Corrosión bajo Estrés

Las grietas por corrosión bajo tensión (SCC) se refieren a las grietas causadas por la simultánea presencia de la resistencia a la tensión y un medio corrosivo específico. Muchos investigadores han clasificado todas las fallas que ocurren en medios corrosivos así como las grietas por corrosión bajo tensión, incluyendo las fallas debidas a la fragilidad del hidrógeno. Sin embargo, estos dos tipos de fallas de grietas responden de manera diferente a las variables ambientales. Para ilustrar, la protección catódica es un método eficaz para prevenir la formación de grietas por corrosión bajo tensión, mientras que esto rápidamente acelera los efectos de la fragilidad del hidrogeno. Por lo tanto, la importancia de considerar la corrosión bajo tensión y la fragilizacion del hidrógeno como fenómenos separados es obvia. Por esta razón, los dos fenómenos de agrietamiento se examinan por separado en este capítulo. Durante el agrietamiento por corrosión bajo estrés, el metal o la aleación es virtualmente desatacado la mayor parte de su superficie, mientras que las grietas fina se desarrollan a través de él. Esto se ilustra en la figura. 3-53. Este fenómeno de las grietas tiene serias consecuencias, ya que puede ocurrir en los esfuerzos dentro del rango de diseño típico delestrés. Las tensiones necesarias para el agrietamiento por corrosión bajo tensión son comparadas con el rango total de las capacidades de resistencia para el tipo de acero inoxidable 304 de la Fig. 3-54. La exposición a ebullición del MgCl2 a 310 ° F (154 ° C) es mostrada para reducir la capacidad de resistencia a aproximadamente la disponible en 1200 ° F. Los dos casos clásicos del agrietamiento por corrosión bajo estrés son "estado de agrietamiento" de bronce, y la "fragilidad cáustica" del acero. Ambos términos obsoletos describen las condiciones ambientales presentes que llevaron al agrietamiento por corrosión bajo estrés. Estado de agrietamiento se refiere al agrietamiento por corrosión bajo estrés

La falla de casos de cartucho de latón. Durante períodos de fuertes lluvias, especialmente en los trópicos, las grietas fueron observadas en los casos de cartucho de latón en el puntodonde el caso fue doblado por la bala. Se descubrió más tarde que el componente ambiental importante en el estado de agrietamiento era el amoniaco, resultando de la descomposición de materia orgánica. Un ejemplo de esto se muestra en la figura. 3-55.

Muchas explosiones de calderas remachadas han ocurrido a principios de las locomotoras impulsadas a vapor. El examen de estas fallas mostró fisuras o fallas frágilesen los orificios del remache. Estas áreas fueron trabajadas en frío durante las operaciones de remachado, y el análisis de los depósitos blanquizcos encontrados en estas áreas mostro que el hidróxido de sodio o caustica, es el componente principal. Por lo tanto, hay fractura frágil en la presencia de cáustica que dio lugar a la fragilización cáustica. La figura3.56 muestra una placa que fallo por fragilización cáustica. Las grietas sonnumerosas y muy finas y han sido revelados por la aplicación de una penetración de la solución colorante. Mientras que el estrés por sí solo va a reaccionar de maneras bien conocidas en la metalurgia mecánica (es decir, fluencia, fatiga, resistencia a la tracción) y la corrosión solo van a reaccionar para producir reacciones de disolución características, la simultánea acción de ambos a veces produce el desastroso resultado mostrado arriba.

No todas las combinaciones de metal-medio ambiente son susceptibles a la rotura.Un buen ejemplo es la comparación entre latones y acero inoxidable austenítico

aceros. Los aceros inoxidables grieta en entornos de cloruro, pero no en ammoniacontainingambientes, mientras que latones grieta en el amoníaco que contienenentornos, pero no en cloruros. Además, el número de ambientes diferentesen la cual una aleación determinada crack es generalmente pequeña. Por ejemplo,aceros inoxidables no se agrietan en ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido acético, o puro

Las variables importantes que afectan a la tensión-corrosión son la temperatura,composición de la solución, la composición del metal, el estrés, y la estructura de metal.En las secciones posteriores de estos factores se discutirá junto con las observacionessobre la morfología de crack, mecanismos y métodos de prevención.3-38 Crack MorfologíaGrietas de corrosión estrés dar la apariencia de una fractura mecánica frágil,cuando, en realidad, son el resultado de los procesos locales de corrosión. Sin embargo,a pesar de la tensión-corrosión no es estrictamente un proceso mecánico,aún es conveniente para etiquetar el proceso y las características generales de la figura. 3-53 comocrack.Ambos intergranular y transgranular estrés corrosión sonobservó. Agrietamiento intergranular producto a lo largo de los límites de grano, mientras que

transgranular avances grietas sin aparente preferencia de límites. Figura 3-53 es un ejemplo de transgranular grietas, y la figura. 3-57 muestra el modo de agrietamiento intergranular. Intergranular y transgranular grietas ocurren a menudo en la misma aleación, en función del entorno o la estructura metálica. Tales transiciones en los modos de crack son conocidos en las aleaciones de alto níquel, aleaciones de cromo-hierro y latón. Cracking procede generalmente perpendicular a la tensión aplicada. Ruidos en las figuras. 3-53 y 3-57 es de este tipo. Un caso interesante se muestra en la Fig. 3-58, en la que se somete el metal a la tracción biaxial uniforme de tensiones (La cabeza semiesférica de un recipiente a presión bajo presión interna). La ~ crack parece estar orientadas al azar. Las grietas varían también en grado de ramificación. En algunos casos, las grietas son prácticamente sin ramas (fig. 3-56), y en otros casos que muestran ramificada "delta del río" patrones (Fig. 3-53). Dependiendo de la estructura metálica y la composición y en la composición de medio ambiente, la morfología de crack puede variar desde una sola grieta al extremo de ramificación. 3-39 Efectos de estrés El aumento de la tensión disminuye el tiempo antes de grietas se produce, como se muestra en Fig. 3-59. Hay algunas conjeturas sobre la tensión mínima necesaria para prevenir el agrietamiento. Este esfuerzo mínimo depende de la temperatura, la aleación composición, y la composición de medio ambiente. En algunos casos se ha observa que tan sólo alrededor del 10% del límite de elasticidad. En otros casos, grietas no se produce por debajo de aproximadamente 70% del límite de elasticidad. Para cada a1loy-medio ambiente

