Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Климатические коррозионные испытания материалов

Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение

Высшего Профессионального Образования

«Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»

РЕФЕРАТ

на тему:

Климатические коррозионные испытания материалов

Выполнила:

студентка гр. МО-9-2

Тормосина В.С.

Проверил:

Соболев А.Н.

Москва

2012г.

Оглавление

Классификация коррозионных испытаний
Требования к испытуемым образцам
Коррозивная среда
Требования к аппаратуре
Подготовка испытуемых образцов
Оценка результатов испытания
Список использованных материалов

Введение

В процессе проведения различных испытаний (механических, прочностных, коррозионных) так или иначе проводятся смежные испытания – климатические. При механических испытаниях исследуется прочностные параметры продукции, а при коррозионных – влияние на продукцию различных сред. Климатические испытания включают в себя: оценку воздействия положительных и отрицательных температур, циклически изменяющихся температур, пониженного давления, брызг, ультрафиолета, а также этих и иных факторов в комплексе, в том числе, тестирование на морозостойкость. Особенно, проведение таких испытаний важно в строительной отрасли – испытания таррельчатых дюбелей, составляющих конструкции навесной фасадной системы или системы штукатурного «мокрого» фасада. Результаты климатических испытаний позволяют определить срок службы тех или иных материалов или видов продукции, уточнить условия эксплуатации, составить технический регламент по плановому обслуживанию конструкции и т.д. Например, если речь идет о деревянных конструкциях (или конструкции, в элементах которой используется дерево), то помимо температурных испытаний и оценки влияния влажности, вы можете узнать результаты воздействия грибковой плесени, а также получить рекомендации по лучшей защите вашей продукции. Специалисты лаборатории обычно владеют самой полной информацией о современных методах защиты того или иного материала от воздействия климатических дестабилизирующих факторов. Кроме сохранения внешнего вида вашей продукции, безусловно, важной является поддержка работоспособности. На территории РФ есть зоны с совершенно различными климатическими условиями, а значит, продукцию следует исследовать максимально досконально, учитывая и самые экстремальные условия ее использования. Немаловажна и морозостойкость применяемых изделий. [1]

Коррозия - это процесс самопроизвольного разрушения материалов под химическим воздействием внешней среды. Металлы и их сплавы - наиболее важные современные конструкционные материалы. При эксплуатации металлических конструкций и узлов повсеместно присутствуют вещества, которые, взаимодействуя с металлами, постепенно их разрушают. У большинства металлов в условиях их эксплуатации более устойчивым является окисленное (ионное) состояние, в которое они переходят в результате коррозии. Коррозия металлов - разрушение металлов вследствие физико-химического воздействия окружающей среды, при котором металл переходит в окисленное состояние и теряет характеризующие его свойства. [2]

Коррозионные испытания проводят при нормальных климатических условиях окружающей среды по ГОСТ 15150, если программой испытаний не предусмотрено иное. Требования к проведению коррозионных испытаний, вид и их периодичность устанавливают в стандартах, конструкторской, технологической документации или других нормативных и технических документах на продукцию конкретного типа. Периодичность проведения коррозионных испытаний в рамках периодических испытаний устанавливает изготовитель продукции, но не реже одного раза в три года, и указывают в НД на продукцию конкретного типа. Коррозионные испытания проводят в лабораториях предприятия-изготовителя, прошедших оценку состояния средств измерений, и испытательных лабораториях (центрах), аккредитованных в установленном порядке. [3]

Перед проведением испытаний разрабатывают программу испытаний. Программа испытаний должна содержать следующую информацию:

а) цель испытания (определяемые показатели, вид и точность информации, которая должна быть получена в результате испытаний)

б) характеристику испытуемых металлов, сплавов или средств защиты от коррозии (состояние поверхности образца и его геометрические параметры, структура и другие свойства материалов, вид полуфабриката, режим термообработки; толщина покрытия, описание средств и технологических особенностей противокоррозионной защиты);

в) параметры и (или) количественные показатели и пределы, подлежащие определению;

