ГОСТ 9.901.1-89

Группа Т99

М Е Ж Г О С У Д А Р С Т В Е Н Н Ы Й С Т А Н Д А Р Т


Единая система зашиты от коррозии и старения
ГОСТ
МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ
9.901.1-89
Общие требования к методам испытаний (ИСО 7539-1-87)
на коррозионное растрескивание

Unified system of corrosion and ageing protection. Metals and alloys.
General requirements for corrosion cracking test methods

ОКСТУ 0009

Дата введения 01.01.91


Настоящий стандарт устанавливает общие требования к выбору, использованию и обработке
результатов различных методов испытаний на коррозионное растрескивание (КР).
Общие требования к испытаниям на КР используют при планировании и проведении испы­
таний с целью оценки чувствительности металлов к КР.
Термины, применяемые в стандарте, и пояснения к ним приведены в приложении.

1. ВЫБОР МЕТОДА

1.1. При выборе метода типа «выдержал/разрушился» необходимо, чтобы метод не был на­
столько «жестким*, чтобы это привело к отказу от использования материала, который в конкретных
условиях эксплуатации оказался бы вполне пригодным, и не был настолько «мягким», чтобы это
способствовало использованию материала в условиях, где могло бы произойти его быстрое разру­
шение.
1.2. Цель испытания на КР состоит в более быстром получении результатов, чем это может
быть в условиях эксплуатации. Как правило, это достигается за счет использования более высокого
напряжения, медленной непрерывной деформации, применения образцов с предварительно нане­
сенными трещинами, более высокой концентрации реагентов в испытательной среде по сравнению
с эксплуатационной средой, повышенной температуры и электрохимической активации. Важно
контролировать эти способы так. чтобы механизм разрушения остался неизменным.

2. СИСТЕМЫ НАГРУЖЕНИЯ

2 .1. Общие положения
2.1.1. Методы нагружения испытуемых образцов независимо от исходного состояния (гладкие,
надрезанные или с предварительно нанесенными трещинами) группируют по следующим признакам:
постоянная деформация:
постоянная нагрузка;
деформация с малой скоростью.
2.1.2. При использовании образцов с предварительно нанесенными трещинами критерием
стойкости материала к КР является пороговый коэффициент интенсивности напряжений Кир.
Испытания допускается проводить при постоянном коэффициенте интенсивности напряжения.
2.2. Испытания при постоянной деформации
2.2.1. Эти испытания являются наиболее распространенной группой благодаря многочислен­
ным видам испытаний на изгиб. Кроме того, они имитируют напряжения, возникающие при
изготовлении изделия, с которыми наиболее часто связаны разрушения на стадии эксплуатации.
2.2.2. Листовой материал часто испытывают на изгиб; плиты испытывают на растяжение или
на С-образных кольцевых образцах.
2.2.3. Испытания на изгиб выгодно отличаются от других испытаний благодаря использованию
простых, а следовательно, и более дешевых образцов и нагружающих приспособлений. Ял я измерения
поверхностных напряжений в некоторых случаях следует использовать проволочные тензометры.

