захисні плівки) десяті долі вольта (0.1-0.3 В)
Адсорбція атомів і молекул на поверхні соті та десяті до вольта
металу (особливо газів 
i 
) (0.01 -0.2 В)
Механічні деформації та напруження тисячні та десяті долі
вольта (0.001 -0.15 В) \1
Хімічна природа і концентрація робочого розчину десяті долі вольта і
вольти (0.3 - 1 В)
Температура (зміна на кожні 100С) соті долі вольта (0.01-0.02В)
1/ В місцях локалізації механічних деформацій і напружень (зварні з'єднання тощо) може бути значна мікроелектрохімічна гетерогенність металу (0.10-0.15 В).
Вплив залишкових напружень на анодну поляризаційну криву локальних ділянок зварного з'єднання показано на рисунку 1.2. Анодна поляризаційна крива для ділянки з максимумом напружень значно відрізняється від кривої для основного металу, який не зазнав зварювання. Ділянка кривої, яка відповідає області активного розчинення, зсунута в бік негативних потенціалів на величину 70 мВ, область пасивного стану зменшилась з 440 мВ для ненапруженого металу до 47 мВ; густина струму пасивації підвищилась на порядок.
 
|
Такий значний зсув потенціалу пасивації в бік негативних значень для біляшовної зони веде до особливої небезпеки локального порушення пасивного стану в тих робочих середовищах, де неіржавіюча сталь, при відсутності напружень, має високу корозійну тривкість. За цих умов підсилюється локальна корозія (в тому числі корозійне розтріс-кування) внаслідок наявності корозійних гальванопар на поверхні зварного з'єднання, таких як активна біляшовна зона - пасивна поверхня.
Інтенсивність корозії зварних з'єднань, зумовлену електрохімічною неоднорідністю, можна спрогнозувати [8] через визначення різниці потенціалу між основним металом, швом І зоною термічного впливу (ЗТВ). Для визначення електродного потенціалу використовують широко розповсюджений метод, заснований на вимірюванні локальних електродних потенціалів в краплях електроліту, який наносять на досліджувану область поверхні. Також використовують модель, засновану на врахуванні впливу кожного легуючого елементу на загальний потенціал сталі. Будь-який хімічний елемент в залежності від електродного потенціалу і процентного вмісту, підвищує або знижує потенціал основи - заліза на величину 
(
), де (
- потенціал заліза (в морській воді дорівнює - 0.499 В); (
потенціал і -го елемента. В; Хі - процентний вміст і -го елемента в сталі. Підсумовуючи вміст всіх елементів, отримують залежність:
j = [[ 
(jFe - jXi)×Xi] - jFe XFe]×K; (1.1)
XFe = 100 - 
Xi (1.2)
де n - число легуючих елементів в сталі з відповідним потенціалом;
К- коефіцієнт, який враховує вплив структури і термічної обробки сталі
(для термооброблених сталей К@0.86; для зварного шва К приймають рівним 0.91) [8]; X 
- процентний вміст заліза в сталі;
m- загальне число елементів в сталі
Після підстановки значень потенціалів легуючих елементів, які визначали в морській воді відносно водневого електроду, формула (1) набуває вигляду:
j = [(-7,4 Mn – 0,46 Si + 2,53 Ni + 2,52 Cr + 3,25 Cu + 0,53 Nb + 3,22 Al + 3,8 Mo) 10-2 – 4,99 Fe 10-3 ] K
Розраховані та експериментальні значення різниці потенціалів DЕ між металом шва та основним приведені в таблиці 1.1.
