Ympäristövaikutteinen murtuminen EAC

Transkriptio

1 Ympäristövaikutteinen murtuminen EAC

2 Ympäristövaikutteinen murtuminen Yleisnimitys vaurioille, joissa ympäristö altistaa ennenaikaiselle vauriolle Lukuisia eri mekanismeja ja tyyppejä Tässä: Jännistyskorroosio (Stress corrosion cracking SCC) Vetyhyökkäys Vetyhauraus (Hydrogen embrittlement) 2

3 Jännityskorroosio

4 Jännityskorroosio Murtuminen hauraasti (ilman plastista deformaatiota) Vaurion vähittäinen eteneminen Särönkasvu pienillä vetojännitystasoilla Särö kasvaa yleensä kohtisuoraan jännitystä vastaan. Raerajojapitkin (IGSCC) tai rakeiden läpi (TGSCC) Timo Kiesi

5 Jännityskorroosio on mahdollinen kun: Vetojännitystila SCC:lle altis materiaali Ympäristö

6 Jännityskorroosio Jännityksen ja ympäristön yhteisvaikutuksesta tapahtuvaa säröilyä Vain rajatut materiaali-ympäristöyhdistelmät alttiita

7 Jännityskorroosiosärö

8

9

10

11

12

13

14 Lähde: Korroosiokäsikirja

15

16

17

18

19

20 Särönkasvunopeus

21

22 Todellinen särönkasvunopeus Vaikea ennustaa Hyvin suuriakin särönkasvunopeuksia on havaittu Suurta hajontaa mittaustuloksissa Lujittaminen altistaa Kylmämuokkaus altistaa

23 Herkistyminen

24 Herkistyminen ruostumattomissa teräksissä Pitkä käyttö n. 400 C lämpötilassa aiheuttaa kromikarbidien erkautumisen raerajoille Myös hitsauksen yhteydessä HAZ-vyohykkeelle Vastaavasti ympärillä kromiköyhä vyöhyke => altistaa raerajamurtumalle => Ti tai Nb stabilointi Esim. AISI 347 => matalahiilisten terästen käyttö Esim. AISI 304L

25

26

27

28 Jännityskorroosio muissa metalleissa

29 Lähde: Korroosiokäsikirja

30 Lähde:

31 Lähde: NALCO Guide to Boiler Failure Analysis

32 Jännityskorroosio alumiinissa Kiitokset: TkT Risto Ilola!

33

34 Jännityskorroosioalttius Koostumus (Al-Cu, Al-Mg, Al-Zn-Mg) Rakenne PFZ anodinen alue GP vyöhykkeet alttiita erkaumat raerajoilla konsentraatioerot raerajojen lähellä vedyn diffuusio raerajoilla vetyhauraus aineiden adsorptio säröpinnalle (esim. vety) Ulkoiset ja sisäiset jännitykset Ympäristö

35 Lähde: Polmear Light Alloys

36 Lähde: Polmear Light Alloys

37 Lähde: Polmear Light Alloys

38 Stress Corrosion Cracking of Carbon Steel in Ethanol Environment Kiitokset DI Valtteri Hirsi!

39 Etanolin aiheuttama jännityskorroosiomurtinen teollisuudessa Kasvanut etanolin käyttö jalostusteollisuudessa nosti etanolin aiheuttaman jännityskorroosiomurtumisen ongelmaksi. Murtumista on havaittu siirtolinjoissa (putkistoissa) sekä varastosäiliöissä Säröt etenevät rakeiden läpi ja hitsausliitosten myötäisesti Tutkimusta tehty vasta 2000 luvun alusta lähtien Säröt voidaan havaita eri NDT menetelmillä kuten röntgenillä

40 Jäännösjännitykset + rakenteeseen kohdistuvat rasitukset Jäännösjännitykset kasvattavat riskiä jännityskorroosiomurtumiselle Hitsaus Kylmämuokkaus asennattaessa Ref.: Silva, C. C. (2009)

41 Ref.: Kane R.D. et al (2004)

42 Selvä korroosiokerros särön pinnalla Särö edennyt raerajoja pitkin

43

44

45 Vedyn aiheuttama murtuminen

46 Vetyhauraus Teräkseen liuennut vety aiheuttaa haurasmurtumariskin erityisesti hitaassa kuormassa Vety voi joutua teräkseen hitsauksen yhteydessä elektrolyyttisissä käsittelyissä korroosion (tai korroosiosuojauksen) yhteydessä

47

48

49

50 Timo Kiesi

51

52

53 Vetyhyökkäys

54 Vetyhyökkäys C lämpötiloissa Korkeapaineisessa vety-ympäristössä Vety reagoi hiilen kanssa ja muodostaa metaania Metaani muodostaa rakkuloita ja haurastuttaa terästä Nelson käyrät Vetyhyökkäyksen kannalta turvalliset toimintalämpötilat

55

56 Vetyhyökkäys Lähde: NALCO Guide to Boiler Failure Analysis

57 Korroosioväsyminen

58 Korroosioympäristö alentaa (poistaa) väsymisrajan pienentää väsymiskestoa kasvattaa särönkasvunopeutta Väsymiskokeet tyhjiössä antavat parempia tuloksia kuin ilmassa

59 Korroosioväsyminen Korroosioväsyminen on ympäristön vaikutuksen alaista väsymistä. Korroosioympäristössä materiaalin väsymiskestävyys on huonompi kuin ilman korroosioväliainetta. Väsymisrajaa ei enää voida määrittää, vaan pienetkin jännitysvaihtelut aiheuttavat murtuman. Korroosion ja jännitysvaihteluiden yhteisvaikutus paikallinen korroosiovaurio synnyttää epäjatkuvuuskohdan, johon väsymissärö ydintyy. paikallinen muodonmuutos rikkoo passiivikerroksen, joka (anodisena) syöpyy. Pyörivät koneenosat korroosioympäristöissä, esim. pumpuissa, turbiineissa, venttiileissä.

60 Korroosioväsyminen

61 Korroosioväsyminen

62

63

64