Продолжительной экспозиции

Возможность продолжительной эксплуатации деталей машин и других изделий, их долговечность во многих случаях связаны с износостойкостью материала, из которых они изготовлены.

Однако при продолжительной эксплуатации машины начинают проявляться медленно протекающие процессы, такие как износ, коррозия, коробление и др., которые приводят к уменьшению запаса надежности.

Двигатель может не запускаться по следующим причинам: рабочие клапаны не притерты к седлам или неплотно прилегают к ним вследствие коробления корпусов клапанов при чрезмерной затяжке гаек, цилиндровые втулки имеют большую выработку и овальность, сработались поршневые кольца и они неплотно прилегают к втулке. Эти неисправности можно устранить притиркой клапанов и седел, ослаблением затяжки гаек и проверкой посадки клапанов, заменой цилиндрических втулок, поршневых колец (износ втулок цилиндра и поршневых колец появляется только после продолжительной эксплуатации двигателя).

При анодной электрохимической защите металлов необходимо контролировать потенциал конструкции, что требует применения простого и удобного электрода сравнения, пригодного для продолжительной эксплуатации в производственных условиях.

Стоимость защиты стали от коррозии, в морских условиях очень высока, однако нередко эти затраты бывают отчасти излишними. Можно назвать две причины подобной «перезащиты». Во-первых, объемный и непривлекательный вид продуктов коррозии, создающий впечатление значительного разрушения металла, хотя действительные скорости коррозии материала при продолжительной эксплуатации известны сравнительно плохо. Скорости коррозии, приводимые в литературе, получены, как правило, в краткосрочных испытаниях и представляют средние значения за весь период экспозиции. Известно, однако, что коррозия углеродистой стали в морских условиях обычно протекает очень быстро в начальный период, а затем выходит на стационарный режим, характеризуемый линейной зависимостью. Этот линейный участок зависимости коррозионных потерь от времени и определяет стационарную скорость коррозии — наиболее важный параметр для оценки срока службы стальной конструкции в морской воде. Во-вторых, чрезмерные защитные меры связаны с плохо изученным влиянием биологической активности среды на скорости коррозии металла. Сплавы на основе железа, по-видимому, в наибольшей степени подвержены воздействию морских организмов среди всех металлов, однако эти биологические факторы практически игнорируются коррозионистами. В классических курсах коррозии влияние биологической активности на коррозионные процессы либо не упоминается совсем, либо считается несущественным и изолированным явлением.

Однако при продолжительной эксплуатации машины начинают проявляться медленно протекающие процессы, такие, как износ, коррозия, коробление и другие, которые приводят к уменьшению запаса бт по точности функционирования машины.

Опыт продолжительной эксплуатации шестнадцатиролико-вого устройства для накатки шлицев на ведущей шестерне трактора показал, что стабильно обеспечиваются следующие точностные параметры:

Итоги продолжительной эксплуатации показывают, что при хорошей организации процесса горения с малым избытком воздуха ограничение охлаждающего воздействия стен и перегородки плавильной камеры не имеет большого значения. У топок с жидким шлакоудалением с угловыми горелками обмазка стен камеры не вызывает, вопреки ожиданиям, существенного возрастания температур над шлаковой ванной. Это различие температур оказывается тем меньшим, чем больше топка, т. е. чем меньше отношение поверхности плавильной камеры к ее объему.

она имеет форму муфты, сжимающей окружность трубки. Вид шлаковой решетки из гладких трубок после продолжительной эксплуатации показан на рис. 66а. Муфты ;из шлака удержались после останова котла только в верхней части трубок.

При более продолжительной эксплуатации машины (агрегата узла), более существенной замене недолговечных деталей и проведении более сложных ремонтов эти показатели снизились бы еще более, а к концу срока службы они приобрели бы самое низкое значение, допустимое на основании данных об оптимальном сроке службы.