combinación es probable que haya un mínimo de efectivo, o umbral, estrés. Este umbral se debe usar con cautela ya que las condiciones ambientales pueden cambiar durante la operación. Los criterios para las tensiones son, simplemente, que sean a la tracción y de suficiente magnitud. Estas tensiones pueden ser debido a cualquier fuente: aplicado, residual, térmica, o la soldadura. De hecho, numerosos casos de estrés-corrosión se han observado en las que no hay tensión aplicada externamente. Como soldado aceros contienen tensiones residuales cerca del punto de producción. Los productos de corrosión se ha demostrado que ser otra fuente de estrés.

Subraya hasta 10.000 Ib/in.2 pueden ser generados por los productos de corrosión en regiones restringido. Una grieta por tensión de corrosión que se ha propagado por la corrosión del producto destaca se muestra en la figura. 30-60. En esta figura, la corrosión productos parecen ejercer una acción de cuña. Esta acción de acuñamiento de 10.000 Ib/in.2 (10 ksi) da lugar a tensiones muy altas en la punta de la grieta, porque la punta es una muesca afilada que es un concentrador de gran tensión. Hudak y la página-muestran que muy tensiones localizadas alrededor de Figura 3-60 La acción de cuña de la cooperación productos rrosion. Esta grieta en acero inoxidable ha procedido en su trayectoria circular bajo la influencia de las tensiones producidas sólo por los productos de corrosión. (H. W. Pickering, M. O. Fonlana, and.F. H. Beck. La corrosión, 18: 2301 (Julie. 1962) J . S. J. Hudak y Page RA, Análisis de óxido de acuñamiento Durante Environmenl Assisled Crecimiento de la grieta,

2000 MPa (megapascales), o aproximadamente 289 ksi, se puede lograr. Estosautores abordan el problema con la mecánica de fractura. Altas tensionesdar lugar a abollar de tubos de intercambiadores de calor como se describe en el párrafo siguiente.Un fenómeno denominado abolladuras se ha observado en el vapor nuclearesgeneradores. Tubos de Inconel son aplastados (hundimiento hacia el interior) donde pasana través de soportes de tubos de acero de carbono y también en contacto con el tubo de acerohojas. Estos espacios anulares se llenan de productos de acero a la corrosióncuyo volumen es mayor que el consumo de metal y la consiguientela presión se mueve la pared del tubo Inconel hacia adentro. Obviamente, hace hincapié en una mayorque el punto de producción de la aleación se producen. Esta situación es similar a laacuñamiento de acción de los productos de corrosión en la grieta por tensión de corrosión se muestraen la figura. 30-60.Una situación similar es el de hierro-silicio y ordinl! fundición gris ryhierro expuestos a óleum (ácido sulfúrico fumante). El ácido penetra a lo largo delcopos de grafito (ver fig. 5-1), corroe el "acero" de la matriz, se acumula la presiónen estos espacios cerrados, y las grietas del hierro, a veces catastróficamente(véase la Sección. 7-2). Una experiencia de este tipo en la década de 1930 siempre mi primeraconocimiento de la acción de cuña.

30-40 Tiempo de CrackingEl parámetro de tiempo en los fenómenos de agrietamiento de corrosión con el estrés es importanteya que el mayor daño físico durante el estrés se produce corrosióndurante las últimas etapas. Como las grietas de corrosión estrés penetrar en el material,la sección transversal se reduce y el agrietamiento final averíatotalmente de la acción mecánica. Esto se ilustra en las figuras. 3-61 y 3-62.La figura 3-61 ilustra la tasa de grietas en función de la profundidad de la grieta de unespécimen bajo carga de tensión constante. Inicialmente, la tasa de circulación es crackmás o menos constante, pero a medida que progresa el cracking área de la sección dedisminuye la muestra y los aumentos aplicados a la tracción estrés. Como resultado, elritmo de aumento de movimiento de crack con profundidad de las grietas hasta que se produce la ruptura.

Inmediatamente antes de la ruptura, la sección transversal del material se reduce hasta el punto donde la tensión aplicada es igual o superior a la última la fuerza del metal, y el fracaso se produce por la rotura mecánica. Figura 3-62 ilustra la relación entre el tiempo de exposición y la extensión de una muestra durante el estrés-corrosión. La anchura de la grieta es

cambio estrecho durante las primeras etapas de la fisuración, y poco en la extensión se observa. En etapas posteriores, la grieta se ensancha. Antes de la ruptura, amplia deformación plástica y se produce un cambio grande en extensión se observa. Una pregunta común e importante frecuentes sobre el estrés corrosión bajo tensión es: ¿Cuánto tiempo debe una prueba de esfuerzo-corrosión se llevado a cabo? Figuras 3-61 y 3-62 indican que la prueba debe llevarse a cabo hasta que ocurra la falla. A corto plazo las pruebas de grietas de corrosión con el estrés debe ser evitarse ya que las pruebas físicas y mecánicas muy poco de la fisuración es evidente hasta después de que se ha producido. 3-41 Factores Ambientales En la actualidad no parece haber un patrón general de los entornos que causar estrés-corrosión de las aleaciones diversas. El estrés-corrosión es bien conocido en diversos medios acuosos, pero también se da en determinadas metales líquidos, sales fundidas, y no acuosos líquidos inorgánicos (ver fig. 3-58 y 8-7). La presencia de oxidantes a menudo tiene una influencia marcada sobre la fisuración tendencias. Figura 3-63 muestra los efectos combinados de cloruro y se disuelve de oxígeno en la tensión-corrosión del acero inoxidable 304. De hecho, la presencia de oxígeno disuelto o de otras especies oxidantes es fundamental para el agrietamiento de los aceros inoxidables en soluciones de cloruro, y si el oxígeno se elimina, no se produzcan grietas. Tabla 3-l2lists una serie de sistemas de aleación con el medio ambiente en el que craqueo se produce. Nuevos entornos que causan el estrés corrosión en diversos aleaciones son constantemente se encuentran. Por lo tanto, siempre es necesario para evaluar una

