Исследование изменений механических характеристик металлических тонкостенных элементов, находящихся в агрессивных средах и при воздействии физических полей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.02.04, кандидат наук Гиниятуллин, Ришат Рашидович

• Гиниятуллин, Ришат Рашидович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Гиниятуллин, Ришат Рашидович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО - ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ ПОДХОД ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТОНКОСТЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, ПОДВЕРЖЕННЫХ КОРРОЗИОННОМУ ИЗНОСУ

1.1. Введение

1.2. Некоторые соотношения, используемые в экспериментально -теоретическом методе

1.3 Статистическая обработка результатов

1.4. Зависимость изменения механических характеристик

2. ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ НА КОРРОЗИОННЫЙ ИЗНОС

2.1. О работах по изучению влияния механических деформаций на процесс коррозионного износа

2.2. Коррозионный изгиб образца, деформированного магнитным полем

2.3. Коррозионный изгиб образца, деформированного стягиванием противоположных кромок

2.4. Коррозионный изгиб деформированных круглых образцов

2.5. Зависимость изменения механических характеристик при воздействии деформации

3. ВЛИЯНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА КОРРОЗИОННЫЙ ИЗНОС

3.1. О влиянии магнитного поля на коррозионный износ

3.2. Экспериментальные установки для исследования

3.3. Результаты исследования

3.4. Зависимость изменения механических характеристик при воздействии магнитного поля

4. ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА КОРРОЗИОННЫЙ ИЗНОС

4.1. О влиянии ультрафиолетового излучения на коррозионный износ

4.2. Экспериментальная установка для исследования

4.3. Результаты исследования

4.3.1. Периодическое воздействие ультрафиолетового излучения

4.3.2. Режим непрерывного воздействие ультрафиолетового излучения

4.4. Зависимость изменения механических характеристик при воздействии ультрафиолетового излучения

5. ВЛИЯНИЕ ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ ПОВЕРХНОСТЕЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВ НА КОРРОЗИОННЫЙ ИЗНОС

5.1.0 влиянии ионной имплантации на изменения поверхностных свойств

5.2. Влияние ионной имплантации на коррозионный износ

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование изменений механических характеристик металлических тонкостенных элементов, находящихся в агрессивных средах и при воздействии физических полей»

ВВЕДЕНИЕ

О конструкциях и сооружениях. Несмотря на все более широкое применение различных полимеров, керамики, бетона и стекла, железо и его сплавы продолжают оставаться основным конструкционным материалом многих современных конструкций и сооружений.

Конструкции и сооружения предназначены для выполнения заданных функций и должны удовлетворять своему назначению в течение заданного срока [24,27,37,39,49,55,59,60,61,62,68,97]. Если природные конструкции удовлетворяют этим условиям и восхищают нас своим изяществом и уникальностью, то рукотворные конструкции далеки от совершенства.

Современные конструкции воспринимают большие нагрузки, работают в коррозионно-активных средах и подвергаются воздействию различных физических полей, что нередко приводит к их ускоренному коррозионному износу и разрушению с катастрофическими последствиями. Поэтому обеспечение безопасности конструкций и сооружений является важной задачей.

О коррозии металла. С рождением металла появились и проблемы, связанные с сохранением его от разрушения, в частности, проблема коррозионного износа под действием окружающей среды. Большинство металлов имеет склонность к коррозии. Слово "коррозия" происходит от латинского "соггсшо", что означает разъедание. Коррозия металлов — это физико-химическое взаимодействие металлического материала и среды, в результате которого изменяются свойства металлов, происходит ухудшение функциональных характеристик металла [29]. Среда, вызывающая коррозию, называется коррозионной или агрессивной. В результате взаимодействия

металла и коррозионной среды образуются химические соединения, называемые продуктами коррозии.

Различают различные виды коррозии: равномерное поверхностное растворение, межкристаллитная коррозия, коррозионно-усталостная или кавитационная коррозия, точечная (питтинговая) коррозия, щелевая коррозия, коррозионное растрескивание (КРН) и другие.