г) аппаратуру и оборудование, включая требования к техническим характеристикам;

д) количество испытуемых образцов;

е) характеристику образца сравнения (включая тип, марку и его основные качественные и количественные показатели для реализации цели испытаний);

ж) описание подготовки к испытанию, включая:

1) способ маркировки образцов;

2) порядок отбора, транспортирования и хранения образцов (проб);

3) операции подготовки к испытаниям, включая способы и режимы нанесения противокоррозионной защиты на образцы, проверку испытательного и измерительного оборудования перед каждым испытанием;

и) метод испытания, включая условия проведения с характеристикой факторов химического и физического воздействия, последовательность и периодичность воздействия, способ регистрации наблюдений и результатов измерений; общую продолжительность, расположение и, в некоторых случаях, перемещение образцов, периодичность съемов и осмотров образцов во время испытания, количество снимаемых образцов и количество контрольных образцов, метод удаления продуктов коррозии.

к) обеспечение заданной коррозивности атмосферы в испытательной камере, вне зависимости от расположения образцов в камере;

л) критерии и методы оценки результатов испытания.

Коррозионные испытания в искусственных атмосферах могут быть классифицированы следующим образом:

а) ускоренные испытания в среде, в которой условия подобраны так, чтобы приблизить механизм развития коррозии к реальным условиям эксплуатации и ускорить ее.

Испытания этого типа позволяют предсказать длительную коррозию металлов, сплавов и средства защиты от коррозии;

б) кратковременные коррозионные испытания, в которых коррозионную среду выбирают так, чтобы ускорить получение результатов испытаний (коррозионного эффекта).

Испытания этого типа, если доказана их практическая эффективность применительно к конкретным условиям, позволяют сравнивать коррозионную стойкость аналогичных средств защиты от коррозии;

в) экспресс-испытания, в которых коррозивную среду выбирают так, чтобы вызвать коррозию в особо короткие сроки.

Испытания этого типа позволяют ускоренно определять дефекты и слабые места в противокоррозионной защите. В ходе испытаний степень воздействия коррозивной среды, как функции времени, должна находиться под наблюдением и по возможности фиксироваться количественно. Большинство видов испытаний проводят с определением состояния образцов во времени более трех раз в отдельные промежутки времени после начала испытания. Длительность испытаний должна быть такой, чтобы по окончании испытания был получен четкий результат относительно поведения материала и, когда это возможно, эталона (образца сравнения) в данных условиях испытания. При необходимости, могут проводиться дополнительные испытания, выходящие за рамки первоначально запланированного испытания. Ввиду того, что результаты испытаний часто обнаруживают значительный разброс, единичное измерение дает недостаточную информацию, поэтому каждый результат испытания, по возможности, должен быть проверен путем использования не менее трех образцов на одну точку испытания. Для этой цели каждый образец должен использоваться только один раз. [3]

1. Классификация коррозионных испытаний

[1]

2. Требования к испытуемым образцам

Образцы для испытаний независимо от применяемого метода испытания должны быть обработаны и (или) покрыты одинаковым способом, иметь одинаковую форму, размеры, шероховатость поверхности и воспроизводить основные качества продукции:

- материалы, их контакты;

- форму;

- технологию изготовления;

- состояние поверхности;

- вид, толщину и технологию получения покрытий.

Для испытаний применяют в основном следующие типы образцов:

- плоские образцы (металлические пластины);

- U-образные образцы, кольца, цилиндры и т.п.;

- конструктивные образцы (сварные, паяные, клепаные и т.п.);

- детали или сборочные единицы (узлы);

- макеты изделий или конструкций;

- изделия.

