ZESZYTY NA U K O W E POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ 1965
S e r i a ; M E C H A N I K A z. 22 N r kol. 1 3 0
F R Y D E R Y K S T A U B , J A N B U B L I Ń S K I K a t e d r a M e t a l o z n a w s t w a
W P Ł Y W T E M P E R A T U R Y O D P U S Z C Z A N I A N A K O R O Z J Ę N A P R Ę Ż E N I O W Ą I K R U C H O Ś Ć W O D O R O W Ą S T A L I 1 H 13, 3H13, H i 7 i H 1 8
S t r e s z c z e n i e : £ b a d a n o w p ł y w t e m p e r a t u r y o d p u s z c z a n i a n a s k ł o n n o ś ć s t a l l 1 H 13, 3 H 1 3 , H 1 7 1 H 1 8 d o p o w s t a w a n i a p ę k n i ę ć w w y n i k u k o r o z j i n a p r ę ż e n i o w e j
1
k r u c h o ś c i w o d o r o w e j . P r ó b k i h a r t o w a n e o d p u s z o z a n o w z a k r e s i e t e m p e r a t u r 1 0 0 - 5 5 0 ° C i p o p r z y ł o ż e n i u n a p r ę ż e ń p o n i ż e j g r a n i c y p l a s t y c z n o ś c i p o d d a n o k o r o z j i w i O £ r o z t w o r z e w o d n y m N a c i , a t a k ż e k a t o d o w e m u n a s y c a n i u w o d n y m w i O # r o z t w o r z e w o d n y m H
2
S O4
z d o d a t k i e m A S 2 ° 3 ° i
05
g / l i t r . Z e s t a w i o n o w y n i k i b a d a ń w ł a s n y c h o r a z p r z e d s t a w i o n o z m i a n y s t r u k t u r a l n e . N a j w i ę k s z ą s k ł o n n o ś ć d o p ę k n i ę ć w w y n i k u k o r o z j i n a p r ę ż e n i o w e j i k r u c h o ś o i w o d o r o w e j w y k a z a ł y p r ó b k i o d p u s z c z a n e w z a k r e s i e t e m p e r a t u r 4 2 5 -— 5 4 0 ° C .
i. W s t ę p
S t a l e n i e r d z e w n e z n a n e s ą od s z e r e g u lat i s t o s o w a n e s ą w p r z e m y ś l ę c h e m i c z n y m , e n e r g e t y c z n y m , n a f t o w y m , n o w o c z e s n y c h k o n s t r u k c j a c h s i l n i k ó w o d r z u t o w y c h , a w o s t a t n i c h l a t a o h d o b u d o w y a u t o k l a w ó w w r e a k t o r a c h a t o m o w y c h [i, 2, 3].
W i a d o m o , że e l e m e n t y k o n s t r u k c y j n e , p r a c u j ą c e w w a r u n k a c h d z i a ł a n i a o ś r o d k ó w k o r o z y j n y c h u l e g a j ą z n i s z c z e n i u w w y n i k u k o r o z j i n a p r ę ż e n i o w e j l u b k r u c h o ś o i w o d o r o w e j .
N a p o w s t a w a n i e p ę k n i ę ć w w y n i k u k o r o z j i n a p r ę ż e n i o w e j w y w i e r a j ą w p ł y w t a k i e c z y n n i k i jak: n a p r ę ż e n i a w ł a s n e - w y w o ł a n e p r z e z z g n i o t n a zi m n o , p r z y s p a w a n i u k o n s t r u k c j i i i n n e p o c h o d z ą c e z p r o c e s ó w t e c h n o l o g i c z n y c h - a g ł ó w n i e , p r z e z z e w n ę t r z n i e p r z y ł o ż o n e n a p r ę ż e n i a r o z c i ą g a j ą c e o r a z o ś r o d k i k o r o z y j n e .
U r z ą d z e n i a p r z e m y s ł o w e p r a c u j ą c e w a t m o s f e r z e s i a r k o w o d o r u u l e g a j ą z n i s z c z e n i u w w y n i k u k r u c h o ś c i w o d o r o w e j , a n i e k o r o zj i n a p r ę ż e n i o w e j .
S t w i e r d z o n o , że o d p o r n o ś ć n a k o r o z j ę n a p r ę ż e n i o w ą i k r u c h o ś ć w o d o r o w ą , w s t a l a c h n i e r d z e w n y c h , z a l e ż n a jest w z n a c z n y m s t o p n i u o d r o d z a j u z a s t o s o w a n y c h z a b i e g ó w o b r ó b k i c i e p l n e l I n t e n s y w n e b a d a n i a k o r o z j i n a p r ę ż e n i o w e j i k r u c h o ś c i w o d o r o w e j o r a z w a r u n k ó w p o w s t a w a n i a p ę k n i ę ć w s t a l a c h n i e r d z e w n y c h i k w a s o o d p o r n y c h p r o w a d z o n e s ą d o p i e r o p o d r u g i e j w o j n i e
ś w i a t o w e j d o w o d e m c z e g o , s ą l i c z n e p u b l i k a c j e o r a z k r a j o w e i m i ę d z y n a r o d o w e k o n f e r e n c j e p o ś w i ę c o n e t y m p r o b l e m o m [4],
2. P r z e g l ą d p i ś m i e n n i c t w a
2
.1
. M e c h a n i z m i n i c j o w a n i a1
r o z p r z e s t r z e n i a n i a p ę k n i ę ć w w y - h i k u k o r o z j i n a p r ę ż e n i o w e jR. A u s t e n [5] w p r a c y swej w y k o n a n e j w 1 8 8 6 r. w y k a z a ł , ż e p r ę t y z 1 3 - k a r a t o w e g o zło t a , u t w a r d z o n e p r z e z z g n i o t n a z i m n o i z a n u r z o n e w r o z t w o r z e c h l o r k u ż e l a z a , p ę k a ł y p o k i l k u m i n u t a c h . J e s t to p r a w d o p o d o b n i e p i e r w s z y p r z y k ł a d w p ł y w u n a p r ę ż e ń i o- ś r o d k a k o r o z y j n e g o n a p o w s t a w a n i e p ę k n i ę ć .
Z a g a d n i e n i e k o r o z j i n a p r ę ż e n i o w e j j e s t b a r d z o s k o m p l i k o w a n e p o n i e w a ż o p r ó c z n a p r ę ż e ń - d o m i n u j ą c y w p ł y w w y w i e r a j ą r ó w n i e ż c z y n n i k i m e t a l u r g i c z n e i c h e m i c z n e . P o m i m o , że b a d a n i a k o r o z j i n a p r ę ż e n i o w e j p r o w a d z o n e s ą od w i e l u lat, to J e d n a k m e c h a n i z m i n i c j o w a n i a i r o z p r z e s t r z e n i a n i a p ę k n i ę ć n i e z o s t a ł d o t y c h c z a s n a l e ż y c i e w y j a ś n i o n y . Z a p r o p o n o w a n o w i e l e t e o r i i i h i p o t e z d l a w y j a ś n i e n i a w p ł y w u n i e g o d n y c h u w a g i o ś r o d k ó w k o r o z y j n y c h w o- b e c n o ś c i n a p r ę ż e ń , j e d n a k o w o ż d o t y c h c z a s n i e o p r a c o w a n o j e d n o l i tej t e o r i i , k t ó r ą k o n s e k w e n t n i e m o ż n a b y z a s t o s o w a ć d l a w s z y s t k i c h m a t e r i a ł ó w i o ś r o d k ó w k o r o z y j n y c h .
B a d a n i a p r z e p r o w a d z o n e w o s t a t n i c h l a t a c h , s u g e r u j ą m o ż l i w o ś ć l e p s z e g o z r o z u m i e n i a m e c h a n i z m u k o r o z j i n a p r ę ż e n i o w e j w w n a j b l i ż s z e j p r z y s z ł o ś c i .