Таблиця 1.1-Розраховані та експериментальні значення різниці потенціалів DЕ між металом шва та основним металом [8]
| Сталь | Зварювання | Електрод | Dj, мВ | Експериментальна швидкість корозії шва, мм/рік | ||
| Розрах | Експер | Середня | Максим. | |||
| 15Г2АФД | Ручне Механізоване Автоматичне | УОНІ 13/55 Св-08Г2С Св-08МХ | -32 -37 +2 | -20 -40 +5 | 1,29 1,38 1,03 | 1,8 1,8 1,6 |
| 09Г2 | Ручне Механізоване Автоматичне | УОНІ 13/55 Св-08Г2С Св-ЮНМА | -19 -32 +4 | -20 -50 +10 | 1,30 1,55 1,10 | 1,72 2,0 1,63 |
| 09Г2С | Ручне Механізоване Автоматичне | УОНІ 13/55 Св-08Г2С Св-08ГА | -30 -31 -26 | -30 -40 | 1,38 1,40 1,29 | 1.98 2,1 1,8 |
Для врахування впливу погонної енергії зварювання на електродний потенціал шва можна використати залежність [8]:
jШ = j – (Q – 8,38) (1.3)
де, j - потенціал. В, визначений за формулою (1.2) при К=0,91;
Q - погонна енергія зварювання, кДж/см.
Методи захисту зварних з'єднань від корозії - це перед усім зниження електрохімічної гетерогенності зварного з'єднання, для чого використовують такі засоби:
1. Термообробка зварного з'єднання (як до зварювання так і після) -проводиться для зниження рівня залишкових напружень та електрохімічної гетерогенності зварного з'єднання яка обумовлена рядом факторів, в т. ч. нерівномірним розподілом легуючих елементів; одержання термодинамічно стійкої структури металу шва і зони термічного впливу, тощо.
2. Раціональне легування металу шва - хімічний склад металу шва повинен максимально наближатися до хімічного складу основного металу.
3. Вибір оптимальної технології зварювання (І, U, Q тощо) - яка повинна забезпечити мінімальний рівень залишкових напружень, зменшення розмірів зони термічного впливу та шва, оптимальну структуру в зварному з'єднанні з мінімальною електрохімічною гетерогенністю, тощо.
4. Механічна обробка зварного з'єднання - утворення на поверхні зварного з'єднання напружень стиску та ін.
5. Використання інгібіторів корозії.
6. Використання захисних покриттів.
7. Раціональне конструювання зварної конструкції, яке повинно забезпечити відсутність: зон застою корозійного середовища, контакту різнорідних матеріалів, тощо (рисунок 1.3-1.5).
|
а б
Рисунок 1.3 - Приклади ємності з нижнім зливом
а - не раціональне, б - раціональне
а б в
Рисунок 1.4 - Конструкції зварних стикових з'єднань труб
а і б - піддаються щільовій корозії,
в - не піддаються щільовій корозії
Рисунок 1.5 - Приклад конструкції, де інтенсивна корозія виникає внаслідок контакту вузлів, які виготовлені з різних матеріалів 1 - стальна балка; 2 - алюмінієвий бак;
3 - мідний резервуар.
Експериментальна частина
Вимірювання електродного потенціалу характерних зон зварного з'єднання проводимо за допомогою потенціометра. Схема експериментальної установки приведена на рисунку 1.6.
|
Рисунок 1.6 - Схема установки Рисунок 1.7 - Закріплення
для вимірювання потенціалів на зразка в пластмасовій опорі
зварному з'єднанні 1 - зразок
1 - пластмасова підставка 2 - клема
2 – зразок 3 - зварний шов
3 – клема 4 - пластмасова підставка
4 - рухомий столик
5 - електрод порівняння
6 - потенціометр
Серед електродів порівняння найбільш часто використовують:
Водневий електрод - стандартний потенціал водневого електроду 
1. Хлоридсрібний електрод - 
2. Каломельний електрод - в залежності від концентрації розчину КСl розрізняють:
а) насичений каломельний електрод - заповнений насиченим розчином КСl 
б) нормальний каломельний електрод - заповнений 1н розчином КСl 
в) децінормальний каломельний електрод - заповнений 0.1 н розчином КСl 
Для перерахунку на водневу шкалу електродних потенціалів, які визначені по відношенню до інших електродів порівняння, треба до потенціалу j i (визначеному експериментально) додати значення потенціалу електроду порівняння за водневою шкалою 
(1.4)
