на поверхности, например, антикоррозийных покровных слоев ( пассивации ). Б. прорывают оксидный слой. Специальный электролит предотвращает повторное формирование поверхностного слоя, так что местная коррозия продолжается. Созданный таким образом туннель также может быть вызван ионами, которые могут проникать через покровный слой.

Время зарождения трещины и скорость распространения трещины зависят от уровня растягивающего напряжения, концентрации агента разрушения и степени деформационного упрочнения . Зону с высокой плотностью дислокаций предпочтительно растворять анодно. Очень низкое растягивающее напряжение 10 МПа указано как пороговое значение для латуни  .

Материалы

Коррозионное растрескивание под напряжением, вызванное сварочными напряжениями на усиливающей пластине сопла
На поверхности этого куска акрилового стекла (ПММА) проходят многочисленные трещины от напряжения разного размера.
Коррозионное растрескивание под напряжением на удаленной предварительно напряженной стали Hennigsdorf (микроскопия и шлифовка)

Как правило, при коррозионном растрескивании под напряжением (SCC) нет видимых продуктов коррозии . Разделение низкое при деформации.

Некоторые группы материалов чувствительны к коррозионному растрескиванию под напряжением. К ним относятся медно-цинковые сплавы ( латунь ), некоторые деформируемые алюминиевые сплавы , коррозионно-стойкие и кислотостойкие стали (в некоторых случаях ) и мартенситно-упрочняемые стали. Даже высокопрочные стали (например, для предварительно напряженного бетона ) при определенных обстоятельствах могут быть подвержены водородному коррозионному растрескиванию под напряжением, а нелегированные и низколегированные стали - коррозионному растрескиванию под напряжением, вызванному нитратами . Даже у низколегированных золотых сплавов (проба ниже 585 / -) с цинковыми компонентами или сплавов с никелевыми компонентами (здесь также с крупностью выше 585 / -) может произойти повреждение вплоть до полного растворения структуры. Коррозионное растрескивание под напряжением также может происходить в пластмассах . Обязательным условием для этого является наличие растягивающих напряжений и высокий уровень щелочности в окружающей среде. Эта проблема важна, например. B. в технологии крепления, когда пластиковые анкеры (например, из полиэтилена ) должны использоваться в бетонных основаниях.

В нержавеющих и кислотостойких аустенитных сталях хлориды действуют как специальные агрессивные агенты , в медно-цинковых сплавах ( латунь ) и в сплавах золота с содержанием цинка - аммиак , амины , соли аммония, диоксид серы , оксиды азота , нитриты , нитраты. , соли ртути и др., а также хлориды алюминия (морская вода). Нелегированные и низколегированные стали чувствительны к гидроксидам щелочных металлов.

Сталь, стойкая к SPRK, играет важную роль, в частности, в нефтяной / газовой промышленности. При выборе подходящего материала в среде, содержащей H 2 S., были и часто бывают ошибки . Даже при очень низких парциальных давлениях стали могут разрушаться в средах, содержащих H 2 S. Сплавы, такие как стали с 13% Cr, по-прежнему широко используются по ошибке. Однако во многих случаях приходится прибегать к использованию дуплексных , супер-дуплексных или аналогичных дорогих материалов. H 2 S можно найти в относительно большом количестве газовых резервуаров или в попутном газе в нефтяных резервуарах. Даже 600 ppm H 2 S может нанести непоправимый ущерб. На некоторых месторождениях извлекается до 20% (200 000 ppm) H 2 S. Эти агрессивные агенты эффективны даже в очень низких концентрациях, иногда в диапазоне ppm .

Время до полного разрыва компонента, то есть до его выхода из строя, может составлять от минут до нескольких лет. В случае золотых украшений 333 пробы сплав может, в крайних случаях, подвергнуться атаке даже после однократного ношения.

Несчастные случаи

Произошло несколько впечатляющих аварий из-за коррозионного растрескивания под напряжением:

  • Kongresshalle Берлин ( «Беременные устрицы») частично разрушилась от 21 мая 1980 г. в результате коррозионного растрескивания под напряжением из предварительно напряженного бетона стальных проволок.
  • 9 мая 1985 года в результате коррозионного растрескивания под напряжением из-за влаги, содержащей хлорид , упал бетонный потолок крытого бассейна в Устере , штат Калифорния , который подвешивался на анкерах из аустенитной стали.
  • 14 февраля 2004 года парк Трансвааль в Москве обрушился из-за коррозионного растрескивания деталей из нержавеющей стали A4 (1.4404). 28 человек погибли и 198 получили ранения.
  • 4 декабря 2005 г. произошел обрушение плавательного бассейна «Дельфин» в г. Чусовой (Россия) из-за коррозионного растрескивания деталей из нержавеющей стали под напряжением. 14 погибших и 38 раненых.
  • 1 ноября 2011 года два динамика упали на ребенка и ее мать в бассейне Reeshof в Тилбурге (Нидерланды). Был один погибший и один раненый. Причиной стало коррозионное растрескивание нержавеющей стали 1.4529 (нержавеющая сталь с 6% Мо).

средство

Чтобы избежать коррозионного растрескивания под напряжением, необходимо избегать хотя бы одного из трех условий. Таким образом, вы можете либо уберечь атакующий агент, либо избежать растягивающего напряжения, либо выбрать нечувствительный материал.