aleación dado en las pruebas de corrosión con el estrés cuando la composición del medio ambiente es

cambiado. Por lo general, características de los ambientes produciendo grietas que elaleación es insignificante atacado en la condición nonstressed. Aunque stresscorrosionagrietamiento del acero es frecuentemente reportada en sulfuro de hidrógenosoluciones y soluciones que contienen cianuro, como se muestra en la Tabla 3-i 2, estoslos fracasos son, sin duda, debido a la fragilización por hidrógeno en lugar de stresscorrosiongrietas. (Ver sedes. 3-47 a 3-50).Como es el caso con la mayoría de las reacciones químicas, el estrés-corrosión esacelerada por el aumento de temperatura. En algunos sistemas, como el magnesioaleaciones, grietas se produce rápidamente a temperatura ambiente. En otros sistemas,temperaturas de ebullición son obligatorios. La mayoría de las aleaciones susceptibles al agrietamientogrietas comienzan por lo menos tan bajo como lOO · C. El effeet de la temperatura en laagrietamiento de los aceros inoxidables austeníticos se muestra en la figura. 3-64. Datos similares parala fragilización cáustica del acero soldado se presentan en la figura. 3-65.El estado físico de la envirenment también es importante. Aleaciones expuestosa una sola fase de ambientes acuosos son a veces menos severamente atacadoque los metales a la misma temperatura y el estrés cuando se expone a fin de alternarhumedecimiento y secado condiciones.

El · autoclave se muestra en la figura. 40-10 se utiliza para ensayos de corrosión con el estrésen condiciones de condensación de vapor de la participación que contienen cloruros en el agua400 ° F. Líquido de condensación en la parte superior de las gotas de autoclave en la muestray el flash-seca, por lo tanto la concentración del cloruro. A estas temperaturascloruro de sodio está presente en la fase de vapor. Cracking de acero inoxidable 18-8aceros en dos horas a los esfuerzos aplicados tan bajo como 2.000 Ib/in.2 se produce enestas condiciones. La muestra sumergido en el líquido requiere de grandes esfuerzos

y largos tiempos de grietas. Resultados similares se obtienen cuando la muestraalternativamente se sumerge y eliminado del agua.

Una buena correlación se obtiene entre estas pruebas y de servicio realfracasos. Figura 3-66 es un excelente ejemplo. Este autoclave de alta presiónse forjó 18-8 de acero inoxidable de 2 in. pared y un costo de $ 20.000. Esestuvo en funcionamiento por sólo unos pocos lotes con los tiempos totales de horas. Dy-Chekpenetrante se utiliza para enfatizar el aspecto de las muchas grietas en elsuperficie exterior. Esta superficie se enfrió por una buena calidad de agua de la ciudad. Lasistema de refrigeración-chaqueta de drenaje después de cada operación. Las gotas de aguaaferrarse a la superficie autoclave seca y se concentra el cloruro.Figura 3-67 muestra grietas en un tanque de 18 a 8 de la superficie exterior.Las grietas se ven acentuadas por líquidos penetrantes. Este buque manejado caliente destiladadel agua. El exterior estaba cubierto con un material aislante que contiene unos cuantospartes por millón de cloro. La lluvia penetró en el aislamiento y fuera lixiviadoslos cloruros, y entonces la solución se seca y concentrada. Esta plantaexperimentado muchas hendiduras en los recipientes aislados y líneas. Experiencias similaresson frecuentes y han sido llamados externos estrés corrosión.Figura 3-68 muestra la ubicación de las grietas en una vertical de acero inoxidablecondensador. Chapoteando en el espacio muerto causado alternativa mojado y secado.

Este problema se soluciona simplemente con la ventilación del espacio muerto, para que los tubossería húmedo en todo momento! S. Haruyama es el autor de un excelente documentotitulado "corrosión bajo tensión por el agua de refrigeración de acero inoxidableShell y cambiadores de calor del tubo "(Performance Materials, pp 14-19,Marzo 1982). Abarca un estudio de 715 intercambiadores de calor en la planta comercialservicio durante varios años. Algunas de sus conclusiones siguen. El modo decraqueo (SCQ fue transgranular en el 47% de los casos seguidos por transgranularintergranular más del 16% y intergranular en un 8%. Las causas degrietas fueron conducidos por un amplio margen por la existencia de espacio de vapor en el 34% de lalos casos. Sustitución por otro material en "el 31% fue por lejos los más desfavorecidosmétodo para la prevención de SCC. Tipos de 304, 316, y 321 mostró un rendimiento similarpero más fracasos ocurrió con los grados de baja emisión de carbono (véase el capítulo5) para 304 y 316. No repetir los errores de las aleaciones ferrítico o dúplex se informó.Horizontal y los intercambiadores con agua dentro de los tubos eran menossusceptibles. Refrigeración por agua de mar no se incluyó en este estudio.Una encuesta realizada por RD McIntyre (Chem. Eng.., p. 132, 05 de abril 1982) de variosPlantas químicas Costa del Golfo ", reveló que cada uno perdió un promedio de una vertical condensador al año para practicar la ventilación inadecuada. "Dos otros pertinentes documentos son "Hacer frente a un condensador de salida de humos" de KJ Bell (Chem. Eng. Progr, pp 54 -.. 55 de julio de 1983) y "Solución de problemas de Shell y Intercambiadores de calor de tubos "por Yokell S. (Chem. Engin, pp 57 - 80., 25 de julio, 1983). En relación con la tubería del intercambiador de calor, Smallwood · Presenta una excelente resumen de la tubería fiabilidad. Él describe la corrosión defectos de tipo como: (i) la sustitución de una aleación inadecuada por error, (2) soldadura selectiva metal ataque, (3) decapado inadecuado, (4) durante la prueba de la corrosión o la manipulación, (5) las tensiones residuales, (6) tratamiento térmico inadecuado, (7) de metal incrustada vagabundo, (8) orientación preferente de grano, (9) rugosidad de la superficie, (10) estudiantes, y (II) la contaminación de alta temperatura. Un ejemplo de esto último es la recolección de carbono debido a la carburación local o general del metal. (Captación de carbono piezas de fundición se discute en la sección. 3-20). Ejemplos de todos estos defectos se discuten. Los fallos mecánicos también están cubiertos, y los métodos por defecto detección, tales como ultrasonidos, se presentan. Un programa de garantía de calidad es

