Механохимическая активность

Заметим, что из этой зависимости следует, что решетка на рис. 6.1, а имеет тот же моментный объем, что и решетка на рис. 6.1,6, так как обе решетки соответствуют одному и тому же механизму разрушения. Для этого механизма в зоне АЕН скорость прогибов дается формулой (6.2), в которой нужно положить а = 6 = с = 0, а в зоне ЕОН — формулой (6.5). При />== const моментный объем (6.10) находится путем интегрирования указанных скоростей прогибов по их областям определения и умножения суммы интегралов на 4P/q0.

В последнее время отмечается повышенный интерес к механизму разрушения при данном методе испытания покрытий, так как, несмотря на недостатки, штифтовый метод наиболее распространенна что касается детонационных покрытий, то он остается единственным при определении одной из основных эксплуатационных характеристик — прочности соединения. Если раньше данные, полученные на основе штифтового метода, рассматривались в качестве первого приближения [94], то сейчас, благодаря работам, проделанным в различных институтах [94—98 и др.], может идти речь о повышении воспроизводимости и стабильности получаемых результатов. Прояснилась картина событий, происходящих при разрушении покрытия, появилась возможность обеспечения отрывного характера разрушения^ усовершенствована методика проведения испытаний.

Рассматриваемый принцип синергетики означает независимость реализуемых процессов разрушения от вида и условий внешнего воздействия в пределах между двумя соседними точками бифуркации. Один и тот же механизм, или процесс эволюции открытой системы, может быть многократно реализован в направлении рассматриваемой координаты при различных условиях нестационарного воздействия или сочетании параметров многофакторного воздействия. Каждый объем материала не располагает информацией о своем последующем разрушении при внешнем воздействии с самого начала, а реализует один из возможных механизмов роста трещины (в соответствии с определенной иерархией). Поэтому к одному и тому же механизму разрушения можно многократно возвращаться в направлении роста трещины в условиях нестационарного режима нагружения.

Вместе с тем выполненные в последующем измерения высоты и шага усталостных бороздок в туннельном микроскопе показали, что соотношение между высотой и шагом (шириной) усталостной бороздки не зависит от асимметрии цикла нагружения [24]. Из этого следует, что формирование усталостных бороздок отвечает единому механизму разрушения материала в определенном диапазоне интенсивности напряженного состояния материала независимо от способа реализованного внешнего циклического воздействия. Несоответствие результатов исследований двух указанных работ [23] и [24] должно быть отнесено за счет методических особенностей приготовления шлифов для определения профиля усталостных бороздок в работе [23].

В этом разделе будут представлены и рассмотрены результаты лишь тех экспериментальных работ, в которых оценивали не только прочность, но и тип разрушения. Данные, характеризующие лишь прочность при внеосном нагружении безотносительно к механизму разрушения, не способствуют получению новой информации о поверхности раздела и поэтому не будут обсуждаться.

Для промышленных жаропрочных материалов активационные параметры уравнения долговечности зависят от границ темпе-ратурно-силовой области работы материала. В таких условиях оценку параметров уравнений долговечности необходимо получать путем совместной статистической обработки результатов испытаний, проведенных в условиях, адекватных (по механизму разрушения) эксплуатационным.

Исследование микроструктуры металла опасной зоны показало, что разрушение происходило по механизму парообразования: цепочки пор и микротрещины располагались в основном по границам зерен, перпендикулярных действию максимальных растягивающих напряжений. Такому механизму разрушения отвечает уравнение (4.17), с помощью которого проведены все расчеты.

Механизм разрушения известняка аналогичен механизму разрушения абразивного круга; из объема всестороннего сжатия под образцом образуется большой объем мелкораздробленного продукта разрушения, и в дальнейшем абразивность именно этого продукта разрушения оказывает влияние на изнашивание стали. Абразивность его ниже абразивности неразрушенной поверхности.

Разрушение хрупких- пород происходит согласно механизму разрушения пород класса I: некоторое время идет подготовка объема зоны контакта к разрушению, затем происходит отламывание кольцевого объема и хрупкое разрушение объема, находящегося под образцом. При этом образуются довольно крупные частицы.