Если процессы коррозии происходят на открытом воздухе, то такую коррозию называют атмосферной [34]. В воздухе часто содержатся оксиды серы, азота, углерода и другие, а в воде - растворенные газы и соли. Широко распространена коррозия металлов в растворах электролитов. Локощенко A.M. отмечает, что даже обычная среда при высоких температурах приобретает агрессивный характер [32].

В процессе коррозии происходит изменение не только геометрических параметров элементов конструкций, но и изменение механических характеристик материала вследствие «разрыхления» его поверхностного слоя. Изменение характеристик элементов конструкций и сооружений приводит к снижению прочности и надежности конструкций.

Большую опасность для современных конструкций представляет коррозионное растрескивание - разрушение металла вследствие возникновения и развития трещин при одновременном воздействии растягивающих напряжений и коррозионной среды, при этом механические нагрузки ускоряют процесс разрушения.

По данным Алимова C.B. [2] основными причинами аварий в газопроводах за последние пять лет являлись коррозия, стресс - коррозия и брак строительно-монтажных работ. О лавинообразном росте аварий, связанных преимущественно коррозионным растрескиванием под напряжением, говорится в работе [36].

Коррозия приводит ежегодно к миллиардным убыткам, и разрешение этой проблемы является важной задачей. Истинные убытки от коррозии нельзя определить, оценив только прямые потери, к которым относятся

стоимость разрушившейся конструкции, стоимость замены оборудования, затраты на мероприятия по защите от коррозии. Ещё больший ущерб составляют косвенные потери. Это простои оборудования при замене деталей и узлов, утечка продуктов, нарушение технологических процессов.

Подходы защиты от коррозии. Обычно выделяют три направления методов защиты от коррозии: конструкционная защита, активная защита и пассивная защита [3,24,27,34,37,39,49,55,59-62,68,97]. Снижение влажности воздуха является радикальным методом предотвращения развития атмосферной коррозии. Широкое применение нашла изоляция поверхности металла от окружающей среды.

Распространенным способом защиты металлических конструкций от коррозии является использование антикоррозийных лакокрасочных материалов. Однако лакокрасочные покрытия не является долговечным и через определенное время такие покрытия необходимо обновлять.

Находят распространение покрытия, которые формируются на поверхности металла посредством оксидирования стали (воронение), алюминия магния (анодирование), а также путем плазменного или шликерного нанесения чужеродных оксидов [5]. Используются также органосиликатные покрытия, имеющие многоцелевое назначение.

Для защиты элементов конструкций от коррозии используют также различные сплавы. В частности металлические сплавы на основе меди никеля, серебра, которые обладают умеренной стойкостью в атмосферных условиях: средняя глубина проникновения коррозии от 0,1 до 8 мкм/год [34].

Одним из способов борьбы с коррозией является использование ингибиторов. Разработано несколько способов защиты металлов от коррозии посредством ингибиторов.

Эффективным способом защиты металл от коррозии является применение защитного электрода с большим отрицательным потенциалом, например, из цинка или магния. Защищаемый металл выступает в роли

£

катода. Этот вид защиты называют катодной защитой. Растворяемый электрод, называют, соответственно, анодом протекторной защиты. Этот метод применяют для защиты от коррозии морских судов, мостов, труб, котельных установок и т.д. Однако есть и отрицательные отклики по этому способу. Так в работе [53] отмечается, что основной постулат ГОСТ 51164-98 по защите подземных сооружений от коррозии на территории РФ, как правило, не срабатывает.

Находит распространение способ холодного цинкования, которая обеспечивает катодную (или гальваническую) защиту железных поверхностей от коррозии в различных агрессивных средах. Способ холодного цинкования широко применяется в промышленности и в быту, обеспечивая надежную и долговечную защиту железных поверхностей от коррозии.

Иногда в целях повышения коррозионной стойкости металлов и металлических покрытий на поверхность изделий наносят конверсионные покрытия на основе хрома и фосфатов (хроматирование и фосфатирование). При этом увеличивается инкубационный период развития коррозии металла.

