Способ испытания металлов на биокоррозионно-механическую прочность в морской воде

Способ испытания металлов на биокоррозионно-механическую прочность в морской воде

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к исследованиям металлов на коррозионную стойкость и коррозионно-механическую прочность, работающих в условиях воздействия биологического фактора. Реализация способа дает информацию о реакции металла образцов на изменения биологической активности среды. Цель изобретения - повышение достоверности результатов и сокращение сроков биокоррозионно-механических испытаний. Способ предполагает экспозицию ненапряженных образцов испытуемого металла в среде, содержащей живые организмы , и испытания на биокоррозионно-механическую прочность в этой же среде. Новым для предполагаемого способа является то, что начало биокоррозионно-механических испытаний определяют с момента появления сигналов акустической эмиссии с ненапряженного образца в диапазоне 0,2- 0,5 МГц. 2 ил., 2 табл. С/ с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л G 01 N 17/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ И ЗО БР ЕТЕ Н ИЯ, -;: —,.:-: :.:з г

"-... ".,: l с.. ... ъ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4715271/28 (22) 04.07.89 (46) 07.12.91. Бюл. 3Ф 45 (71) Физико-механический институт им.

Г.В.Карпенко (72) Н.А.Степанок, К.И.Кириллов и В.П.Воронин (53) 620.199 (088.8) (56) Кобзарук А.В. и др. Сравнительные испытания на корроэионную и коррозионноусталостную стойкость стали в море и лабораторных условиях. — ФХММ, 1981, N. 22, с.12-21.

Степан ок Н.А., Кобзарук А.В. Оценка коррозионно-механической прочности судостроительных сталей в естественной морской воде. — Тезисы докладов II Всесоюзной научн.-техн.конф. "Надежность и долговечность машин и приборов". Куйбышев, 1984, с.213-214. (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ МЕТАЛЛОВ НА

БИОКОРРОЗИОННО МЕХАНИЧЕСКУЮ

ПРОЧНОСТЬ В МОРСКОЙ ВОДЕ

Изобретение относится к исследованиям металлов на коррозионную стойкость и коррозионно-механическую прочность и может быть использовано при проведении испытаний конструкционных материалов, предназначенных для судостроения, работающих в условиях воздействия биологического фактора.

Известен способ испытаний на коррозионную и коррозионно-усталостную стойкость стали в море в условиях воздействия биофактора, который состоит в том, что образцы исследуемых металлов размещались

„„ 4.) „„1696970 А1 (57) Изобретение относится к исследованиям металлов на коррозионную стойкость и коррозионно-механическую прочность. работающих в условиях воздействия биологического фактора. Реализация способа дает информацию о реакции металла образцов на изменения биологической активности среды. Цель изобретения — повышение достоверности результатов и сокращение сроков биокоррозионно-механических испытаний, Способ предполагает экспозицию ненапряженных образцов испытуемого металла в среде, содержащей живые организмы, и испытания на биокорроэионно-механическую прочность в этой же среде.

Новым для предполагаемого способа является то, что начало биокоррозионно-механических испытаний определяют с момента появления сигналов акустической эмиссии с ненапряженного образца в диапазоне 0,20,5 МГц. 2 ил., 2 табл. на плавучем стенде в море и в ячейках с коррозионной средой (морская вода) в лаборатории. После предварительной выдержки образцы испытывались в режиме повторностатического нагружения до полной поломки образца. Длительность предварительной экспозиции была определена временем, необходимым для формирования на поверхности образцов видимого обрастания, Недостаток известного способа заключается в том, что продолжительность предварительной выдержки до начала усталост1696970

50 ных испытаний выбирается исследователями на основании субъективных критериев относительно ситуации, складывающейся у поверхности образца. Таковыми, например, могут быть внешний вид обрастания, его качественный состав на поверхности образца, приуроченность экспозиции к тому или иному. сезону года, других гидрологических и гидрохимических характеристик водной среды. В результате воздействие перечисленных факторов на металл в течение времени неоднозначно, а это дает весьма приблизительные и еточные данные u:в:>ремени, когда би<>фактор деб)ствите::::.,(: о.<- "бывает на металл ог ределенное влияние, исключает воспроизводимость полученных

Однажды результатов при испытаниях на коррозионно-механическую прочность.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, согласно которому коррозиОнно-механические испытания проведены после предварительной выдер>кки в среде, характеризующейся определенными воспроизводимыми параметрами, При осуществлении данного способа предварительная выдержка и испытания на коррозионно-механическую прочность .<онструкционных материалов проводились в среде, модели-рующей условия анаэробиоза, складывающиеся под обрастанием, а именно в условиях, характеризуюшихся низким окислительно-восстановительным потенциалом от 0 до — 500 мВ (х.с.э), рН, близким к нейтральному, определенным диапазоном значений биохимической активности, Однако являясь замкнутой системой, приготовленный объем среды, в котором для предварительной выдержки размещзн ненапряженный образец металла, в течение времени претерпевает ряд изменений е своей активности как биокоррозионный агент. Для адаптации внесенных в объем минеральной среды из внешней среды живых объектов необходимо какое-то время, Затем постепенно следует усиление активности, что выражается в освоении нового пространства, использовании питательных веществ минеральной cреды для успешной жизнедеятельности и, как следствие, увеличение численности гидрабионтов. По мере утилизации живым веществом питательных веществ, содержащихся в минеральной среде. накопления в объеме, ограниченном испытательной ячейкой, продуктов метаболизма, губительно действующих .на производителей, активность среди падает, Hа всех этих этапах среда и >«ивь><> организмы действуют на металл неоднозначно. Контроль за изменениями активности с<>еды можно осуществлять различнымь способа5

2Q

<> Г)

Я

45 ми: это и измерение физико-химических параметров — р Н, е Н, биохимической активности. Можно визуально оценивать изменение цвета среды, определять продукты газообмена и, принимая какое-либо из значений либо их совокупность эа отправные, начинать коррозионно-механические испытания. Однако все они служат косвенными показателями возможного влияний среды на металл, агрессивного качества среды и не дают сведений о процессах, Вызывающих перестрайк ., с руктуры либо деструкции ме:- .лле„им = >щих вполне определенные по, > и оже н ия к мета пpу ! <агрузок.

