Литературные данные о коррозионной стойкости сталеалюминиевых конструкций весьма противоречивы.
При использовании алюминия и алюминиевых сплавов в комбинации с другими металлами необходимо принимать специальные меры для предупреждения контактной коррозии. Известно, что в местах контакта алюминиевых и стальных деталей (болты, заклепки) и при наличии электролита в местах соединения может возникнуть электрохимическая пара, в которой влажная среда играет роль электролита, проводящего электрический ток и тем самым способствующего развитию контактной коррозии. В качестве электролита могут действовать электропроводящие жидкости, например морская и пресная вода, растворы солей, кислоты и щелочи.
Степень развития коррозии между разнородными металлами зависит от ряда факторов: состава электролита, соотношения контактирующих поверхностей стали и алюминия, марок стали и алюминия и т. д.
Степень подверженности коррозии комбинации алюминия со сталью изучалась рядом исследователей. Роджерс и Хум опубликовали свои данные о работе обшивки судов из алюминия на деревянном каркасе в сочетании с большим количеством деталей из специальных сталей. Согласно этим данным, комбинация алюминия со сталью при соотношении наружной поверхности обоих материалов 1: 5 является устойчивой против коррозии.
вентилятор По Бирду и Эвансу, в элементах алюминий – сталь, замкнутых вне жидкости накоротко (морской воде), алюминий всегда является анодом; коррозии алюминия не мешает пленка окислов, так как катодная защита стали требует высокого соотношения наружной поверхности катода к наружной поверхности анода. В проводящей воде алюминий становится катодом, и защитное действие пленки прекращается. Хотя добавка растворимых солей железа к жидкости и уменьшает коррозию алюминия, она в то же время локализует и углубляет ее, так что сталь может вызывать при известных обстоятельствах сильную местную коррозию соседних с ней участков легкого металла при наличии электрического контакта или без него.
В соединениях со сталью в среде строительных материалов (асбоцемент, изоляционные материалы и др.) алюминий окисляется только с поверхности, а через некоторое время процесс коррозии прекращается. При этом достаточно малейших следов воды, например, в бетоне, чтобы в элементе алюминий – сталь возник ток в 100 ма.
В результате большого числа опытов с легкими металлами установлено, что соединения из мягкой стали и алюминия во влажном воздухе более подвержены коррозии, чем контактные соединения из специальных сталей и алюминия.
Особенно сильно подвержены коррозии соединения между алюминием и сталью при наличии в шве интерметаллического соединения FеАl3, так как оно обладает более электроположительным электродным потенциалом (0,200 в), чем алюминий.
До настоящего времени в литературе нет цифровых данных о токах, возникающих при контактировании в электролите сталей с алюминием. Ряд авторов на основании значений нормальных электродных потенциалов указанных металлов предполагают, что такие соединения будут характеризоваться низкой коррозионной стойкостью. Однако, как справедливо указывает Эванс, для практических целей значения электродных потенциалов, которые получены при погружении чистых металлов в раствор собственных ионов нормальной активности, имеют только ограниченное значение. Пользование значениями стационарных потенциалов в морской воде также имеет только ориентировочный характер, так как значения потенциалов в сильной степени зависят от состава морской воды, степени ее аэрации и состояния поверхности металла.
В связи с вышеизложенным возникла необходимость в постановке прямых опытов по установлению коррозионной стойкости указанных сочетаний. Стойкость горячеалитированной листовой стали целесообразно сравнивать со стойкостью оцинкованной, так как технология изготовления и области применения их подобны. Алюминий имеет более отрицательный нормальный электродный потенциал ( 1,67 в), чем цинк ( 0,76 в), и в гальванической паре с железом должен был бы разрушаться быстрее цинка. Однако испытания показали, что алюминиевое покрытие при прочих равных условиях имеет в несколько раз более высокую коррозионную стойкость, чем цинковое. Это можно объяснить склонностью алюминия к самопроизвольной пассивации в присутствии атмосферного или растворенного в воде кислорода и других пассиваторов, что облагораживает стационарный потенциал первоначально активного алюминия. В связи с этим коррозионная стойкость алитированной стали существенно зависит от среды, в которой она эксплуатируется. Для выбора наиболее рациональной защиты металлических деталей автомобиля были проведены сравнительные коррозионные испытания алитированной, оцинкованной, освинцованной сталей и стали 08кп без покрытия в растворах хлористого натрия (3 %) и магния (3 и 36 %), в растворе типа конденсата выхлопных газов двигателя, в камере солевого тумана (5 % NaCl) и в атмосфере, содержащей сернистый газ. Почти во всех исследованных средах алюминированная сталь обладала наибольшей коррозионной стойкостью.
