Korozija zavarenih spojeva – 1. dio

Corrosion of welded joints

The importance of welding in various industries cannot be overstated. Weld failure occurs for two main reasons – improper welding technique and weld corrosion. Weld corrosion has been a problem for almost all industries.

Glavni razlozi za koroziju mogu se općenito navesti u nastavku –

1. Razlika u sastavu u odnosu na osnovni metal
2. Mikrostrukturne varijacije u odnosu na osnovni metal
3. Lokalne toplinske zone oko zavara
4. Promjene u mikrostrukturi osnovnih metala zbog toplinskih zona
5. Varijacija mehaničkih svojstava zbog bilo kojeg od gore navedenih razloga

Ovdje je potrebno uzeti u obzir sljedeće uvjete korozije –

1. Srednji
2. Temperatura
3. Pritisak
4. mjesto

Vrsta kvara također može ovisiti o različitim čimbenicima kao što su –

1. osnovni materijal – vrsta, sastav, metalurški detalji
2. dodatni materijal – vrsta, sastav, metalurški detalji
3. vrsta tehnike zavarivanja
4. Parametri zavarivanja

Prikladno je razmotriti sve tri kategorije informacija kako bi se došlo do najtočnijeg rješenja za bilo koji problem korozije s kojim se zavar može susresti.

Sljedeći korak je zabilježiti u kojem obliku se korozija može pojaviti.

Različiti oblici korozije u zavarivanju

Tipični oblici korozije koji se vide u zavarenim spojevima su –

1. Uniforma
2. Galvanski
3. Koštunjavanje
4. Intergranularno – Ovo se dalje dijeli kao propadanje zavara i napad nožem (KLA)
5. Pukotine uzrokovane naponskom korozijom – pukotine ispod ruba izazvane vodikom
6. Korozija pod utjecajem mikroba

U popularnoj literaturi u obliku knjiga i web stranica, problem korozije u zavarenim spojevima raspravlja se na sljedeća dva načina –

1. Opis svih kombinacija punila/metala i njihovih odgovarajućih vrsta korozije.
2. Popis svih mogućih problema s korozijom bez razlike između oblika korozije i korozije zbog specifičnog elektrolitskog medija aplikacije

To dovodi do zabune i čitatelji ne mogu zadržati velik dio informacija.

Ova serija članaka ima za cilj objediniti informacije na jednostavan i ukusan način.

Njegov sažeti oblik pomoći će čitateljima da odmah povežu oblik korozije sa zavarom.

Kratak opis osnova mehanizama korozije također je uključen kako bi se čitatelj uveo u polje teorije korozije.

Povezano čitanje: Što je korozija i njezine vrste.

CORROSION CELL

Formiranje korozijske ćelije bitno je za početak i širenje korozije. Ćelija za koroziju sastoji se od pet komponenti.

Oni su kao ispod-

1. Anoda – Područje koje se otapa, poznato i kao područje korodiranja.
2. Katoda – Područje koje podržava katodne reakcije, tj. ne korodira.
3. Elektrolit – Tekući medij koji je i sam razlog nastanka korozije.
4. Električna veza – Metalna veza između anodnog i katodnog područja.
5. Razlika potencijala – razlika u sklonosti anode i katode da odbijaju/prihvate elektrone.

Ako se čak i jedna od gore navedenih komponenti eliminira, korozija NEĆE DOSTAVITI.

U području zavara, sve ove komponente prisutne su na istoj površini, a za početak su mikroskopske.

JEDNOLIKA KOROZIJA

Jednoliku koroziju karakterizira pojava produkata korozije po cijeloj površini zone zavara, te nekim susjednim zonama.

Njegov mehanizam uključuje stvaranje korozijskih stanica po cijelom zavaru. Korozijske stanice nastaju zbog različite strukture zrna.

Kao što je prikazano na donjoj slici, na zavaru se stvara korozijska stanica koja je u biti nehomogena.

Homogenost može biti posljedica površinskih diskontinuiteta i različitih struktura zrna u istoj zoni.

Crte na slici ispod pokazuju razlike u susjednim zrncima. ‘A’ predstavlja anodu, a ‘C’ predstavlja katodu.

