Лабораторна робота №1 Дослідження електрохімічної гетерогенності зварних з'єднань сталі

1.1 Мета роботи: визначити електродний потенціал металу шва та основного металу зварних з'єднань сталі, різних режимів зварювання, та вивчити методи їх захисту від корозії.

1.2 Короткі теоретичні відомості

Ризик техногенних аварій, як глобальна екологічна проблема, безпосередньо пов'язаний зі ступенем надійності захисту сталі і зварних з'єднань від корозії під напруженням в агресивних середовищах. В зоні зварних швів відбувається біля 80% катастрофічних руйнувань конструкцій. Основні причини передчасних відмов конструкцій: корозійно-механічні руйнування (корозійна, воднева втома, розтріскування, крихкість), дефекти зварних з'єднань, порушення при монтажно-будівельних роботах, недоліки конструктивно-технологічних рішень [1-13].

Однією із головних причин локалізації корозійного процесу у зоні шва є значна неоднорідність зварного з'єднання по відношенню до решти металу. Інтегральними характеристиками властивостей зварного з'єднання є електрохімічна, фізична і механічна неоднорідність.

• Структурно-хімічна макро- і мікро неоднорідність металу; макро неоднорідність пов'язана з присутністю литого металу шва. зони термічного впливу, з серією перехідних структур і основного металу, який не зазнав впливу зварювання; мікронеоднорідність обумовлена присутністю зерен, границь зерен, фаз, включень і т. i. в межах кожної зони зварного з'єднання;

• Неоднорідність пружно-пластичного напруженого стану, обумовленого нерівномірним розподілом залишкових напружень в зварному з'єднанні, а також концентрацією напружень і деформацій від зовнішнього навантаження внаслідок геометричної неоднорідності зварного з'єднання;

• Геометрична неоднорідність, зумовлена присутністю: а) зовнішніх дефектів форми шва (непроварів, та ін.); б) внутрішніх дефектів (пор, тріщин та ін.); в) конструктивних концентраторів напружень, що залежать від конфігурації зварного шва та типу зварного з'єднання (стикове, таврове, та ін.).

В результаті зварювального процесу в зоні зварного з'єднання можуть виникати ділянки, які мають різні електродні потенціали. Виникаючі між цими ділянками контактні корозійні пари можуть привести до значних локальних пошкоджень зон, функціонуючих як катод, анод. Ступінь електрохімічної гетерогенності і характер корозії зварних з'єднань залежить від таких факторів: виду та режиму зварювання (ручне, автоматичне та ін.), зварювальних матеріалів (електроди різних марок), термічної обробки після зварювання (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 - Електрохімічна неоднорідність зварного з'єднання виконаного електродами УОНI 13/55 (а), електродами ВСЦ-4 (б), контактним стиковим зварюванням (в) [8].

° - початковий стан (після зварювання)

+ - після термообробки (відпуск при Т=640 ^оС).

В загальному випадку вклад різних факторів на величину зміни електродного потенціалу метала  оцінюють таким чином (по Г.В. Акімову):

Хімічна природа металу вольти (до 4 В)