Для испытаний с оценкой изменения механических свойств - образцы по НД на методы механических испытаний. Испытуемые образцы должны быть четко идентифицируемыми. Должна быть приведена следующая информация:

а) химический состав материала и его обозначение по НД;

б)состояние материала и этапы изготовления (например наличие сварных швов, разливка в песчаные формы, удельный вес и давление при литье под давлением, горячая прокатка, холодная прокатка, ковка, термообработка, искусственное или естественное старение);

в) форма заготовки (лист, проволока, труба, цельный пруток или др.);

г) положение и ориентация образцов в исходном материале (с эскизом, при необходимости);

д) размеры (точный размер, форма, площадь) и масса образца;

е) состояние поверхности материала (наличие или отсутствие прокатки, величина деформации при прокатке, травление, зачистка, полировка или другие виды обработки);

ж) механические свойства материала;

и) структура материала, включая любую химическую или механическую предварительную обработку;

к) защитные слои и покрытия (тип, состав и толщина).

Форму и размеры испытуемых образцов выбирают в соответствии с методом испытания, критериями и способами оценки результатов испытания (ГОСТ 9.908). При этом для плоских образцов предпочтительны следующие размеры 150 × 100 мм; 100 × 50 мм; 50 × 50 мм. Толщина испытуемых образцов должна быть преимущественно от 0,5 до 3,0 мм, при этом образцы не должны деформироваться во время испытания. [3]

Для того чтобы исключить, по возможности, влияние неоднородностей, общая площадь испытуемого образца должна быть как можно больше, но не менее 25 см2, за исключением случаев, когда меньшие площади поверхности предусмотрены программой испытаний. Общая экспонируемая поверхность для электрохимического испытания обычно значительно меньше. Для испытания образцов, изготовленных из отливок, рекомендуется использовать образцы с площадью поверхности, приблизительно в два раза превышающей указанную. Для образцов со сварными соединениями, когда необходимо учесть влияние окружающего исходного материала на зону, которая подвергалась нагреву, или сварной шов, площадь исходного материала с обеих сторон сварного шва должна, по меньшей мере, в два раза превышать площадь сварного шва. [3]

Значение шероховатости поверхности испытуемого образца должно быть указано в программе испытаний. Поверхность испытуемых образцов металлов и сплавов не должна иметь видимых дефектов, таких как царапины, включения, трещины, точки и поры. Образцы должны быть вырезаны из испытуемой продукции преимущественно таким образом, чтобы исключить любое значительное дополнительное механическое воздействие и любое ощутимое повышение температуры участков срезов в ходе механической обработки. Любые дефекты (заусенцы) на участках срезов, возникающие при вырезке образца, должны быть удалены. [3]

Если испытуемые образцы вырезают из больших по размеру изделий с покрытиями, необходимо свести к минимуму повреждение участков, прилегающих к срезу. При изготовлении образцов со сварными соединениями шов следует располагать посредине испытуемого образца. Если необходимо определить влияние незащищенных кромок на процесс коррозии, торцы следует оставлять незащищенными. Испытуемые образцы должны быть промаркированы. Маркировка должна быть четкой, сохраняющейся в течение всего испытания и не должна влиять на его результаты. Для маркировки образцов применяют клеймение или нанесение лакокрасочного покрытия в местах, не влияющих на оценку испытаний. Места клеймения защищают лакокрасочным покрытием или соответствующим средством временной противокоррозионной защиты. Допускается применять бирки из коррозионно-стойкого или неметаллического материала с нанесенной маркировкой. Необходимое количество испытуемых образцов зависит от общей продолжительности испытания, частоты съемов и осмотров образцов во время испытания, количества испытуемых и контрольных образцов, установленных программой испытания, с учетом оценки результатов испытаний с доверительной вероятностью не менее 95 %, если программой испытаний не предусмотрено иное. Количество образцов для параллельных испытаний должно быть не менее трех и не менее одного контрольного образца. [3]