4____________________________________ Fry d e r y k Staub, Jan Bubllński
S t o s u n k o w o n i e w i e l e p r a c p o ś w i ę c o n o b a d a n i o m m o n o k r y s z t a ł ó w W a s s e r m a n [
6
], E d m u n d s [T], D e n e h a r d [8
] o r a z E l d e l e a n u i F o r - t y [g] p r z e p r o w a d z i l i b a d a n i a n a k r y s z t a ł a c h m o s i ą d z u : B a k l s h i R o b e r s t o n [10] o r a z R o b e r s t o n 1 T e t e l m a n [ii] n a k r y s z t a ł a c h C U g A u ; z a ś P a x t o n i w s p ó ł p r a c o w n i c y [i2] n a p o j o d y n c z y o h k r y s z t a ł a c h s t a l i a u s t e n i t y c z n e J . N a t o m i a s t b a r d z o o b s z e r n e b a d a n i a p r z e p r o w a d z o n o n a m e t a l a c h i s t o p a c h w i e l o k r y s t a l i c z - n y o h [ i 3 ] . S t w i e r d z o n o , że m e t a l e c z y s t e n i e w y k a z u j ą n a ogół s k ł o n n o ś c i d o p ę k n l ę ó k o r o z y j n y c h w n i e k t ó r y c h o ś r o d k a c h . C z y s t a m i e d ź p o d d a n a n a p r ę ż e n i o m i n a s t ę p n i e z a n u r z o n a w a m o n i a k u n i e w y k a z u j e p ę k n l ę ó , l e c z J e ś l i z a w i e r a o n a od .0,1 d o 0 , 2 % a n t y m o n u , f o s f o r u l u b k r z e m u s t a j e s i ę n a d z w y c z a j w r a ż l i w a [14].Z a n i e c z y s z c z e n i a . c z ę s t o w y w i e r a j ą d o m i n u j ą c y w p ł y w n a k o r o z j ę s t o p ó w np. s t a l k w a s o o d p o r n a o s k ł a d z i e :
20
% Cr, 2 0 % N i i 0 , i % N2
p o d d a n a n a p r ę ż e n i o m i d z i a ł a n i u w r z ą c e g o 4 2 % r o z t w o r u c h l o r k u m a g n e z u s t a j e s i ę k r u c h a , z a ś p r z y z a w a r t o ś c i0,002
N gp o z o s t a j e c l ą g l i w a [i2]. J e d n a k o w o ż w w i e l u p r z y p a d k a c h z a n i e c z y s z c z e n i a n i e s ą i s t o t n e [i5] . B a k i s h i R o b e r t s o n [10] w y k a zali, że c z y s t e k r y s z t a ł y C U g A U z a n u r z o n e w r o z t w o r z e F ® ^ ^ o r a z m o s i ą d z u w a m o n i a k u u l e g ł y p ę k n i ę c i o m w b a r d z o k r ó t k i m o z a s l e .
O g ó l n i e p r z y p u s z c z a się, że g r a n i c e z i a r n o d g r y w a j ą z n a c z n ą r o l ę w p r o c e s i e p ę k a n i a k o r o z y j n e g o , j e d n a k o w o ż b a d a n i a prze-, p r o w a d z o n e n a m o n o k r y s z t a ł a c h w y k a z a ł y , że n i e s ą on e t a k i - s t o t n e [is].
S z y b k o ś ć r o z p r z e s t r z e n i a n i a p ę k n l ę ó w w y n i k u k o r o z j i n a p r ę - ż e n l o w e j w y n o s i ok. i o m / g o d z . a w i ę o j e s t o k o ł o
10
r a z y w i ę k s z a a n i ż e l i w p r z y p a d k u z w y k ł e j k o r o z j i e l e k t r o c h e m i c z n e j [16]Z a r o d k o w a n i e p ę k n l ę ó w m e t a l a c h i s t o p a c h w i e l o k r y s t a l l c z - n y c h s p o w o d o w a n e J e s t s p i ę t r z e n i e m d y s l o k a c j i p r z y g r a n i c a c h z iarn.
F o r t y [17] s u g e r u j e , że z a r o d k o w a n i e p ę k n l ę ó w m o s i ą d z a c h cc m o ż e w y n i k a ó z k r u c h o ś c i p o w i e r z c h n i , p r a w d o p o d o b n i e s p o w o d o w a n e j p r z e z p o w s t a w a n i e g ą b c z a s t e j w a r s t w y k r y s t a l l o z n e j z a w i e r a j ą c e j m i k r o p o r y . W s t o p a c h w r a ż l i w y c h n a d z i a ł a n i e k o r o zji n a p r ę ż e n i o w e j , o ś r o d e k k o r o z y j n y u s u w a s e l e k t y w n i e J e d o ń W p ł y w t e m peratury o d p uszczania na korozję ... ________________ §_
6
F r y d e r y k Staub, Jan Bublińskize s k ł a d n i k ó w , np. c y n k z m o s i ą d z u z a n u r z o n e g o w a m o n i a k u , m i e d ź te s t o p u C U g A n w r o z t w o r z e F e C l g . S e l e k t y w n e u s u w a n i e j e d n e g o ze s k ł a d n i k ó w s t w a r z a m o ż l i w o ś ć p r z e m i e s z c z a n i a w a k a n s ó w z p o w i e r z c h n i i p r z e z a g l o m e r a c j ę w a k a n s ó w u t w o r z e n i e z a r o d k a p ę k n i ę c i a [18].
W e d ł u g p r z y p u s z c z e ń F o r t y " e g o [i7] g r o m a d z ą c e s i ę w a k a n s y , t w o r z ą s z c z e l i n y w a k t y w n y c h p ł a s z c z y z n a c h p o ś l i z g ó w i h y ć m o że u m i e j s c o w i a j ą s i ę one w z d ł u ż I n d y w i d u a l n y c h lu h g r u p o w y c h d y s l o k a c j i p o ś l i z g o w y c h , '
N i e c o o d m i e n n y m e c h a n i z m z a r o d k o w a n i a p ę k n i ę ć z a p r o p o n o w a ł r ó w n i e ż F o r t y [i7], J e g o z d a n i e m n a s t ę p u j e u s u w a n i e o b u s k ł a d n i k ó w i n a s t ę p n e o s a d z a n i e j e d n e g o z n i c h w p o s t a c i k r u c h e j z i a r n i s t e j e l e k t r o l i t y c z n e j p o w ł o k i o r a z u t w o r z e n i e " c h e m i c z n i e u t w a r d z o n e j " w a r s t w y p o w i e r z c h n i o w e j p o p r z e z o d d z i a ł y w a n i e w z a j e m n e d y s l o k a c j i i w a k a n s ó w w w a r s t w a c h p o w i e r z c h n i o w y c h - m o ż l i w e p r z e z p r z e m i a n ę p o ś l i z g o w y c h d y s l o k a c j i w ś r u b o w e .
N a p o d s t a w i e o b s e r w a c j i k r y s z t a ł ó w C u 3A u p ę d d a n y c h n a p r ę ż e n i o m i z a n u r z e n i u w 2% r o z t w o r z e F e C l g R o b e r t s o n i T e t e l m a n [ii] s u g e r u j ą , że m i e j s c e m z a p o c z ą t k o w a n i a k o r o z j i p r z y p o w i e r z c h n i - s ą a g r e g a t y d y s l o k a c j i p o d t r z y m y w a n e p r z e z b a r i e r ę L o m e r a - C o t t r e l a [i9, 20]. W y t r z y m a ł o ś ć t a k i e j b a r i e r y , a t a k że i l o ś ć d y s l o k a c j i , k t ó r e m o g ą a i ę s p i ę t r z a ć p o z a nią, jest f u n k c j ą e n e r g i i b ł ę d ó w u ł o ż e n i a , a t a z n o w u J e s t f u n k c j ą s k ł a
d u c h e m i c z n e g o . P r z y b a r i e r z e L o m e r a - C o t t r e l a e n e r g i a o d k s z t a ł c e n i a s p i ę t r z o n y c h g r u p d y s l o k a c j i i e n e r g i a b ł ę d ó w u ł o ż e n i a i n d y w i d u a l n y c h d y s l o k a c j i , s ą o d p o w i e d z i a l n e z a r e a k t y w n o ś ć c h e m i c z n ą w z d ł u ż b a r i e r y . S c h e m a t y c z n i e przed s t a w i o n o to n a r y s . i. W t r a k c i e p r z e b i e g u r e a k c j i , g d y j e d e n ze s k ł a d n i k ó w
j e s t
p r o f e r o n c j e l n i e w y c i s k a n y n a p o w i e r z c h n i ę , w ó w c z a s p o z o s t a ł e w a k a n s y u l e g a j ą k o a l e s - c e n o j i t w o r z ą c m i k r o p o r y l u b n i e R y s . i . M e c h a n i z m z a r o d k o w a n i a p ę k n i ę ć k o r o z y j n y c h p r z y b a r i e r z e L o m e r - C o t t r e l l w s t o p a c h Ou.Au
[19]
W pływ tempe r a t u r y o d puszczania n a k orozję ... 7
u p o r z ą d k o w a n ą s t r u k t u r ę , p r z e z k t ó r ą n i e m o g ą p r z e m i e s z c z a ć s i ę d y s l o k a c j e . M i k r o p o r y te s ą p e w n e g o r o d z a j u p u ł a p k ą , k t ó r a p o w o d u j e , że d y s l o k a c j e k r a w ę d z i o w e , p r z e m i e s z c z a j ą c e si ę n a J e d n e j l u b o b u p ł a s z c z y z n a c h p o ś l i z g u z r a s t a j ą s i ę t w o r z ą c z a r o d k i p ę k n i ę ć .