Издание официальное Перепечатка воспрещена
21




декор платья

С. 2 ГОСТ 9 .901.1-89

2.2.4. Трубчатый материал испытывают па образцах С-образной формы, которые нагружают
частичным сужением или расширением зазора. С-образиый образец наиболее целесообразно ис­
пользовать при испытаниях толстостенных изделий, например, из алюминиевых сплавов в высотном
направлении.
П р и м е ч а н и е . При релаксации напряжений степень релаксации может меняться от образца к
образцу, и это может влиять на время до разрушения в зависимости от числа развивающихся трещин или
пигшнгов. Заметная релаксация нагрузки наблюдается на образце с многочисленными трещинами или
питтингами. малая — когда присутствует только одна или несколько трещин. Если развивается только одна
трещина, она нс обязательно должна достигнуть больших размеров перед внезапным разрушением, поскольку
приложенная нагрузка остается высокой.
2.3. Испытания при постоянной нагрузке
2.3.1. Сущность метода заключается в моделировании разрушения при КР от приложенных
или рабочих постоянных нагрузок. Поскольку эффективное поперечное сечение образна уменьша­
ется по мере развития трешпн, то напряжения увеличиваются, что скорее приводит к более быстрому
разрушению или к полному разрушению, чем испытания при постоянной деформации.
2.3.2. Стоимость испытаний образцов при постоянной нагрузке на индивидуальных машинах
уменьшают при проведении испытаний цепочки образцов на одной машине. Кроме того, цепочки
одноосных разрывных образцов в испытательной камере соединяют с помощью простых нагружа­
ющих соединений.
П р и м е ч а н и е . В испытаниях при постоянной нагрузке происходит повышение напряжения по мере
развития трещин, следовательно, мало вероятно, что зародившиеся трещины перестанут распространяться, как
это может быть при испытаниях при постоянной деформации при напряжениях ниже пороговых. Таким
образом, пороговое напряжение, определенное при постоянной нагрузке, может быть ниже, чем при постоян­
ной деформации.
2.4. Испытания при малой скорости деформации
2.4.1. Сущность метода заключается в растяжении или изгибе образца с относительно медлен­
ной скоростью, например. 10-6 с -1 при соответствующем воздействии среды до тех пор. пока не
произойдет разрушение.
2.4.2. Образование трещин при КР происходит обычно при деформации в диапазоне 10“ J—
lO- *1мм с ~ \ т.е. разрушение образцов обычных размеров в условиях лабораторных испытаний при
постоянной деформации или нагрузке произойдет через несколько дней. Это справедливо для
системы, в которой коррозионные трещины при КР зарождаются быстро.
П р и м е ч а н и е . Метод испытания при малой скорости деформации, как правило, приводит к разру­
шению образцов в течение приблизительно 2 суток в результате вязкого разрушения или коррозионного
растрескивания в зависимости от чувствительности металла к последнему. Преимущество этих испытаний
состоит в том. что они протекают в определенном режиме в течение относительно короткого периода времени.
2.4.3. Оборудование для испытаний при малой скорости деформации должно допускать выбор
скорости деформации и обладать достаточной мощностью, чтобы обеспечить требуемые нагрузки.
Устройство нагружения состоит из умеренно жесткой рамы и приводного механизма с рядом редукторов,
который допускает выбор скоростей движения траверсы в диапазоне 10~3—10-7 мм с 1.
2.4. Одинаковая скорость деформации не во всех системах позволяет получить идентичную
характеристику коррозионного растрескивания, и скорость выбирают применительно к конкретно
исследуемой системе.

3. ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ СРЕДА

3 .1. Состав раствора
3.1.1. Окружающая среда является одним из самых важных воздействующих факторов при
испытаниях на КР.
Следует учитывать, что для ряда сплавов относительная чувствительность к КР в разных
растворах не всегда одинакова.
П р и м е ч а н и е . Стандартные растворы широко используют для испытаний определенных типов спла­
вов. например, кипящие растворы хлористого магния используют для испытаний нержавеющих сталей,
киияшис нитратные растворы —для испытаний углеродистых сталей.
Испытания в растворах проводят при условии, что их приготовляют и используют в соответ­
ствии с требованиями стандартов, при этом условии допускаемые погрешности не влияют на
результаты испытаний на КР.
П р и м е ч а в и с . Существуют испытания, где относительно небольшие изменения состава испытатель­
ной среды могут вызвать изменения характеристик растрескивания, например, при использовании 42 %-ното
кипящего раствора хлористого магния для испытания нержавеющих сталей. Так как гидрат хлорида магнии
22