Часто невозможно удержать агента атаки подальше. В случае медно-цинковых сплавов часто бывает достаточно общего загрязнения воздуха, фермы поблизости ( аммиак из навозной кучи) или наличия аммиачного бытового очистителя рядом с компонентом. В случае с «закрытым бассейном Uster » тоже вряд ли можно было избежать воздействия хлоридов. Как показывает подвеска потолка внутреннего бассейна, растягивающих напряжений часто невозможно избежать. В таких случаях остается только выбрать материал, нечувствительный к коррозионному растрескиванию под напряжением.

Варианты расследования

Прямое расследование в настоящее время не представляется возможным. Существующие трещины или изломы в предварительно напряженных сталях в результате коррозионного растрескивания под напряжением могут быть обнаружены с помощью метода магнитного поля рассеяния.

Смотри тоже

литература

  1. ^ A b Bargel, Hans-Jürgen, Schulze, Günter: Материаловедение . 11., обр. Берлин, ISBN 978-3-642-17716-3 , стр. 75-78 .
  2. ↑ М. Вайергребер и А. Гребер: Коррозионное растрескивание под напряжением стаканов глубокой вытяжки, материала и формовки, лекции на 1-м семинаре в Штутгарте, 9 июня 1986 г., Том 90 отчетов Института технологии формовки Университета Штутгарт, Ред .: Проф. Д-р техн. К. Ланге, Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York Tokyo 1986.
  3. ↑ J. Rückert: Растрескивание под напряжением на медных сплавах. Материалы и коррозия 47 (1996) стр. 71-77.
  4. ^ «Технические и научные основы ювелирного дела: Материаловедение обработки драгоценных металлов: Часть 2», стр. 88–93; BVA Bielefeld, 1999 ( ISBN 3-87073-270-9 ).
  5. ↑ «Лексикон коррозии» - 2 тома; Маннесманнрёрен-Верке, 1970.
  6. ↑ М. Фаллер и П. Ричнер: Выбор материалов для безопасных компонентов в закрытых плавательных бассейнах, Материалы и Коррозия 54 (2003), стр. 331–338.
  7. ↑ М. Фаллер и П. Рихнер: Компоненты, важные для безопасности в закрытых плавательных бассейнах , Швейцария. Ing. Arch.2000 (16), стр. 364–370. ( Интернет (3,7 МБ) ).
  8. ↑ a b c редакции: RVS в zwembaden - это как een kanarie in een kolenmijn. Ред .: АлуРВС. Лейден 2017.
  9. ↑ Йохан ван ден Хаут: Technisch Onderzoek ongeval zwembad де Reeshof д.д. 1 ноября 2011 . Ред .: Провинси Северный Брабант. Хертогенбос 2012.

веб ссылки

Нормы

  • DIN 50922, издание 1985-10: Коррозия металлов; Исследование устойчивости металлических материалов к коррозионному растрескиванию под напряжением; Общий
  • DIN EN 14977, издание 2004-07: Медь и медные сплавы - Определение растягивающих напряжений - испытание на 5% -ный аммиак; Немецкая версия prEN 14977: 2004
  • DIN 50908, издание 1993-04: Проверка устойчивости деформируемых алюминиевых материалов к коррозионному растрескиванию под напряжением.
  • DIN 50915, издание 1993-09: Испытания нелегированных и низколегированных сталей на стойкость к межкристаллитному коррозионному растрескиванию под действием агрессивных агентов, содержащих нитраты; Сварные и несварные материалы
  • DIN 50916-1, издание 1976-08: Испытания медных сплавов; Испытание на коррозионное растрескивание под напряжением с использованием аммиака, испытание труб, стержней и профилей
  • DIN 50916-2, издание 1985-09: Испытания медных сплавов; Испытание на коррозионное растрескивание под напряжением с использованием аммиака; Тестирование компонентов
  • DIN EN 14101, издание 2002-10: Аэрокосмическая промышленность - критерии выбора материала для предотвращения коррозионного растрескивания под напряжением; Немецкая и английская версии EN 14101: 2001
  • DIN EN 12502-2, издание 2005-03: Защита металлических материалов от коррозии - Инструкции по оценке вероятности коррозии в системах распределения и хранения воды - Часть 2: Факторы влияния для меди и медных сплавов; Немецкая версия EN 12502-2: 2004
  • DIN EN ISO 196, издание 1995-08: Медь и деформируемые медные сплавы - Определение остаточных напряжений - Тест на нитрат ртути (I) (ISO 196: 1978); Немецкая версия EN ISO 196: 1995
  • DIN EN ISO 7539-1, издание 1995-08: Коррозия металлов и сплавов - Испытание на коррозионное растрескивание под напряжением - Часть 1: Общие указания по методам испытаний (ISO 7539-1: 1987); Немецкая версия EN ISO 7539-1: 1995
  • DIN EN ISO 7539-2, издание 1995-08: Коррозия металлов и сплавов - Испытание на коррозионное растрескивание под напряжением - Часть 2: Подготовка и нанесение образцов на изгиб (ISO 7539-2: 1989); Немецкая версия EN ISO 7539-2: 1995
  • NACE TG 498. Бывшая рабочая группа по стандарту DIN-EN-ISO для повышения безопасности в отношении коррозионного растрескивания нержавеющей стали в плавательных бассейнах под напряжением.