3. Коррозивная среда

Коррозивная среда должна быть точно описана. Особенно это касается природы, состава, способа подготовки и условий воздействия коррозивной среды. Информация о природе коррозивной среды должна указывать, являются ли используемые растворы, газы или твердые вещества природного происхождения обычно применяемыми в технологическом процессе или они специально приготовлены. Если количественный химический состав среды неизвестен, его определяют аналитически, при этом также учитывают и количества примесей и загрязнений. Для водных растворов должны быть указаны значения рН и, если это возможно, окислительно-восстановительный потенциал. Для коррозивной среды в виде растворов на результаты испытаний часто влияет количество содержащихся растворенных газов; в виде газов - содержание влаги и твердых веществ, в виде твердых веществ - содержание влаги. В процессе испытаний необходимо контролировать состав коррозивной среды и при необходимости проводить ее корректировку до исходных значений. При этом протокол (отчет) испытания должен содержать сведения о том, проводилась ли и как часто, в каких количествах замена или корректирование коррозивной среды до постоянного (исходного) значения. [3]

4. Требования к аппаратуре

Ускоренные климатические испытания проводят в специальных камерах, которые должны быть достаточно большими, чтобы обеспечивать однородность распределения в объеме компонентов испытательной среды и условий испытаний. Верхние части испытательной камеры должны быть такой формы, чтобы капли собирающейся на них влаги или распыляемого раствора не попадали на испытуемые образцы. Аппаратура должна обеспечивать заданные рабочие условия в рабочем объеме камеры (испытательного сосуда) в течение всего времени испытания. Аппаратура должна быть выполнена таким образом, чтобы исключить нежелательное внешнее воздействие на условия испытания. Общие требования к камерам для испытаний - по ГОСТ 20.57.406. Заданные рабочие условия испытаний должны контролироваться. Температура и относительная влажность должны регистрироваться автоматически, кроме случаев испытания с конденсацией. Концентрация коррозивных агентов должна автоматически регистрироваться или периодически определяться. Не рекомендуется использовать одну и ту же камеру для испытаний с различными агентами коррозивной среды. [3]

Камера соляного тумана для лабораторных испытаний

Камера сернистого газа для лабораторных испытаний

Для методов сравнительных испытаний во избежание влияния исследуемого образца (средства защиты) на образец сравнения необходимо предусмотреть в камерах секционные отсеки или проводить испытания этих образцов последовательно (при испытаниях в одной камере) или параллельно (при испытаниях в разных камерах) при соблюдении одинаковых условий и режимов испытаний, если программой испытаний не предусмотрено иное.Внутренняя поверхность испытательной камеры (испытательного сосуда), прокладки для крышек и дверей, коммуникационное оборудование и аппаратура, приспособления для испытания образцов, соприкасающиеся с коррозивными агентами (средой), должны быть изготовлены из материалов, стойких к воздействию испытательной коррозивной атмосферы (среды), и в свою очередь не оказывать воздействия на эту среду, которое влечет ее изменение. [3]

В случае необходимости устанавливают систему циркуляции воздуха для обеспечения одинаковых условий испытания во всей камере. При проведении испытаний при повышенной температуре нагреватели должны обеспечивать ее повышение в камере не менее чем на 1°Смин.Заданная относительная влажность внутри камеры должна создаваться подачей увлажненного воздуха. Для увлажнения используют только дистиллированную воду по ГОСТ 6709 или ионитно-очищенную (деионизированную) воду. Не допускается создавать заданную относительную влажность в камере при помощи равновесных растворов солей, поскольку они могут оказывать влияние на коррозионное состояние испытуемых образцов. Время, необходимое для достижения заданной относительной влажности в камере, не должно превышать 1 ч с момента включения. Температура и относительная влажность в камере должны контролироваться с точностью ± 2°С и ± 5 % соответственно. Если коррозивную атмосферу получают распылением раствора, то давление и температурно-влажностные характеристики подаваемого воздуха должны соответствовать требованиям ГОСТ 9.308.Воздух, подаваемый для распыления, не должен содержать следов масла ил и твердых частиц. При необходимости определяют состав распыляемого раствора. Раствор должен равномерно распределяться по всему объему камеры. [3]

