СВАРКА РАЗНОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Ю. Эванс [40] приводит данные о количественных по­терях железа в 1%-ном растворе NaCl, находящегося в кон­такте с алюминием: Потери железа равны 9,8 мг, а алюми­ния — 105,9 мг. Цифры показывают, что железо защища­ется при контакте алюминием, как более отрицательным металлом.

Чистый алюминий имеет потенциал— 1,66 В, т. е. бо­лее отрицательный по сравнению с цинком, железом и медью (потенциал которых соответственно равен —0,763 В, —0,440 В, —0,522 В) в растворах собственных ионов. Од­нако, применить алюминий в качестве протектора не уда­ется, так как со временем он пассивируется. В связи с этим большой интерес представляют электродные потенциалы металлов, измеренные в рабочих средах.

Известны значения отрицательных потенциалов метал­лов, измеренных в 3%-ном растворе NaCl: нержавеющие ста­ли от—0,13 до 0,43 В; малоуглеродистая сталь (0,25%С) — 0,78 В; алюминий металлический (99,799% А1) — 0,85 В; цинк —1,05 В. Измеренные потенцалы растворения (по отношению к каломельному электроду в 2%-ном растворе NaCl) составляют для алюминия — 0,76 В, для желе­за — 0,65 В; разница потенциалов (по отношению к алю­миниевому электроду в 2%-ном растворе NaCl) составляет для алюминия — 0 В, для железа—0,12 В,

тока между ними. Было установлено, что электролитиче­ский элемент, в котором анод находится без защитного окисла, а катод покрыт окислами, обусловливает зарожде­ние и рост микроточек коррозии. Электрический контакт с нержавеющей сталью увеличивает коррозионный потенциал и во многих случаях настолько, что зарождение микроточек коррозии ускоряется.

Авторами были проведены измерения тока на элементах, электроды которых составляли исследуемые биметалличе­ские пары: СтЗ — АМгб; Ст4 — АМгб; Х18Н10Т — АМгб; СтЗ — АМгбВ; X18Н1 ОТ — АМгбВ.

В элементе, составленном из сплавов АМгб и стали 1Х18Н10Т, наблюдается наименьший коррозионный ток (34 мкА), а также наименьшие скорости коррозии. Сплав АМгб в контакте со всеми сталями более устойчив, чем сплав АМгбВ. Результаты испытаний приведены в табл. 34.

Таблица 34

Д. Прайор [54] изучал гальваническую коррозию со­единения алюминий — сталь. В растворах, содержащих хлориды, алюминий защищает от коррозии сталь в диапа­зоне кислотности pH от 0 до 14. Гальванический ток и кор­розия достигает минимума пропорционально площади ка­тодов при кислотности рН-7 и тогда диффузия кислорода является мерилом поведения стального катода. Перемеши­вание и продувание воздухом ускоряют гальваническую коррозию.

В институте электросварки им. Е. О. Патона АН УССР проводились исследования биметаллических соединений алю­миний — сталь. Образец из биметалла вырезали в форме диска, который зажимали между фланцами двух цилиндри­ческих сосудов. В каждый сосуд устанавливали платиновый электрод и электролитический ключ с краном. Поляризую­щий ток подводили к платиновым электродам, при этом сплав был анодом, а сталь катодом. В качестве коррозионной среды был выбран 3%-ный раствор NaCl. Перед снятием поляризационных характеристикизмерялистационарные по­тенциалы, а также проводили измерения общего потенциала при полном погружении. Результаты измерений приведены в табл. 35.

Экспериментом установлено, что биметаллические со­единения Х18Н10Т —АМгб и Х18Н10Т—АМгбВ характе­ризуются меньшими значениями максимального коррозион­ного тока, чем соединения этих же сплавов с малоуглеро­дистыми сталями. Многие исследователи изучали кор­розию биметаллических пар алюминий — среднеуглеродис­тая сталь, алюминий — нержавеющая сталь, анодирован­ный алюминий в контакте с вышеуказанными сталями. Поляризационные кривые биметаллических пар в однонор­мальном растворе NaCl показали, что сила коррозионного тока зависит от скорости реакции на катоде.

На основании измерений не было обнаружено по суще­ству различия между алюминием и анодированным алюми­нием. Кривые поляризации для нержавеющей стали в од - йонормальном растворе NaCl при плотности тока 10~9 А/м2 и 13 • 1СР10 А/м2 круто изгибаются; в этот момент потен­циал нержавеющей стали равен 0,5 В. По-видимому, при этом значении потенциала коррозионное поведение стали контролируется реакцией диффузии кислорода.

Величина скорости коррозии алюминия и анодирован­ного алюминия увеличивается при соприкосновении со среднеуглеродистой и нержавеющей сталью. Для средне­углеродистой стали происходит уменьшение скорости кор­розии, и коррозия нержавеющей стали почти не происходит.

В работе [35] и других исследовалась коррозионная стойкость соединений стали и алюминиевого сплава, сва­ренных через биметаллические вставки. В результате этих измерений выявлено, что пластина алюминиевого сплава

металл АМгб и швы, сваренные проволокой АДО. Следова­тельно в первую очередь будет разрушаться цинковое пок­рытие; после его полного разрушения начнет корродиро­вать шов, защищая собой сплав АМгб — СтЗ.

В сварном соединении АМгб + Х18Н10Т, выполнен­ном с применением проволоки АДО, потенциал сплава АМгб, шва и алитированной стали Х18Н10Т одинаков и равен — 0,51 В, т. е. по всей поверхности будет наблюдать­ся равномерное разрушение. Швы, выполненные с примене­нием проволоки АМгб, имеют более отрицательный потен­циал.

Следовательно, для защиты сварных соединений алю­миний — сталь необходимо на стальную поверхность на­носить анодное покрытие определенной толщины, а швы выполнять проволокой из чистого алюминия. При этом будет выровнена электрохимическая гетерогенность поверхности.

По линии перехода в сварных соединениях алюминий — сталь при неправильных режимах сварки образуется до­статочной величины слой интерметаллических соединений Fe„Alm. Этот слой, благодаря образованию микрогальвани - ческих элементов, усугубляет коррозионное разрушение, поскольку потенциалы интерметаллидов значительно от­личаются от потенциалов стали и алюминия. А. И. Голу­бев приводит значения потенциалов в 3%-ном растворе NaCl: для железа — 0,290 В, для алюминия 0,670 В, для интер - металлида FeAl3— 0,340 В. Таким образом, интерметаллид вблизи алюминиевого шва, имеющий более отрицательный потенциал, усиливает разрушение шва.

Аналогично действие включений, попавших в процессе сварки в алюминий. Имеются данные, что разность потен­циалов между алюминием и кремнием меньше, чем между алюминием и соединением FeAl3, вследствие этого коррозия вокруг интерметаллида идет интенсивнее, чем около вклю­чений кремния, т. е. соединения служат микрокатодами в твердом растворе,