2.7. Коррозионное растрескивание — вид квазихрупкого разрушения стали и высокопрочных алюминиевых сплавов при одновременном воздействии статических напряжений растяжения и агрессивных сред; характеризуется образованием единичных и множественных трещин, связанных с концентрацией основных рабочих и внутренних напряжений. Трещины могут распространяться между кристаллами или по телу зерен, но с большей скоростью в плоскости, нормальной к действующим напряжениям, чем в плоскости поверхности.
Углеродистая и низколегированная сталь обычной и повышенной прочности (с ??0,2 < 600 МПа) подвергается этому виду коррозии в ограниченном количестве сред: горячих растворах щелочей и нитратов, смесях СО — СО2 — Н2 — Н2О и в средах, содержащих аммиак или сероводород. Коррозионное растрескивание высокопрочной стали, например высокопрочных болтов, и высокопрочных алюминиевых сплавов может развиваться в атмосферных условиях и в различных жидких средах.
При установлении факта поражения конструкции коррозионным растрескиванием необходимо убедиться в отсутствии признаков других форм квазихрупкого разрушения (хладноломкости, усталости). Для этого к проведению обследования необходимо привлекать специалистов в области металловедения, проводить фрактографический анализ проб, в некоторых случаях — химический анализ материалов на содержание водорода. Разрушение отдельных элементов конструкций (высокопрочных болтов, канатов и т. п.) в результате коррозионного растрескивания обычно происходит внезапно. Лишь в листовых конструкциях возможно постепенное развитие трещин, за которыми можно вести наблюдение. Тогда о степени интенсивности коррозионного растрескивания судят по средней скорости роста наиболее длинных трещин.
2.8. Коррозионная усталость — вид квазихрупкого разрушения материалов при одновременном воздействии циклических напряжений и жидких агрессивных сред. Она характеризуется теми же внешними признаками, что и коррозионное растрескивание. Об интенсивности коррозионной усталости судят по количеству циклов, которое элементы конструкций могут выдерживать до зарождения трещин, или по скорости роста наиболее длинных трещин в листовых конструкциях.
2.9. Расслаивающая коррозия присуща алюминиевым сплавам и характеризуется разделением металла по границам зерен в плоскостях, параллельных плоскости горячей деформации (прокатки, прессования, экструзии и т. д.). Внутри металла по плоскостям разделения образуются продукты коррозии алюминия. Расслаивание одновременно распространяется из нескольких источников и может происходить в нескольких параллельных плоскостях. Как частный случай расслаивающей коррозии можно рассматривать и поверхностное шелушение, описанное в п. 2.6.
2.10. Контактная коррозия выражается в резком, чаще всего местном увеличении глубины проникновения сплошной коррозии одного из двух разнородных металлов или сплавов, между которыми существует электрический контакт за счет металлической связи и за счет одновременного воздействия одной и той же электропроводной среды (электролита) на оба металла или сплава. Зона распространения контактной коррозии определяется равномерностью распределения электролита на поверхности конструкций и его электропроводностью. При атмосферной коррозии сплошная пленка влаги (электролита) обычно очень тонка, не всегда равномерно распределяется по поверхности конструкций и, следовательно, характеризуется значительным электросопротивлением. В связи с этим протяженность зоны действия условий, способствующих протеканию контактной коррозии, составляет от десятых долей миллиметра до нескольких миллиметров от непосредственной границы контакта между разнородными металлами.
Зона контактной коррозии в сплошных электропроводных средах (природных и технических водах, грунтах и т. п.) может распространяться на расстояния до нескольких десятков метров. В этом случае важнейшей характеристикой опасности контакта является соотношение площадей поверхности элементов из более благородного (катодного) металла или сплава и менее благородного (анодного). Чем больше отношение площади катода к площади анода, тем интенсивнее протекает разрушение элементов конструкций из менее благородного материала. Такие контакты могут послужить причиной контактной коррозии анодных материалов, например углеродистая или низколегированная сталь — для алюминия и его сплавов, углеродистая или низколегированная сталь — для оцинкованной стали, алюминий и его сплавы — для оцинкованной стали, нержавеющая сталь, титан или медь — для углеродистой или низколегированной стали, оцинкованной стали, алюминия и его сплавов.
Неблагоприятное воздействие контакта стальной подложки и цинкового защитного покрытия на разрушение последнего, являющегося анодом по отношению к стали, наблюдается в местах несплошности покрытия (на кромках, в том числе кромках отверстий, и т. п.).