5. Подготовка испытуемых образцов

Перед испытаниями поверхность образцов должна быть очищена и обезжирена. Выбор подходящего средства очистки и обезжиривания зависит от испытуемого материала. Должны использоваться только такие средства, которые не оказывают воздействия на поверхность испытуемого образца. В большинстве случаев используют органические растворители. При очистке и обезжиривании образцов допускается применять мягкие щетки, кисти, вату, целлюлозу. После обезжиривания допускается брать образцы только за торцы руками в хлопчатобумажных перчатках. Средства, используемые для очистки, должны быть указаны в протоколе (отчете) испытаний. Если поверхность образцов должна пройти предварительную механическую обработку, то следует отдать предпочтение шлифованию, при этом при каждой последующей ступени обработки удаляют следы предыдущей. В отчете следует указать класс (зернистость) абразива, который использовался последним. Для мягких материалов шлифование желательно заменить легкой механической очисткой (ГОСТ Р 9.907).Перед испытанием образцы осматривают. Образцы, предназначенные для нанесения средств временной противокоррозионной защиты, должны быть осмотрены перед их нанесением. Образцы, находившиеся на хранении, должны перед испытанием проверяться на отсутствие признаков коррозии. При этом должны регистрироваться следующие изменения внешнего вида поверхности цвет, потускнение поверхности, наличие и распределение видимых коррозионных дефектов, которые допускаются по согласованию заинтересованных сторон. Для определения количества и местоположения дефектов применяют сетку - шаблон с квадратами 5 × 5 мм, изготовленную из прозрачного гибкого материала, например пластика, в соответствии с ГОСТ 9.308 или ГОСТ 9.311, которую накладывают на испытуемый образец. Каждый квадрат должен быть пронумерован, начиная с левого угла. Результаты осмотров должны быть записаны для обеих сторон каждого образца. При оценке коррозионного поведения по изменению массы измеряют площадь поверхности образца, затем образцы помещают не менее чем на 24 ч в эксикатор с влагопоглотителем и взвешивают

с точностью до 0,001 г - для образцов массой до 200 г;

с точностью до 0,01 г - для образцов массой свыше 200 г.

Способ размещения образцов в коррозивной среде может оказывать влияние на результаты испытания. В случае проточной коррозивной среды образцы располагают таким образом, чтобы поток был параллелен длинной стороне образца. При атмосферных испытаниях на результаты может оказать влияние угол экспонирования относительно земли, расположение относительно географических полюсов, преобладающие (превалирующие) ветра и какую сторону поверхности образца оценивают - повернутую вверх или вниз, к земле. Образцы располагают таким образом, чтобы они не экранировали друг друга от влияния среды, т.е. чтобы вся испытуемая поверхность образца подвергалась воздействию среды. Испытуемые образцы располагают вертикально или под углом 15°-30° к вертикали в зависимости от метода испытания. В случае образцов со сварным соединением шов должен быть расположен перпендикулярно или под углом 15°-30° к дну камеры (сосуда).Возможны также случаи, когда предпочтительно расположение сварного шва параллельно дну камеры (сосуда). Тогда коррозионные пятна сварного шва создают повышенную местную коррозивность. При испытании образцов в климатических камерах испытуемые образцы размещают только в те части камеры, где коррозивная среда соответствует всем требованиям заданных параметров условий испытания. [3]

Общая площадь образцов не должна превышать 0,75 м2 на 1 м3 объема камеры. Расстояние между образцами должно быть не менее 20 мм; расстояние от нижнего края образца до дна камеры - не менее 200 мм. При испытании методом погружения любые незначительные отклонения, обусловленные работой испытательного оборудования, могут быть сбалансированы повторным помещением образцов через определенные интервалы времени в испытательную среду. При параллельном размещении образцов они не должны располагаться непосредственно друг за другом, а по возможности в различных местах испытательной среды или испытательного сосуда. Чтобы избежать электрохимической (гальванической, контактной) коррозии, между образцами или образцами и сосудом не должны использоваться металлические проводящие соединения. [3]