Tipično, postoji više anoda i katodnih mjesta na alternativni način. Na katodnim mjestima dolazi do spajanja kisika i vode te bilo koje druge katodne vrste. Oni uzimaju elektrone iz metala i dolazi do reakcije redukcije, kao što je prikazano u nastavku –O2 + 2H2O + 4 e- → 4OH-

Ovaj prijenos elektrona implicira da postoji metalni atom koji je izgubio elektron i sada je postao kation sa sljedećom reakcijom –M → M + e-

Kao rezultat toga, gubitak metala bit će na anodama, a taloženje produkata korozije započet će na katodi i može pokriti cijelu površinu.

To se naziva jednolična korozija jer se može pojaviti na cijeloj površini zavara. Dakle, napravimo tablicu glavnih čimbenika i kombinacija sklonih ovoj vrsti korozije –

Mehanički čimbenici	Metalurški čimbenici	Osjetljive legure
Toplinska obrada osnovnog metala prije zavarivanja	Segregacija legirajućih elemenata	Ugljični čelik
Temperatura zavara	Različita susjedna zrna	Niskolegirani čelik
Četkanje nakon zavarivanja	Fazna razlika u jednoj zoni zavara	Nehrđajući čelik u okruženju ‘otapajućeg filma oksida’, tj. alkalnom okruženju
	Difuzija Mo i Tg od jezgre dendrita do interdendritske regije

GALVANIC CORROSION

Galvanska korozija je najčešća korozija zavarenih spojeva. To se događa kada su punilo i osnovni metali različiti materijali.

Elektrodni potencijali baze i punila, odnosno njihova sklonost stvaranju iona bitno je različita.

To se može pratiti iz galvanskog niza prikazanog u nastavku. Serija daje popis legura s njihovim elektrodnim potencijalima.

Odaberimo kombinaciju za zavarivanje/osnovu – meki čelik/SS 410. Iz galvanske serije, potencijal za meki čelik je oko -0,6 V u odnosu na SCE (zasićena kalomelna elektroda), a za SS 410 je oko -0,3 V u odnosu na SCE .

Blagi čelik je elektronegativniji od SS 410. Stoga, kada ih koristimo zajedno kao kombinaciju zavara/osnove, elektronegativniji metal je osjetljiviji na koroziju. To znači da će zavareni spoj od mekog čelika biti podvrgnut koroziji.

To se događa jer je ovdje zavareni spoj od mekog čelika sada anoda, a baza SS 410 katoda. Gubitak metala će se dogoditi s anode.

Sada, uzmimo još jedan primjer. Pretpostavimo da je kombinacija zavara/baze SS 321/ SS 316. U ovom slučaju pogledajte zelene strelice. Potencijal elektrode za SS 321 je -0,1 V, a za SS 316 -0,05 V.

Stoga, čak i ako su obje legure SS vrlo otporne na koroziju, njihova je kombinacija učinila SS 321 anodom, a SS 316 katodom. Dakle, ako postoji bilo kakvo taloženje vlage, elektronegativniji SS 321 preferirano će korodirati, nakon što se njegov oksidni film ošteti.

To se zove galvanska korozija. Nadalje, čak i ako dvije legure nisu različite, to se može dogoditi zbog lokalnih varijacija u sastavu susjedne zone zavara, ZUT-a i osnovnog metala.

. Dakle, napravimo tablicu glavnih čimbenika i kombinacija sklonih ovoj vrsti korozije –

Mehanički čimbenici	Metalurški čimbenici	Osjetljive legure
Odabir vrlo različitih kombinacija zavara/baze	Varijacije sastava baze, ZUT, zavar	Sve kombinacije različitih legura
Oksid kositra koji je ostao nakon zavarivanja dovodi do lokalnog stvaranja katode/anode	Velika razlika u sastavu punila i osnovne legure

REFERENCES

1. https://www.asminternational.org/documents/10192/1849770/ACFAB86.pdf
2. Inženjerstvo korozije, Mars G Fontan

Članak napisao:

Dr. Shyama D Ranade (Corrospective.com)Dr. Shyama Ranande visoko je vješt konzultant i instruktor s velikim iskustvom u području korozije, premaza, katodne zaštite i kemijske obrade. S fokusom na inovacije i održivost, također je bila uključena u razvoj novih pametnih premaza na biološkoj osnovi.

Open this in UX Builder to add and edit content