POLEZEN.RU http://www.mainlink.ru/?partnerid=36093

 

 






Партнерские ссылки












На главную

Статистические закономерности коррозионного разрушения поверхности металлов

ж. "Надежность и контроль качества", 1988, №9, с.48-52.

Автор Р.Г.Маннапов

(Изложение с сокращениями)

  

Во многих случаях причиной выхода из строя металлоконструкций является коррозионное разрушение. Особенно страдает от коррозии оборудование химических производств (около 2/3 всех отказов).

Существующие методы прогнозирования долговечности конструкций в условиях коррозионного разрушения недостаточно обоснованы вследствие неизученности статистических закономерностей развития разрушения поверхности металлов.

В данной работе выведена одна из закономерностей поверхностного коррозионного разрушения металлов, а именно, выявлен вид функции распределения глубин разрушения по поверхности металлов и изменение во времени ее параметров.

Исследование проводилось путем статистического анализа опубпикованных данных по коррозионному разрушению металлов, проведения собственных испытаний и построения эмпирических функций распределения, а также методом статистического моделирования поверхностного разрушения металлов.

Поиск и анализ опубликованных работ показал, что данный вопрос исследован мало. В некоторых работах [1-3] строились эмпирические функции распределения, однако попытки аппроксимировать их каким-либо теоретическим распределением не предпринимались. В работе [3] приведено бимодальное распределение глубин проникновения коррозии, полученное в частном случае (при коррозии углеродистой стали в слабой кислоте), а затем показано, что распределение максимальных глубин хорошо аппроксимируется распределением экстремальных значений типа 1, приведенных в [4].

Автором настоящей работы были получены эмпирические функции распределения глубин разрушения для восьми марок сталей, испытывавшихся в трех коррозионных средах при различной продолжительности испытаний. Глубины разрушения измеряли микрометром, на неподвижной головке которого был закреплен щуп-игла с радиусом острия около 5 мкм, на каждом образце в 100 точках через 1 мм.

На рис.1 представлены эмпирические функции распределения глубин разрушения на поверхности металла, построенные по результатам испытаний стали 20 в 6%-ном растворе FеСlз, нагретом до 20°С.


Функции распределения проявляют бимодальность в переходный период испытаний и становятся уномодальными при увеличении продолжительности испытаний. В ряде случаев испытаний бимодальности функций не наблюдалось.

Бимодальность функций распределения некоторых сталей в начальный период испытаний объясняется, на наш взгляд, ферритно-перлитной двухфазностью структуры этих сталей. Скорости коррозии разных фаз в различных средах, как правило, неодинаковы, поэтому в начапьный период могут наблюдаться два выраженных максимума плотности распределения. Затем процесс разрушения становится эргодичным и функция распределения - уномодальной.

Проверка полученных уномодальных функций по критериям согласия [5] показала наилучшее соответствие этих функций распределению Вейбулла. Такое соответствие вполне закономерно, так как при измерениях глубин разрушения положения щупа ограничиваются верхними точками профиля поверхности, т.е. измеряются минимальные глубины на микроучастках, расположенных под щупом. Таким образом, распределение измеренных глубин проникновения коррозии является распределением минимальных значений, которое независимо от вида исходного распределения асимптотически описывается распределением Вейбулла.

Для прогнозирования надежности конструкций, подвергающихся коррозионному разрушению, необходимо знать зависимость параметров функции распределения от времени эксплуатации (испытаний).

Параметры функции распределения Вейбулла (без сдвига) непосредственно определяются через математическое ожидание функции (среднюю глубину разрушения) и ее коэффициент вариации.

Зависимости глубины коррозии от времени для многих металлов и сред получены экспериментально, зависимости коэффициента вариации от времени испытаний для коррозионного разрушения никем не определялись.

В полной статье (ссылка внизу) приведены характерные зависимости глубины коррозии от времени, построенные по данным испытаний, которые показывают, что после некоторого переходного периода (приработки) эти зависимости становятся линейными, а коэффициент вариации имеет тенденцию к убыванию. Для экспериментального установления вида и параметров этой зависимости в настоящей работе был применен метод статистического моделировании поверхностного разрушения.

Модель поверхности сплава представляла собой совокупность элементарных объемов (зерен) двух (или более) фаз, доля которых задавалась от 0 до 100 %. Такая структура соответствует, например, углеродистой стали, состоящей из зерен феррита и перлита. Каждой фазе задавались определенная скорость разрушения, а также распределение размеров зерен, известное из [6 и др.].

Испытания модели проводились при различных комбинациях указанных факторов и по каждому варианту определялись статистические характеристики глубин поверхностного разрушении в зависимости от продолжительности испытаний.

Продолжительность переходного периода соответствует среднему времени разрушения двух-четырех зерен более стойкой фазы сплава, Сопоставление зависимостей, полученных методом статистического моделирования, с экспериментальными данными показало их совпадение (различие в пределах 20% за счет погрешности экспериментальных данных).

Установленные статистические закономерности использованы при разработке метода оценки надежности аппаратов, подвергающихся поверхностному разрушению [7], на основе которого разработан отраслевой руководящий документ [8].

Список литературы
1. Розенфельд И.Л. Коррозия и защита металлов. М.: Металлургия, 1969. - 448 с.
2. I.G. Volikova, T.V. Strelkova, E.L. Rodicheva, and B.V. Lebedev, "Problem of the method of corrosion testing specimens of metals in working mdusiriai equipment with external heatmg and a circulated medium," in: New Materials of Corrosion Proteaion , Scientific Research Institute of Chemical Engineering, Moscow (1982) pp. 127-136.
3. Strutt J.E., Nicholls J.R,, Barbier B. The prediction of corrosion by stalistical analisis of corrosion profiles // Corrosion science. - 1985. - Vol. 25, N 5. - P. 305-316.
4. Гумбель Э. Статистика экстремальных значений. - М.: Мир, 1965.
5. ГОСТ 11.006-74. Прикладная статистика. Правила проверки согласия опытного распределения с теоретическим.
6. Богачев И.Н., Вайнштейн А.А., Волков С.Д. Статистическое металловедение. - М.: Металлургия, 1984.
7. Маннапов Р.Г. Оценка надежности аппаратов в условиях поверхностного разрушения технологическими средами // Химическое и нефтяное машиностроение. - 1987, № 5.
8. РД 26-10-87. Методические указания. Оценка надежности химического и нефтяного оборудования при поверхностном разрушении. - М.: Изд.НИИхиммаш,1987.-31 с.

Полный текст этой статьи (сканированный).

Другие публикации по данной теме.


 




    Календари   

  Умные мысли

   Поздравления 

Прогр.-полезняшки

Мужч.и женщины

  Безопасность 

  Будь здоров! 

О жизни и смерти

  Забавные истории

     На Главную    


© Polezen.ru 2003-2018.