W s t o p a c h w i e l o k r y s t a l i c z n y c h p o d d a n y c h b a d a n i o m k o r o z j i n a p r ę ż e n i o w e j , z a o b s e r w o w a n o r o z p r z e s t r z e n i a n i e s i ę p ę k n i ę ć w k i e r u n k u p r o s t o p a d ł y m do p r z y ł o ż o n y c h n a p r ę / e ń - n i e z a l e ż n i e od o r i e n t a c j i k r y s t a l o g r a f i c z n e j . J e d n a k o w o ż n o w s z e b a d a n i a w y k a z a ł y , że z a r o d k o w a n i e p ę k n i ę ć J e s t z w i ą z a n e z d e f e k t a m i li n i o w y m i , a w i ę c j e s t s t r u k t u r a l n i e w r a ż l i w e . W m o s i ą d z a c h p ę k n i ę c i a n a o g ó ł p r z e b i e g a j ą p o p ł a s z c z y z n a c h {iii} [
8
, 9], z a ś w s t a l i a u s t e n i t y c z n e j 2 0 $ Cr, 2 0 $ N i p ł a s z c z y z n a p ę k n i ę c i a j e s t [iOO] [12],W 1 9 4 0 r. D i x [2i] p r z e d s t a w i ł e l e k t r o c h e m i c z n ą t e o r i ę k o r o z j i i n a jej p o d s t a w i e n a j c z ę ś c i e j i n t e r p r e t o w a n y j e s t m e c h a n i z m z a r o d k o w a n i a o r a z r o z p r z e s t r z e n i a n i a p ę k n i ę ć , p r z y u - w z g l ę d n i e n i u n a p r ę ż e ń . W e d ł u g z a p r o p o n o w a n e j , t e o r i i , p ę k n i ę c i a k o r o z y j n e p r z e b i e g a j ą p r z e z m a t e r i a ł w z d ł u ż b a r d z i e j l u b m n i e j c i ą g ł y c h i p o d a t n y c h st r e f . S ą o n e a n o d ą w o d n i e s i e n i u d o c a łej o b j ę t o ś c i m a t e r i a ł u , r ó w n i e ż i d o o ś r o d k a k o r o z y j n e g o . P r z y ł o ż o n e n a p r ę ż e n i a d o c z y s t y c h a n o d o w y c h m a t e r i a ł ó w , p o w o d u je z n i s z c z e n i e b ł o n k i o c h r o n n e j , k t ó r a p o w s t a ł a u p r z e d n i o . I s t n i e n i e t a k i c h s t r e f a n o d o w y c h p r z y g r a n i c a c h z i a r n s t w i e r d z o n o w s t o p a c h (AlCu) A l C u ^ .
U h l i g [l3, 2 2 ] s u g e r u j e , że w z r o s t r e a k t y w n o ś c i a t o m ó w w z d ł u ż s t r e f u c z u l o n y c h n a p ę k a n i e , s p o w o d o w a n y j e s t r ó ż n i c ą
s k ł a d u w y w o ł a n ą o d k s z t a ł c e n i e m p l a s t y o z n y m p r z y w i e r z c h o ł k u m l k r o p ę k n i ę c i a . N a p r z y k ł a d a z o t k i ż e l a z a i w ę g l i k i s ą k a t o d ą w z g l ę d e m ż e l a z a . J e ś l i w p r ó b c e s t a l o w e j a t o m y a z o t u i w ę g l a d y f u n d u j ą d o d y s l o k a c j i w y t w a r z a j ą c y c h si ę w w i e r z c h o ł k u m i k r o p ę k n i ę c i a , w ó w c z a s d y s l o k a c j e takie, w r a z z p r z y l e g ł ą a t m o s f e r ą m o g ą t w o r z y ć p o w i e r z c h n i e k a t o d o w e .
N i e c o o d m i e n n ą m e c h a n i c z n ą t e o r i ą r o z p r z e s t r z e n i a n i a pęknięć o m a w i a N i e l s o n [23] o p i e r a j ą c s i ę n a f a k c i e , że p r o d u k t y k o r o zji z a j m u j ą w i ę k s z e o b j ę t o ś c i , a n i ż e l i o b j ę t o ś c i m e t a l u z n i
a Fry d e r y k Staub, Jan Bubliński
s z c z o n e g o w jej w y t w o r z e n i u . W i a d o m o , że k o r o z j a s z c z e l i n o w a w s t a l a c h k o n s t r u k c y j n y c h w y w o ł a n a j e s t p r z e z c i ś n i e n i e w k l i n a c h - w w y n i k u t w o r z e n i a s i ę r d z y w s z c z e l i n a c h . S u g e r u j e on r ó w n i e ż , że n i e r o z p u s z c z a l n e p r o d u k t y k o r o z j i o d g r y w a j ą z n a c z n ą r o l ę w r o z p r z e s t r z e n i a n i u p ę k n i ę ć ś r ó d z i a r n i s t y c h , W s t a l i a u s t e n i t y c z n e j } k o r o z j a l o k a l n y c h a n o d z a c h o d z i p r z y l u b w p o b l i ż u w i e r z c h o ł k a p ę k n i ę c i a , p o w o d u j ą c r o z p u s z c z a l n o ś ć j o n ć w m e t a l i c z n y c h . J o n y te n a s t ę p n i e p r z e m i e s z c z a j ą s i ę p o z a w i e r z c h o ł k i p ę k n i ę c i a , d o p o w i e r z c h n i k a t o d o w y c h w e w n ą t r z p ę k n i ę - ola, g d z i e r e a g u j ą z j o n a m i w o d o r o t l e n k ó w t w o r z ą c w y d z i e l e n i a . Z w i ę k s z a j ą c a s i ę i l o ś ć w y d z i e l e ń p o w o d u j e s p i ę t r z e n i e n a p r ę ż e ń p r z y w i e r z c h o ł k u p ę k n i ę ć , k t ć r e ł ą c z n i e z p r z y ł o ż o n y m i n a p r ę ż ę n i a m i s ą w y s t a r c z a j ą c e d o r o z p r z e s t r z e n i a n i a p ę k n i ę ć .
2.2. K o r o z j a n a p r ę ż e n i o w a w s t a l a c h n i e r d z e w n y c h m a r t e n z y t r o ż n y c h
M e c h a n i z m z a r o d k o w a n i a 1 r o z p r z e s t r z e n i a n i a p ę k n i ę ć w w y n i k u k o r o z j i n a p r ę ż e n i o w e j w s t a l a c h n i e r d z e w n y c h m a r t e n z y t y c z n y c h j e s t i n t e r p r e t o w a n y w r ć ż n y s p o s ć b .
