отчет

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГ БОУ ВПО УГНТУ

Кафедра ТНА

Отчет принял: С.Е. Черепашкин

ОТЧЕТ

по учебной практике

на тему: «Методы коррозионных исследований»

Выполнил: СТГР МК-10-01

Мустафина Гузель Ришатовна

Уфа 2011

Газовая коррозия – коррозия металлов в газах при высоких температурах. Этот вид коррозии является частным случаем химической коррозии и возможен только в условиях, исключающих протекание электрохимических процессов. Характерная способность газовой коррозии – отсутствие на поверхности металла влаги. Газовая коррозия металлов имеет место при работе многих металлических деталей и аппаратов (двигателей внутреннего сгорания, элементов электронагревателей, газогенераторов, при термической обработке металла и т. д.). На скорость газовой реакции влияют целый ряд факторов, и прежде всего такие, как температура и состав газовой среды. При повышении температуры скорость коррозии заметно увеличивается. Особенно сильной коррозии подвергаются металлы и сплавы в условиях высоких температур в среде таких газов, как хлор, хлористый водород, сернистые соединения, окислы азота, окись углерода.

В случае окисления металлов и сплавов при высоких температурах в металлической фазе протекает диффузия растворившихся в металле компонентов, точечных дефектов в форме вакансий и легирующих компонентов. Эти процессы могут проявляться как каждый в отдельности, так и в различных сочетаниях.

В основе внутреннего окисления лежит формирование продукта реакции внутри металлической фазы, отличившегося по физико-химическим свойствам от исходного металла. Внутреннее окисление происходит при условии растворимости окислителя в металле, причем подвижность растворенного окислителя в металле должна быть больше, чем подвижность электроотрицательного компонента сплава. При этом скорость диффузии окислителя растет параболически.

Зона внутреннего окисления возникает в сплавах, имеющих легирующую добавку. Так, в сплаве железо — никель окалина состоит из окислов железа, и поверхность сплава более инертна к коррозии, поэтому в металлической фазе возникают два противоположно направленных потока частиц разных металлов (Ni и Fe) и одновременно происходит диффузия кислорода в глубь сплава. Если сплав окисляется полностью внутри, т. е. без поверхностной окалины, то образуются две зоны: внутренняя, состоящая из основного металла без включения легирующего элемента, и внешняя, состоящая из основного металла и включений легирующего элемента и окислителя.

Внутреннее окисление при отсутствии внешней пленки обычно происходит в сплавах на основе золота, серебра, никеля и др. При этом глубина зоны окисления увеличивается пропорционально квадратному корню из времени и зависит от молярной доли легирующего компонента в сплаве. Такое окисление наблюдается при 850°С.

Внутреннее окисление при образовании внешней пленки происходит в сплавах типа Cu — Be, Cu — Аl, Cu — Zn, Ni-Cr и др. При 800-1000°С внешняя пленка растет за счет диффузии к поверхности ионов более благородного металла. Например, образование слоя ВеО в сплаве Cu - Be препятствует диффузии катионов меди к внешней части пленки, но благодаря наличию пор окисление меди может происходить путем переноса кислорода в газовой фазе через поры.

В сплавах Ni — Cr частицы внутреннего окисла Cr2O3 выходят во внешнюю пленку. Дальнейшее взаимодействие окисла с поверхностной пленкой, состоящей из NiO, происходит за счет растворения ионов Cr3+ в решетке NiO и выпадения NiCr2O4 или путем реакции в твердой фазе с образованием того же соединения. Внутренние окислы обычно выпадают в форме сферических частиц или длинных параллельных пластинок, ориентированных перпендикулярно к внешней поверхности и распределенных в ней равномерно.

Для изучения механизма высокотемпературного окисления применяют изотопы, в частности для цветных металлов 35S. Исследуемый металл сначала окисляют в среде без радиоактивных изотопов. Через определенное время в окислительную среду вводят изотоп и окисляют до образования окалины определенной толщины. Если окислительный процесс происходит благодаря диффузии металла, направленной наружу, то радиоактивный изотоп обнаруживается только в тонких наружных слоях. Когда окисление направлено от металла (например, от меди под тонким слоем золота), изотоп обнаруживается в наружном и внутренних слоях окалины.

