ASTM G31 Лабораторные испытания металлов на иммерсионную коррозию

Стандарт «ASTM G31 Стандартная практика лабораторных испытаний металлов на коррозию при погружении», опубликованный Американским обществом по испытаниям и материалам (ASTM), описывает принятые процедуры лабораторных испытаний на коррозию при погружении, в частности, испытаний на потерю массы, а также факторы, влияющие на эти испытания. К этим факторам относятся подготовка образцов, оборудование, используемое для испытаний, условия испытаний, методы очистки образцов, оценка результатов, а также расчёт и представление данных о скорости коррозии. Стандарт также подчёркивает важность регистрации всех соответствующих данных и содержит контрольный список для представления данных испытаний.

В большинстве случаев продукт коррозии на таких химически активных металлах, как титан и цирконий, представляет собой твёрдый, прочно связанный оксид, который трудно удалить химическими или традиционными механическими методами. Во многих таких случаях скорость коррозии определяется приростом массы, а не её потерей.

Конкретное рассмотрение эффектов локального воздействия, растрескивания под воздействием окружающей среды и потока раствора выходит за рамки настоящего стандарта.

Настоящий стандарт предназначен для разработчиков лабораторных испытаний методом погружения, не знакомых со всеми факторами и сложностями, связанными с разработкой и проведением таких испытаний. Этот метод следует использовать в качестве справочного материала, чтобы гарантировать, что данные, необходимые для применения, будут получены с минимальным вмешательством.

Испытания на коррозионную стойкость по своей природе не позволяют создать полноценный стандарт. Поэтому данный стандарт представлен скорее как руководство по избежанию некоторых ошибок, связанных с такими испытаниями, а не как стандартный метод испытаний.

Не все металлы и сплавы одинаково реагируют на многочисленные факторы, влияющие на коррозию, и ускоренные испытания на коррозию дают лишь ориентировочные результаты. Они часто могут быть обманчивыми. За исключением квалификационных испытаний материалов, которые должны быть стандартизированы, нецелесообразно рекомендовать жёсткую стандартную процедуру лабораторных испытаний на коррозию для общего применения. Одна из целей настоящего стандарта — улучшить будущую корреляцию результатов и сократить количество противоречивых отчетов за счёт более подробного описания значимых факторов и условий.

Короче говоря, лабораторные испытания на коррозию методом погружения — это фундаментальный метод оценки коррозионной стойкости металлов и сплавов в контролируемых средах. Он предоставляет ценную информацию о свойствах материалов, помогая инженерам и учёным выбирать подходящие материалы для использования в коррозионных средах.

Коррозия — это естественный электрохимический процесс, вызывающий разрушение металлов при взаимодействии с окружающей средой. Понимание и минимизация коррозии критически важны в таких отраслях, как аэрокосмическая, судостроение, нефтегазовая и строительная, где разрушение материалов может привести к угрозе безопасности и экономическим потерям. Лабораторные иммерсионные испытания — один из наиболее распространённых методов моделирования реальной коррозии в контролируемой среде, позволяющий проводить сравнительный анализ различных материалов и покрытий.

Испытание на коррозию методом погружения, по сути, заключается в погружении металлических образцов в жидкую коррозионную среду на определённое время. Эта среда может включать дистиллированную воду, кислотные или щелочные растворы, солевые растворы (например, хлорид натрия) или коррозионные агенты, применяемые в промышленности (например, рассолы, имитаторы морской воды). Цель испытания — имитировать условия эксплуатации и наблюдать за поведением металла, включая скорость коррозии, степень повреждения поверхности и тип коррозии (например, точечная, гомогенная, гальваническая).