Контактная коррозия в электролитах с высокой электропроводностью может возникать в следующих частных случаях:
при контакте низколегированной стали различных марок, если одна из них легирована медью и (или) никелем;
при введении этих элементов в сварные швы в процессе сварки стали, не легированной этими элементами;
при воздействии на конструкции из стали, не легированной медью и никелем, а также из оцинкованной стали или из алюминиевых сплавов, пыли, содержащей тяжелые металлы или их оксиды, гидрооксиды, соли; перечисленные материалы являются катодами по отношению к стали, алюминию, металлическим защитным покрытиям;
при попадании на конструкции из перечисленных материалов потеков воды с корродирующих медных деталей;
при попадании на поверхность конструкций из оцинкованной стали или алюминиевых сплавов графитовой либо железорудной пыли, коксовой крошки;
при контакте алюминиевых сплавов между собой, если один сплав (катодный) легирован медью, а другой (анодный) ?? нет.
2.11. Щелевая коррозия в чистом виде присуща конструкциям из нержавеющей стали в агрессивных жидких средах, в которых материалы вне узких щелей и зазоров устойчивы благодаря пассивному состоянию т.е. вследствие образования на их поверхности защитной пленки. Из-за недостаточного доступа кислорода в узкие щели и зазоры пассивное состояние стали в них неустойчиво, металл в щелях становится анодным по отношению к металлу вне щелей и зазоров, коррозия протекает подобно контактной, как описано в п. 2.10.
2.12. Коррозия в результате неравномерной аэрации характерна для протяженных стальных конструкций, подвергающихся воздействию жидких сред или грунтов с высокой электропроводностью. Связана с неравномерным доступом кислорода к различным участкам поверхности конструкций, например вследствие различной плотности грунтов, экранирования части поверхности неметаллами, в частности отслаивающимися полимерными покрытиями и т. п. Анодными становятся участки, доступ кислорода к которым наиболее ограничен, а доступ электролита обеспечен. Коррозия на этих участках протекает подобно контактной, как описано в п. 2.10.
2.13. Коррозия, вызываемая токами от внешних источников, присуща конструкциям, описанным в п. 2.12. Однако движущей силой процесса являются не неравномерная аэрация, а постоянные токи от посторонних источников, случайно попадающие в протяженные конструкции вследствие отсутствия или неисправности электроизоляционных, заземлительных, электродренажных и тому подобных устройств. Примерами таких источников являются рельсовый транспорт (для подземных конструкций), сварочные агрегаты, гальванические ванны и т. п. Коррозии подвергаются те участки конструкций, с которых стекают положительные заряды. Коррозия протекает подобно описанной в п. 2.10.
2.14. Для более подробного изучения перечисленных в пп. 2.2 — 2.13 видов коррозии строительных металлических конструкций необходимо пользоваться соответствующими работами1.
1 Жук Н. П. Курс теории коррозии и защиты металлов. — М.: Металлургия, 1976. — 472 с.; Коррозия: Справочник/Под ред. Л. Л. Шрайера. — М.: Металлургия, 1981. — 632 с.
3. УСТАНОВЛЕНИЕ ИСТОЧНИКОВ КОРРОЗИОННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
3.1. После определения вида коррозии необходимо установить основные источники и степень агрессивного воздействия среды на конструкции. Основные показатели агрессивного воздействия природных и рабочих сред приведены в СНиП 2.03.11 — 85 и в Рекомендациях по проектированию защиты от коррозии строительных металлоконструкций. М.: ЦНИИпроектстальконструкция, 1988.
Установление основных источников агрессивного воздействия рабочих сред производят на основании технологического проекта, технологических инструкций, технического задания на строительное проектирование или по другим документам, выдаваемым технологическими службами, АКС и службами эксплуатации зданий и сооружений предприятий, с учетом фактической технологии производства и данных о нарушении нормальной эксплуатации конструкций, получаемых во время периодических осмотров.
3.2. Определение основных факторов агрессивного воздействия среды внутри зданий при коррозии в атмосфере воздуха производят путем измерения загазованности и запыленности среды, относительной влажности воздуха или продолжительности увлажнения конструкций, температуры воздуха.