Помимо указанных предлагается различать еще такие механизмы разрушения, как водородное растрескивание, коррозионное растрескивание под напряжением, под действием жидких металлов [78]. Однако целесообразность выделения этих видов нагружения в особую группу по механизму разрушения из-за отсутствия специфических микрофрактографических признаков не является очевидной. Например, при водородном растрескивании разрушение может проходить с формированием фасеток квазиотрыва, аналогичных получаемым при хрупком разрушении под действием других факторов, или по границам зерен. При водородном растрескивании закаленной и отпущенной стали AISI 4340 характер межзеренного излома аналогичен излому этой стали в условиях коррозии под напряжением [78].

Расположение начального участка кривой и так называемого участка Пэриса, как видим, совершенно различное, что должно указывать на разный механизм, контролирующий разрушение в первом и втором случаях. Криволинейный участок, соединяющий эти прямые, которой может быть явно выраженным и существенный или совсем отсутствовать, является, no-существу, переходным от одного доминирующего механизма к другому доминирующему механизму разрушения.

Изучение диапазона растягивающих напряжений, при котором наблюдается максимальная механохимическая активность металла в карбонат-бикарбонатной среде, проводилось с помощью однопо-лярной поляризации. В результате исследований было выяснено, что до напряжений ниже предела текучести значение электродного потенциала стали не изменялось (рис. 25). При превышении предела текучести отмечалось разблагороживание электродного потенциала, являющегося функцией термодинамического состояния системы, что, соответственно, свидетельствовало об активации коррозионных процессов, по-видимому, вследствие повреждения защитной пассивирующей пленки и взаимодействия коррозионной среды с ювенильной поверхностью металла. Максимальное смещение потенциала в отрицательном направлении составляло 150 мВ. При этом постоянное повреждение защитной пленки, происходящее в результате растяжения образца, нивелирует ингибирующее действие карбонат-бикарбонатной среды.

Таким образом, обнаружено, что испытания образцов с постоянной скоростью деформации эффективны для изучения механо-химического поведения стали в нейтральных и кислых средах и менее эффективны в щелочных средах. Для щелочных сред результаты, пригодные для практического использования, могут быть получены только при повышенных температурах испытаний, что подтверждается данными зарубежных исследователей [214]. Последнее может служить серьезным недостатком метода в связи с невозможностью получения достоверных результатов для их реализации на магистральных газопроводах Западной Сибири и Урала. Кроме того, максимальная механохимическая активность наблюдается при растягивающих напряжениях, превышающих предел текучести. Поэтому результаты, получаемые с помощью данной методики, можно переносить на реальные объекты с определенной степенью осторожности вследствие эксплуатации инженерных сооружений, таких как магистральные газопроводы в области механических напряжений, не превышающих предел теку-

Деформация на образце создавалась усталостной машиной по схеме чистого изгиба при отнулевом цикле нагружения. наиболее полно отражающем условия работы металла труб вблизи концентраторов напряжений (сварные соединения). Амплитуда деформации - 0,23%. Выбор указанного уровня деформации связан с наличием помимо сварных соединений других концентраторов напряжений на поверхности реальных труб (вмятины, царапины, риски и др.), в которых, в соответствии с результатами проведенных исследований (см. рис. 25), наблюдается высокая механохимическая активность стали в указанной среде при напряжениях, превы-

Механохимическая активность вещества ......... 6

Кинетические уравнения и анодная поляризуемость .... 54 Локальная Механохимическая активность и интегральная

Механохимическая активность вещества

Таким образом, механохимическая активность определяется уровнем химического потенциала и механический фактор (ДР) увеличивает механохимическую активность а, а не термодинамическую активность а в уравнении (15).

Поскольку при упругих деформациях механохимическая активность металла не столь велика, как при пластической, локализация анодного процесса на поверхности деформированного железа может оказаться более существенным фактором формирования реальных коррозионных элементов. Такая локализация облегчает 1 протекание катодной реакции на поверхности -образца более эффективно по сравнению с анодной и сдвигает компромиссный потенциал в сторону положительных значений (хотя и на весьма малую величину).

Локальная механохимическая активность и интегральная скорость реакции

Следовательно, экструзию металла целесообразно выполнять при максимальных степенях деформации, когда разрушаются дислокационные скопления и понижается механохимическая активность металла, т. 6i повышается его сопротивление коррозии.

где а — механохимическая активность.