Практическое значение коррозионных испытаний при различных условиях

24.01.2017

Несмотря на то что приведенные ранее результаты опытов с полным погружением интересны сами по себе, вопрос о том, отражают ли они коррозионную стойкость сплава в практических условиях, является пока невыясненным. Большие различия в коррозионном поведении двух сплавов при полном погружении в раствор соли могут быть уменьшены или даже может быть получен обратный результат при ежедневном испытании в солевом тумане. Опыт экспозиции в промышленной атмосфере показывает, что различия между сплавами становятся настолько незначительными, что в первом приближении можно считать, что все сплавы имеют одинаковые характеристики. Высокочистые сплавы А8 или AZ31 могут иметь некоторые преимущества, однако широко известно следующее положение: там, где можно применить без защиты какой-либо магниевый сплав, можно применить и другой. И, наоборот, там, где это практически невозможно, все сплавы будут нуждаться в соответствующей защитной обработке. Это экспериментальное заключение подтверждается практикой.
Результаты коррозионных испытаний в естественных водах

Некоторый интерес представляет поведение незащищенных магниевых сплавов в естественных водах, в особенности с точки зрения защиты от коррозии деталей охладительных устройств атомных реакторов.
Влияние скорости потока и объема воды. В небольших объемах стоячей чистой веды по мере развития коррозии pH начинает повышаться, быстро образуется защитная пленка и коррозия прекращается. Присутствие ионов хлора в любых количествах будет способствовать продолжению коррозии. В больших объемах естественной воды образуются сравнительно толстые рыхлые пленки гидроокиси. Скорость коррозии при этом в течение четырех недель (табл. 73) обычно ниже скорости в 3%-ном растворе NaCl, но разница эта незначительна: в действительности потеря массы в проточной водопроводной воде города Болтона (округ Ланкашир) для литых и отожженных высокочистых сплавов А8, AZ31, ZW3, MCZ и ZREO может быть легко получена в стандартном испытании MEL при полном погружении в 3%-ный раствор NaCl. Более высокая скорость коррозии в проточной воде по сравнению со стоячей объясняется не только тем, что поток воды механически отделяет рыхлые слои покрытия гидроокиси, но и тем, что он может предотвратить местное увеличение значения pH в непосредственной близости от образцов. Из всего многообразия испытанных сплавов наибольшую скорость коррозии показали технически чистые ставы А8 и AZ91.
Практическое значение коррозионных испытаний при различных условиях

Исследование вида коррозионных поражений показывает, что интенсивность язвенной коррозии для данного сплава зависит от температуры и уменьшается с понижением температуры. Для каждого сплава и соответствующего времени испытания имеется, по-видимому, своя «критическая температура язвенной коррозии», ниже которой будет происходить только равномерная сплошная коррозия
Обработка щелочью. В небольших объемах воды коррозия уменьшается по мере увеличения pH. Аналогично этому повышение pH до 10 5 путем добавления CaO или NaOH также подавляет коррозию в больших объемах воды. Как показали опыты, обработка водопроводной воды (в городе Болтон) при помощи CaO может предотвратить видимую коррозию. После трехмесячной выдержки поверхность образцов остается блестящей и даже сохраняет следы царапин от пемзы, применяемой при подготовке образцов. Обработка при помощи CaO оказывает следующее действие.
а) коррозия подавляется почти полностью, а если и наблюдается, то в виде тонкого равномерно распределенного слоя,
б) CaO способствует выделению в осадок таких нежелательных металлов, как медь, обладающих катодными свойствами, что может привести к язвенной коррозии,
в) CaO повышает, независимо от времени погружения, «критическую температуру коррозионного изъязвления» и отдаляет начало язвенной коррозии при любой заданной температуре.
Испытания образцов в находящейся под давлением горячей воде и перегретом паре.
Ингибирование фтористыми соединениями

В печати не опубликованы результаты проведенных в некоторых странах опытов с магнием, который подвергали действию воды в автоклаве или действию перегретого пара. В перегретом паре происходило быстрое разрушение образца после нескольких дней инкубационного периода. В щеточной воде, находящейся под давлением и нагретой до температуры, например, 150° С, коррозию можно удерживать в допустимых пределах при наличии десятитысячных долей процента растворимого фтористого соединения, которое расходуется и требует периодической замены. Других ингибиторов кроме фтористого соединения, которые могли бы защищать от коррозии при 150° С, в настоящее время не имеется.
Природа пленки гидроокиси, образующейся в воде

Как уже было сказано ранее, фирма Dow обнаружила самопроизвольное отслаивание пленки гидроокиси, образовавшейся на погруженном в воду магнии. Отслаивание объясняется, по-видимому, наличием сжимающих напряжений в пленке, в результате чего защитное действие этой пленки является недостаточным.
Действие дробеструйной обработки на коррозионную стойкость.
Последующая обработка фтористым анодированием