Если это требование невыполнимо, то выбирают такое соотношение объема среды и поверхности образцов, при котором параметры, определяющие агрессивность среды, не могут существенно изменяться во время испытаний или предусматривают в программе испытаний обновление или корректировку среды в процессе испытания. Приспособления для крепления образцов должны изготовляться из инертного материала и обеспечивать соответствующую неподвижность образцов с учетом условий испытаний. Площадь контакта держателей с образцами должна быть минимальной. Крепления не должны вызывать ни электрохимической (гальванической, контактной) коррозии, ни загрязнения образцов. Сравнительные испытания проводят с применением образцов сравнения, поведение которых в заданных условиях эксплуатации известно. При эксплуатационных испытаниях коррозивной средой является рабочая среда. При лабораторных испытаниях воспроизводят близкие к реальным условия эксплуатации в зависимости от цели испытаний. Воздействующие факторы и способы воздействия должны соответствовать преимущественному применению продукции в условиях эксплуатации. При наличии нескольких основных применений продукции разрабатывают несколько режимов испытаний. При ускоренных испытаниях с целью предварительной оценки коррозионной стойкости и (или) защитной способности условия испытаний ужесточают по сравнению с реальными условиями эксплуатации, не допуская резких изменений механизма коррозии. При ускоренных испытаниях с целью контроля качества образца допускается ужесточать условия испытаний по сравнению с условиями эксплуатации, если по поведению образцов во время испытаний можно сделать заключение о поведении продукции в условиях эксплуатации. Не допускается одновременно испытывать в жидкой коррозивной среде в одном сосуде образцы из разного материала или образцы с разным покрытием, если это не предусмотрено программой испытаний. Испытания образцов из различных материалов или с различными покрытиями в газовой среде допускаются в том случае, если все образцы подвергают одинаковому воздействию и их взаимное влияние исключено или если исследуют возможность такого влияния. Испытания образцов, защищенных летучими ингибиторами, следует проводить в специально предназначенных для этой цели испытательных камерах, из которых удалены следы летучих ингибиторов от предыдущих испытаний. При испытаниях в условиях эксплуатации образцы из различных материалов или с различными покрытиями размещают так, чтобы избежать их взаимного влияния, если это не предусмотрено программой испытаний. Перед началом испытаний контролируют состав и другие заданные параметры коррозивной среды на соответствие требованиям, указанным в программе испытаний. В случае, когда испытания проводят в открытых сосудах, воздух не должен содержать компонентов, способных повлиять на результаты испытания. Жидкие коррозивные среды, содержащие несмешиваемые компоненты, перед испытаниями равномерно перемешивают, если программой испытаний не установлены другие требования. В случае существования температурной зависимости между коррозивной средой и металлическим материалом, эта зависимость должна быть установлена в ходе эксперимента. Если коррозивная среда движется в ходе испытания, необходимо это отметить в протоколе (отчете) испытаний. [3]

6. Оценка результатов испытания

Для оценки коррозионной стойкости металлов и сплавов с противокоррозионной защитой и без нее используют различные критерии:

а) изменение внешнего вида образца во время испытания;

б) время, прошедшее до появления первого очага коррозии основного металла или покрытия;

в) количество и распределение коррозионных дефектов;

г) изменение массы (ГОСТ Р 9.907);

д) изменение размеров (особенно толщины);

е) изменение механических, электрических, оптических и др. свойств.

Оценку результатов испытания проводят в соответствии с выбранными критериями (10.1) в зависимости от требований, предъявляемых к испытуемым металлам, сплавам и средствам защиты, а также от цели и метода испытания. Конкретный способ обработки результатов испытаний устанавливают в стандартах на конкретный метод испытаний с учетом требований к обработке результатов испытаний по ГОСТ 9.908 и проведению контроля показателей качества результатов испытаний с учетом требований ГОСТ Р ИСО 5725-6. [3]

7.Список использованных материалов:

1. http://teststroy.ru/klimaticheskie-ispytanija.html

2. http://www.infolab.ru/index.php?id=text&folderName=first&id2=18

3. ГОСТ Р 9.905-2007 «Единая система защиты от коррозии и старения. Методы коррозионных испытаний. Общие требования»

Климатические коррозионные испытания материалов 📙 Реферат → 🆔 120422