Эти сложные требования к пускам и остановкам турбины вызывают необходимость выполнения научных исследований для выяснения циклической прочности в условиях чередования относительно кратковременных перегрузок в диапазоне температур 473—773 К со стационарной ползучестью. Необходима также методика для оценки степени повреждаемости после продолжительной эксплуатации и для определения ресурса.

Биологический контроль скоростей коррозии в различных местах 452 Определение коррозионных потерь металла при продолжительной экспозиции.............. 453

Основа для разработки таких материалов — знание их поведения в различных морских средах. Для получения подобной информации различные промышленные организации, правительственные учреждения и исследовательские институты проводят тщательные испытания конструкционных материалов, изучая их поведение при продолжительной экспозиции в различных морских условиях. В данной книге представлены обзоры, в которых собрана такая информация о коррозии материалов в морских средах.

Средние скорости коррозии сплавов Инколой 600 и Инколой 825, определенные по потерям массы пластинок при 7-летней экспозиции в 25 м от океана в Кюр-Биче, не превышали 0,15 мкм/год. Максимальная глубина питтинга составила 23 и 18 мкм соответственно [42]. По аналогии с другими известными случаями можно было бы ожидать, что наличие в составе сплава Инколой 825 3 % Мо должно положительным образом сказываться на коррозионном поведении. Действительно этот сплав способен несколько дольше сохранять блеск при экспозиции в морской атмосфере, чем не содержащий молибдена Инколой 800. Однако при продолжительной экспозиции на обоих сплавах наблюдается образование тонких пятен продуктов коррозии, чаще всего вдоль кромок и вокруг небольших питтингов [41].

В Международном научном центре им. Роквелла было исследовано поведение гальванических пар, образующихся при контакте покрытых Ало-дином 600 алюминиевых сплавов 7075, 6061 и 2024 со сплавом Ti — 6А1—4V или нержавеющей сталью 304 [190],. Получены данные о коррозионном токе и потерях массы в 3,5 %-ном растворе NaCl при комнатной температуре. Покрытие из Алодина 600 значительно снижало скорость растворения алюминиевых, сплавов. Контакт с нержавеющей сталью усиливал разрушение как незащищенных алюминиевых сплавов, так и материалов с покрытием. Расчет по величине гальванического тока приводил к более низким значениям скоростей растворения металла, чем расчет по потерям массы. Введение соответствующих поправочных коэффициентов позволяет использовать непрерывную запись величины гальванического тока для определения мгновенных значений скорости растворения, по которым в свою очередь путем экстраполяции можно рассчитать скорость коррозии при продолжительной экспозиции.

В связи с широким применением сталей в морских конструкциях данные о скоростях коррозии этих материалов в различных морских водах и о влиянии различных морских организмов на коррозию представляют большой интерес для ВМС США. В данном докладе рассмотрен вопрос о том, в какой степени некоторые морские организмы влияют на коррозию стали, а также приведены данные о стационарных скоростях коррозии углеродистой стали в различных морских средах в районах, расположенных между 9 и 5Г северной широты. Показано, как, используя эти данные, можно оценить коррозионные потери при продолжительной экспозиции.

Научно-исследовательской лабораторией ВМС США были проведены 16-летние коррозионные испытания ряда металлов в водных и атмосферных тропических средах Зоны Панамского канала и в некоторых других местах [61—64]. Наиболее широко было исследовано поведение конструкционной углеродистой стали AISI1020. В ходе испытаний у острова Наос (Тихий океан, Зона Панамского канала) были получены зависимости коррозионных потерь от времени при продолжительной экспозиции стали в тропической морской воде. Были экспонированы 30 одинаковых пластин; после 1, 2, 4, 8 и 16 лет для анализа брали по 6 образцов. Измеряли коррозионные потери массы, глубину питтинга и изменение временного сопротивления каждого образца, анализировали степень и тип обрастания, характер продуктов коррозии. Такие.же партии образцов испытывали на среднем уровне прилива у острова Наос и в пресной воде озера Гатун. Несколько образцов были помещены в солоноватую воду (<1 %) озера Мирафлорес (оба названных озера расположены в Зоне Панамского канала). Скорости коррозии и результаты исследования биологической активности в четырех различ-