ГОСТ 9 .9 0 1 .1 -8 9 С. 3

гигроскопичен, то приготовление раствора взвешиванием рассчитанной навески соли может привести к
значительным расхождениям у ратных исследователей в температуре кипения раствора, а отсюда — к расхож­
дениям но времени до разрушения при испытании на КР. Готовить укатанный раствор следует добавляя виду
в гидрат хлорида магния для достижения нужной температуры кипения.
3.1.3. Следует учитывать влияние изменения pH среды во время испытания на результаты
испытания, как и изменение начального значения pH. Изменение pH во время испытания будет
зависеть от объема раствора и площади поверхности испытуемого образца, а также от продолжи­
тельности испытания. Использование относительно большого объема раствора в сочетании с не­
большой площадью металла, контактирующего с раствором, или обновление раствора в процессе
испытаний позволяет избежать значительного изменения pH.
Время до разрушения образцов в этом растворе будет отличаться от испытаний при небольшом
объеме раствора и большой плошали образцов. Если объем раствора достаточно мат или площадь
образцов велика, в некоторых системах разрушение образцов может не произойти. Когда испытания
осуществляются при анодной поляризации, особенно при погружении дополнительного электрода
непосредственно в коррозионную ячейку, влияние pH наиболее заметно.
При использовании электрохимической поляризации возможно разложение раствора ло такой
степени, что механизм разрушения будет значительно изменен по сравнению с тем, который имел
место при свободном потенциале коррозии. Для предотвращения этого используют буферные
растворы, но их применение может изменить механизм растрескивания или даже замедлить этот
вид разрушения.
3.1.4. Если кислород играет важную роль в процессах, которые способствуют растрескиванию,
то небольшие изменения его концентрации в растворе могут оказывать довольно заметное влияние
на образование трешнн. Например, при испытании определенных марок алюминиевых сплавов в
аэрированных растворах разрушение происходит в течение нескольких часов, а в нсаэрнрованных
не происходит.
Кислород, специально введенный или удаленный из раствора, служит определяющим фактором
возможных эффектов, возникающих от присутствия этого вещества. Насыщение кислородом рас­
твора при перемешивании или распылении приводит к уменьшению времени разрушения алюми­
ниевых сплавов по сравнению с полным погружением.
3.1.5. Результаты испытаний, проведенных в одном из стандартных растворов, принимают за
относительную чувствительность к КР ряда сплавов независимо от состава эксплуатационных сред.
При выборе материалов для промышленного оборудования заключение о стойкости к КР следует
делать на основе данных испытаний, наиболее приближенных к эксплуатационным условиям.
3.1.6. При моделировании эксплуатационных условий следует учитывать, что может иметь
место локальное увеличение концентрации раствора, например, в щелях или там, где теплопе­
редача происходит через поверхности раздела, при этом причиной образования трещ ин может
быть среда другого состава. Другим примером является питтинг, предшествующий коррозион­
ному растрескиванию, при котором среда, вызывающая растрескивание, возникает на стадии
развития питтннгов.
Следует учитывать, что состав среды в вершине трещины может отличаться от основной среды,
что наблюдается как у образцов с предварительно нанесенными трещинами, так и у плоских образцов
с развивающимися трещинами.
3.2. Электрохимическое воздействие
3.2.1. На электрохимическую природу реакций, связанных с КР, влияет приложение электри­
ческого тока или потенциала от внешнего источника: смешение потенциала в анодную область
увеличивает чувствительность к растрескиванию, наложение катодного тока замедляет растрескива­
ние или даже его останавливает в зависимости от особенностей механизма реакции. Например, если
сплав восприимчив к КР в результате воздействия водорода, эффект воздействия от изменения
потенциала может быть противоположным указанному выше, исходящему из предположения, что
растрескивание происходит в результате растворения по активным путям.
Увеличение тока и контроль потенциала образцов для получения надежных данных проводят
с целью уменьшения времени до разрушения в лабораторных испытаниях или улучшения воспро­
изводимости результатов. При использовании гальваностатической техники влияние ее состоит не
только в простом воздействии на кинетику растрескивания, поскольку приложение тока будет
изменять и потенциал, а следовательно, способствовать различным эффектам. Испытания на КР с
электрохимической поляризацией не допускается проводить без принятия мер по обеспечению
стабильности механизма разрушения и хорошей корреляции полученных данных с опытом эксплу­
атации.
3.2.2. Влияние потенциала на КР меняется от системы к системе.напрнмер, углеродистые стали
разрушаются в различных диапазонах потенциала в зависимости от того, в какую среду они погру­
жены: в растворы гидроокисей карбонатов или нитратов.
23