L i l l y s i N e h r e n b e r g [24] p r z y p u s z c z a j ą , że j e ż e l i s t a l o za w a r t o ś c i 1 2 % C r u ż y t o j a k o k a t o d ę w p r o c e s i e e l e k t r o c h e m i c z n y m w ó w c z a s z a r o d k o w a n i e p ę k n i ę ć z o s t a j e z a h a m o w a n e } j e d n a k O h l l g
¿25] k w e s t i o n u j e t o i p o d a j e , że w t a k i c h p r z y p a d k a c h z a r o d k o w a n i e i r o z p r z e s t r z e n i a n i e p ę k n i ę ć j e s t r a c z e j p r z y s p i e s z a n e . P o d a j e on, że g d y s t a l z a s t o s u j e s i ę j a k o k a t o d ę , a a l u m i n i u m J a k o a n o d ę , w ó w c z a s p o z a n u r z e n i u jej w 3 % r o z t w o r z e N a C l u l e g n i e o n a z n i s z c z e n i u p o k i l k u n a s t u g o d z i n a c h .
B a d a n i a k o r o z j i n a p r ę ż e n i o w e j s t a l l n i e r d z e w n y c h i k w a s o o d - p o r n y c h p r z e z n a c z o n y c h n a ł o p a t k i t u r b i n p a r o w y c h p r o w a d z o n e s ą od z a k o ń c z e n i a d r u g i e j w o j n y ś w i a t o w e j [26, 27]. J e d n a k o w o ż w d o t y c h c z a s o w y c h b a d a n i a c h n i e u w z g l ę d n i o n o t a k i c h czynników*
jak: w p ł y w t e m p e r a t u r y o d p u s z c z a n i a o r a z s ł a b o d z i a ł a j ą c y c h o- ś r o d k ó w k o r o z y j n y c h , a c z k o l w i e k B a d g e r [28], T h i e l e m e n n i w s p ó ł p r a c o w n i c y F29] o p u b l i k o w a l i p e w n e f r a g m e n t a r y c z n e d a n e d o t y c z ą c e t e g o z a g a d n i e n i a .
W p ł y w t e mperatury odpusz c z a n i a n a korozję 9
O b s z e r n e b a d a n i a w p ł y w u n a p r ę ż e ń n a s z y b k o ś ć p ę k a n i a s t a l i n i e r d z e w n y c h , m a r t e n z y t y c z n y o h p o d d a n y c h d z i a ł a n i u k o r o z j i w a t m o s f e r z e z a w i e r a j ą c e j 5% N a C l o r a z k r u c h o ś c i w o d o r o w e j , p r z e p r o w a d z i l i L i l l y s i N e h r e n b e r g [24]. B a d a n i a te p r z e p r o w a d z o n o n a p r ó b k a c h ze s t a l i 410} 420} 4 2 2 i 4 3 6 - o s k ł a d z i e : 0 , 1 0 - - 0,355« C, 1 2 - 1 4 % Cr, 0 , 3 - 2 % Ni , 0 , 2 5 - 0 , 3 5 % V, 1 - 3 %
W
i 0 , 1 2 - - 1 , 2 5 % M o . W z a l e ż n o ś c i od s k ł a d u c h e m i c z n e g o p r ó b k i h a r t o w a n o z t e m p e r a t u r 9 8 0 - i 0 4 0 ° C i o d p u s z c z a n o w z a k r e s i e t e m p e r a t u r 1 5 0 - 6 5 0 ° c . S t w i e r d z o n o , że n a j b a r d z i e j w r a ż l i w e n a d z i a ł a n i e k o r o z j i n a p r ę ż e n i o w e j w r o z t w o r z e N a C l , w y k a z u j ą p r ó b k i o d p u s z o z o n e w z a k r e s i e t e m p e r a t u r 4 2 5 - 5 4 0 ° C . N a t o m i a s t j e ś l i w s t r u k t u r z e j e s t5
-10
% <S f e r r y t u - s t a l e t a k i e w y k a z u j ą z n a c z n i e m n i e j s z ą s k ł o n n o ś ć d o p ę k n i ę ć p r z y o d p u s z ę z a n l u w t y m z a k r e si e t e m p e r a t u r .W e d ł u g C o o k a [30] f e r r y t <$ - h a m u j e r o z p r z e s t r z e n i e n i a p ę k n i ę ć w p e w n y m s t o p n i u , l e c z t y l k o w t y c h p r z y p a d k a c h , g d y r o z p r z e s t r z e n i a j ą s i ę one w k i e r u n k u p r o s t o p a d ł y m d o p r z e b i e g u w ł ó k i e n . P r z y r o z p r z e s t r z e n i a n i u p ę k n i ę ć w k i e r u n k u równoległym d o p r z e b i e g u w ł ó k i e n w p ł y w <? f e r r y t u jest z n i k o m y . W y k a z a n o r ó w n i e ż [ 3 0 j , że p r ó b k i w y o i ę t e z w i r n i k a t u r b i n y p a r o w e j , w y k o n a n e g o z e s t a l i o s k ł a d z i e : 0 , 2 % C, 1 3 % Cr, i %
W,
i % M o i 0 , 2 5 % V z a h a r t o w a n e o r a z o d p u s z c z o n e w 6 5 0 ° C p o z a n u r z e n i u w2
5 % r o z t w o r z e N a C l i n a p r ę ż e n i u T O k G / m m w y k a z a ł y p ę k n i ę c i a po 9 d n i a c h p o m i m o , że w s t r u k t u r z e s t w i e r d z o n o 5 % 6 - f e r r y t u .
T r o z z o i M c C a r t n e y [3] p r z e p r o w a d z i l i b a d a n i a n a 3 g a t u n k a c h s t a l i n i e r d z e w n y c h , p r z e z n a c z o n y c h d o b u d o w y a u t o k l a w r e a k t o r ó w a t o m o w y c h . S k ł a d c h e m i c z n y s t a l i p o d a n o w t a b l i c y i.
T a b l i c a i Gjatunek
s t a l l
S k ł a d o h e m i c z ń y w %
C M n Si Cr M o
H i
0,12
0 , 5 6 0 , 4 112,2
0 , 0 7H
2 0,10
0 , 6 3 0,32 1 2 , 7 0,32H 3 0 , 1 5 0 , 7 0 0 , 3 0
12,20
0 , 0 310 Fryderyk Staub. Jan Bublińskl
P r ó b k i h a r t o w a n e z t e m p e r a t u r y 9 8 0 ° C i o d p u s z c z a n e w 3 4 0 °C p r z e z 2 g o d z i n y w y k a z a ł y n a s t ę p u j ą c e w ł a s n o ś c i : R p l 9 8 - 9 9 , 5 k G / m m 2 , R 1 2 8 - 1 4 0 k G / m m 2 , a. 1 3 , 5 - 1 5 , 0 % i c 5 8 - 6 2 , 3 % , P r z y n a
r 2
p r ę ż e n i a e h ok. 56 k G / m m p r ó b k i s t a l i i H
3
p o d d a n e d z i a ł a n i u k o r o z j i w p o w i e t r z u n a s y c o n y m p a r ą w o d n ą o t e m p e r a t u r z e 1 5 0 ° c w y k a z a ł y p ę k n i ę c i a p o t y g o d n i u . P r ó b k i s t a l i H2
(z d o d a t k i e m m o l i b d e n u ) n i e w y k a z a ł y p ę k n i ę ó , p o w y t r z y m y w a n i u i c h w o ś r o d k u p r z e z8
t y g o d n i . N i e k t ó r e p r ó b k i ze s t a l i i H g , u l e g ł y z n i s z c z e n i u w ty m o ś r o d k u k o r o z y j n y m p r z y n a p r ę ż e n i a c h o-2
k o ł o 28 k G / m m .
2.3, K r u c h o ś ć w o d o r o w a s t ali
S t w i e r d z o n o , że s t a l e f e r r y t y c z n o - p e r l i t y c z n e i m a r t e n z y t y c z n e s ą s k ł o n n e d o s a m o r z u t n y c h p ę k n i ę ć , z w ł a s z c z a w o ś r o d k a c h z a w i e r a j ą c y c h s i a r k o w o d ó r .
W p r z e m y ś l e n a f t o w y m , r u r y i ż e r d z i e w i e r t n i c z e u l e g a j ą w k r ó t k i m c z a s i e z n i s z c z e n i u w w y n i k u k r u c h o ś c i w o d o r o w e j i n a p r ę ż e ń . Z a o b s e r w o w a n o l i c z n e p ę k n i ę c i a w s t a l a c h o w y s o k i e j w y t r z y m a ł o ś c i p l a t e r o w a n y c h k a d m e m . P ę k n i ę c i a t a k i e s t w i e r d z o n o r ó w n i e ż w d u ż y c h o d l e w a c h s t a l i w n y c h , s t u d z o n y c h p o w o l i po o d l a n i u , w k t ó r y c h p o z o s t a j e p e w n a i l o ś ć w o d o r u po s k r z e p n i ę ciu.