Цель изобретения — повышение достоверности результатов и сокращение сроков при испь<тания>. сталей.

Поставленная цель достигается тем, что в морскую воду, содержащую живые организмы, помещают ненапряженные образцы испытуемого металла., выдерживают в этой среде, а начало нагг

На фиг, 1 изображен характер излома (а) и поверхности, примыкающей к излому (б), на образце стали, испытанном на биокоррозионно-механическую прочность во время отсутствия сигналов акустической эмиссии с ненапряженного образца; на фиг, 2 — то же, на образце стали, испытанном на биокоррозионно-механическую прочность в среде с момента появления сигналов акустической эмиссии с ненапряженного образца, Отсутствие на шейке образца зоны сосредоточенной пластической деформации свидетельствует об охрупчивании металла, вызванном проявлением агрессивности биологического фактора испытательной среды, Способ реализуется следующим образом.

В минеральную среду (аналог естественной морской воды), содержащую ассоциацию микроорганизмов, обитающих в море, помещают ненапряженный образец испытуемого металла, На его поверхности крепится датчик-приемник сигналов АЗ, Выдерх<ивают ненапряженный образец в среде до начала появления сигналов АЭ. С момента появления последних в диапазоне 0 2 — 0,5 М Гц прикладывают к образцу тре1696970

5 буемые нагрузки — проводят механические испытания.

По параметрам, характеризующим коррозионно-механическую прочность, при соответствующих видах нагружения судят о биокорроэионно-механической прочности образца исследуемого металла.

Нагружение образца в период, когда металл подвергается агрессивному действию биологически активной среды, что фиксируется по появлению сигналов АЭ, повышает достоверность получаемых значений биокоррозионно-механической прочности исследуемого материала, Сокращаются сроки проведения испытаний, так как отпадает необходимость использования образцов, различных по длительности сроков выдержки в среде, включающих время, когда среда не проявляет по отношению к металлу свойственной ей на определенном этапе развития агрессивности.

Пример, Среду, биологическую основу которой составляют микроорганизмы, обитающие в реальных морских условиях, культивировали в колбах, куда помещались ненапряженные цилиндрические стальные образцы. На поверхности образцов размещали датчики-приемники сигналов АЭ

П1 13 — (0,2 — 0,5) — 3 с выходом на акустикоэмиссионный АФ вЂ” 15 прибор и регистрирующий быстродействующий самописец

Н338-4. В первые трое суток экспозиции образцов сигналы АЭ не отмечались. Появление сигналов с образцов отмечено по истечении 100 ч культивирования среды.

В периоды, когда сигналы АЭ с образцов регистрировались и когда они отсутствовали, были проведены испытания образцов в этой же среде растяжением до разрушения, Нагружение осуществляли в двухступенчатом режиме со скоростью деформации на второй ступени я = 2 х 10 с

Прочностные характеристики исследуемых образцов представлены в табл. 1 и 2.

Таким образом, появление сигналов АЭ обусловлено агрессивностью среды, вызывающей в стали изменения, существенным образом влияющие на ее коррозионно-механические свойства. В ходе реализации способа представляется возможным проводить испытания конструкционных материалов в оптимальные сроки и тем самым получать истинную картину механических свойств металла в условиях воздействия биофактора.

Ожидаемый технико-экономический эффект, который может быть получен от использования предлагаемого изобретения, выразится в повышении достоверности результатов и сокращении сроков биокоррозионно-механических испытаний, так как он позволяет проводить испытания при одних и тех же условиях и обеспечивает оптимальные условия проведения испытаний.

Формула изобретения

Способ испытаний металлов на биокоррозионно-механическую прочность в морской воде, по которому ненагруженный образец испытуемого металла помещают в морскую воду, содержащую исследуемую биологическую среду, при выдержке образца в морской воде контролируют параметр, характеризующий процесс взаимодействия с биологической средой,и при заданном значении этого параметра проводят механические испытания, по результатам которых судят о биокорроэионно-механической прочности, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности и сокращения сроков при испытаниях сталей, в качестве параметра, характеризующего процесс взаимодействия образца с биологической средой, выбирают сигналы акустической эмиссии, а механические испытания проводят при наличии сигналов с частотой

0,2-0,5 МГц.

Таблица 1

Механические, свойства, сталь "А"

Истинное сопротивление разрыву, Mila

64

1249

911

Отсутствуют

П ис ств ют

Сигналы АЭ на ненапряженном образце

Относительное сужение поперечного сечения абаз ов после аз ыва, 1696970

Таблица 2

3 разце. 1696970

Составитель Э,Карпиловская

Редактор Л.Гратилло Техред М.Моргентал Корректор Э.Лончакова

Заказ 4301 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101