Незащищенной поверхности

где (3„ — параметр неустойчивости пластического течения (деформирования) оболочковой конструкции в условиях произвольной нагруженно-сти стенки оболочки п.

Ранее было показано (см., например, соотношение (3.3)), что особенности процессов деформирования оболочковых конструкций при их на-гружении учитываются при оценке несущей способности конструкций через параметр Р„ (параметр неустойчивости пластического течения), с помощью которого осуществляется коррекция условных напряжений, действующих в стенке оболочки, на уровень их истинных значений с учетом формоизменения оболочки.

Рис. 3.3. Номограмма для определения параметра неустойчивости пластического деформирования тонкостенных оболочек давления Р„ = Р (ч/, 5, сг,, Ов, и)

го упрочнения мягких прослоек на процесс неустойчивого деформирования оболочковых конструкций проявляется через характеристики \/м (к) и 5М (к). Для приведенного случая (30 5 (к) = 1,09 (процедура прохождения показана на рис. 3.3 соответственно стрелками 1 и Г). Аналогичные результаты получаются и при других произвольных изменениях V/M (к) и 8М (к), соответствующих реальным значениям v/ и 8 для широкого класса конструкционных материалов. Последнее свидетельствует о том, что неучет контактных явлений при определении параметров неустойчивости пластического деформирования оболочковых конструкций, ослабленных мягкими прослойками, дает консервативную оценку их несущей способности (те идет в запас прочности) с небольшой погрешностью конечного результата (в рассматриваемом примере погрешность не превышала 3%).

где Р„ — параметр неустойчивости пластического течения (деформирования) оболочковой конструкции в условиях произвольной нагруженно-сти стенки оболочки п.

Ранее было показано (см., например, соотношение (3.3)), что особенности процессов деформирования оболочковых конструкций при их на-гружении учитываются при оценке несущей способности конструкций через параметр 3И (параметр неустойчивости пластического течения), с помощью которого осуществляется коррекция условных напряжений, действующих в стенке оболочки, на уровень их истинных значений с учетом формоизменения оболочки.

Рис. 3.3. Номограмма для определения параметра неустойчивости пластического деформирования тонкостенных оболочек давления р„ = (3 (vj/, 8, a^ ств, и)

го упрочнения мягких прослоек на процесс неустойчивого деформирования оболочковых конструкций проявляется через характеристики \/м (к) и 8М (к). Для приведенного случая 30 5 (к) = 1,09 (процедура прохождения показана на рис. 3.3 соответственно стрелками 1 и Г). Аналогичные результаты получаются и при других произвольных изменениях \/м (к) и 8М (к), соответствующих реальным значениям vj/ и 8 для широкого класса конструкционных материалов. Последнее свидетельствует о том, что неучет контактных явлений при определении параметров неустойчивости пластического деформирования оболочковых конструкций, ослабленных мягкими прослойками, дает консервативную оценку их несущей способности (т.е. идет в запас прочности) с небольшой погрешностью конечного результата (в рассматриваемом примере погрешность не превышала 3%).

Вопросам неустойчивости пластического деформирования при сложном напряженном состоянии посвящен ряд специальных исследований [261. Важно отметить, что при некоторых напряженных состояниях несущая способность тонкостенных трубчатых образцов исчерпывается как вследствие локализации пластических деформаций, так и в их отсутствие. Например [26], к моменту разрушения тонкостенных трубчатых образцов стали СТ20 локализация пластических деформаций отсутствовала при таких напряженных состояниях, которые характеризовались углом вида девиатора напряжении (см. гл. 2) примерно в пределах я/12 > со, > —л/24, причем к моменту разрушения выполнялось постоянство максимального касательного напряжения порядка 315 МПа. При всех углах вида девиатора в диапазоне — я/6 < ю„ < я/3 разрушению предшествовала локализация пластических деформаций в форме шейки или вздутия.

жения критической деформации ес. В некоторых случаях при ес > ес происходит прекращение эффекта. Обычно такой тип неустойчивости пластического течения контролируется динамическими процессами взаимодействия между мигрирующими атомами внедрения и подвижными дислокациями, т.е. динамическим деформационным старением [133, 224, 225], вызывающим уменьшение скоростной чувствительности в локальных объемах деформируемого материала. Для адекватного описания эффекта прерывистой текучести необходимо принимать во внимание, помимо конкретных физических механизмов (например, диффузионного механизма Коттрелла [226]), коллективные свойства популяций дислокаций.