В настоящее время разрабатываются новые методы антикоррозионной защиты, в частности, нанесение наноструктурированных защитных покрытий и нанопорошков [117]. Появляются лакокрасочные покрытия с углеродными нанотрубками, заполненными, например цинком [33].

Получают распространение ионно-плазменные защитные покрытия для защиты деталей турбин, работающих при высоких температурах (до и более 1100°С) [9]. Использование метода ионной имплантации, при котором происходит модификация поверхности атомами различных элементов, также приводит к замедлению процесса коррозии металла [48].

Разрабатываются сплавы на основе алюминия, содержащего в качестве легирующего элемента медь с микро легированным церием, что позволяет снизить скорость коррозии на 40% [8].

Несмотря на большую работу, проводимую в области защиты металлов

от коррозии, в последние годы наблюдается рост числа техногенных аварий и экологических катастроф, вызванных коррозионными разрушениями металлоконструкций.

В связи с вышесказанным важной проблемой является изыскание новых и совершенствование старых способов защиты от коррозии.

Идет процесс поиска новых эффективных способов защиты от коррозии. В частности, проведенные исследования в лаборатории нелинейной механики оболочек ИММ Казанского научного центра РАН дают оптимистические данные о возможности защиты от коррозионного износа, используя различные физические поля, используя конструктивные подходы (создания областей сжатия) и проведение модификации поверхности элементов и т.д.

О моделях коррозионного износа. Для обеспечения необходимого качества конструкций и сооружений необходимо уметь прогнозировать долговечность их работы с учетом внутренних и внешних факторов, возникающие в условиях эксплуатации. Для прогнозирования срока службы конструкций, работающих в агрессивных условиях, необходимо иметь достоверную модель коррозионного износа.

В частности, о некоторых моделях говорится в работе [70] В обзорной статье Локощенко A.M. [32] приведен анализ некоторых подходов для моделирования влияния окружающей среды на характеристики ползучести и длительной прочности металлов.

Среди работ по исследованию коррозионного износа элементов конструкций, связанных с механическим напряжением, можно отметить работу [3], в которой рассмотрена зависимость скорости коррозии от растягивающего напряжения <т:

с/ \ ^ 8 ,

= -JT=V0 + k'(T > (°л)

где Уо - скорость коррозии ненагруженного образца, к - коэффициент влияния ст.

Решение задачи изгиба пластин с учётом коррозионного износа рассмотрено в статье [25], в которой коррозия рассматривается в виде линейной функции от интенсивности напряжений и нелинейной функции от времени.

В [21] принята экспоненциальная зависимость скорости коррозионного процесса от напряжения а :

V - а

Я((т) = у0- ехр —— , т°К= ТС + 27315, Я = 8310 дж/град-кмоль, (0.2) К • 1

где у0 - скорость коррозии ненагруженного материала, Я - универсальная газовая постоянная Т - абсолютная температура, V - мольный объём материала.

Экспоненциальная зависимость скорости коррозионного процесса от напряжения а использована также в работе [24]:

8 = а - ¡3 - ехр(- у • а) , (0.3)

где «, Д у - некоторые коэффициенты, подлежащие определению из эксперимента.

В [99] приведены некоторые результаты испытания стержней при растягивающих усилиях, а также пластин при изгибе в условиях окисления.

В основе теоретических исследований явлений взаимодействия металлов с электролитами лежит подход, заложенный в работах Я.М. Колотыркина, А.Н. Фрумкина [28,103] и др.

В работе [49] предложена модель износа на базе электрохимической теории, учитывающая изменение коррозионного износа при наличии механических деформаций.

Разработка эффективных моделей коррозионного износа является важной задачей.

Актуальность темы. Работы по исследованию процесса коррозионного износа на ненапряженных элементах конструкций встречаются достаточно много. В работах [69,87,91,94] представлены результаты исследования коррозионного износа на растянутых поверхностях тонких образцов без дефектов и с дефектами. Актуальными остаются вопросы, какие деформации и как влияют на коррозию? на каких поверхностях интенсивнее идет процесс коррозионного износа: на растянутых или сжатых поверхностях?