W o d ó r m o ż e b y ć w p r o w a d z o n y r ó w n i e ż do stali podczas trawienia l u b p o w l e k a n i a g a l w a n i c z n e g o . N a s t ę p s t w e m t e g o j e s t p r z y s p i e s z o n y p r z e b i e g z j a w i s k o p ó ź n i o n e g o p ę k a n i a lu b s t a t y c z n e g o zm ę c z e n i a stall, k t ó r a u l e g a z n i s z c z e n i u p o u p ł y w i e p e w n e g o c z a s u p r z y s t o s u n k o w o n i s k i c h n a p r ę ż e n i a c h r o z c i ą g a j ą c y c h . O k r e s i n - k u o a c y j n y z a r o d k o w a n i a i r o z p r z e s t r z e n i a n i a p ę k n i ę ć z a l e ż n y J e s t g ł ó w n i e od k o n c e n t r a c j i w o d o r u , m n i e j n a t o m i a s t od w i e l k o ś c i n a p r ę ż e ń .
Z g o d n i e z b a d a n i a m i C o t t e r l l l a [3i] k r u c h o ś ć w o d o r o w ą w s t a l a c h c h a r a k t e r y z u j ą n a s t ę p u j ą c e s p o s t r z e ż e n i a :
1. N i e o b s e r w u j e s i ę k r u c h o ś c i w c z y s t y m ż e l a z i e .
2. W o d ó r n i e w p ł y w a n a w ł a s n o ś c i s p r ę ż y s t e , l e c z m o ż e t ł u m i ć z j a w i s k a p ł y n i ę c i a z w ł a s z c z a w s t a l a c h m i ę k k i c h .
Wpływ t e mperatury odpuszczania n a korozję • • * 11
3. O b n i ż e n i e n a p r ę ż e ń n i s z c z ą c y c h p r o p o r c j o n a l n i e d o k c n c e n t r a c j l w o d o r u .
4. W y d ł u ż e n i e i p r z e w ę ż e n i e t a k ż e z m n i e j s z a j ą s i ę p r o p o r c j o n a l n i e do z a w a r t o ś c i w o d o r u - d o 0 , 0 2 5 $ a t o m o w y c h , p r z y w i ę k s z e j k o n c e n t r a c j i w ł a s n o ś c i p l a s t y c z n i e s ą n i ż s z e i w z g l ę d n i e stałe.
5. K r u c h o ś ć z m n i e j s z a s i ę ze w z r o s t e m p r ę d k o ś c i o d k s z t a ł c e n i a i n i e z a o b s e r w o w a n o jej p r z y o b c i ą ż e n i a c h d y n a m i c z n y c h .
6
. K r u c h o ś ć w y s t ę p u j e w o g r a n i c z o n y c h z a k r e s a c h t e m p e r a t u r 1 5 0 do 340°K, j e d n a k o w o ż m a k s i m u m z a o b s e r w o w a n o w w 3 0 0 °K.7. N i e s t w i e r d z o n o k r u c h o ś c i p r z y b a d a n i a c h n a ś c i s k a n i e .
8
. M o ż n a z a p o b i e c k r u c h o ś c i w o d o r o w e j p r z e z w y ż a r z a n i e w za k r e s i e t e m p e r a t u r 42 5 do ,475°K p r z e z 24 g o d z i n y .W e d ł u g d a n y c h z p i ś m i e n n i c t w a [31] do 1 9 6 0 r. o p u b l i k o w a n o o k o ł o 1 5 0 0 p r a c d o t y c z ą c y c h z a g a d n i e ń k r u c h o ś c i w o d o r o w e j . 0- p l e r a j ą c się n a d a n y c h o p u b l i k o w a n y c h w t y c h p r a c a c h , t r u d n o j e s t p r z e d s t a w i ć u o g ó l n i e n e t e z y o d n o ś n i e m e c h a n i z m u p ę k a n i a w w y n i k u k r u c h o ś c i w o d o r o w e j , p o n i e w a ż b a d a n i a te p r z e p r o w a d z o n o n a r ć ż n y c h s t o p a c h , p r z y s t o s o w a n i u o d m i e n n y c h m e t o d b a d a n i a i - n a s y c a n i a w o d o r e m . Z a p r o p o n o w a n o w i e l e t e o r i i i h i p o t e z , k t d r e t y l k o w 5 0 $ s ą z g o d n e z w y n i k a m i u z y s k a n y m i d o ś w i a d c z a l n i e . N a t o m i a s t w i e l e z n i c h n i e t y l k o że n i e w y j a ś n i a z a c h o d z ą c y c h z j a w i s k , l e c z s ą s p r z e c z n e z w y n i k a m i b a d a ń , k t ć r e z o s t a ł y w c z e ś n i e j o p u b l i k o w a n e .
D l a z r o z u m i e n i a m e c h a n i z m u k r u c h o ś c i w o d o r o w e j s t a j e s i ę ko n i c z n y m r o z w a ż e n i e , g d z i e u m i e j s c o w i o n y j e s t w o d ć r w s i e c i o - r a z j a k i w p ł y w w y w i e r a o n w s t o p a c h ż e l a z a [32, 33]. W i a d o m o , że w o d ć r " i n s t a t u n a s c e n d i " u m i e s z c z o n y J e s t m i ę d z y w ę z ł a m i sieci. G r a n i c z n a r o z p u s z c z a l n o ś ć j e g o w s t a l i "o" z a l e ż n a jest od t e m p e r a t u r y "T" i c i ś n i e n i a "P" - m o ż n a to w y r a z i ć n a s t ę p u - jąooj
i 6560]
1" RT J
CD12 Fry d e r y k Staub, Jan Bubliński
W t e m p e r a t u r z e p o k o j o w e j p r z y © l i n i e n i u P = 1 at. - c = 5 . i 0
~4
c z ę ś c i c i ę ż a r o w y c h n a m i l i o n .
W i ę k s z e i l o ś c i w o d o r u - p o w y ż e j g r a n i c z n e j r o z p u s z c z a l n o ś c i - m o ż n a w p r o w a d z i ć p r z e z k a t o d o w e n a s y c a n i e lu b p r z e z w y g r z e w a n i e s t a l i w w y s o k i c h t e m p e r a t u r a c h w a t m o s f e r z e w o d o r u i n a s t ę p n e s z y b k i e o z i ę b i e n i e . P o t a k i c h z a p o b l e g a c h m o ż n a o s i ą g n ą ć 5 - 1 0 części' c i ę ż a r o w y c h w o d o r u n a m i l i o n , k t ó r y p o z o s t a j e w s t a l i w t e m p e r a t u r z e 2 0 ° C . T a i l o ś ć w y s t a r o z a j ą c a Jest d o w y w o ł a n i a z n a c z n e j k r u c h o ś c i .
P r z e p r o w a d z o n e o d p o w i e d n i e b a d a n i a w y k a z a ł y , że w o d ó r g r o m a d z i s i ę w s z o z e l i n a c h p o w o d u j ą c w z r o s t c i ś n i e n i a w e w n ę t r z n e go P. C i ś n i e n i e to i p r z y ł o ż o n e n a p r ę ż e n i a 6 , s t w a r z a j ą t a k i e w a r u n k i , że m o ż n a z a s t o s o w a ć k r y t e r i u m G r i f f i t h a d l a r o z p r z e s t r z e n i a n i a p ę k n i ę ć .