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОРРОЗИОННЫХ ПОТЕРЬ МЕТАЛЛА ПРИ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОЙ ЭКСПОЗИЦИИ

По мере расширения и усложнения деятельности человека на больших океанских глубинах требуется все более широкий круг материалов и компонентов с различными областями применения. К сожалению, многие материалы в той или иной степени разрушаются или изменяют свои свойства при продолжительной экспозиции в морской воде. Сам по себе этот факт давно известен, однако действительные причины и степень таких разрушений, как применяемых в настоящее время, так и перспективных материалов, исследованы'в большинстве случаев недостаточно. Но даже для сравнительно хорошо изученных материалов конструктору часто бывает трудно найти нужную информацию или сопоставить различные, нередко даже противоречивые сведения и сделать правильный выбор. Поведению различных материалов в морских средах были посвящены два больших симпозиума, доклады которых опубликованы 2. Однако эти сборники не могут служить исчерпывающим обзором по вопросам разрушения материалов в морской воде, так как обсуждение ограничено в основном конструкционными материалами.

Коннолли и др. [2] сообщали, что в двух полиэтиленовых материалах высокой плотности после 6 лет экспозиции появились трещины в местах крепления образцов к стенду. Это явление присуще некоторым видам полиэтилена и имеет небиологическую природу. После 13—14 лет экспозиции в полиэтиленовых прутках с помощью ИК-спектроскопии были обнаружены карбонильные группы. Это показывает, что полиэтилен может медленно окисляться в морской воде на мелководье, где содержание кислорода выше, чем на больших глубинах. Таким образом, при продолжительной экспозиции пластиков в условиях погружения некоторые разрушения могут быть не связаны с биологическими факторами.

При выборе материалов для продолжительной экспозиции в океане необходимо учитывать склонность к разрушению под действием биологических факторов и вследствие химического взаимодействия с морской водой. Для оценки влияния этих факторов 'проводились натурные испытания различных полимерных и композиционных материалов в океане продолжительностью до 15 лет. Испытания проводились на пластиковых материалах в форме листов, прутков, пленок и тросов. За исключением, как правило, пластиков на основе производных целлюлозы, эти материалы не подвергались разрушающему воздействию со стороны морских микроорганизмов. Однако любой материал может подвергнуться воздействию морских точильщиков. Если это происходит, то1 повреждение обычно имеет вид мелких поверхностных ямок. Проникновению точильщиков может способствовать близкое расположение других материалов, сильно подверженных поражению точильщиками (например, дерева). Вероятность появления в материале точильщиков возрастает в областях повышенной морской биологической активности: на теплом мелководье она выше, чем в более холодных глубинных водах, а в донных отложениях выше, чем в воде над дном. Согласно некоторым данным материалы с твердыми поверхностями или, наоборот, с гладкими воскообразными поверхностями, менее подвержены воздействию точильщиков. Наблюдались, однако, и исключения из этого общего правила.

Проведенные многочисленные испытания каучуков показали, что эти материалы обладают обычно хорошей стойкостью к разрушающему воздействию морских точильщиков и микроорганизмов. Каучуки характеризуются средними потерями физических свойств при экспозиции в воде. Большинство каучуковых материалов либо вообще не разрушались за время испытаний, либо имели только слабые поверхностные повреждения. Основные исключения — силиконовый каучук и полиуретан. Силиконовый каучук был подвержен сильному общему поверхностному разрушению, вероятно, морскими животными, а также воздействию точильщиков. Полиуретаны на основе сложных эфиров не устойчивы в воде при продолжительной экспозиции, тогда как полиуретаны на основе простых эфиров стабильны. Для большинства каучуковых материалов наблюдалось существенное уменьшение относительного удлинения после продолжительной экспозиции в океане.