4.4.1. Предотвращение контактной коррозии.
Как было показано в разделах 3.2., 3.4., 3.6., контакт разнородных металлов в электролитических средах приводит к образованию гальванического элемента, в котором более электроотрицательный металл служит анодом и растворяется значительно быстрее, чем вне контакта с катодом.
Если нельзя избежать подобных контактов, то необходимо помнить, что на плотность анодного тока и, следовательно, на скорость растворения анода существенно влияет соотношение площадей анода и катода.
Например, мелкие детали болтовых или каких-либо других соединений, находясь в контакте с многократно превосходящим их по площади поверхности более "благородным" металлом основной конструкции, подвергаются значительному анодному растворению. Подобных сочетаний металлов в конструкциях следует избегать.
В общем случае антикоррозионная защита крепежных деталей не должна уступать по качеству защите соединяемых узлов.
Рис. .4.4.1. Изоляция
болтового соединения.
Основной способ защиты от контактной коррозии - изоляция разнородных металлов друг от друга с помощью неэлектропроводных материалов, которую необходимо предусматривать еще на стадии конструирования. Для этого используются различные органические или неорганические покрытия или изолирующие прокладки в виде шайб, втулок и т. д. Пример подобного исполнения болтового соединения приведен на рисунке 4.4.1.
4.4.2. Учет влияния напряженного состояния на скорость коррозии.
Как было показано в разделе 3.6., совместное воздействие агрессивной среды и внешних нагрузок или внутренних остаточных напряжений может значительно ускорить процесс разрушения металла. Более того, наличие напряжений способно изменить механизм и характер коррозионных поражений и привести к развитию специфических видов разрушения - коррозионного растрескивания, коррозионной усталости и т.д.
Причиной возникновения в металле остаточных напряжений могут быть операции сварки и штамповки, а также выбранный режим термообработки. При наложении внешних нагрузок особое значение приобретает наличие в конструкции концентраторов напряжений, в которых в результате нерационального конструирования развиваются напряжения, превышающие условный предел коррозионной усталости (при динамических нагрузках) или критическое напряжение (при КРН) для данного материала в данной среде.
Кроме того, само наличие участков с различным напряженным состоянием способно вызвать образование коррозионных гальванических элементов и ускорить растворение металла. Поэтому одна из основных задач проектировщика - обеспечить минимальные значения остаточных напряжений и как можно более равномерное распределение напряжений в конструкции.
Наиболее часто встречающийся вид концентраторов напряжений - резкие переходы при сопряжении различных поверхностей. Такие переходы следует делать по возможности плавными, применяя выточки, галтели и т.д. Все прямоугольные вырезки исполняются с закругленными углами, а для любых отверстий предпочтительной является форма круга или эллипса.
Немаловажное значение имеет и способ изготовления отверстий. Например, напряжения, возникающие при прожигании отверстий могут оказаться достаточными для того, чтобы стать причиной коррозионного растрескивания всей металлоконструкции. Во избежание такого развития событий необходимо либо произвести дополнительную термообработку изделия для снятия сварочных напряжений, либо использовать другой способ получения отверстий (сверление, резание, электрохимическую прошивку и т.п.).
Другая ответственная зона концентрации напряжений - конструкции опор. Они должны быть спроектированы таким образом, чтобы по возможности рассредоточить напряжения от опорного узла по поверхности изделия. Например, введение промежуточного подкладного листа, служащего буфером между опорной балкой и наклонным полом грузового вагона, может резко уменьшить изгибающие напряжения в основном листе пола.
Проектирование узлов трения, горячей посадки валов и любых других малоподвижных разъемных и неразъемных соединений следует проводить с учетом возможности возникновения фреттинг-коррозии и предусматривать меры по ее минимизации : сочетание мягкого металла с твердым, нанесение металлических и неметаллических покрытий, введение прокладок с высокой упругостью или с низким коэффициентом трения, применение смазок.