1.3. Способы защиты стали от коррозии

Растрескивание металла под воздействием знакопеременной нагрузки или периодической динамической нагрузки называют усталостным разрушением. Чем быстрее приложенное в каждом цикле напряжение, тем быстрее разрушается металл.

Существуют способы снижения склонности коррозионной усталости. Для углеродистых сталей тщательная деаэрация растворов солей повышает предел усталости до его уровня на воздухе. Аналогичный результат дает катодная защита при потенциале -0,49В.

Эффективно также введение ингибиторов; в водопроводной воде с добавкой 200 мг/л дихромата натрия стойкость к коррозионной усталости, нормализованной стальной проволоки (0,35 % С) становится выше, чем на воздухе.

Достоинство покрытий протекторного типа (например, цинка или кадмия, электроосажденных на сталь) в том, что основной металл катодно защищен и на тех участках, где на покрытии есть дефекты. В одном из наиболее ранних исследований коррозионной усталости, проведенном Б.Хэйгом в 1916 г. В связи с преждевременным разрушением стальных буксировочных тросов, контактирующих с морской водой, было показано, что гальванические покрытия заметно увеличивают срок службы тросов. Цинковые покрытия по алюминию эффективны, в отличие от кадмиевых. Отмечается, что электролитические покрытия стали оловом, свинцом, медью или серебром предохраняют ее от разрушения главным образом за счет изоляции от внешней среды, а не за счет повышения усталостной прочности. Данные о применении никелевых и хромовых покрытий противоречивы.

Органические покрытия полезны в тех случаях, когда в грунтовочном слое имеются ингибирующие пигменты (например, хромат цинка). Эффективна обработка металла, вызывающая напряжения сжатия на поверхности (например, дробеструйная).

Меры предотвращения коррозии стали.

1. Сочетание мягкого металла с твердым.

При достаточно высоких нагрузках мягкие металлы предохраняют поверхность раздела от контакта с воздухом. Более того, мягкий металл может течь при срезе, а не скользить по поверхности раздела, благодаря этому разрушение уменьшается. Для контакта со сталью можно рекомендовать металлы, покрытые оловом, серебром, свинцом, индием, кадмием. При сопряжении латуни со сталью разрушение меньше, чем при трении стали о сталь. Разрушении велики при сочетании нержавеющих сталей.

2. Проектирование контактирующих поверхностей с полным устранением проскальзывания (например, пескоструйная обработка поверхности).

Полностью устранить скольжение достаточно трудно, так как разрушение вызывается очень малым относительным перемещением поверхностей – на расстояние порядка размера атомов. Увеличение нагрузки дает эффект, когда она достаточна для полной остановки скольжения; в противном случае нагрузка крайне вредна.

3. Применение покрытий (например, нанесение на трущиеся поверхности резиновой мастики).

Покрытия предохраняют поверхности раздела от соприкосновения с воздухом.

4. Использование смазок.

Если нагрузка не очень велика, хороший результат дает применение масел с низкой вязкостью, особенно в сочетании с обработкой поверхности фосфатами. Маловязкие масла быстро проникают к свежей поверхности металла, образующейся при трении. В качестве твердой смазки можно использовать сульфид молибдена, особенно если он спекается с поверхностью металла, однако этот положительный эффект имеет временный характер, так как смазка в конце концов удаляется в результате движения поверхностей.

5. Применение эластомерных прокладок или материалов с низким коэффициентом трения.

Резина амортизирует колебания, предотвращая скольжение на поверхности раздела. Политетрафторэтилен (тефлон) имеет низкий коэффициент трения и снижает фреттинг. Эти материалы эффективны только при малых нагрузках в связи их относительно низкой прочностью.

6. Использование сплавов кобальта.

Эффективно только в присутствии воды ли водных растворов.