Цели и задачи коррозионных испытаний

Согласно международному стандарту ИСО 8044 коррозионные испытания - это испытания для оценки коррозионного поведения металла, загрязнения среды продуктами коррозии, эффективности защиты от коррозии или коррозивности среды.

При коррозионных испытаниях металлов и защитных лакокрасочных покрытий и решаются следующие задачи:

изучение модельных систем для нахождения общих закономерностей, характеризующих коррозионные свойства металлов и защитных покрытий;

испытание новых марок металлов и видов защитных покрытий параллельно с испытанием лучших серийных материалов;

структурные испытания металлов и защитных покрытий для контроля их качества на производстве или в лаборатории;

испытания в различных условиях эксплуатации для накопления экспериментальных данных с целью создания методов прогнозирования коррозионного поведения металлов, долговечности защитных покрытий.

Испытания проводят по программе, в которой должны быть указаны:

цель испытания; характеристика испытуемых металлов, сплавов и средства защиты от коррозии (химический состав, толщина, состояние поверхности образца);

метод испытания-условия проведения, общая продолжительность, расположение и, в некоторых случаях, перемещение образцов, частота осмотров образцов во время испытания, количество удаляемых образцов и количество контрольных образцов;

калибровка коррозивности атмосферы коррозионной станции или в испытательной камере вне зависимости от ориентации образцов в камере;

критерии и методы оценки результатов испытаний.

 

Станции осуществляют:

проведение испытаний (экспозиция образцов, периодические осмотры, измерения и контроль технических характеристик образцов в соответствии с программой испытаний, снятие с испытаний и т.д.);

проведение метеорологических наблюдений и обработку метеорологических данных;

метрологическое обеспечение метеорологических наблюдений, измерения, испытания и контроля технических характеристик изделий и образцов;

обработку результатов испытаний в соответствии с программой испытаний.

ПОДГОТОВКА ОБРАЗЦОВ

При испытаниях применяют четыре типа образцов: плоские (панели, пластины); детали или сборочной единицы (узлы); макеты изделий или конструкций; изделия. Образцы со сложной геометрией могут использоваться для специальных целей, например, для испытания и качество окрашивания изделий.

ВИД, ФОРМА И РАЗМЕРЫ ОБРАЗЦОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЦЕЛИ ИСПЫТАНИЙ

Образцы должны воспроизводить основные качества изделий: материала, их контакты; формы; технология изготовления; состояние поверхности; вид, толщину и технологии получения покрытий.

Количество образцов на одно испытание должно быть не менее трех. Если при трех образцах и достигается требуемая согласно программе испытаний доверительная вероятность результатов испытаний, количество параллельно испытуемых образцов должно быть увеличено. Площадь поверхности всех образцов должно быть не менее 50 , они не должны иметь видимых дефектов, таких как включения, трещины, точки и поры. Отрезные кромки должны быть без заусенцев.

 

ТРЕБОВАНИЯ К ПОДГОТОВКЕ ОБРАЗЦОВ

Покрытия испытуемых образцов должны отвечать требованиям соответствующих международных стандартов. Если испытуемые образцы вырезают из больших по размеру изделий с покрытиями, необходимо свести к минимуму повреждение участков, прилегающих к срезу.

При изготовлении образцов со сварным соединением шов следует располагать посередине испытуемого образца параллели наиболее длинной стороне.

 Отрезные кромки испытуемых образцов должны быть защищены подходящим покрытием, стойким к воздействию выбранной коррозивной среды; таким покрытием во время испытания может быть, например, краска, лак, воск, липкая лента или эмаль. Если необходимо определить влияние незащищенных кромок на процесс коррозии, торцы следует оставлять незащищенными.

Контрольные образцы, предназначенные для сравнения с образцами, снятыми с испытания, должны храниться в течение всего периода испытаний в условиях, предотвращающих коррозии. Условия хранения должны быть определены программой испытания.

 

МАРКИРОВКА ОБРАЗЦОВ

Испытуемые образцы маркируют таким образом, чтобы не допустить ошибки во время проведения испытания. Маркировка должна быть разборчивой и нестираемый на протяжении всего периода испытания и нанесена на тех участках испытуемых образцов, которые не подлежат визуальной оценке и не имеют функционального назначения.

Испытуемые образцы с покрытием можно маркировать одним из способов:

перед нанесением защитного покрытия делают отметку в определенном месте (предпочтительный метод);

нанесением соответствующего номера штампом;

к испытуемому образцу прикрепляют бирку с номером из коррозионностойкого материала. Бирку подвешивают свободно с помощью ненатянутой неметаллической нити, например, из нейлона;

нанесением маркировки на обратной стороне испытуемого образца несмываемой краской.