Основными способами защиты сплавов от газовой коррозии металла являются рациональный подбор состава сплава, создание защитных поверхностных слоев, предварительная обработка сплавов в окисляющих средах в условиях пониженных температур.

Методы исследования процессов коррозии

О развитии коррозионных процессов при эксплуатации техники можно судить, выполняя непосредственные изме­рения коррозионных эффектов (глубины, площади по­вреждения, массы продуктов коррозии и т. п.) или фик­сируя изменения в результате коррозии некоторых ха­рактеристик металла (механической прочности, электро­проводности и т. п.), или осуществляя дистанционно-периодические проверки эксплуатационных факторов (температурно-влажностного режима, концентрации за­грязнений в воздухе и т. п.) и работоспособности узлов и агрегатов (приборов) машин.

При исследовании коррозии условия эксплуатации можно моделировать на образцах металлов с учетом зна­чимых факторов (лабораторные испытания), деталях и узлах на коррозионно-климатических станциях или мико­логических площадках на опытных образцах техники (ис­пытания в природных условиях). Испытания могут быть длительными и ускоренными. Иногда применяют экс­пресс-методы.

Сведения о методах коррозионных испытаний и крите­риях оценки коррозионных эффектов приведены показаны на рис. 1. Кратко рассмотрим те из них, которые находят применение при эксплуатации  машин,  оборудования  и  сооружений.

При эксплуатации машин применяют визуальный ме­тод, он позволяет установить изменение микрогеометрии поверхности металла и защитного покрытия, адгезию последнего (вздутия, растрескивание, отслаивание), вид коррозионного разрушения. Его используют для оценки сплошной коррозии и некоторых видов местной корро­зии: пятнами, точечной и др. Местную коррозию оцени­вают по глубине поражений и занимаемой ими площади поверхности. Обычно для оценки коррозионного эффекта используют десятибалльную шкалу коррозионной стой­кости.

Недостаток разработанных ранее шкал – расхож­дение в значениях коррозионных баллов. Разработана универсальная шкала оценки состояния металлокон­струкций, по которой коррозионное состояние оценивают соответствующей группой стойкости (0–V) или в бал­лах (0–10). Элементы конструкции, не подвергающиеся коррозии в данных условиях эксплуатации, относят к нулевой группе (совершенно стойкие) и оценивают в 0 баллов. При интенсивном протекании коррозионных про­цессов разрушения металлов относят к пятой группе (совершенно  нестойкие) и оценивают в 10 баллов.

О начальных стадиях общей коррозии блестящих ме­таллических поверхностей можно судить по изменению коэффициента отражения света, замеряя величину фото­тока с помощью фотоэлектрических блескомеров ФБ-2, ФМ-58 и др.

Металлографические методы позволяют обнаруживать начальные стадии структурной коррозии. Их применение возможно в условиях эксплуатации металлоконструкций без отбора образцов.

Химические и электрохимические методы позволяют идентифицировать состав металла элементов конструк­ции и продуктов коррозии, определить кислотность среды, оценить качество покрытий, выявить анодные и катодные зоны в условиях неравномерной и местной коррозии ме­таллов, гетерогенные включения в металле, выходящие на его поверхность, используя капельный способ с при­менением соответствующего раствора или наложением влажной индикаторной бумаги.

Методы механических испытаний состоят в сравнение механических свойств металла до и после коррозии. Они включают испытания на растяжение, изгиб, ударную вязкость. В особых случаях определяют другие механи­ческие свойства металла (предел выносливости, текучести и др.).

Иногда баки, трубопроводы и т. п. испытывают на прочность воздухом и водой. При таких испытаниях фик­сируют предельные значения давления рабочего тела (воздуха, жидкости), по которым рассчитывают усилия разрушения конструкции для сравнения со стандарт­ными.

Испытания позволяют установить влияние условий эксплуатации и коррозионных процессов на прочностные и другие физико-механические характеристики элемен­тов конструкции.