Начальная стадия, отмеченная на рис. 90 цифрой 1, связана с появлением неустойчивости пластического течения (зуб или площадка текучести); вторая дополнительная стадия 2 характерна для сплавов с низкой энергией дефекта упаковки. Стадии / и 2 отвечают линейному участку кривой деформации в обычных координатах напряжение—деформация. Для этого участка характерна своя дислокационная структура (чаще всего плоские скопления). Выявленные в работе [235] характерные точки при переходе от одной стадии к другой являются фундаментальными, так как

С точки зрених термодинамики, любое неметаллическое покрытие должно снижать склонность металла к коррозии под слоем покрытия в связи с более низким уровнем свободной энергии по отношению к незащищенной поверхности, так как часть ее (энергии) расходуется на образование адгезионных связей с компонентами покрытия.

Молибден начинает заметно окисляться при температуре выше 200 °С; при более высоких температурах окисляется интенсивно. МоОз плавится при 795°С, кипит при 1155°С, но испаряется при температурах выше 500 "С. Испаряющаяся МоОз открывает доступ кислорода к практически незащищенной поверхности металла, что вызывает бурное высокотемпературное окисление. Предельная растворимость кислорода в молибдене при 200°С не более 0,0002 % [1].

Весьма неблагоприятным оказывается контакт незащищенной поверхности детали из высокопрочной стали с водой. Разрушение в этих случаях может наступить весьма быстро, даже за несколько часов (в зависимости от свойств материала и уровня действующих напряжений).

Например, цинковое покрытие является анодом по отношению к стали в атмосферных условиях и полностью предотвращает образование на ней ржавчины при отсутствии большой незащищенной площади. Из-за расхода анодного покрытия в местах несплошности площадь незащищенного основного слоя постепенно возрастет и плотность катодного тока, который уже является низким, уменьшится. Через определенное время плотность тока становится недостаточной для предотвращения коррозии в центре увеличенной площади незащищенной поверхности основного слоя металла, и он начинает корродировать на этом участке. Анодная защита продолжает оказывать действие на внешние участки незащищенной поверхности основного металла, которые расположены ближе к большим анодным участкам покрытия.

Визуально обнаруживаются значительные дефекты на участках, совершенно не имеющих покрытий. Так, по форме и характеру незащищенной поверхности можно установить, что причиной отсутствия покрытия является, скажем, физическое экранирование основного металла от покрывающего металла в процессе нанесения покрытия или поверхностное загрязнение основного слоя. Повреждение покрытий часто возникает из-за определенных недостатков в процессе нанесения покрытия.

Локализованный характер эрозионных поражений показывает, что процесс сварки некоторым образом способствует реакции образования гидрида. Возможно, сама структура сварного шва является более уязвимой, а может быть, этому способствует очистка поверхности свариваемых деталей при подготовке к сварке. Некоторые участки металла в сварных швах очень сильно окислены. Этот слой окисла может растрескиваться при термоциклировании и, таким образом, обнажаются участки незащищенной поверхности для взаимодействия с водородом. Однако значительное количество гидридов на поверхности присутствует в участках,

Необходимо отметить, что потеря защитных свойств может быть связана с периодическим отслаиванием устойчивой окалины. Такое отслаивание сопровождается ускоренным образованием менее устойчивых оксидов на незащищенной поверхности сплава под отделившейся окалиной [72]. Формированию тонкой защитной окалины может препятствовать также испарение оксида, что особенно характерно для оксидных пленок на сплавах, содержащих Сг2О3 [79]. Интересно отметить, правда, что в случае некоторых сплавов Ni—Сг—А1 испарение Сг2О3 способствовало образованию тонкой защитной пленки, состоящей исключительно из АЬО3 [69].

Нержавеющие стали в целом находят весьма ограниченное применение в морских условиях. Успешное их применение основывается на контроле окружающей среды с целью поддержания пассивности металла или же подразумевает защитные меры, препятствующие местной коррозии. Нержавеющие стали обычно стойки в морских атмосферах, где на открытой незащищенной поверхности сохраняется пассивная пленка. Благоприятны для поддержания пассивности и условия в быстром потоке морской воды. В спокойной морской воде причиной разрушения металла часто является местная коррозия, в частности питтинг. Наблюдается также коррозионное растрескивание под напряжением. Однако при правильном выборе типа сплава, а также режимов упрочнения и старения высокопрочные нержавеющие стали стойки в морских атмосферах.

Но при обдувке и очистке может происходить удаление защитных окисных пленок вместе с отложениями и обнажение незащищенной поверхности металла. В этом случае коррозионное разрушение труб резко ускоряется. При очень частых и интенсивных обдувках, которые имеют место, например, на парогенераторе ТП-67 при сжигании эстонских сланцев (до 4—5 раз в смену), в местах максимальных динамических напоров струй происходит коррозионно-эрозионный износ.

2) Пленка из продуктов коррозии не обладает защитными свойствами, по мере образования растворяется в агрессивной среде и на незащищенной поверхности металла происходит непрерывное окисление металла с переходом его в раствор (характерно для случаев „растворения" металлов в кислоте и щелочи)

В случае наличия электролита на незащищенной поверхности металла возникает процесс, аналогичный процессу в гальваническом элементе.