Испытуемые образцы могут быть маркированы путем выбивания соответствующих номеров клейма. Для металлов могут быть использованы образцы с канавками или просверленными отверстиями. Можно использовать другие методы маркировки при условии, что будут соблюдены требования четкости и долговечности.

Поверхность, повреждённая маркировкой, должна быть минимальной. Рекомендуется составить надежную карту описания идентичности образцов, данных об экспонировании и размещения на раме для экспонирования.

Номера рекомендуется проставлять на внешней (испытуемой) стороне образца в нижнем углу. Отверстия, через которые протягивают нитку с номерной биркой, должны быть расположены около нижнего угла образца таким образом, чтобы сама бирка не соприкасалась ни с испытуемым образцом, к которому её подвешивают, ни с близлежащими испытуемыми образцами, помещенными на раму.

Испытуемые образцы с покрытием маркируют цифрами и буквами, дающими следующую информацию: тип покрытия; номер серии; место и условия испытания.

Маркировка должна быть лаконичной с применением простого шифра, дающего необходимую информацию.

Перед испытанием поверхность образцов с металлическими и другими неорганическими покрытиями или без них должно быть обезжирена с помощью инертных веществ.

ОСМОТР ОБРАЗЦОВ

Перед испытанием образцы осматривают. Образцы, предназначенные для нанесения лакокрасочных покрытий, должны быть осмотрены перед нанесением покрытия. Образцы, находившиеся на хранении, должны перед испытанием проверяться на отсутствие признаков коррозии. Образцы, коррозионное поведение которых предстоит определять по изменению внешнего вида поверхности, должны проверяться в соответствии с требованиями к исходному состоянию поверхности. При этом должны регистрироваться следующие изменения во внешнем виде поверхности: цвет, потускнение поверхности, наличие и распределении видимых коррозионных дефектов, которые допускаются по согласованию заинтересованных сторон.

Другие сходные характеристики испытуемых образцов определяют в зависимости от выбранных критериев оценки результатов испытания.

3 ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ

Общие требования к методам проведения коррозионных испытаний устанавливает ИСО 11845, согласно которому коррозионные испытания проводят как сравнительные испытания. Интенсификации условий испытаний, например, повышение температуры, увеличение концентрации компонентов коррозивной среды часто приводит к получению результатов, не соответствующих реальным условиям. Поэтому эти результаты необходимо использовать осмотрительно.

Во время коррозионных испытаний наблюдает за степенью поражения во времени и, по возможности, ведут её качественную регистрацию. Цель большинства видов испытаний - определить состояние образцов более чем в трех отдельных случаях после начала испытания. Продолжительность испытаний должна быть такой, чтобы по окончании испытания был получен чёткий результаты в отношении поведения материала и, где допустимо, эталонного материала для данных условий испытания. При необходимости могут проводиться дополнительные испытания, выходящие за рамки первоначальной запланированного времени.

 

ТРЕБОВАНИЯ К ОБРАЗЦАМ

Поскольку часто бывает значительное расхождение в результатах и, единственное значение дает ненадежную информацию. По этой причине каждый результат испытания, по возможности, проверяют. За точку замера берут среднее значение, по меньшей мере, трех испытаний. Поэтому каждый образец можно использовать только один раз.

Условия испытания должны наиболее точно соответствовать естественным условиям, в которых предстоит пользоваться использовать материал и коррозивную среду. Это распространяется на материал (его форму, состояние поверхности, кристаллическую структуру и т.д.) и коррозивную среду (концентрация, температура и т.д.)

Образцы должны быть четко промаркированы до проведения термообработки.

Форма образца зависит от метода коррозионного испытания и от ожидаемого вида коррозии. Если ожидается неравномерное или локальное поражение, то используют образцы достаточной толщины, позволяющие определить глубину поражения. Перед испытанием измеряют толщину образца. Влияние коррозионного поражения на механические свойства предпочтительно измерять на образцах, предназначенных для испытаний механических свойств согласно соответствующим международным стандартам.

 

ТРЕБОВАНИЯ К КОРРОЗИВНОЙ СРЕДЕ

Коррозивная среда должна быть точно описана, особенно в части её природы, состава и условий. В информации о природе коррозивной среды указывают, естественного ли происхождения растворы, газы или используемые твёрдые вещества или их создают специально. В случаях, когда не известен химический состав среды, его определяют аналитически; при этом следует учитывать даже ничтожно малые количества примесей или загрязнений. В случае в водных растворах, по возможности, указывают значение pH, а также ред-окс потенциал. В случае растворов на результаты часто влияет количество содержащихся в растворе газов; в случае газов указывают также содержание влаги и твёрдых веществ; в случае твёрдых веществ ­– содержание влаги.

