Korozja naprężeniowa i zmęczenie korozyjne

Wiele metali i konstrukcji ulega uszkodzeniom korozyjnym na skutek agresywnoÅ›ci Å›rodowiska i jednoczesnego dziaÅ‚ania czynników mechanicznych. Do tego typu uszkodzeÅ„ należą korozja naprężeniowa, zmÄ™czeniowa, kawitacyjna i erozyjna. PÄ™kanie naprężeniowe i zmÄ™czeniowe wywoÅ‚ane sÄ… gÅ‚ównie naprężeniami pierwszego rodzaju, to znaczy naprężeniami w makroskali, wystÄ™pujÄ…cymi w caÅ‚ej objÄ™toÅ›ci i wspóÅ‚miernymi z wielkoÅ›ciÄ… elementu. JeÅ›li naprężenia zginajÄ…ce, rozciÄ…gajÄ…ce lub Å›ciskajÄ…ce, bÄ™dÄ…ce efektem oddziaÅ‚ywaÅ„ zewnÄ™trznych lub przemian strukturalnych leżą z zakresie odksztaÅ‚ceÅ„ sprężystych, to wpÅ‚ywajÄ… na obniżenie odpornoÅ›ci materiaÅ‚u na korozjÄ™ w wyniku dwóch procesów: obniżania stabilnoÅ›ci termodynamicznej metalu na skutek dostarczenia energii (wpÅ‚yw tego procesu jest bardzo maÅ‚y) oraz naruszenia ciÄ…gÅ‚oÅ›ci warstwy pasywnej, powodujÄ…cego obniżenie wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci ochronnych tej warstwy. Takie naprężenia najczęściej sprzyjajÄ… korozji ogólnej, ale nie prowadzÄ… do powstawania zlokalizowanych pÄ™knięć materiaÅ‚u.

PÄ™kanie korozyjne pod wpÅ‚ywem naprężenia może zachodzić tylko przy równoczesnym oddziaÅ‚ywaniu Å›rodowiska korozyjnego i naprężeÅ„ rozciÄ…gajÄ…cych. Mikronaprężenia i niejednorodność strukturalna materiaÅ‚u zakÅ‚ócajÄ… w różnym stopniu przebieg pÄ™kania. PÄ™kniÄ™cia korozyjne rozwijajÄ… siÄ™ zarówno po granicach ziaren (w przypadku niższych naprężeÅ„) jak i Å›ródkrystalicznie (rys. nr 4). PrzeÅ‚omy, nawet w materiaÅ‚ach plastycznych, majÄ… charakter kruchego pÄ™kania.

Rys. nr 4.4. Pęknięcie w wyniku korozji naprężeniowej stali austenitycznej

ŹródÅ‚o: Barbara Surowska, Wybrane zagadnienia z korozji i ochrony przed korozjÄ…, Politechnika Lubel-ska, Lublin 2002
Mechanizm pÄ™kania korozyjnego, mimo wielu prac doÅ›wiadczalnych i rozważaÅ„ teo-retycznych nie jest ostatecznie wyjaÅ›niony. NajogólniejszÄ… i popartÄ… najwiÄ™kszÄ… liczbÄ… badaÅ„ jest teoria elektrochemiczna. Zgodnie z tÄ… teoriÄ… podstawowym czynnikiem rozwoju pÄ™kniÄ™cia jest przyspieszone anodowe rozpuszczanie materiaÅ‚u na czole w szczelinie pÄ™kniÄ™cia. Zarodkowanie pÄ™kniÄ™cia nastÄ™puje w Å›rodowisku sprzyjajÄ…cym korozji lokalnej. PrzyÅ‚ożone naprężenie może uszkodzić lokalnie warstwÄ™ pasywnÄ…, dajÄ…c poczÄ…tek pÄ™kniÄ™ciu. PÄ™kniÄ™cie może być również zainicjowane na wżerze. Na rysunku nr 5 pokazano schemat pÄ™kania korozyjnego.

Rys. nr 4.5. Schemat pÄ™kania korozyjnego: 1 – kierunek naprężeÅ„, 2 – szczelina zawierajÄ…ca elektrolit i produkty korozji, 3 – warstwa pasywna (katoda), 4 – przemieszczajÄ…cy siÄ™ wierzchoÅ‚ek pÄ™kniÄ™cia (anoda), 5 – strefa maksymalnych naprężeÅ„ (przed czoÅ‚em pÄ™k-niÄ™cia)

ŹródÅ‚o: Barbara Surowska, Wybrane zagadnienia z korozji i ochrony przed korozjÄ…, Politechnika Lubelska, Lublin 2002

Ponieważ wierzchoÅ‚ek pÄ™kniÄ™cia znajduje siÄ™ w stanie aktywnym i w strefie bezpoÅ›rednio przed nim koncentrujÄ… siÄ™ naprężenia, atomy metalu majÄ… w tym miejscu maksymalnÄ… energiÄ™ i Å‚atwo przechodzÄ… do roztworu. Na szybkość rozwoju pÄ™kania korozyjnego wpÅ‚ywajÄ… też czynniki strukturalne - mikroniejednorodnoÅ›ci, rodzaj i liczba dyslokacji, mikroodksztaÅ‚cenia, dyfuzja wodoru i adsorpcja anionów roztworu. W koÅ„cowym etapie niszczenia korozyjnego nastÄ™puje pÄ™kanie lawinowe, prowadzÄ…ce do przeÅ‚omu.

Opracowano na podstawie materiaÅ‚ów KOWEZIU.