se indica. 3-42 Factores metalúrgicos La susceptibilidad al estrés-corrosión se ve afectada por la media composición química, la orientación preferencial de los granos, la composición y distribución de los precipitados, las interacciones dislocación, y el progreso de la transformación de fase (o grado de metaestabilidad). Estos factores más interactuar con la composición del medio ambiente y el estrés que afectan a tiempo para grietas, pero éstas son consideraciones secundarias. Figuras 3-69 (Ni añadido a base de 18 Cr-Fe) y mostrar el resultado de 30-70 a los efectos de composición de la aleación en los aceros inoxidables y aceros suaves. En ambos casos hay un mínimo de tiempo a las fisuras en función de la composición. De hecho, esta observación de un mínimo de tiempo frente al agrietamiento composición es un campo común (aunque no universal) en los sistemas de observación aleados (Por ejemplo, Cu-Au). En el pasado ha sido una generalización común que los metales puros no crack. Esto ha sido cuestionada por las observaciones de la fisuración en el 99% 0,999 cobre puro expuestos en soluciones de amoniaco que contienen Cu (NH3hH ions.t complejo Aunque en general el uso de metales puros es a menudo una disposición vía para la prevención de grietas, que debe llevarse a cabo sólo con precaución. aleaciones de alta resistencia de aluminio presentan una susceptibilidad mucho mayor a la -corrosión bajo tensión en sentido transversal a la dirección de laminación que en las paralelas a la dirección longitudinal. Este efecto se debe a la distribución de los precipitados que resultan de rodadura. Figura 3-71 muestra el aumento de la resistencia a la corrosión como el

cantidad de ferrita es mayor en el elenco de los aceros inoxidables. Piscinas de ferrita en elmatriz austenítica tienden a bloquear el avance de las grietas.3-43 MecanismoEstrés Allhough la corrosión representa una de las más importantes a la corrosiónproblemas, el mecanismo en cuestión no se entiende bien. Este es uno de losgrandes preguntas sin resolver en la investigación de la corrosión. La razón principal de esta situación es la compleja interacción de metal, de la interfaz, y el medio ambiente propiedades. Además, es poco probable que un mecanismo específico que se encuentra que se aplica a todos los sistemas de medio ambiente de metal. El más fiable y útil de información ha sido obtenida de experimentos empíricos. Algunos de los · Posibilidad de "pasos operativos" o procesos que se tratan de inmediato a continuación. La corrosión juega un papel importante en la iniciación de grietas. Un hoyo, zanja, o discontinuidad otros en la superficie del metal actúa como un esfuerzo recaudación. Concentración de tensiones en la punta de la "muesca" aumenta enormemente como el radio de las disminuciones de nivel. grietas de corrosión estrés se observan a menudo para empezar en la base de un pozo. Una vez que el crack ha comenzado, la punta de la grieta avanza tiene un pequeño radio y la concentración de la tensión auxiliar es grande. Mediante la amplificación de audio métodos, Pardue · mostró que un paso mecánico o saltar puede ocurrir durante la propagación de grietas. De hecho, "pings" se escuchó con el oído humano. La acción conjunta de la tensión y la corrosión necesarias para la propagación de grietas fue demostrado por Priest.t Un crack avance fue detenido cuando la protección catódica se aplicó (estado de corrosión se detuvo-estrés no ha cambiado). Cuando la protección catódica se retiró, la grieta comenzó a moverse de nuevo. Este ciclo se repitió varias veces. En esta investigación, el avance de la grieta fue fotografiado y se proyecta a la velocidad real de propagación. . La deformación plástica de una aleación puede ocurrir en la región inmediatamente anteriores a la punta de la grieta debido a las altas tensiones. Si la aleación es metaestable, una transformación de fase puede ocurrir (por ejemplo, la austenita en martensita en el