С. 4 ГОСТ 9 .901.1-89

II р и м е ч а н и е . Свободный потенциал коррозии сталей в соответствующих растворах обычно лежит
в пределах диапазона растрескивания для нитратных растворов и вне этого диапазона для других растворов. В
конкретных условиях испытания при разрушении в нитратных растворах при свободном потенциале коррозии,
оно может и не произойти в гилроокисных или карбонатных растворах. Это нс означает, что углеродистые
стали никогда нс будут разрушаться от КР в двух последних средах при свободном потенциале коррозии, а
означает, что данная сталь в конкретных растворах нс разрушается при свободном потенциале коррозии,
который зависит от состава стали, состояния ее поверхности и состава среды.
3.2.3. В лабораторных испытаниях, моделирующих эксплуатационные разрушения, следует
точно воспроизводить воздействие внешних факторов и особенно точно соблюдать соответствующий
потенциал.
В результате незначительных добавок к среде, вводимых преднамеренно или присутствующих
в качестве примесей, коррозионный потенциал может располагаться в диапазоне образования
трещ ин, вызывая КР без наложения потенциала.
П р и м е ч а н и е . Этим можно объяснить влияние незначительных добавок свинцовых содей в растворы
гидроокиси натрия, способствующие щелочному растрескиванию в лабораторных испытаниях, в то время, как
при отсутствии добавок свинцовых солей растрескивания нс происходит. Влияние незначительных изменений
химического состава сталей может быть отчасти объяснено аналогично. Тот факт, что небольшие добавки
алюминия в углеродистой стали повышают ее сопротивление к КР, а присадка меди уменьшает это сопротив­
ление. можно объяснить тем. что в первом случае достигается более отрицательный, а во втором — более
положительный потенциал коррозии с соответствую т и м влиянием на предрасположенность к КР.
3.2.4. Если установлено, что КР происходит только в пределах критического интервала потен­
циалов. то можно измерением потенциала в реальных условиях определять, будет ли происходить
растрескивание эксплуатирующего оборудования. В некоторых случаях опасность КР может быть
уменьшена или полностью устранена поддержанием потенциала за пределами критического интер­
вала введением ингибиторов либо катодной или анодной защитой.
3.2.5. Использование потенпиостата в лабораторных испытаниях (который, как правило, не
применяют в условиях производства, так как он значительно повышает стоимость испытаний) —
наиболее эффективный способ достижения данного потенциала и повышения стабильности резуль­
татов. Гальваносгатические методы, оборудование которых значительно дешевле методов, связанных
с применением потенпиостата, допускается использовать в отдельных случаях. При этом плотность
приложенного тока должна быть относительно малой, чтобы потенциал не отличался значительно
от свободного потенциала коррозии, если неизвестно, распространяются ли влияния потенциала по
п. 3.2.2 на рассматриваемую систему.
Механические испытания требуют проведения электрохимических исследований, но для ис­
следовательской работы, направленной на изучение КР в условиях эксплуатации, испытания при
свободном потенциале коррозии (при условии, что он известен для данных условий эксплуатации)
более надежны.
Свободный потенциал коррозии зависит от ряда факторов (состояние поверхности, время
экспонирования и т. д.), поэтому этот показатель в лабораторных испытаниях, использующих
образцы с механически обработанными или полированными поверхностями, может существенно
отличаться от показателей, полученных на образцах в условиях эксплуатации, например, образцы,
на поверхности которых имеется заводская окалина или ржавчина.
Электрохимический контроль испытаний, моделирующих эксплуатационные разрушения с
целью сокращения времени испытаний или получения стабильной воспроизводимости, оправдан
только в том случае, если будут соблюдены рассмотренные условия.
В других случаях для получения стабильной воспроизводимости лабораторных данных проводят
правильно спланированную, статистически надежную серию экспериментов.
3.2.6. Так как потенциал оказывает значительное влияние на характеристику КР, следует
принять меры для изолирования испытуемых образцов от металлических деталей оборудования,
которые погружены в испытательный раствор.
3.2.7. Потенциал в вершине трещины, особенно при использовании образцов с предварительно
нанесенной трещиной, может отличаться от потенциала на поверхности там, где пояаляется трещина
и где обычно измеряют потенциал. Значения потенциала вдоль трещин могут быть весьма незначи­
тельными — несколько милливольт — но в других случаях достигают сотен милливольт.

4. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОБРАЗЦОВ

4 .1. Общие положения
4.1.1. Размер образца может ограничивать стоимость материала, наличие материала в требуе­
мом металлургическом состоянии, а также возможности испытательного оборудования (предельные
нагрузки, объем испытательной камеры). Крупные образны имеют преимущество в том, что при
24