Песок с отливок обычно удаляют дробеструйной обработкой, что резко снижает коррозионную стойкость. Технические условия на высокочистый сплав А8 разрешают применение дробеструйной обработки только при условии последующей механической обработки по всей поверхности на глубину 1 мм. Хиггинс показал, что кислотное декапирование после дробеструйной обработки не восстанавливает полностью первоначальную коррозионною стойкость металла. Декапирование в частично истощенной ванне, когда железо может электролитически осадиться на металле, практически бесполезно (табл. 74). Попытки использовать в качестве дробеструйного материала рубленую стальную проволоку, патентованные абразивы и шарики из закаленного алюминиевого сплава успеха не имели, так как после такой зачистки коррозионная стойкость уменьшалась.
Практическое значение коррозионных испытаний при различных условиях

Хиггинс решил проблему очистки литых деталей при помощи разработанного им метода фтористого анодирования, позволяющего либо непосредственно удалять с отливок прочно приставший песок, либо очищать отливки, прошедшие дробеструйную обработку. При этом с поверхности отливки удаляются забитые туда при дробеструйной обработке частицы железа и, таким образом, поверхность освобождается от катодных загрязнений (см. табл. 75, рис. 271 и 272). Метод нашел официальное подтверждение в английских технических условиях DTD911 С (1963) министерства авиации, согласно которым для защиты от коррозии магниевых сплавов обязательна обработка отливок методом фтористого анодирования.
Вредное действие дробеструйной обработки на коррозионную стойкость в солевом растворе настолько велико, что образцы из высокочистого сплава A8 корродируют в солевом растворе после дробеструйной обработки значительно быстрее, чем любой стандартный магниевый сплав, не обработанный дробью. Все сказанное относится также и к испытаниям в атмосферных условиях.
Практическое значение коррозионных испытаний при различных условиях

Метод фтористого анодирования заключается в анодировании отливок под высоким напряжением в 10—30%-ном растворе NH4HF2. До тех пор, пока катодные частицы остаются на поверхности, ток продолжает течь; как только эти частицы будут удалены и вся поверхность магния окажется покрытой сплошной пленкой MgF2, сопротивление резко возрастет. Напряжение соответственно увеличивается до 90— 120 в, и процесс заканчивается через 10—15 мин или при величине тока ниже 0,54 а/дм2. Рабочая температура не должна превышать 30° С. Возможно применение как постоянного, так и переменного тока. Ведение процесса при напряжении выше рекомендуемого сопровождается искрением и язвенной коррозией; такие сплавы, как ZA, АМ503 и MCZ (ZRE1 без цинка), не образуют такую же толстую и электрически плохо проводящую пленку, как остальные сплавы, вследствие чего у них может происходить неравномерное травление поверхности при очень низких напряжениях. Эти недостатки можно устранить, поддерживая концентрацию двуфтористого соединения на уровне 30%.
Помимо пассивации поверхности, фтористое анодирование имеет целый ряд благоприятных особенностей: оно образует хорошую основу для последующей обработки поверхности, не влияет на усталостную прочность и практически не меняет размеры детали, благодаря чему его можно применять там, где требуется выполнение жестких допусков. Фтористое анодирование можно использовать для обработки изделий из деформируемых сплавов, например для удаления закатов окалины, причем этот метод позволяет проводить последующее хроматирование детали. Предварительная очистка поверхности деталей, такая, например, как кислотное травление и небольшое обезжиривание, не является совершенно обязательной для фтористого анодирования, но может увеличить срок службы раствора. Применять фтористое анодирование для обработки деталей из других сплавов, кроме магниевых, нельзя. Фтористое анодирование деталей из магния и магниевых сплавов со вставками из других металлов допустимо только после тщательной изоляции этих вставок.
Практическое значение коррозионных испытаний при различных условиях

При фтористом анодировании подлежащие обработке детали обычно подвешивают на электродных шинах, проходящих через всю ванну Высота уровня раствора над деталями не должна быть менее 230 мм. Завешивающие приспособления изготовляют из магниевых сплавов. Обязательно наличие хорошего электрического контакта между приспособлениями и деталями. На каждую шину завешивают детали с примерно одинаковой подлежащей обработке поверхностью. По окончании процесса должна получиться равномерная пленка белого или серовато-белого цвета (рис. 273). Наличие темных пятен свидетельствует о слишком низком напряжении, а также объясняется преждевременным выключением тока или захватом газа в полости детали. Слабая концентрация фтора в ванне или слишком высокое напряжение могут вызвать растравливание поверхности, а случайное попадание в ванну хлоридов — язвенную коррозию.
Для выравнивания температуры и концентрации фтора рекомендуется перемешивать раствор между подвесками деревянной мешалкой. Если концентрация NH4HF2 составляет <5%. раствор пополняют свежим реактивом.