Известны следующие критерии оценки коррозионных эффектов:

• очаговый показатель коррозии k_п – число коррозион­ных очагов, возникающих на единице металлической по­верхности за определенный промежуток времени в данных условиях  эксплуатации;

• глубинный показатель коррозии k_р – характеризует среднюю или максимальную глубину коррозионного раз­рушения металла за определенное время эксплуатации изделий, например, мм/год; для измерения питтингов может быть использован индикатор повышенной чувстви­тельности;

• показатель склонности металла к коррозии k_с – срок эксплуатации (испытания) до начала коррозионного про­цесса, ч (сут). Начало коррозионного процесса определяют состоянием поверхности металла, при котором коррозион­ное   поражение  достигло 1 % площади;

• показатель изменения массы металла k_т – уменьше­ние или увеличение массы металла во время эксплуата­ции (испытания) за счет потерь или роста продуктов кор­розии, г/(м²*ч);

• механический показатель коррозии, например проч­ностной, характеризующий изменение предела проч­ности металла за время эксплуатации, %;

• электрический показатель коррозии, например токо­вый, соответствующий скорости коррозионного процесса мА/см², или показатель изменения электросопротивления поверхности металла за время эксплуатации, %.

 

рисунок 1 Классификация коррозионных испытаний

Разнообразие факторов коррозионных процессов и ме­ханизмов их протекания требует индивидуального под­хода к выбору метода коррозионных испытаний и оценки коррозионных эффектов.

Методы ускоренных испытаний должны учитывать ус­ловия эксплуатации, в частности, основные значимые факторы. Ускорения коррозионного процесса при этом нельзя достичь за счет изменения его механизма, на­пример, введением более агрессивного компонента другой природы. Режим испытания необходимо подобрать таким образом, чтобы обеспечивалась высокая скорость кор­розии в течение всего периода испытаний.

Ускорение процесса атмосферной коррозии может быть достигнуто созданием условий периодической конденса­ции влаги на поверхности изделий, повышением концен­трации коррозионного компонента. Ускорение процесса микробиологической коррозии может быть достигнуто применением температурного (влажностного) режима, пи­тательной среды и штаммов микроорганизмов, вызываю­щих при эксплуатации наиболее интенсивные разруше­ния.

Использование для ускорения коррозии повышенной температуры допустимо при учете других факторов. Фак­тор температуры влияет на время контакта электролита с металлом, при этом коррозионные эффекты могут быть низкими в области воздействия высоких температур (Сред­няя Азия). Поэтому применение температурного фактора с целью ускорения процесса коррозии возможно с учетом фактора  увлажнения поверхности.

Результаты ускоренных испытаний могут быть исполь­зованы для прогнозирования реальных коррозионных процессов только в том случае, если есть адаптированные модели последних. Следует избегать методов прямой эк­страполяции по коэффициентам жесткости.

Экспресс-методы исследования коррозионных процес­сов при эксплуатации и ремонте машин занимают особое место.

Своевременное обнаружение коррозии металлов, находя­щихся в контакте с агрессивной средой, в частности оп­ределение склонности металла к межкристаллитной кор­розии (МКК) и выявление ее начальных стадий, имеет большое значение для безаварийной эксплуатации оборудования, например, в химической промышленности. Пер­спективен экспресс-метод коррозионного испытания сталей типа 12Х18Н9Т на склонность к МКК кипячением в 65 %-ной азотной кислоте. Склонность к МКК оценивают хи­мическим путем (фотоколориметрическим или спектрофото-колориметрическим анализом раствора). Если отношение перешедших в раствор ионов трехвалентного железа к ио­нам шестивалентного хрома составляет 1 : 4,5, сталь не склонна к МКК; если это отношение 1 : (4,5 ... 20) – склонна или имеет начальную стадию разрушения по ме­ханизму МКК, не определяемую визуально. Основное преимущество метода – возможность использования для анализа металлической стружки, взятой с поверхности конструкций вблизи ожидаемых зон разрушения металла.

Разработан метод определения склонности и начальных стадий МКК металлографическим путем непосредственно на элементах металлических конструкций, находящихся в эксплуатации или изъятых из изделий при проведении технического обслуживания. Шлифы делают в продоль­ном сечении. После шлифования, обезжиривания и трав­ления поверхности определяют расположение границ зе­рен. Замкнутые границы зерен характеризуют склонность металла к МКК или ее начало.