níquel aceros inoxidables). La fase de recién formado podría tener fuerza diferente, la susceptibilidad al hidrógeno, o reactividad. Si la aleación no es metaestable, el trabajado en frío (plásticamente deformados) región podría ser inferior a la corrosión resistente que la matriz debido a la aparición continua de medidas de deslizamiento. Este es un proceso dinámico y podría explicar por qué los metales graves malformaciones (Antes de la exposición a un corrosivo) no muestran suficientemente alta corrosión las tasas de dar cuenta de la rápida penetración de las grietas. El papel de la resistencia a la tensión se ha demostrado para ser importante en la ruptura las películas de protección durante tanto iniciación y propagación de grietas. Estos películas podrían empañar las películas (como en el caso de latón), películas delgadas de óxido, capas más rico en el componente más nobles (como en el caso de las aleaciones de cobre-oro y algunos de los aceros inoxidables y aleaciones), u otras películas pasiva. Las rupturas en la película pasiva o capa enriquecida en el acero inoxidable permite una mayor rapidez a la corrosión Al diversos puntos de la superficie y por lo tanto inicia grietas. La rotura de películas por delante de la grieta avanza no permitiría la curación, y la propagación continuará. disolución rápida locales sin sofocar se requiere para la propagación rápida. En el caso de agrietamiento intergranular, las regiones del límite de grano podría ser más resistentes anódica, la corrosión o menos, debido a la precipitada fases, el agotamiento, el enriquecimiento, o adsorción, proporcionando así un camino susceptibles de la grieta. Otro ejemplo de las preocupaciones de disolución locales aceros suaves esa grieta en soluciones de nitrato. En este caso, el carburo de hierro es catódico de ferrita. Estos ejemplos indican la compleja interacción entre el metal y medio ambiente y dar cuenta de la especificidad del medio ambiente agrietamiento de metales y aleaciones. Una gran cantidad de trabajos de investigación y desarrollo que se ha hecho durante la última década sobre el estrés-corrosión. La importancia de este tema se pone de relieve el hecho de que más esfuerzo y los fondos se han gastados en la corrosión de tensión que en todas las demás formas de corrosión combinada. Estudio extensivo continúa, especialmente en los ámbitos de la energía nuclear y la conversión del carbón-sistemas. El colapso del puente de plata en el Río Ohio con una pérdida de la vida de cerca de dos resultados se ha centrado la atención del público sobre este problema. errores costosos en las plantas industriales han provocado amplias investigación. Muchos pasos detallados y mecanismos para el estrés-corrosión de combinaciones específicas de medio ambiente de metal se han postulado. Dos de base "Modelos" de un mecanismo general (I) el modelo de disolución en donde disolución anódica (fig. 3-79) se produce en la punta de la grieta, porque se rompe la tensión la película pasiva en la punta, y (2) el modelo mecánico, en donde específica especies de absorber e interactuar con los bonos de metal colado y reducir los bonos la fuerza. El primero parece más universal que la segunda. Muchas ramificaciones de estos. modelos se han postulado. fragilización por hidrógeno puede ser una factor operativo en particular para las aleaciones de alta resistencia. Para la mayoría de la ingeniería experiencia laboral es la mejor guía, con la segunda prueba válida y fiable. En todos los casos, la química, la metalurgia y la mecánica (campo de tensión) debe ser considerado. En este escrito, un manual sobre el estrés-corrosión y corrosión la fatiga se está preparando por Roger W. Staehle. Este proyecto es patrocinado por por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada (ARPA). El objetivo principal del manual es servir a la comunidad de diseño de ingeniería. La publicación es prevista para 1986. Este libro debe proporcionar la mejor y más útil ingeniería de la información sobre el estrés-corrosión y su corolario, la fatiga de corrosión.

3-44 Gráficas MultienvironmentAdemás de la información presentada en este libro, aquí hay variastablas (tablas) que muestra las tendencias de los sistemas de craqueo de metal y sus aleaciones en unvariedad de ambientes incluyendo los metales líquidos. Estas tablas son de

Materiales Instituto de Tecnología de las Industrias de Procesos Químicos, Inc.(MTI) N º Manual, titulado Directrices para la prevención de la corrosión estrésRuidos en las Industrias de Procesos Químicos. Cabe destacar queéstas son sólo indicaciones, pero sí presentar una buena imagen.Tabla 3.13 muestra la situación de los aceros al carbono. La designación A-medios de ASTM, Gr es de grado, y HSLA es de acero de alta resistencia y baja aleación.El Capítulo 5 describe materiales, incluyendo metales y no metálicos. Lowa / /aceros oy medio o la fuerza de exhibición límites elásticos por debajo de 180,000 Ib / pulg.2•Aceros de baja aleación con fortalezas muy alta (es decir, AISI 4340) son mucho mássusceptibles a la corrosión de aceros más débil. En general, la susceptibilidad,a la fisuración aumenta con el nivel de fuerza. Los valores de KlSCc suelen ser unamenor fracción de la resistencia a la tracción. Kless es la deformación plana críticafactor de intensidad, que cubre la corrosión de tensión. Mecánica de la fractura esmás adelante en este capítulo.Figura 3-72 muestra los rangos potenciales sobre las que el SCC de carbonoaceros puede ocurrir en cinco soluciones (de manual MTI). Esto significa quecambios en la composición de la solución o la temperatura podría cambiar el potencial deel sistema en o fuera de la zona de peligro. Protección catódica y / o adiciones inhibidor puede inhibir el agrietamiento. Tabla 3-I4 es para algunos aceros inoxidable forjado, el cuadro 15.3 para el cobre aleaciones, Tabla 3-16 para las aleaciones de aluminio, Tabla 3-17 para el titanio y el circonio aleaciones, y en la Tabla 18.3 para otros aceros inoxidables y de alta de níquel- aleaciones. Para obtener información adicional acerca de titanio, se remite al lector a un excelente revisión y prolongado por Blackburn, Feeney, y Beck. · Además de la información en la Tabla 3-17, circonio y sus aleaciones son resistentes a la. corrosión bajo tensión en el agua pura, aire húmedo, el vapor, y muchos soluciones de sulfatos y nitratos. Podría grieta en FeCI3 y soluciones CuClz halógenos en el agua, los vapores de halógeno, y líquidos orgánicos, tales como el tetracloruro de carbono, y sales fundidas a altas temperaturas. Para una excelente revisión de uranio y sus aleaciones, vea NJ Mangani, "El hidrógeno Fragilización y corrosión bajo tensión de uranio y Aleaciones de uranio ", en la MG Staehle Fontana y RW, eds., Avances en la Corrosión Ciencia y Tecnología, vol. 6, pp 89-161, Plenum Press, Nueva York, 1976. Columbio (niobio) y tántalo no están sujetos al estrés habitual la corrosión. Ellos. puede ser quebradizo por el hidrógeno. Esta fragilidad de tantalio en ácidos en caliente puede ser inhibida por el contacto con el platino. Las aleaciones de magnesio se utilizan en muchos casos en el peso ligero es una factor importante, contrariamente a la impresión general de los pobres a la corrosión resistencia de magnesio. aleaciones desnudo han mostrado buena resistencia al agua. sistemas fiables de protección tales como recubrimientos se han desarrollado. Aleaciones que contienen manganeso tienen buena resistencia, pero los que tienen de aluminio de alta o zinc contenido son muy susceptibles a la corrosión bajo tensión3-45 Clasificación de los MecanismosComo se describió anteriormente, la complejidad de las interacciones entre los diversosnaturaleza de los entornos, de la aleación, la estructura metalúrgica, etc, indicala imposibilidad de un mecanismo unificado para la corrosión bajo tensión de todos los