Разовые концентрации газов устанавливают с помощью переносных газоанализаторов или газоопределителей типа УГ-2, ХГ, ГХ-4, снабженных индикаторными трубками на сернистый газ, сероводород, аммиак, хлор и др. Данные разовых определений сопоставляют, если есть такая возможность, с результатами измерений, производимых постоянно действующими заводскими лабораториями. Если такой возможности нет, то необходимо произвести не менее девяти разовых замеров (по 3 за трое суток) на каждом намеченном участке. Относительную влажность воздуха определяют психрометром Ассмана или метеорологическим гигрографом М-21 или М-32. Одновременно определяют температуру воздуха с помощью ртутных термометров, метеорологических термографов М-16А, термометров сопротивления типа ЭТП-М. С помощью последнего замеряют также температуру поверхности конструкций до 120 °С. В условиях нагрева конструкций до более высоких температур последние измеряют с помощью впаянных термопар и самопишущих приборов. Если технологические процессы производства связаны с резкими изменениями перечисленных параметров, то необходимо производить измерения на разных характерных стадиях технологических процессов, чтобы получать зависимости изменения этих параметров во времени. В остальных случаях измерения температурно-влажностных параметров среды внутри зданий следует производить 2 раза в году (в теплый и холодный периоды) в течение примерно 6 суток (5 раз в сутки) при полной загрузке и нормальной работе технологического оборудования и систем вентиляции. Одновременно измеряют температуру и влажность наружного воздуха.
Температуру, относительную влажность воздуха внутри помещений, концентрацию газов, температуру поверхности конструкций устанавливают в различных точках по ширине и высоте здания и отдельных пролетов. Замеры рекомендуется производить не менее чем в трех сечениях по ширине помещения, пролета или участка с определенным технологическим процессом. По высоте каждого помещения или пролета замеры производят на трех уровнях: рабочая площадка, уровень мостового крана (подкрановых балок), межферменное пространство.
Участки для измерений параметров среды внутри зданий назначают с учетом расположения конструкций, их коррозионного состояния, зон и участков выделения тепла, влаги, газов и пыли. Расстояния между сечениями назначают по табл. 1, по длине здания намечают не менее 3 сечений.
Таблица. 1
|
Длина здания, м |
До 100 |
100 — 150 |
150 — 250 |
250 ?? 400 |
400 — 600 |
Св. 600 |
|
Наибольшее расстояние между поперечными сечениями, м |
24 |
36 |
48 |
60 |
84 |
96 |
Отбор проб на содержание агрессивных газов следует по возможности производить одновременно с измерением температурно-влажностных характеристик атмосферы воздуха. Результаты измерений записывают в форму, приведенную в прил. 1.
При воздействии .на конструкции солей, аэрозолей, пыли пробы образующихся отложений массой 100 — 250 г рекомендуется отбирать в герметичные полиэтиленовые пакеты непосредственно с поверхности конструкции. При анализе пыли определяют ее химический и фазовый состав, растворимость, гигроскопичность, рН водных вытяжек. Особое внимание следует обратить на содержание в пыли элементов, вызывающих контактную коррозию стали, оцинкованной стали и алюминиевых сплавов и их соединений (по п. 2.10). Присутствие магнетита в пыли, содержащей соединения железа, может быть определено экспресс-методом при помощи постоянного магнита, к которому притягиваются частички магнетита.
Число отобранных проб отложений должно определяться площадью помещения, характером осуществляемых в нем технологических процессов и частотой проведения работ по очистке конструкций от пыли. Если конструкции длительное время не очищают от отложений, а в помещении цеха производится только один технологический процесс с заметным пылевыделением, то число проб должно быть принято не менее трех с каждых 100 м2 площади помещения.
Для количественного и качественного анализа жидкостей, попадающих на конструкции внутри помещений, отбирают не менее двух проб на каждом участке увлажнения. Состав жидких сред, химический и фазовый состав отложений на поверхности конструкций определяют в специализированных лабораториях. Результаты определения записывают в форму, приведенную в прил. 1.
Полученные данные используют для определения влажностного режима помещений и оценки фактической степени агрессивного воздействия среды на конструкции характерного участка внутри помещения. С целью сокращения объемов работ по оценке агрессивного воздействия среды внутри помещений со слабоагрессивными средами, а также с целью обобщения условий эксплуатации конструкций в однотипных зданиях одной или смежных отраслей промышленности с близкими параметрами технологических процессов допускается для определения продолжительности увлажнения адсорбционной пленкой влаги поверхности конструкций, находящихся внутри производственных зданий, использовать методику, приведенную в прил. 2. При этом продолжительность увлажнения используют как первичный параметр коррозионной агрессивности атмосферы по ГОСТ 9.039—74*.