Для выявления структуры металла на поверхности элементов конструкций, находящихся в эксплуатации, разработана специальная ячейка. Устройство выпол­нено в виде накидной шайбы под объектив микроскопа. Внутреннее пространство разделено тонкой стеклянной перегородкой, изолирующей объектив микроскопа от электролита и имеющей два штуцера для прокачивания электролита и уплотняющую прокладку, обеспечиваю­щую плотное прилегание к поверхности испытуемого узла. Устройство позволяет наблюдать процесс во времени. Для ускорения процесса травления испытуемый узел подключают к положительному полюсу источника по­стоянного тока.

Поверхности коррозионно-стойких сталей полируют электронатиранием с предварительным нанесением на по­верхность пленки раствора поверхностно-активного ве­щества (ПАВ). При интенсивном образовании продуктов коррозии производят травление электронатиранием кис­лым  и щелочным раствором.

Для определения коррозионного состояния (диагно­стики) и своевременного выявления возможных корро­зионных отказов находящиеся в эксплуатации машины периодически проверяют. В каждый момент времени со­стояние конструкции можно характеризовать коррозион­ным эффектом (КЭ), определяющим стойкость металлов и покрытий к воздействующим факторам. При этом необ­ходимо знать, укладывается ли КЭ в пределы допустимых или выходит из них. Выход фактических значений КЭ за пределы допустимых значений – признак опасного коррозионного состояния.

Для дистанционных проверок возможно применение устройства с датчиком емкостного типа. Таким устройством осуществимы дистанционные замеры влаж­ности поверхности металла и рН пленки влаги.

Дистанционное определение коррозионного состояния в перспективе дает возможность проводить ускоренные испытания с постановкой управляемого эксперимента и моделирования отдельных стадий процесса коррозии. Создание и внедрение устройств для автоматических из­мерений параметров коррозионных процессов позволит не только решить задачи контроля коррозии, но и шире внедрить методы защиты от коррозии воздействием на среду, автоматическое регулирование параметров электро­химической защиты, дозирование летучих ингибиторов коррозии и биоцидов и т.п.

К методам автоматического измерения параметров про­цессов коррозии и устройствам для их реализации предъ­являют следующие требования:

• обеспечение достоверных результатов измерений наи­более   простым   путем;

• своевременность обнаружения опасного коррозионного состояния;

• возможность строгого учета и контроля факторов, вли­яющих на воспроизводимость результатов измерений;

• избирательность регистрации параметров отдельных ви­дов коррозии, а в отдельных случаях возможность полу­чения   интегральных  оценок  коррозионных  эффектов;

• минимальное влияние измерительной аппаратуры на ход коррозионного процесса;

• возможность автоматизации сбора и обработки инфор­мации. Рекомендуемые методы коррозионных испытаний и показатели оценки различных видов коррозии даны в таблице 1 и 2.

Таблица 1

Классификация методов исследования коррозионных процессов по аппаратному оформлению и оценок коррозионных эффектов