Если коррозивная среда значительно изменилась в результате коррозионной реакции или испарения, её следует заменить или дополнить во время испытания, чтобы условия среды оставались постоянными. В отчете об испытаниях следует указать, производилась ли замена или дополнение коррозивной среды, как часто и в каких размерах.

Количество коррозивной среды во время проведения испытания должно соответствовать установленному объемному соотношению к площади поверхности образца. Как правило, минимальное значение этого соотношение составляет 10 мл/ . Для того, чтобы максимально исключить влияние неравномерностей, площадь поверхности каждого образца должна быть не менее 25 , за исключением тех случаев, когда испытанием специально предусмотрены образцы с меньшей площадью поверхности.

 

ТРЕБОВАНИЯ К РАЗМЕЩЕНИЮ ОБРАЗЦОВ

Способ размещения образцов в коррозивной среде может оказывать влияние на результаты испытания.

Образцы необходимо размешать таким образом, чтобы:

не было контакта между отдельными испытуемыми образцами и любым материалом, который бы влиял на коррозию в условиях испытаний;

продукты коррозии и дождевая вода, содержащая продукты коррозии, не стекали с поверхности одного испытуемого образца на другой;

был свободный доступ к поверхности испытуемых образцов;

испытуемые образцы легко удалялись;

испытуемые образцы были защищены от случайного попадания осадков (например, под действием ветра), случайных загрязнений или разрушений;

все испытуемые образцы экспонировались при одинаковых условиях при равномерном доступе воздуха во всех направлениях;

при экспонировании на открытом воздухе поверхность испытуемых образцов обычно была обращена на юг в Северном полушарии и на север – в Южном полушарии, но при этом следует учитывать направление источника коррозионной среды (такого, как море). Предпочтительный угол наклона испытуемых образцов 45° или 30° к горизонтали, если нет иных требований; для экспонирования под навесом углы наклона испытуемых образцов 0°, 30°, 45°, 60° или 90° к горизонтали, если нет иных требований;  образцы помещают произвольно на всех стендах, используемых для экспонирования.

В случае проточной коррозивной среды образцы располагают таким образом, чтобы её поток был параллелен ширине образца. На результаты атмосферных испытаний может оказывать влияние угол экспонирования относительно земли, расположение относительно географических полюсов и от того, какая сторона образца оценивается – повернутая к небу или к земле. Образцы должны располагаться в коррозионной среде таким образом, чтобы вся испытуемая поверхность подвергалась одинаковому воздействию, за исключением тех случаев, когда требуется определить влияние фазовой границы. При испытании погружением любые незначительные отклонения, появление которых обусловлено работой испытательного оборудования, могут быть сбалансированы повторным помещением образцов в испытательную среду через определённые интервалы времени.

Параллельные образцы не должны располагаться непосредственно друг за другом, а, по возможности, в разных местах испытательной среды или испытательного сосуда. Для того чтобы не допустить гальваническую коррозию, между самими образцами или между образцами и металлическими сосудами должно быть электропроводящих соединений. Если расстояние между образцами или между образцами и сосудами недостаточно, полученные результаты будут не воспроизводимы. Как правило, в одном сосуде должны испытываться только образцы, изготовленные из материала одного типа, за исключением тех случаев, когда целью является изучение взаимного влияния материалов. Сосуды, изготовленные из коррозионностойкого материала, размещают таким образом, чтобы исключить возможность нежелательного внешнего воздействия на условия испытания. В случаях, когда испытания проводятся в открытых сосудах, воздух не должен содержать компонентов, способных нарушить процедуру испытания.

 

4 КОРРОЗИОННЫЕ СТАНЦИИ

Наибольшее число коррозионных станция расположено в северном полушарии на территории промышленно развитых стран. При этом не менее 30 станций имеет Англия, Болгария, Венгрия, Германия, Норвегия, больше, США, Франция, Чехии, Швеция.

В России первая сеть коррозионных станций, расположенных на берегах Чёрного, Баренцева морей, Тихого океана, а также в промышленных и сельских районах и, была создана в 1947 году. Институтом физической химии РАН. Как правило, станции размещают на территории представительных и экстремальных пунктов климатических районов.