From Wikipedia, the free encyclopedia
Spanningskorrosiekraking (SKK) is die groei van krake in 'n korrosiewe omgewing. Dit kan lei tot onverwagte en plotseline faling van normaal smeebare metaallegerings wat onderworpe is aan 'n trekspanning, veral by verhoogde temperatuur. SKK is hoogs chemies spesifiek deurdat sekere legerings waarskynlik SKK sal ondergaan slegs wanneer dit aan 'n klein aantal chemiese omgewings blootgestel word. Die chemiese omgewing wat SKK by 'n gegewe legering veroorsaak, is dikwels een wat slegs effens korrosief vir die metaal is. Gevolglik kan metaaldele met ernstige SKK helder en blink voorkom, terwyl dit met mikroskopiese krake gevul is. Hierdie faktor maak dit algemeen dat SKK onopgemerk word voor faling. SKK vorder dikwels vinnig, en is meer algemeen by legerings as by suiwer metale. Die spesifieke omgewing is van deurslaggewende belang, en slegs baie lae konsentrasies van sekere hoogs aktiewe chemikalieë is nodig om katastrofiese krake te veroorsaak, wat dikwels tot verwoestende en onverwagte faling lei.[1]
Die spannings kan die gevolg wees van spanningskonsentrasie by krake, of kan veroorsaak word deur die tipe samestelling of resspanning na vervaardiging (bv. koue bewerking); die resspanning kan verlig word deur uitgloeiing of ander oppervlakbehandelings. Onverwagte en voortydige faling van chemiese prosestoerusting, byvoorbeeld, as gevolg van spanningskorrosie-kraking, vorm 'n ernstige gevaar met betrekking tot veiligheid van personeel, bedryfsfasiliteite en die omgewing. Deur die betroubaarheid van hierdie tipe toerusting te verswak, beïnvloed sulke falingsook produktiwiteit en winsgewendheid nadelig.
Spanningskorrosie-krake raak hoofsaaklik metale en metaallegerings . 'n Vergelykbare effek, ook bekend as omgewingspanningskraking, raak ook ander materiale soos polimere, keramiek en glas .
Laer pH en laer toegepaste redokspotensiaal fasiliteer die ontwikkeling en die verryking van waterstof tydens die proses van SKK, en verhoog dus die SKK-intensiteit.[2]
Allooi | K Ic
MN/m 3/2 |
SKK- omgewing | K Iscc
MN/m 3/2 |
---|---|---|---|
13Cr staal | 60 | 3% NaCl | 12 |
18Cr-8Ni | 200 | 42% MgCl 2 | 10 |
Cu-30Zn | 200 | NH 4 OH (pH 7) | 1 |
Al-3Mg-7Zn | 25 | Waterige haliede | 5 |
Ti-6Al-1V | 60 | 0,6 M KCl | 20 |
Met die moontlike uitsondering van laasgenoemde, wat 'n spesiale voorbeeld van waterstofkrake is, vertoon al die ander die verskynsel van subkritieke kraakgroei, dit wil sê klein oppervlak-defekte versprei (gewoonlik glad) onder toestande waar breukmeganika voorspel dat faling nie sal plaasvind nie. Dit wil sê, in die teenwoordigheid van 'n korrodeerder, ontwikkel en versprei krake ver onder die kritieke spanningsintensiteitsfaktor ( ). Die subkritieke waarde van die spanningsintensiteit, aangdui as , kan minder as 1% van wees.
'n Soortgelyke proses (omgewingsspanningskraking) vind plaas in polimere, wanneer produkte aan spesifieke oplosmiddels of aggressiewe chemikalieë soos sure en alkalieë blootgestel word. Soos met metale, is aanval beperk tot spesifieke polimere en spesifieke chemikalieë. Polikarbonaat is dus sensitief vir aanval deur alkalië, maar nie deur sure nie. Aan die ander kant word poliësters geredelik deur sure afgebreek, en SKK is 'n waarskynlike falingsmeganisme . Polimere is vatbaar vir omgewingstres krake waar aanvallende middels nie noodwendig die materiale chemies afbreek nie. Nylon is sensitief vir afbreek deur sure, 'n proses wat bekend staan as hidrolise, en nylon gietvorms sal kraak wanneer dit deur sterk sure aangeval word.
Byvoorbeeld, die breukoppervlak van 'n brandstofverbinding het die progressiewe groei van die kraak getoon vanaf suuraanval (Ch) tot die finale spitspunt (C). In hierdie geval is die faling veroorsaak deur hidrolise van die polimeer deur kontak met swaelsuur wat uit 'n motorbattery gelek het. Die afbraak-reaksie is die omgekeerde van die sintese-reaksie van die polimeer:
Krake kan in baie verskillende elastomere gevorm word deur osoon-aanval, 'n ander vorm van SKK in polimere. Klein spore van die gas in die lug sal dubbelbindings in rubberkettings aanval, met natuurlike rubber, stireen-butadieenrubber en nitrilbutadieenrubber wat die sensitiefste is vir afbreking. Osoonkrake vorm in produkte wat onder spanning verkeer, maar die kritieke spanning is baie klein. Die krake is altyd loodreg op die rek-as georiënteer, en sal om die omtrek van 'n rubberbuis vorm wat omgebuig is. Sulke krake is gevaarlik wanneer hulle in brandstofpype voorkom omdat die krake van die buite blootgestelde oppervlakke tot deur die wand van die pyp sal groei, sodat brandstoflekkasie en brand kan volg. Osoon krake kan voorkom word deur anti-osonante by die rubber te voeg voor vulkanisering . Osoonkrake was vroeër algemeen in motorbande se sywande, maar word nou selde waargeneem danksy die gebruik van hierdie bymiddels. Aan die ander kant kom die probleem wel voor in onbeskermde produkte soos rubberpype en seëls.
Hierdie effek is aansienlik minder algemeen in keramieke wat tipies meer bestand is teen chemiese aanval. Alhoewel faseveranderinge algemeen voorkom in keramiek onder spanning, lei dit gewoonlik tot verharding eerder as faling (sien sirkoniumdioksied ). Onlangse studies het getoon dat dieselfde dryfkrag vir hierdie verhardingsmeganisme ook oksidasie van gereduseerde seriumoksied kan verbeter, wat lei tot stadige kraakgroei en spontane faling van digte keramiek-liggame.
Subkritiese kraakvoortplanting in glas kom voor in drie gebiede. In gebied I neem die snelheid van kraakvoortplanting toe met die humiditeit van die omgewing as gevolg van spanningsversterkte chemiese reaksie tussen die glas en water. In gebied II word kraakvoortplantingsnelheid deur diffusie beheer en is afhanklik van die tempo waarteen chemiese reaktante na die punt van die kraak vervoer kan word. In gebied III is kraakvoortplanting onafhanklik van die omgewing, en het 'n kritieke spanningsintensiteit bereik. Chemikalieë anders as water, soos ammoniak, kan subkritiese kraakvoortplanting in silikaglas veroorsaak, maar hulle moet 'n elektron-skenksetel en 'n proton-skenksetel hê.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.