metalenvironmentsistemas.MA Streicher (en una comunicación privada que se publicará en 1985)clasifican algunos mecanismos SCC que pueda funcionar en diferentes sistemasde la siguiente manera:I. Mecanismos Metalúrgicaa. Coplanarity dislocación. Resistencia a la fisuración se corresponde con eldislocación del patrón. El patrón de los aceros inoxidables susceptibles tiende

para formar conjuntos de planos, mientras que en las aleaciones resistentes a la dislocación patrones son celulares o enredados. b. El estrés, el envejecimiento y microsegregación. En el estrés envejecimiento de austenítico aceros inoxidables, se produce el flujo plástico desigual. Este fenómeno es asociadas a microsegregación de átomos de soluto a los defectos dinámicos en la estructura cristalina. Este tipo de segregación puede explicar comportamiento transgranular agrietamiento por tensión de corrosión. La tasa de grietas es limitada por la velocidad de difusión de solutos, así como electroquímica polarización. c. Adsorción. especies de superficie activa absorber e interactuar con tirantes bonos en la punta de la grieta, causando disminución de fuerza de adherencia y líderes al agrietamiento de propagación. 2. Disolución Mecanismos a. disolución acelerada por el estrés. Fisura se propaga por localizada anódica disolución. función principal de la deformación plástica es acelerar la proceso de disolución. b. Cine de Formación de grietas en la pared. Con base en el mecanismo de coplanarity, grietas iniciar en el lugar de aparición de deslizamiento paso. Propagación es el resultado de la disolución de metales rendimiento. A medida que la grieta avanza, la película en las paredes crack se lo reparan y sirve como un sitio catódica. c. Noble elemento de enriquecimiento. La composición de la fase de deslizamiento tiene un menores de níquel "concentración que la de la superficie enriquecida, y el disuelve deslizamiento paso hasta que el níquel se enriquece con la misma composición como la superficie preexistente. d. ruptura de la película. procede grietas de corrosión estrés sucesivamente rompiendo una película pasiva. En el punto de ruptura, el producto de la disolución hasta repasivación ocurre. e. La migración de iones de cloruro. El ion cloruro migra a través de la agrietada la película hacia la región de mayor estrés. El ion cloruro de entonces los actos de romper la película, lo que permite la disolución del metal. 3. Mecanismos de hidrógeno a. formación de hidruro. El hidrógeno entra en acero inoxidable tipo 304 para formar martensita, que se difundirá en los largueros normal a la dirección de estrés y causar grietas. b. fragilización por hidrógeno. El hidrógeno se acumula dentro del metal en la punta de la grieta, lo que lleva al debilitamiento localizado, ya sea por la formación de vacío o reducir la fuerza de cohesión. Las grietas se propagan por medios mecánicos fractura de la región se debilitó. 4. Mecánica Mecanismos a. Túnel de picaduras y roturas. Fisura se propaga por la formación de profundos hoyos o túneles a través de la disolución seguida de la vinculación de estos hoyos o túneles por la rotura dúctil. b. Corrosión acuñamiento del producto. Los productos de corrosión se acumulan en grietas existentes y ejercer una acción de cuña.

3-46 Métodos de Prevención Como encajantes, el mecanismo de corrosión bajo tensión, es imperfecta