Метод и исследуемая характеристика	Тип испытаний	Показатель коррозии
Методы прямого исследования коррозионных процессов
Метод визуального наблюдения	Лабораторные, на­турные и эксплуа­тационные испыта­ния	Качественно сравне­нием фото,   зарисо­вок, описаний про­цессов   и текущего состояния объекта
Химические методы:   капельный метод наложением влаж­ной индикаторной бумаги проведением хими­ческого (спектраль­ного, рентгеногра­фического) анализа металла и продук­тов коррозии после эксплуатации кон­струкции	Экспресс-методы идентифицирования металлов и продук­тов коррозии.  Количественное оп­ределение химиче­ского состава про­дуктов коррозии на образцах   элементов конструкции после лабораторных и эксплуатационных ис­пытаний	Качественно по ха­рактеру реакции, изменению цвета и т. п. Показатель состава продуктов коррозии
Метод фиксации кор­розионных центров: время появления первого коррозион­ного центра относительная пло­щадь коррозионно­го поражения глубина коррозион­ного очага	Лабораторные, на­турные, ограничен­но эксплуатацион­ные (для местной коррозии)	Показатель склон­ности к коррозии   Очаговый показа­тель коррозии   Глубинный показа­тель, мм/год
Гравиметрический метод:   потеря массы   увеличение массы	Лабораторные, натурные испытания образцов: возможно удале­ние продуктов коррозии продукты корро­зии малораство­римы и имеют до­статочную адге­зию	Показатель измене­ния массы металла, г/(м^2*ч)
Методы косвенного исследования коррозионных процессов
Объемный метод	Лабораторные испы­тания образцов: при водородной деполяризации (выделение    водо­рода) при    кислородной деполяризации (поглощение кислорода)		Объемный показа­тель коррозии, см^3/(см^2*ч)
Метод световых эф­фектов	Лабораторные, на­турные, эксплуата­ционные испытания (для определения начальных стадий процессов корро­зии)		Показатель измене­ния отражательной способности,  %/год
Метод фотостимулированной     электрон­ной эмиссии (ФЭЭ)	Лабораторные испы­тания начальных стадий атмосферной коррозии		Показатель корро­зии по затуханию ФЭЭ
Механические методы	Лабораторные испы­тания образцов пос­ле проведения про­цессов коррозии в лабораторных, на­турных и  эксплуатационных условиях для структурной и других видов кор­розии по изменению механических ха­рактеристик		Механический пока­затель коррозии, % Показатель измене­ния прочности или относительного удлинения образца за время τ
Метод теплового эф­фекта	Лабораторные испы­тания в случае про­ведения энергетиче­ских коррозионных процессов		Тепловой показа­тель коррозии, Дж/(см^2*сут)
Электрохимические методы: изменение элек­тродных потенциа­лов анализ поляриза­ционных кривых определение поля­ризационного     со­противления фиксация измене­ний характерных параметров среды, вызванных  процес­сами коррозии	Лабораторные мето­ды при исследова­нии электрохимиче­ской коррозии		Показатель корро­зии по электрохими­ческим характери­стикам.   Токовый показатель коррозии, мА/см^2
Электрические (кон­тактные) методы: фиксация измене­ний омического со­противления по­стоянного тока или тока низкой часто­ты при коррозии фиксация измене­ний сопротивления переменного тока средней и высокой частоты с использо­ванием поверхност­ного эффекта при коррозии	Лабораторные, на­турные и эксплуа­тационные методы испытания образцов и элементов кон­струкций (особенно для атмосферной коррозии). Методы приемлемы для автоматического и ди­станционного изме­рения параметров		Показатель корро­зии по изменению электросопротивления, %
Электромагнитные методы, включающие: фиксацию измене­ний сопротивления металла магнитно­му потоку (измене­ний плотности ма­гнитного потока) токовихревой ме­тод измерение затуха­ния СВЧ электро­магнитного поля, распространяюще­гося вдоль корро­дирующей поверх­ности, либо под углом к ней	Лабораторные, на­турные и эксплуа­тационные, отличающиеся возмож­ностью   бесконтакт­ных измерений. Токовихревой метод может быть исполь­зован для измерения питтинговой и струк­турной коррозии. Методы приемлемы для автоматических измерений процессов коррозии		Показатель корро­зии по изменению магнитного пото­ка, %
Ультразвуковые ме­тоды: по затуханию или рассеиванию по­верхностных уль­тразвуковых волн путем сплошного прозвучивания ме­талла резонансный ультразвуковая ин­троскопия	Лабораторные, на­турные и эксплуа­тационные испыта­ния коррозии ме­таллов в жидких и газообразных средах		Показатель корро­зии по изменению параметров ультра­звуковых колеба­ний, %
Радиоизотопные ме­тоды: по убыванию ин­тенсивности излу­чения образца в процессе коррозии по возрастанию интенсивности радио­активных продук­тов коррозии в воде по накоплению радиоактивного изо­топа коррозионно-активного компо­нента среды на по­верхности образца	Для определения весьма малых ско­ростей коррозии в течение длитель­ного промежутка времени преимуще­ственно в лабора­торных условиях		Показатель корро­зии по изменению радиоактивности среды, продуктов коррозии или по­верхности метал­лов, %
Оптические методы: металлографиче­ский рентгенографиче­ский электронографический инфракрасной спектроскопии	Особенно эффектив­ны для некоторых видов коррозии (структурной, питтинга, ножевой и др.), как в лабора­торных условиях, так и в эксплуата­ционных		Качественно, срав­нением фото, шли­фов, рентгенограмм и т. п.
Радиографические ме­тоды: по результатам просвечивания об­разца проникаю­щим излучением           нейтронорадиографический метод     электронномикроскопическая    авто­радиография	Лабораторные исследования корро­зионных процес­сов – излучение структурных неод­нородности, в част­ности, определение глубин и размеров коррозионных язв, раковин и т. п.   При исследовании процесса коррозион­ного  износа (утоне­ния труб)   Исследование распределения водоро­да в сталях с по­мощью применения радиоактивного изо­топа водорода–три­тия