Лабораторные исследования, а также натурные испытания в течение 10 лет в городской, промышленной и морской атмосфере и погружением в морскую воду показали значительные преимущества алюминиевого покрытия перед цинковым.
Были проведены испытания в котловой воде алитированных и нормализованных образцов, которые выдерживали в автоклаве под давлением 6 ат в течение 20 дней. Результаты испытаний показали, что потерь в массе образцов после 20 дневной выдержки и обработки фосфорной кислотой с хромовым ангидридом не было; при катодной обработке в щелочном растворе потери в массе у алитированных образцов оказались больше, чем у обычных образцов после нормализации.
Автор делает вывод о том, что алитирование не может служить эффективным средством, предохраняющим сталь от коррозионного действия воды в таких районах, как Донецкий угольный бассейн, вода которого является очень агрессивной из-за большого количества растворенных в ней солей и газов. Опыты по определению усталостной прочности в воде Кировской области, которая также отличается агрессивностью из-за присутствия органических кислот, показали, что алитирование, судя по полученному пределу выносливости, может служить защитой от коррозионного действия этой воды. В лабораториях Американского общества по испытанию материалов были испытаны в различных атмосферах скобяные изделия, конструкции, трубки, оконные секции с алюминиевыми покрытиями, полученными методом горячего погружения. Такие алюминиевые покрытия оказались более надежными, чем покрытия, полученные методом горячего оцинкования, даже если последние толще и, следовательно, намного тяжелее. Например, после 10 лет пребывания в городской атмосфере все образцы с цинковыми и свинцовыми покрытиями покрылись ржавчиной, а алюминиевые покрытия только потемнели – ржавчины на них не обнаружено.
При исследовании подобных же образцов, эксплуатировавшихся в другой атмосфере, было обнаружено, что покрытия из алюминия, полученные методом горячего погружения, лучше покрытий, полученных горячим оцинкованием, причем во многих случаях цинковые покрытия были намного тяжелее. Коррозию обнаружили только на резьбе, которая была сделана после нанесения алюминиевого покрытия.
Испытания покрытий, полученных распылением алюминия, показали, что они являются хорошей защитой от атмосферной коррозии. Толщина этих покрытий была больше (более 3 мм), чем покрытий, полученных методом горячего погружения. Однако пористость и недостаточная пластичность покрытий, полученных распылением алюминия, делают невозможным применять эти покрытия на листовой стали, учитывая имеющую место деформацию. Листовая сталь с алюминиевым покрытием, полученным методом горячего погружения, является хорошим жаропрочным материалом и в настоящее время используется для изготовления различных изделий, для которых требуются хорошие жаропрочность и сопротивление коррозии, например в отсасывающих системах автомобилей, в очистительных устройствах систем воздушного обогрева, в футеровках печей и т. д.
Алюминиевое покрытие не только эффективно защищает сталь в агрессивных средах, но и значительно повышает ее стойкость при высоких температурах (при 500 – 800 °С – в десятки раз). Введение кремния в расплав алюминия увеличивает прирост массы образцов, т. е. снижает стойкость против окисления, но повышает сопротивляемость резким колебаниям температуры, т. е. улучшает термостойкость. Алюминиевое покрытие с кремнием сохраняет свой неизменный внешний вид при нагреве до 500° С. Можно сделать вывод, что алюминиевые покрытия устойчивы к атмосферной коррозии и могут быть использованы во влажных и сернистых атмосферах, в которых цинк интенсивно разъедается.
Нами была исследована коррозионная стойкость сварных соединений алюминий – сталь на морской коррозионной станции. Исследованию подвергали сварные соединения сплавов АМц и АМг5 со сталями марок Ст. З и 10Х18Н9Т, выполненные аргоно-дуговой сваркой. Размеры образцов для испытаний 300 x 200 x 5 – 7 мм.
Ряд соединений был выполнен при помощи присадочных проволок, дополнительно легирующих сварной шов кремнием, цинком и бериллием. На некоторые образцы перед испытанием были нанесены лакокрасочные покрытия. Всего было изучено 150 образцов. Коррозионные испытания проводили при полном и переменном погружении образцов в море и при обрызгивании их морской водой.
Из всех образцов были изготовлены шлифы, которые после электрополирования исследовали при увеличении 300. Во время испытания осмотр образцов без снятия с кассет производился через 10, 30 и 60 дней с момента установки на испытания. Осмотры со снятием одного образца происходили через 3, 6 и 12 месяцев. Зависимость электродного потенциала от времени определяли на образцах, полностью погруженных в морскую воду.
Степень коррозионного воздействия морской воды определяли по результатам механических испытаний, визуальному осмотру и по глубине коррозионных разрушений (индикатор часового типа) с точностью до 0,01 мм.




  • Читать все новости