Способ измерения электрического сопротивления металлов при коррозионной усталости Советский патент 1989 года по МПК G01N17/00 

1

Изобретение относится к способам испытаний на коррозионно-механическую прочность и может быть использовано при исследовании коррозионной усталости металлических конструкционных материалов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ испытания образцов с трещинами на коррозионную усталость и коррозионное растрескивание при непрерывном измерении электросопротивления образцов и контролируемом потенциале. Этот способ позволяет непрерывно измерять длину трещины в зависимости от нагрузки и потенциала по значениям электросопротивления образцов .Колебания электросопротивления образцов в процессе циклического натру- жения снижают чувствительность и точность измерения длины трещины и являются неизбежным фактором помех, не несущим информации о длине трещины.

Указанный способ не позволяет измерять электросопротивление пассирующих пленок на стенках трещины.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения измерения электросопротивления как тела образца, так и пленок на стенках трещины.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения электросопротивления металлов при коррозионной усталости предварительно испытывают образец на воздухе, определяют его электросопротивление К,, затем выращивают в этом образце трещину и определяют электросопротивление R i

Л

|

ас

J147

этого образца на воздухе при полном раскрытии трещины, нагрузку на испытуемый образец с трещиной выбирают ниже предела циклической прочности, определяют изменение 4R электросопротивления этого образца при максимальной и минимальной нагрузках в каждом цикле, а электросопротивление R пленок на стенках трещины определяют из соотношения

R Ш1)Ш15лО1m

кплки;

На фиг.1 и 2 приведены диаграммы, поясйяющие предлагаемый способ.

В соответствии с предлагаемым способом измеряют электросопротивление образца до выращивания трещины

R4-R ,

R, затем выращивают усталостную тре- 20 ца стали 3 (размеры образца и трещи- щину, в результате чего электросопротивление образца увеличивается до R (при помощи раскрытия трещины). При смыкании стенок трещины в цикле сжатия сопротивление (.,) шунтируется 25 контактным сопротивлением, определяемым сопротивлением пассивирующих пленок на стенках трещины Rh. Это переменное сопротивление, изменяющееся от нуля для чистой поверхности до30

10 - 10fo См при образовании оксидов или гидроксидов на стенках трещины, Сопротивление R h рассчитывают по формуле (1) .

ны такие же, как для меди). Потенциал резкого падения R, равный -0,94 В, соответствует потенциалу образования оксида Fe30q.

Подобные опыты проводили на серебре и палладии - в обоих случаях резкое падение иR в щелочных растворах начиналось при потенциалах образования соответствующих оксидов. Эти примеры измерения электросопротивления пассивирующих пленок на металлах, диаграммы потенциал оксидообразйва- ния - ph, которые хорошо известны, показывают высокую чувствительность предлагаемого способа и возможность его использования для изучения образования пассивирующих пленок на сплавах в сложных многокомпонентных электролитах, т.е. для систем, для которых сведения о потенциалах и кинетике образования пассивирующих слоев непосредственно в электролитах не только неизвестны, но и не могут быть получены из-за отсутствия соответствующих методов измерения.

Таким образом, изменение электро- сопротивления образца без трещины и с трещиной при полном ее раскрытии, циклическое нагружение ниже предела коррозионной усталости, измерение изменения электросопротивления образца в каждом цикле нагружения и расчет электросопротивления пассивирующих пленок на стенках трещины позволяют в совокупности обеспечить достижение целевого положительного эффекта.

Пример 1. Образец меди М1 250x25x2 мм испытывают в 1 М КОН, Исходное сопротивление R 4,30 мкОм. Выращивают усталостную трещину длиной 4 мм, определяют (Rj,-R|)0,75 мкОм,5о ной усталости, по которому металлиНа фнг,1 показано относительное изменение dR сопротивления образца за каждый цикл нагрукения образца от 10 до 200 кг . Испытания начинают при

ческий образец с трещиной размещают в испытательной среде, нагружают и измеряют -электросопротивление обра ца, отличающийся тем,

слоев на меди в щелочи при потенциале -1,2 В (по нормальному водородному электроду) протекает очень быстро - в течение 20-30 с. При постепенном

повышении потенциала до -0,5 В пленки на стенках трещины не образуются, однако при потенциале -0,37 В наблюдается резкое снижение dRto что отражает образование на стенках трещины оксида Си2Х). Следует особо подчеркнуть, что указанный потенциал практически совпадает с потенциалом образования Си20 при рИ 14, Кинетика изменения при потенциале -0,37 В отражает кинетику роста пассивирующей пленки, Пример 2, На фиг.2 показано

dR

во времени для образизменение

R4-R ,

ца стали 3 (размеры образца и трещи-

ца стали 3 (размеры образца и трещи-

ны такие же, как для меди). Потенциал резкого падения R, равный -0,94 В, соответствует потенциалу образования оксида Fe30q.

Подобные опыты проводили на серебре и палладии - в обоих случаях резкое падение иR в щелочных растворах начиналось при потенциалах образования соответствующих оксидов. Эти примеры измерения электросопротивления пассивирующих пленок на металлах, диаграммы потенциал оксидообразйва- ния - ph, которые хорошо известны, показывают высокую чувствительность предлагаемого способа и возможность его использования для изучения образования пассивирующих пленок на сплавах в сложных многокомпонентных электролитах, т.е. для систем, для которых сведения о потенциалах и кинетике образования пассивирующих слоев непосредственно в электролитах не только неизвестны, но и не могут быть получены из-за отсутствия соответствующих методов измерения.

Формула изобретения

Способ измерения электрического сопротивления металлов при коррозион ной усталости, по которому металлический образец с трещиной размещают в испытательной среде, нагружают и измеряют -электросопротивление образца, отличающийся тем,

Изобретение относится к испытаниям на коррозионно-механическую прочность. По способу измеряют электросопротивление R₁ образца, испытанного на воздухе, до выращивания трещины, затем выращивают в этом образце трещину и определяют электросопротивление R₂ этого образца на воздухе при полном раскрытии трещины. Испытуемый образец с трещиной нагружают ниже предела циклической прочности. Изменение электросопровления ΔR этого образца определяют при максимальной и минимальной нагрузках в каждом цикле, а электросопротивление R_N пленок на стенках трещины определяют из соотношения R_N=(R₂-R₁)(R₂-R₁-ΔR)/ΔR).

потенциале коррозии. Изменение потен- что, с целью расширения функциональциала образца в процессе испытанийных возможностей за счет обеспечения

указано на фиг.1 стрелками. Частотаизмерения электросопротивления как

нагружения 0,1 Гц, Как видно из .тела образца, так и пленок на стенках

фиг,1, восстановление пассивирующихтрещины, предварительно испытывают

образец на воздухе, определяют его электросопротивление R/, затем выращивают в этом образце трещину и определяют электросопротивление R этого образца на воздухе при полном раскрытии трещины, нагрузку на испытуемый образец с трещиной выбирают ниже предела циклической прочности, определя1}

4Ј t

-gj-flJ7

0,50.

О

ют изменение AR электросопротивления этого образца при максимальной и минимальной нагрузках в каждом цикле, а электросопротивление R h пленок на стенках трещины определяют из соотношения

R,

(RI-RI) (R-rRn- Rl

4R

юогоо лзоо

фиг.18ремя,с

-1,1 -W -0.94 t t

WOO

2000

Фиг. 2

время, С