 

Таблица 2

Классификация и методы определения показателей коррозии

 

Вид коррозии	Наименование	Единица измерения	Принцип определения
Поверхностная равномерная	Потеря массы на единицу площади поверхности	г/м^2	Вычисление по потере мас­сы и площади поверхности образца
	Уменьшение размеров	мм, мкм	Измерение или вычисле­ние по потере массы
	Скорость потери массы	г/(м^2*ч), г/(м^2*сут)	Вычисление
	Скорость уменьшения  разме­ров	мкм/ч, мкм/сут, мм/ч, мкм/год, мм/год
Поверхностная неравномерная	Глубина проникновения: местная   средняя максимальная экстремальная	мкм, мм	Измерение или последова­тельное удаление слоев металла
			Вычисление
	Коэффициент неравномерности	–
	Степень поражения поверх­ности	%	Измерение с помощью сет­ки квадратов
	Скорость проникновения	мкм/ч, мкм/сут мкм/год, мм/год	Вычисление
Структурная	Глубина проникновения	мкм, мм	Измерение
Межкристаллитная	Скорость проникновения	мкм/ч, мкм/сут мкм/год, мм/год	Вычисление
Избирательная	Степень   поражения   поверх­ности коррозией	%	Измерение с помощью сет­ки квадратов
Послойная	Относительная  длина  торцов расслоений	%	Измерение
Коррозионное растрескивание	Критическое статическое  на­пряжение	Па	Механические испытания с приложением к образцам заданных статических на­пряжений
	Время до разрушения	ч, сут
Коррозионная усталость	Критическое динамическое напряжение	Па	Механические испытания с приложением к образцам заданных динамических напряжений
	Количество циклов до разру­шения	–
Все виды корро­зии	Изменение внешнего     вида	–	–
	Изменение механических свойств	%	Определение соответству­ющих свойств металла до и после коррозионных ис­пытаний
	Изменение переходного со­противления
	Изменение тепловых  свойств
	Изменение оптических свойств
	Изменение электрической про­водимости

Методы исследования старения полимерных материалов

Цель исследования старения полимерных материалов и ЛКП – определение их стойкости против процессов старения и достаточности мер защиты.

В задачи исследования входит:

определение значимых факторов, оказывающих наиболь­шее влияние на процессы старения полимерных мате­риалов и ЛКП в данных условиях эксплуатации;

выявление механизма (особенностей) изменения свойств материалов и характеристик изделий в результате ста­рения для определения возможности моделирования про­цесса;

оценка эффективности средств и систем стабилизации полимеров и методов защиты их от старения;

диагностика состояния узлов, включающих полимерные материалы и ЛКП, на определенных стадиях эксплуа­тации техники;

прогнозирование сроков эксплуатации изделий с уче­том количественных характеристик состояния полимеров, входящих  в  узлы  конструкций;

решение теоретических вопросов старения полимерных материалов и совершенствование методологии исследо­ваний;

изыскание новых эффективных стабилизаторов старе­ния, комплексного действия и разработка методов комбинированной и комплексной защиты конструк­ций техники от коррозии, старения и биоповреж­дений.

Методы исследования старения можно разделить на две группы: испытания в искусственных и в естественных условиях. Первые составляют группу лабораторных ис­пытаний и проводятся преимущественно на образцах материалов и покрытий; вторые объединяют подгруппы: испытания в природных условиях и эксплуатационные испытания, которые проводятся на образцах, узлах и изделиях.

Лабораторные испытания подразделяют на имитацион­ные, позволяющие получить модели, подобные эксплуа­тирующимся объектам с учетом выбранных значимых факторов, и ускоренные, позволяющие проводить испы­тания в более жестких условиях и получить менее точ­ные модели, но в более короткий период времени.

Испытания в природных условиях объединяют испыта­ния на климатических станциях, испытания с использо­ванием гелиоустановок, комбинированные и комплексные. Эксплуатационные испытания могут подразделяться на испытания при опытной эксплуатации (специально выде­ленные объекты) и испытания, проводимые непосред­ственно во время эксплуатации объектов, при этом их разделяют на динамические, статические и перемен­ные.