B a d a n i a p r z e p r o w a d z o n e p r z e z T e t e l m a n a i R o b e r t s o n a [34] w y k a z a ł y , że w o d ó r w y w o ł u j e p ę k n i ę c i a w s t o p a c h Fe, n a w e t w t a k i c h p r z y p a d k a c h , g d y n a p r ę ż e n i a z e w n ę t r z n e s ą r ó w n e zero, a i l o ś ć p ę k n i ę ć z a l e ż y od k o n c e n t r a c j i w o d o r u . I s t n i e j ą p r z y p u s z c z e n i a , że p r z y p r z e s y c e n i u w o d o r e m , a t o m y ł ą c z ą s i ę w m o l e k u ł y n a g r a n i c a c h r o z d z i a ł u faz: w t r ą c e n i e n i e m e t a l i c z n e - o - s n o w a m e t a l u . W t y c h p r z y p a d k a c h n a p r ę ż e n i a w e w n ę t r z n e w y w o ł a n e w z r o s t e m c i ś n i e n i a n i w e l o w a n e s ą p r z e z t w o r z ą c e s i ę s z c z e liny, k t ó r e p o d p e w n y m w z g l ę d e m p o d o b n e s ą d o p ę k n i ę ć r o z d z i e l c z y c h t w a r d y c h m a t e r i a ł ó w .
O s t a t e c z n i e , r o z w a ż o n o p r o b l e m w y w o ł a n i a k r u c h o ś c i w o d o r o w e j w u k ł a d a c h p o l i k r y s t a l i c z n y c h . W y k a z a n o , że p r z e ł o m y n i e s ą n i g d y c a ł k i e m k r u c h e o r a z że p r ó b k i n a s y c o n e z a c h o w y w a ł y s i ę p o d o b n i e j a k n i e n a s y c o n e w o b s z a r z e p r z e j ś c i a w s t a n k r u chy. G r a n i c e z i a r n d z i a ł a j ą j a k o m o c n e b a r i e r y p r z y r o z p r z e s t r z e n i a n i u p ę k n i ę ć , a j e ś l i w s p ó ł d z i a ł a j ą c e e f e k t y c i ś n i e n i a w e w n ę t r z n e g o i n a p r ę ż e ń z e w n ę t r z n y c h s ą n i e d o s t a t e c z n e d l a p r z e m i e s z c z e n i a p ę k n i ę c i a p o p r z e z g r a n i c e z i a r n , to p ę k a n i e zo s t a n i e p o w s t r z y m a n e . N i e u l e g n i e w z n o w i e n i u p ó k i n i e w z r o ś n i e j e d e n l u b o b a te c z y n n i k i ( c i ś n i e n i e w e w n ę t r z n e lu b n a p r ę ż e n i e z e w n ę t r z n e ) . P o n i e w a ż s z y b k o ś ć n a r a s t a n i a c i ś n i e n i a J e s t r e g u l o w a n a d y f u z j ą w o d o r u od j e d n e g o p ę k n i ę c i a do d r u g i e g o , n a t o
W p ł y w temperatury odpuszczania n a korozję 13
m i a s t c a ł k o w i t e n a p r ę ż e n i e p o t r z e b n e d l a u t w o r z e n i a p ę k n i ę c i a z a l e ż y od o d k s z t a ł c e n i a p l a s t y o z n e g o n a w i e r z c h o ł k u p ę k n i ę c i a , p r z e t o k r u c h o ś ć w o d o r o w a n i e w y s t ą p i p r z y n i s k i c h t e m p e r a t u r a c h l u b s z y b k i m o d k s z t a ł c a n i u , a p ę k n i ę c i e b ę d z i e s i ę r o z p r z e s t r z e n i a ć g ł ó w n i e p o p r z e z ś c i n a n i e .
3. B a d a n i a w ł a s n e
3.1. M a t e r i a ł y
B a d a n i a p r z e p r o w a d z o n o n a 4 gatunkach- s t a l i n i e r d z e w n y c h 1H13, 3H13, H 1 7 i H i
8
. S t a l e d o s t a r c z o n o w p o s t a c i b l a c h i t a ś m w a l c o w a n y c h n a g o r ą c o , n a s t ę p n i e p o d d a n y c h w y ż a r z a n i u z m i ę k c z a j ą c e m u . S k ł a d c h e m i c z n y s t a l i p r z e z n a o z o n y c h d o b a d a ń p o d a n o w t a b l i c y2
.T a b l i c a 2 S k ł a d c h e m i c z n y s t a l i
G a t u n e k sta l i
S k ł a d c h e m i c z n y w % G r u b o ś ć p r ó b e k
C M n Si P S Cr m m
1 H 1 3
0,12
0 , 5 50,20
0 , 0 1 30,022 11,2
i3H13 0 , 2 8 0 , 4 5
0,20
0 , 0 1 5 0 , 0 2 9 1 2 , 51
H i 7
0,10
0 , 6 40,21
0 , 0 3 00,020
1 5 , 72
H i
8
0 , 9 9 0,32 0 , 3 90,021 0,022
1 8 , 0 4 33.2. P r ó b k i
Z k a ż d e g o g a t u n k u w y k o n a n o p o 50 p r ó b e k p ł a s k i c h o w y m i a r a c h : 1 x 15 x 1 3 0 m m d l a s t a l i 1 H 1 3 i 3H1 3 , 2 x 15 x 1 3 0 m m d l a s t a li H i 7 i 3 i 15 x 1 3 0 m m d l a s t a l i H 1 8 .
3.3. O b r ó b k a c i e p l n a p r ó b e k
O b r ó b k ę c i e p l n ą p r ó b e k p r z e p r o w a d z o n o w p i e c a c h : e l e k t r y c z n y m s o l n y m z a u t o m a t y c z n ą r e g u l a c j ą t e m p e r a t u r y z d o k ł a d n o ś c i ą - 5°C o r a z w p i e c u e l e k t r y c z n y m o p o r o w y m , z w y m u s z o n y m o b i e
14 Fry d e r y k Staub, Jan Bubliński
g i e m a t m o s f e r y
1
a u t o m a t y c z n ą r e g u l a c j ą t e m p e r a t u r y z d o k ł a d n o ś c i ą i 5°C. P o m i a r u t e m p e r a t u r y d o k o n a n o t e r m o p a r ą N i - N i C r .W a r u n k i 1 s p o s ó b p r z e p r o w a d z e n i a o b r ó b k i c i e p l n e j p o d a n o w t a b l i c y 3.
T a b l i c a 3
G a t u n e k stall
O z n a c z . r o d z a j u o b r ó b k i c i e p l
nej
H a r t o w a n i e O d p u s z c ż a n i e
T w a r d o ś ó
ś r e d n i a
H V t e mp.
°C
c z a s g r z e w a - n i a
min.
o ś r o d e k c h ł o d z ą c y
temp,
°C czas o d p u - szcz.
godz.
o ś r o d e k c h ł o d z ą
cy
A i
1010 10
olej 3602
p o w i e t r z e 4 3 64 1010 10
olej 4 1 02
p o w i e t r z e 4 3 51H13
1010 10
olej 4732
p o w i e t r z e 4i 01010 10
olej 5002
p o w i e t r z e 3714 1010 10
olej 55 02
p o w i e t r z e 27 1B1
9 8 010
olej 36 02
p o w i e t r z e 50 5B2 980
10
olej 4 1 02
p o w i e t r z e 52 33 H 1 3
B3 9 8 0
10
olej 4752
p o w i e t r z e 49 34
9 8010
olej 5002
p o w i e t r z e 43 79 80
10
olej 5502
p o w i e t r z e 322c i
1010 10
w o d a100 2
p o w i e t r z e 173C2 1010 10
w o d a200 2
p o w i e t r z e 17 7TT A m C 3
1010 10
w o d a 3002
p o w i e t r z e 1 7 1J1X 6
1010 10
w o d a 40 02
p o w i e t r z e 17 3ci 1010 10
w o d a 4752
p o w i e t r z e 1741010 10
w o d a 5002
p o w i e t r z e182
4 1010 10
w o d a 5 5 02
p o w i e t r z e 1 6 9D i 1 0 5 0
10
olej100 2
p o w i e t r z e H R C56
1 0 5 0
10
olej200 2
p o w i e t r z e 53D 3 1 0 5 0 iO olej 30 0
2
p o w i e t r z e 51H i
8
D 4 1 0 5 010
olej 4 0 02
p o w i e t r z e 52°5 1 0 5 0
10
olej 47 52
p o w i e t r z e 4 91 0 5 0
10
olej 5 0 02
p o w i e t r z e 504
1 0 5 010
olej 5 5 02
p o w i e t r z e 373.4. P r ó b a t w a r d o ś c i
P r ó b ę t w a r d o ś c i s p o s o b e m V i c k e r s a s t a l i 1H13, 3 H 13, i H 1 7 p r z e p r o w a d z o n o n a a p a r a c i e f i r m y H a u s e r p r z y o b o i ą ż e n i u 5 kG, n a t o m i a s t t w a r d o ś ó s t a l i H 1 8 w y z n a c z o n o s p o s o b e m R o c k w e l l a p r z y u ż y c i u s t o ż k a d i a m e n t o w e g o i o b c i ą ż e n i u 1 5 0 kG.