entendido. Como consecuencia, los métodos para prevenir este tipo de ataque son de carácter general o empírica de la naturaleza. El estrés-corrosión puede reducirse o evitarse mediante la aplicación de uno o más de los siguientes métodos: I. La reducción de la tensión por debajo del valor de umbral, si existiera. Esto puede ser hecho por el recocido en el caso de las tensiones residuales, engrosamiento de la sección, o la reducción de la carga. Llanura de los aceros de carbono puede ser el estrés de socorro recocido en 1100 a 1200 ° F, y los aceros inoxidables austeníticos con frecuencia stressrelieved a temperaturas que van desde 1500 hasta 1700 ° C. 2. La eliminación de las especies ambientales críticos, por ejemplo, desgasificación, desmineralización, o destilación. 3. Cambio de la aleación es un recurso posible si ni el medio ambiente ni el estrés puede ser cambiado. Por ejemplo, es práctica común el uso de Inconel (Aumentar el contenido de níquel) cuando el tipo 304 acero inoxidable no es satisfactoria. Aunque el acero de carbono es menos resistente a la corrosión general, es más resistente a la corrosión bajo tensión, que son los aceros inoxidables. Por lo tanto, en condiciones que tienden a producir el carbón-corrosión bajo tensión, aceros se encuentran a menudo para ser más satisfactorio que los aceros inoxidables. Por ejemplo, los intercambiadores de calor utilizado en contacto con agua de mar o salobre las aguas se han construido de acero al carbono ordinario. 4. Aplicar la protección catódica a la estructura con un poder externo suministro o ánodos consumibles. La protección catódica sólo debe utilizarse para proteger las instalaciones donde se sabe positivamente que el estrés-corrosión agrietamiento es la causa de la fractura, ya que los efectos de hidrógeno fragilización se acelerado por impresionó corrientes catódica. 5. Adición de inhibidores para el sistema si es posible. Los fosfatos y otros inorgánicos y orgánicos inhibidores de la corrosión se han utilizado con éxito para reducir efectos grietas de corrosión con el estrés en medios ligeramente corrosivos. Como en todos los aplicaciones inhibidor, el inhibidor suficiente, debe añadirse a prevenir la posibilidad de corrosión localizada y picaduras. 6. Recubrimientos se utilizan a veces, y dependen de mantener el medio ambiente lejos de los metales, por ejemplo, los buques de revestimiento y tuberías que están cubiertas con aislamiento. En general, sin embargo, este procedimiento puede ser riesgo para el metal desnudo. 7. Shot-peening (también conocido como granallado) produce la compresión residual tensiones en la superficie del metal. Woelful y Mulhall se presenta muy mejora sustancial en la resistencia a la corrosión bajo tensión como resultado de granallado con microesferas de vidrio. Inoxidable tipo 410 fue expuesto a 3% de NaCl

a temperatura ambiente, tipo 304 a 42% MgCl2 a 150 ° C, y de aluminio aleación 7075-T6 con una solución de agua de K2Cr20,-Crol-NaCl en la sala de temperatura. Un documento sobre este tema por Daley · es también de interés. Todos los de la superficie expuesta del equipo completo debe ser fusilado martillado para obtener buenos resultados. La capa superficial bajo tensión de compresión es muy delgado, por lo general unas pocas milésimas de pulgada. Un ejemplo de un éxito aplicación implica un tipo de 316 centrifugadoras en la manipulación de cloruros orgánicos 600C que mostraron SCC extensa después de un año. Un reemplazo de granallado 316 centrifugadoras no mostró fisuras después de 42 meses. Martilleo de grietas superficies no es recomendable. 3-47 de fatiga a la corrosión La fatiga se define como la tendencia de un metal a la fractura en repetidas cíclica estresante. Por lo general, las fallas por fatiga se producen en los niveles de estrés por debajo de la rendimiento de punto y después de muchas aplicaciones cíclicas de este estrés. Un diagrama

esquemático ilustración de una fractura por fatiga típica en una barra cilíndrica se muestra en la figura. 3-73. Característicamente, las fallas por fatiga mostrar el resultado de una gran superficie lisa y un área más pequeña que tiene una apariencia áspera y cristalinas poco. Los estudios han demostrado que durante la propagación de una grieta de fatiga a través de un metal, la frecuencia cíclica destacando tiende a martillo o fractura de la libra superficie lisa. Una grieta se propaga hasta el área de sección transversal de la de metal se reduce hasta el punto donde la resistencia a la rotura y se supera rápido se produce la rotura frágil. La superficie de una rotura frágil por lo general tiene una áspera apariencia. La aparición inusual de las fracturas de fatiga ha llevó a la representación errónea común que atribuye estos fallos al metal "Cristalización". Esto es obviamente incorrecto, ya que todos los metales son cristalinos. y la superficie rugosa que aparece en la fractura rugosa es la consecuencia de la rotura frágil y no cristalización. Los ensayos de fatiga se realizan sometiendo a un metal a tensiones cíclicas de diversas magnitudes y medir el tiempo de la fractura. Los resultados de estas pruebas

se muestran en la figura. 3-74. La resistencia a la fatiga del acero y otros materiales ferrosos por lo general se hace independiente de la tensión en los niveles de estrés bajo. Como se muestra en la figura. 3-74, esto se llama el límite de fatiga. En general, se supone que si un metal es destacó por debajo de su límite de fatiga, puede durar un número infinito de ciclos sin fractura. Si la muestra utilizada en el ensayo de fatiga se hace muescas antes de la pruebas, la resistencia a la fatiga se reduce, como se muestra en la figura. 3-74. La fatiga la resistencia está directamente relacionada con el radio o la nitidez de la muesca. Como el radio de la muesca se reduce, la resistencia a la fatiga es también reducido. metales no ferrosos tales como aluminio y magnesio no poseen un límite de fatiga. Aumenta su resistencia a la fatiga ya la tensión aplicada se reduce pero no llega a ser independiente del nivel de estrés. la fatiga de corrosión se define como la reducción de la resistencia a la fatiga debido a la la presencia de un medio corrosivo. Por lo tanto, la fatiga de corrosión no está definido en " términos de la aparición de la falla, pero en términos de propiedades mecánicas. La figura 3-73 ilustra una falla típica de la corrosión-fatiga. Normalmente hay un gran área cubierta con productos de corrosión y un área más pequeña rugosa resultantes de la rotura frágil final. Es importante tener en cuenta que el presencia de productos de corrosión en un punto de la fatiga de la fractura no necesariamente indican la fatiga de corrosión. oxidación superficial puede ocurrir durante el corriente fractura por fatiga, y la presencia de la roya u otros productos de corrosión se no significa necesariamente que la fatiga se ha visto afectada. Esto sólo se puede determinado por una prueba de la corrosión-fatiga. la fatiga a la corrosión es probablemente un caso especial de la tensión-corrosión. Sin embargo, el modo de fractura y las medidas de prevención son diferentes y es justificables para examinar por separado. Renovada la atención se ha dado a la fatiga, la corrosión debido a la posibles fallas catastróficas en el sector aeroespacial, nuclear y marinos (offshore plataformas, los submarinos) estructuras. Amplia y detallada las pruebas teóricas se han realizado estudios. Aunque el mecanismo (o mecanismos) de este tipo de corrosión no está claro, se sabe que el inicio de la grieta y crecimiento de las grietas responden de manera diferente a los factores ambientales.