В целом процесс тестирования включает следующие этапы:

• Подготовка образцов: металлические образцы разрезаются на стандартные размеры, а их поверхности обрабатываются механически для обеспечения однородности. Распространенные методы включают шлифовку и полировку для удаления оксидных слоёв.
• Первоначальное взвешивание: Образцы взвешиваются с высокой точностью для определения элементарной массы.
• Погружение: Образцы полностью погружаются в исследуемый раствор, в котором поддерживаются постоянные температура и pH в течение определенного периода времени (от нескольких часов до нескольких недель).
• Очистка после погружения: После испытания продукты коррозии удаляются с использованием методов химической очистки, указанных в настоящем стандарте.
• Окончательное взвешивание и анализ: для расчета скорости коррозии измеряется потеря веса. Для дальнейшей оценки часто используются такие методы анализа поверхности, как сканирующая электронная микроскопия (СЭМ), энергодисперсионная спектроскопия (ЭДС) и оптическая микроскопия.

Лабораторные испытания методом погружения особенно важны для:

• Выбор материала для агрессивных сред.
• Сравнение покрытий или обработок (например, анодирование, пассивация).
• Исследование влияния легирующих элементов на коррозионную стойкость.
• Оценка механизмов отказа после воздействия в процессе эксплуатации.

Основными преимуществами этого метода являются контролируемая среда, обеспечивающая повторяемость результатов, и прямое измерение скорости коррозии. Однако он может не охватывать все реальные переменные (например, динамику потока, микробную активность), а подготовка поверхности может существенно повлиять на результаты. Кроме того, испытания пассивных материалов могут занимать много времени.

Стандарт ASTM G31 считается важным по следующим причинам:

• Устанавливает единый метод испытаний: этот стандарт устанавливает единую и воспроизводимую процедуру испытаний на коррозию при погружении. Эта единообразность имеет решающее значение для сравнения результатов, полученных в разных лабораториях, для разных материалов и отраслей.
• Обеспечивает точное измерение скорости коррозии: объясняет, как измерять потерю веса, площадь поверхности и время воздействия, необходимые для расчёта скорости коррозии. Без стандартизированного метода данные могут быть искажены из-за различий в подготовке образцов или условиях испытания.
• Определяет среду и условия испытаний: Настоящий стандарт определяет состав раствора (например, хлорид натрия, кислоты, рассолы), контроль температуры, процедуры аэрации или деаэрации, а также время погружения. Это позволяет реалистично имитировать условия эксплуатации или специфические среды (например, морскую, промышленную, кислотную).
• Поддержка выбора материалов и проектирования: проектировщики используют стандарт ASTM G31 для оценки новых материалов и покрытий, сравнения характеристик сплавов и выявления рисков отказов в коррозионных средах. Это способствует более разумному выбору материалов в таких отраслях, как аэрокосмическая, судостроение, автомобилестроение, нефтегазовая промышленность и инфраструктура.
• Он служит основой для исследований и разработок. Этот стандарт используется в научно-исследовательских лабораториях для отбора сплавов или методов обработки поверхности, валидации ингибиторов коррозии, изучения механизмов коррозии (например, однородности и питтинга), а также обеспечивает научно обоснованную основу для экспериментальных сравнений.

В результате лабораторные испытания на коррозию методом погружения остаются краеугольным камнем коррозионной науки, предоставляя ценную информацию о деградации металлов в различных условиях окружающей среды. При проведении испытаний методом погружения в соответствии со стандартом ASTM G31 и аналогичными стандартами, а также с использованием углубленного анализа поверхности, испытания методом погружения обеспечивают надежную основу для выбора материалов и стратегий защиты от коррозии.

Наша организация, которая уже много лет оказывает поддержку предприятиям всех секторов, предлагая широкий спектр услуг по испытаниям, измерениям, анализу и оценке, располагает сильной командой сотрудников, которые внимательно следят за мировыми достижениями в области науки и технологий и постоянно совершенствуются. В связи с этим мы также предоставляем услуги по испытаниям в соответствии со стандартом ASTM G31 «Стандартная практика лабораторных испытаний металлов на коррозионную стойкость методом погружения».