Wpływ t e mperatury odpuszczania n a korozję... 15
Ś r e d n i e w y n i k i p o m i a r ó w t w a r d o ś o i z e s t a w i o n o w t a b l i c y 3 o r a z p r z e d s t a w i o n o g r a f i c z n i e n a rys, 2 i 3.
R y s . 2. Z m i a n y t w a r d o ś c i w z a l e ż n o ś c i od t e m p e r a t u r y o d p u s z c z a n i a s t a l l i 1 H 1 3 i 3 H 1 3
|
'I
k403 0
\\
100 200 3 0 0 iO O ¡ 0 0
Temp. odpuszczania
6 0 0 ‘ C
R y s . 3. Z m i a n y t w a r d o ś c i w z a l e ż n o ś c i od t e m p e r a t u r y o d p u s z c z a n i a : s t a l i : H 1 8
3.5. P r z y g o t o w a n i e p r ó b e k d o b a d a ń k o r o z j i n a p r ę ż e n i owe .1 i k r u o h o ś o l w o d o r o w e
.1
O b r o b i o n e c i e p l n i e p r ó b k i p r z e z n a c z o n e do b a d a ń k o r o z j i n a p r ę ż e n i o w e j w 1 0 % r o z t w o r z e N a c i i k r u c h o ś c i w o d o r o w e j p r z y g o t o w a n o w n a s t ę p u j ą c y s p o s ó b ?
a) p o w i e r z c h n i e s z l i f o w a n o n a p a p i e r a c h ś c i e r n y c h o z i a r n i e t o ś c i od n r 4 do 4/0.
b( z a m o c o w a n o Je w o d p o w i e d n i o p r z y s t o s o w a n y c h d o t e g o c e l u u c h w y t a c h rys. 4 i n a s t ę p n i e p o d d a n o n a p r ę ż e n i o m .
16 Fry d e r y k Staub. Jan Bublińskj
R y s . 4* P r ó b k a z a » m o c o w a n y * e k s t e n s o m e t r e m
Z p o m i a r u w y d ł u ż e ń e k s t e n s o m e t r e m H u g e n b e r g e r a o p r z e k ł a d n i : 1 : 1 3 0 0 w y z n a c z o n o n a p r ę ż e n i a
z w z o r u :
g d z i e :
£ - m o d u ł s p r ę ż y s t o ś c i p o d ł u ż n e j k G / m m j
2
£ - w y d ł u ż e n i e w z g l ę d n e ; 6 - n a p r ę ż e n i e k G / m m 5*
p o p o d s t a w i e n i u :
Wpływ tempe r a t u r y odpuszczania n a korozję ... 17
w z ó r (
2
) p r z y j m u j e p o s t a ć :6 m E - ^ 1 (21))
g d z i e :
1
- r o z s t ę p p o m i ę d z y o s t r z a m i e k s t e n s o m e t r u w m m P r z e k s z t a ł c a j ą c w z ó r2
b o t r z y m u j e się:-41 - (2c)
U c h w y t y , w k t ó r y c h z a m o c o w a n o p r ó b k i p o k r y t o w a r s t w ą w o s k u , c e l e m z a b e z p i e c z e n i a i c h od w p ł y w u d z i a ł a n i a o ś r o d k a k o r o z y j n e g o .
P r z y k a t o d o w y m n a s y o a n l u w o d o r e m , z a r ó w n o u c h w y t y i c a ł ą p o w i e r z c h n i ę p r ó b k i p o k r y t o w a r s t w ą w o s k u , k t ó r ą n a s t ę p n i e c z ę ś c i o w o u s u n i ę t o z p o w i e r z c h n i z e w n ę t r z n e j p r ó b k i o w y m i a r a c h 1 5 x 15 m m tj. w m i e j s c u w y s t ę p o w a n i a n a j w i ę k s z y c h n a p r ę żeń.
3.6. P r ó b y k o r o z y j n e w 1 0 # r o z t w o r z e N a C l
Po p r z y ł o ż e n i u o d p o w i e d n i c h n a p r ę ż e ń , p r ó b k i z a n u r z a n o w 10?ł r o z t w o r z e N a C l i s p r a w d z a n o c o d z i e n n i e c z y n a i c h p o w i e r z c h n i n i e p o j a w i ł y s i ę p ę k n i ę c i a .
W c e l u w y e l i m i n o w a n i a w p ł y w u c z y n n i k ó w u b o c z n y c h , k t ó r e w p e w n y m s t o p n i u m o g ą h a m o w a ć w z g l ę d n i e p r z y s p i e s z a ć k o r o z j ę , r o z t w ó r z m i e n i a n o k a ż d e g o t y g o d n i a . W c z a s i e z m i a n y r o z t w o r u , p r ó b k i p r z e m y w a n o s t r u m i e n i e m w o d y i s u s z o n o . N a s t ę p n i e s z l i f o w a n o je p a p i e r e m ś o i e r n y m o z i a r n i s t o ś c i
6
/0
, c e l e m u s u n i ę - o i a n a l o t u . T a k p r z y g o t o w a n e p r ó b k i z a n u r z a n o p o n o w n i e w o ś r o d k u k o r o z y j n y m .W y n i k i s z c z e g ó ł o w e b a d a ń s t a l i 1H13, 3 H 1 3 i H 1 8 z e s t a w i o n o w t a b l i c y 4 o r a z n a rys. 2 i 3.
Tablica 4
Lp. Gatunek
stall
Oznacze
nie pró
Temperatu
ra odpusz.
Granica plastycznoś-
01 2
Napręże
nie P CkG/iuB
Stosunek 6" :RPl
Czas do po
jawienia pęknięć
Czas sred- nl 2 próbekj
bek °C Rpl kG/sua dnie
1 A. 360 99,5 80 0,80
75S -
2 410 99,9 80 0,80
75x -
3 A? 475 98,3 80 0,81 75 ' -
4 A? 500 97,0 80 0,83 26,24
75*)
25
5 A 1 550 91,0 80 0,88
6 1H13 360 99,5 100 1,00 75r ) -
7 410 99,9 100 1,00 75 ' -
8 A? 475 98,3 100 1,02 28,26 27
9 A? 500 97,0 100 1,03 17,15
75*)
16
10 *5 550 91,0 100 1,10
i ii Bt 360 152,0 80 0,53 50 godz. 50 godz. :
i 12
B
^
410 147,0 80 0,54 45,41 godz. 43 "
i 13 475 141,0 80 0,57 18,26 22 "
14 B4 500 138,0 80 0,58
"
30 "
15 550 124,0 80 0,64 **
16 3H13
B1 360 152,0 100 0,66 12,15 godz. 13 godz. !
17
%
410 147,0 100 0,68 10,12 " 11 "
18 475 141,0 100 0,71 8,6 « 7 "
19 B4 500 138,0 100 0,72 13.6 -
75x )
9,5"
20 B5 550 124,0 100 0,81 “
21 D. 100 148,0 50 0,34 24,29 godz. 26,5 godzi
22 °2 200 140,0 50 0,36 75*) -
23 °3 300 143,0 50 0,35 75x )
24 D 4 400 146,0 50 0,34
25 75il
D5 475 129,0 50 0,39
75ii -
26 D 500 124,0 50' 0,40
75x) -
27 Hi 8 550 112,0 50 0,45 ‘75 -
28 DI 100 148,0 100 0,68 48,41 godz. 44,5 godzj
29 >
D2 200 140,0 100 0,71 75*) -
30 D 3 300 143,0 100 0,70
75xl -
31 D ? 400 146,0 100 0,68 75 ' -
; 32 °5 475 129,0 100 0,77 ¡72,66 godz. 69 godz.