Все перечисленные группы подразделяют на виды испы­таний с учетом характера их проведения и ожидаемых результатов (рис. 2).

Лабораторные испытания имеют следующие цели:

определение стойкости полимеров к влиянию искусст­венно создаваемых факторов по отдельности или при их совместном воздействии, в том числе при имитации влия­ния   климатических факторов;

установление характера влияния компонентного состава полимеров, технологических, конструктивных и других особенностей  на  стойкость к старению;

выявление сравнительной стойкости к старению раз­личных полимеров и модификаторов при идентичных условиях испытаний;

определение ориентировочного срока службы данного полимера в конкретных условиях испытания;

достижение перечисленного в сжатые сроки (при уже­сточении факторов).

Могут быть поставлены и более узкие цели:

определение теплостойкости, светостойкости, влаго­стойкости,  климатической стойкости;

определение роли масштабного фактора и др.

В качестве методов исследования процесса старения рекомендуется  использовать:

а)  гравиметрический метод (по изменению массы образца);

б)  метод балльной оценки (по изменению внешнего вида,  площади и глубины разрушения полимера);

в)    определение проницаемости Р (по исследованию коэффициентов диффузии D и растворимости S);

г)  метод механических испытаний (по изменению проч­ностных и деформационных  характеристик);

д)   методы изменения физико-химических свойств по­лимеров: спектральный; радиоактивных изотопов; элек­тропроводности; диэлектрической проницаемости; изме­рения микротвердости;

е)   методы регистрации движущихся границ вещества в полимере: авторадиографический; оптический; люми­несцентного анализа; кислотно-основных индикаторов хи­мического   анализа;

ж)   определение  адгезии покрытий.

При проведении климатических испытаний учиты­ваются интегральные показатели температуры, влажно­сти, светового потока за цикл испытаний.

Комбинированные методы выполняются с учетом по­переменного или одновременного воздействия набора кли­матических и других факторов.

Наибольшее значение имеют комплексные испытания, так как они позволяют объединить реально протекающие процессы, например, коррозии и старения, биоповрежде­ний и старения, а также перечисленные совместно. Однако методология их проведения достаточно сложна и требует предварительного анализа и обоснования.

При проведении испытаний целесообразно использовать основные показатели процессов старения и критерии оценки стойкости полимерных материалов.

Характерный показатель процесса старения – показа­тель свойства полимерного материала, по изменению величины которого контролируют процесс.

Скорость старения – основной количественный пока­затель процесса, выражающий изменение характерного показателя старения в единицу времени.

Коэффициент старения – безразмерная величина, оп­ределяемая относительным изменением показателя ста­рения полимера в фиксируемый интервал времени.

Основной критерий, характеризующий способность объ­ектов сохранять свойства в определенных (заданных или требуемых) пределах в условиях воздействия факто­ров старения, – стойкость к старению.

Кроме этого, важнейшими критериями стойкости поли­меров к старению являются эксплуатационная пригод­ность и срок сохранения свойств. Эксплуатационная при­годность – состояние, при котором полимерный материал обеспечивает работоспособность изделия, а показатели соответствуют значениям, установленным в технической документации.

Срок сохранения свойств – продолжительность хра­нения и эксплуатации объекта в условиях, установленных технической документацией, до нарушения эксплуатацион­ной пригодности.

Кроме этого, различают следующие виды (качественные и количественные показатели) стойкости к старению: климатическая (термическая, радиационная) стойкость, свето-, морозо-, влаго-, водостойкость и т. д. (в соответ­ствии с классификацией процессов старения по факторам среды). Они характеризуют стойкость объектов старения к соответствующему виду старения (климатическому, тер­мическому  и  т. п.).

 

Рисунок 2 Классификация испытаний процессов старения

 

Оценку стойкости полимерных материалов к старению осуществляют качественно или  количественно.

Качественная оценка проводится по балльной системе. Известны системы от трехбалльной (по изменению массы и механических показателей) до десятибалльной (по сро­кам службы полимерных материалов и покрытий).

Количественная оценка проводится по изменению ос­новных показателей процессов старения в соответствую­щих единицах измерения при использовании определен­ных  методов  исследования.