factores Enyironmental factores ambientales influyen fuertemente en corrosionfatigue comportamiento. En la fatiga normal la frecuencia de la tensión del ciclo sólo tiene una influencia significativa sobre la resistencia a la fatiga. Este factor es de gran conveniencia en las pruebas de fatiga ya que las pruebas se pueden realizar rápidamente en altas tasas de cíclicos destacando. Sin embargo, la resistencia a la corrosión, la fatiga es notablemente afectados por la

la tensión del ciclo de la frecuencia. la fatiga de corrosión es más pronunciada en baja tensión frecuencias. Esta dependencia es fácil de entender ya que de baja frecuencia Ciclos de dar lugar a mayor tiempo de contacto entre el metal y corrosivos. Así, en la evaluación de resistencia a la corrosión-fatiga, es importante llevar a cabo la prueba en condiciones idénticas a las encontradas en la práctica. la fatiga de corrosión también se ve influida por la corrosiva a la que el metal es expuestos. El contenido de oxígeno, temperatura, pH y composición de la solución influencia de la fatiga a la corrosión. Por ejemplo, hierro, acero, acero inoxidable, y bronces de aluminio posee una buena resistencia a la corrosión fatiga en el agua. En agua de mar, bronces de aluminio y aceros inoxidables austeníticos retener sólo de 70 a 80% de su resistencia a la fatiga normal. Aleaciones de alto cromo retener sólo un 30 a un 40% de su resistencia a la fatiga normal en contacto con con agua de mar. Es evidente que la fatiga de corrosión debe ser definida en términos del metal y el medio ambiente de su '. Bogar y · Crooker probado aleaciones de acero, aluminio y cromo en agua de mar natural, agua de mar de la ASTM, y una solución de cloruro de sodio al 3%. Llegan a la conclusión "de que la composición solución rara vez tiene una grande o una coherente efecto sobre los resultados de la corrosión marina fatiga prueba. "Davis, Vassilaros, y Gudast probado compuestos de matriz metálica. Mecanismo El mecanismo de la fatiga de corrosión no se ha estudiado en detalle, pero la causa de este tipo de ataque es cualitativamente entendido. Las pruebas de corrosión-fatiga de hierro y materiales ferrosos base de demostrar que su las curvas de resistencia a la fatiga-se asemejan a las de los metales no ferrosos. Además, la corrosión la fatiga parece ser más frecuente en los medios que producen picaduras ataque. Estos dos hechos indican que la resistencia a la fatiga se reduce en presencia de un corrosivos debido a la corrosión pozos actuar como recaudadores de estrés y grietas iniciado. Es Es muy probable que la corrosión es más intensa en la punta de la grieta, y como consecuencia no hay radio pozo estable. Desde el pozo o el radio continua disminuye debido a la simultánea efectos mecánicos y electroquímicos, el curva de la fatiga de metales ferrosos expuestos a un corrosivo se asemeja a la de un metales no ferrosos. A falta de la corrosión-fatiga suele ser transgranular y no muestra la ramificación que es característico de muchos tensionar-corrosión

grietas. Las etapas finales de la fatiga de corrosión son idénticos a los que se producen durante ordinaria fatiga, fractura final es puramente mecánica y no requieren la presencia de un corrosivo. Wei, Shim, y · Tanaka hincapié en la ofloading interacciones complejas, variables ambientales y metalúrgicos. Para hacer que la información de prueba aplicable a un diseño adecuado, el modelo debe cuantificar el crecimiento de grieta en términos de procesos, incluido el transporte de especies perjudiciales a la punta de la grieta, localizada reacciones químicas en la punta de la grieta, la entrada y difusión de hidrógeno, y efectos fragilidad. R. P. Ganglofft discute pequeñas grietas y también modelos de los muchos factores y su interacción en la fatiga y la corrosión SCC. Prevención de la fatiga a la corrosión se puede prevenir una serie de métodos. El aumento de la resistencia a la tracción de un metal o aleación mejora la fatiga ordinaria pero es perjudicial a la fatiga a la corrosión. En el caso de la fatiga ordinaria resistencia, aleaciones con resistencia a la tracción de alta resisten la formación de nucleantes grietas. Cabe señalar, sin embargo, que una vez que se inicia una grieta en un alto tensilestrength material, por lo general progresa más rápidamente que en un material con menor resistencia. Durante la fatiga de corrosión es un crack. fácilmente iniciado por .. Acción corrosiva, por lo que la resistencia del material de alta resistencia es bastante baja. la fatiga de corrosión pueden eliminarse o reducirse mediante la reducción de la presión sobre el componente. Esto se puede lograr modificando el diseño, por stressrelieving tratamientos térmicos, o granallado de la superficie para inducir a la compresión subraya. Los inhibidores de corrosión también son eficaces en la reducción o

eliminar los efectos de la fatiga a la corrosión. Resistencia a la corrosión, la fatiga también puede mejorarse utilizando recubrimientos como electrodeposited zinc, cromo, níquel, cobre, y el nitruro de recubrimientos. Cuando electrodeposited recubrimientos son aplicada es imponant utilizar placas técnicas que no producen resistencia a la tracción tensiones en la capa de hidrógeno o de carga en el metal. Muchos ingenieros de la fatiga asociada con la fatiga y la corrosión rotación partes, pero otros tipos de equipo (por lo general considerada estática) podría fallar. Por ejemplo, he investigado varios errores costosos del intercambiador de calor tubería, debido a las vibraciones. El diseño del equipo debe garantizar la evitar las vibraciones estructurales.