' 33 500 124,0 100 0,81 96.120 " 108 "
34
1
550 112,0 100 __ 0,89 .75*7 -K Ol
i)
Po 75 dniach pęknięć nie stwierdzono.FryderykStaub,JanBubllńskl
W p ł y w t e mperatury odpuszczania na korozję ... 19
3.7. B a d a n i a k r u c h o ś c i w o d o r o w e j
P r z y g o t o w a n e do b a d a ń p r ó b k i z a n u r z o n o w n a c z y n i u s z k l a n y m w y p e ł n i o n y m 1054 r o z t w o r e m w o d n y m H
2
S 04
z d o d a t k i e m Aa^O^, (0,05 g / l i t r ) k t ó r y s p e ł n i a ł r o l ę k a t a l i z a t o r a .U r z ą d z e n i e do b a d a ń k r u c h o ś c i w o d o r o w e j p r z e d s t a w i o n o n a r y s . 5 D o b a d a ń k r u c h o ś c i w o d o r o w e j w y k o r z y s t a n o u r z ą d z e n i e f i r m y B u e h l e r p r z e z n a c z o n e d o e l e k t r o l i t y c z n e g o p o l e r o w a n i a . W y p o s a ż o n e jest ono w a m p e r o m i e r z , w o l t o m i e r z o r a z opor n i c ę d o r e g u l a c j i n a p i ę o i a i n a t ę ż ę n i a p r ą d u . Z a n u r z o n ą w r o z t w o r z e p r ó b k ę p o ł ą c z o n o z b i e g u n e m u j e m n y m ( k atodą), a d r u t p l a t y n o w y z b i e g u n e m d o d a t n i m (anodą). Po w ł ą o z e n i u p r ą d u z a c h o d z i e l e k t r o l i z a i w w y n i k u n a p o w i e r z c h n i p r ó b k i w y d z i e l a s i ę w o d ó r " i n s t a t u n a s c e n d i " , k t ó r y s t o p n i o w o w y n i k a w g ł ą b p r ó b k i . Rys. 5. S c h e m a t u r z ą d z e
n i a do k a t o d o w e g o n a s y c a n i a w o d o r e m
•Si-
4 55
m|/a?j
■§ 90
8
^ 60 30
Stal m
ff'5 0 k t
K /
4 J
* y
3 5 0 4 0 0 4 50 5 0 0 7M‘C
Tem p. o d p u s z c z a n ia
Rys.
6
. W p ł y w t e m p e r a t u r y od p u s z c z a n i a n a s z y b k o ś ć p ę k a n i a p r ó b e k s t a l i 1 H 1 3 n a s y c a n y c h k a t o d o w o w o d o r e m : n a p r ę ż e n i e 6 - 50 i 70 k G / m m 2 ..to-; 1
.o
.o
*8
—
- i
5tal:3H f}
/ /
..
täQ kCii
J
y
3 5 0 4 0 0 4 5 0 500 UsPc
Temp. odpuszczania Rys. 7, W p ł y w t e m p e r a t u r y od
p u s z c z a n i a n a s z y b k o ś ć p ę k a n i a p r ó b e k s t a l i 3 H 1 3 n a s y c a n y c h k a t o d o w o w o d o r e m ; n a p r ę ż e n i e
6
-= 5 0 i 70 kG/mra2 .20 Fry d e r y k Staub, J an Bubliaski
TAbllOA $
Lp. Gatunek stall
1 Osna- esenle próbek
Tempera
tura od- ptlfl sos.
°c
Granica plastyoz- noócl o Rpi « / - 2
Naprę
żania- ö k ö / »
Stosunek 9 1 *P1
Csas do pojawienia się pęknięć w minutach
Csas
¿radni 5 próbek w mlnutaoh
1 350 99,5 50 0,50 25,45,37,32,28 33,4
2 ■*2 410 99,0 80 0,50 55,43,50,45,49 48,5
3 *3 475 98,3 50 0,51 108,40,59,69,71 69,5
4 A1 500 97,0 50 0,52 39,41,40,50 42,5
6 Ag 650 91,0 50 0,55 12X ) . .
4 1H13 360 99,5 70 0,70 19,32,28,29,21 25,2
7 *2 410 99,0 70 0,71 20,25,1T,29,19 23,5
8 475 98,3 70 0,71 90,33,43,19,11 43,4
9 a4 500 97,0 70 0,72 18,10,19,19,18 15,6
10 *5 550 91*0 70 0,77 4-12x ) -
11 Ei .300 152,0 50 0,33 20,11,17,21,18 18,0
12 ®2 410 147,0 50 0,34 31,18,30,9,29 30,0
13 »3 475 141,0 50 0,35 18,10,93,18,99 48,6
14 B1 500 138,0 50 0,30 29,32,30,33,31 31,6
15 Bg 550 124,0 50 0,40 1-12X > -
19 2H13
B1 360 152,0 70 0,46 13,9,10,12,8 10,4
1T ®2 410 147,0 70 0,48 28,33,32,28,21 28,0
18 h 475 141,0 70 0,50 10,18,3T,30,28 30,2
19 Bi 500 138,0 70 0,51 10,11,18,18,10 14,0
20 h 550 124,0 70 0,56 ł_13*) -
21 D. 100 148,0 50 0,34 70,50,18,10, IO“ ) 43,0
22
1
D2 200 140,0 50 0,36 915,110,150,180, ISO“ ) 307,0
23 Dn 300 143,0 50 0,35 210,200,360,305, 300“ ' 275,0
24 D4 400 146,0 50 0,34 180,180,235,270,31511) 326,0
25 °5 475 129,0 50 0,39 360,210,120,210,210“ ) 222,0
26 d r 500 124,0 50 0,40 180,195,195,225,ISO“ ) 189,0
27 HI 8 o
d7 550 112,0 50 0,45 l-12x > -
28 100 148,0 60 0,41 50,20,15,9,3l“ ) 25,0
29
1
D 2 200 140,0 60 0,43 75,58,63,11,52“ ) 58,0
30 D 3 300 143,0 60 0,42 110,115,130,120,lOO1^) 115,0
31 D4 400 146,0 60 0,41 102,98,200,115,136“ ' 130,0
32 °5 475 129,0 60 0,46 192,109,135,112,110“ ) 138,0
33 D« 500 124,0 60 0,48 160,130,129,148,172“ ) 148,0
34
6
»7 550 112,0 60 0,54 1-8X )
x ^Nie stwierdzono pęknięć po nasycaniu wodorom w czasie od 4 do 12 godzin.
^ Ci m do pojawienia się pęknięć w sekundach.
Nr rysun
ku
Gatu
nek stall
Tempera tura
od- puszcz.
Naprę
żenie ? 6kG/mm
Stosu
nek Opis struktury Odozynnik
Powi ę- kszenle
X
9 1H13 410 50,0 0,50
Pęknlęola na powlerzoh- Dl próbki oraz większe pootępująoe w głąb
x)
nietra-
wlona 100
10 1H13 475 50,0 0,61
Odpuszozony nartenzyt (troostyt)j wldoozne pęknlęola przebiegają- oe poprzez ziarna 1 po granloaoh
*)
pikral
5* 500
11 1H13 500 50,0 0,52
Odpuszozony martenzyt (troostyt i sorbit)j wldoozne pęknięcia poprzez ziarna 1 po granloaoh
x)
pikral
5% 500
12 3H13 471» 100,0 0,68
Odpuszozony martenzyt (troostyt l sorbit)j korozje międzykryata- llozna.
xx)
pikral
6% 500
13 3H13 500 50,0 0,36
Odpuszozony martenzyt (sorbit); duże pęknlę ola oraz llozne mniej sza przeblegająoe po granloaoh ziarn
x)
pikral
5* 500
14 3H13 500 70,0 0,51
Odpuszozony martenzyt (sorbit)j pęknięcia przebiegające po gra
nloaoh ziarn
*)
pikral
6* 500
15 HI 7 200 50,0 1,1
Ferryt z nieznaozną lloóolą martenzytu nlskowęglowego i wę
glików złożonyohj olenme obwódki spo
wodowane korozją.
xx)
Pikral
5* 500
16 HI 8 100 100,0 0,71
Uartenzyt bezposta- olowy - austenit 1 węgliki złożonej ciemne pola spowo
dowane korozją xx)
pikral
55» 500
"^próbki naeyoone katodowo wodoroa
“ ^próbki poddano korozji naprężeniowej w 10% roztworze wodnyja KaCl*
