- Электрохимическое воздействие
-
3.2. Электрохимическое воздействие
3.2.1. На электрохимическую природу реакций, связанных с КР, влияет приложение электрического тока или потенциала от внешнего источника: смещение потенциала в анодную область увеличивает чувствительность к растрескиванию, наложение катодного тока замедляет растрескивание или даже его останавливает в зависимости от особенностей механизма реакции. Например, если сплав восприимчив к КР в результате воздействия водорода, эффект воздействия от изменения потенциала может быть противоположным указанному выше, исходящему из предположения, что растрескивание происходит в результате растворения по активным путям.
Увеличение тока и контроль потенциала образцов для получения надежных данных проводят с целью уменьшения времени до разрушения в лабораторных испытаниях или улучшения воспроизводимости результатов. При использовании гальваностатической техники влияние ее состоит не только в простом воздействии на кинетику растрескивания, поскольку приложение тока будет изменять и потенциал, а следовательно, способствовать различным эффектам. Испытания на КР с электрохимической поляризацией не допускается проводить без принятия мер по обеспечению стабильности механизма разрушения и хорошей корреляции полученных данных с опытом эксплуатации.
3.2.2. Влияние потенциала на КР меняется от системы к системе, например, углеродистые стали разрушаются в различных диапазонах потенциала в зависимости от того, в какую среду они погружены: в растворы гидроокисей карбонатов или нитратов.
Примечание. Свободный потенциал коррозии сталей в соответствующих растворах обычно лежит в пределах диапазона растрескивания для нитратных растворов и вне этого диапазона для других растворов. В конкретных условиях испытания при разрушении в нитратных растворах при свободном потенциале коррозии, оно может и не произойти в гидроокисных или карбонатных растворах. Это не означает, что углеродистые стали никогда не будут разрушаться от КР в двух последних средах при свободном потенциале коррозии, а означает, что данная сталь в конкретных растворах не разрушается при свободном потенциале коррозии, который зависит от состава стали, состояния ее поверхности и состава среды.
3.2.3. В лабораторных испытаниях, моделирующих эксплуатационные разрушения, следует точно воспроизводить воздействие внешних факторов и особенно точно соблюдать соответствующий потенциал.
В результате незначительных добавок к среде, вводимых преднамеренно или присутствующих в качестве примесей, коррозионный потенциал может располагаться в диапазоне образования трещин, вызывая КР без наложения потенциала.
Примечание. Этим можно объяснить влияние незначительных добавок свинцовых солей в растворы гидроокиси натрия, способствующие щелочному растрескиванию в лабораторных испытаниях, в то время, как при отсутствии добавок свинцовых солей растрескивания не происходит. Влияние незначительных изменений химического состава сталей может быть отчасти объяснено аналогично. Тот факт, что небольшие добавки алюминия в углеродистой стали повышают ее сопротивление к КР, а присадка меди уменьшает это сопротивление, можно объяснить тем, что в первом случае достигается более отрицательный, а во втором - более положительный потенциал коррозии с соответствующим влиянием на предрасположенность к КР.
3.2.4. Если установлено, что КР происходит только в пределах критического интервала потенциалов, то можно измерением потенциала в реальных условиях определять, будет ли происходить растрескивание эксплуатирующего оборудования. В некоторых случаях опасность КР может быть уменьшена или полностью устранена поддержанием потенциала за пределами критического интервала введением ингибиторов либо катодной или анодной защитой.
3.2.5. Использование потенциостата в лабораторных испытаниях (который, как правило, не применяют в условиях производства, так как он значительно повышает стоимость испытаний) - наиболее эффективный способ достижения данного потенциала и повышения стабильности результатов. Гальваностатические методы, оборудование которых значительно дешевле методов, связанных с применением потенциостата, допускается использовать в отдельных случаях. При этом плотность приложенного тока должна быть относительно малой, чтобы потенциал не отличался значительно от свободного потенциала коррозии, если неизвестно, распространяются ли влияния потенциала по п. 3.2.2 на рассматриваемую систему.
Механические испытания требуют проведения электрохимических исследований, но для исследовательской работы, направленной на изучение КР в условиях эксплуатации, испытания при свободном потенциале коррозии (при условии, что он известен для данных условий эксплуатации) более надежны.
Свободный потенциал коррозии зависит от ряда факторов (состояние поверхности, время экспонирования и т.д.), поэтому этот показатель в лабораторных испытаниях, использующих образцы с механически обработанными или полированными поверхностями, может существенно отличаться от показателей, полученных на образцах в условиях эксплуатации, например, образцы, на поверхности которых имеется заводская окалина или ржавчина.
Электрохимический контроль испытаний, моделирующих эксплуатационные разрушения с целью сокращения времени испытаний или получения стабильной воспроизводимости, оправдан только в том случае, если будут соблюдены рассмотренные условия.
В других случаях для получения стабильной воспроизводимости лабораторных данных проводят правильно спланированную, статистически надежную серию экспериментов.
3.2.6. Так как потенциал оказывает значительное влияние на характеристику КР, следует принять меры для изолирования испытуемых образцов от металлических деталей оборудования, которые погружены в испытательный раствор.
3.2.7. Потенциал в вершине трещины, особенно при использовании образцов с предварительно нанесенной трещиной, может отличаться от потенциала на поверхности там, где появляется трещина и где обычно измеряют потенциал. Значения потенциала вдоль трещин могут быть весьма незначительными - несколько милливольт - но в других случаях достигают сотен милливольт.
Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации. academic.ru. 2015.