В литературе мало встречаются работы по исследованию влияния физических полей на коррозию. Конструкции и сооружения могут находиться под интенсивным воздействием физических полей. Также при наличии эффекта можно физические поля использовать и для защиты от коррозионного износа. Поэтому исследования влияния физических полей на процесс коррозионного износа актуальны и разработка эффективных моделей коррозионного износа в зависимости от времени и от воздействующих параметров является важной задачей, как в теоретическом плане, так и для практиков.

О влиянии магнитного поля на движущуюся жидкость отмечаются в работах [1,7,46,109,116]. О влиянии магнитного поля на коррозию металлов отмечается в [56,101,115]. О снижении коррозии железного образца магнитное поле в растворе серной кислоты говорится в [110]. О влиянии соединений бензола на коррозию образца из стали при воздействии магнитного поля отмечается в [105].

Еще меньше встречаются работы по исследованию ультрафиолетового излучения (УФ) на коррозионный износ. В частности, о неоднозначности коррозионного износа при наличии ультрафиолетового излучения говорится в работах [100,111].

В связи с этим исследования влияния магнитного поля и ультрафиолетового излучения на коррозионный износ, на механические

характеристики конструкционных металлических материалов являются актуальными и представляющими большой практический интерес.

Исследования влияния ионной имплантации на изменения поверхностных свойств материалов встречаются достаточно много. Так поверхностная обработка электронными и ионными пучками, лазерным излучением и потоком плазмы отмечается в работах [4,10,11,35,43,45,98]. В некоторых из них отмечается о качественном эффекте ионной имплантации на коррозионную стойкость материалов. Практически не найдены работы, посвященные количественной оценке влияния ионной имплантации образцов на коррозионный износ. В связи с этим исследования оценки влияния ионной обработки поверхности на коррозионный износ, на механические характеристики конструкционных металлических материалов являются актуальными и представляющими большой практический интерес.

Об инструменте исследования степени коррозионного износа.

Оценку результатов исследований коррозионного износа проводят различными способами. Среди наиболее распространенных способов оценки коррозионного износа являются:

- гравиметрический способ, связанный с химическим удалением продуктов коррозии и контролем потери массы металла;

- ускоренный электрохимический способ, позволяющий на основе поляризационных измерений определить начальную скорость коррозии.

Оба этих способа имеют определенные преимущества и недостатки. К преимуществу гравиметрического способа можно отнести непосредственное определение потери массы металла и, как следствие, относительно хорошую достоверность. Недостаток способа состоит в том, что при химическом травлении металла после испытаний, возможно также удаление некоторого объема самого металла, а не только продуктов коррозии с его поверхности. Также можно отметить, что гравиметрический способ требует для оценки коррозии слишком много времени.

Преимущество ускоренного электрохимического способа состоит в том, что он позволяет электрохимическим методом рассчитать начальную скорость коррозии поверхности металла, на которой отсутствуют продукты коррозии, существенно влияющие на скорость процесса. При этом способ не позволяет изучать характер коррозионных поражений, что очевидно, следует отнести к недостаткам.

Оба этих способа не позволяют оценить изменение механических характеристик тонкостенных элементов конструкций при коррозии.

В данной работе для оценки результатов исследовании коррозионного износа используется двумерный экспериментально - теоретический метод, некоторые положения которого описаны, в частности, в работах [69,87,91,94]. Экспериментально - теоретический метод позволяет на основе анализа деформации защемленного по контуру круглого тонкого образца под действием равномерного давления оценить степень износа. При этом определяются интегральные жесткостные характеристики образца, что является важным для научных исследований, конструкторам и практикам эксплуатационникам той или иной конструкций или сооружений.

Известно, что поверхность материала коррозирует неравномерно, в некоторых участках коррозия разрушает металл на большую глубину, чем соседние участки, и образуются своего рода «кратеры». Наличие этих «кратеров» искажает картину коррозионного износа материала. Гравиметрический и электрохимический способы не позволяют учитывать наличие таких участков на поверхности материала, в отличие от экспериментально - теоретического метода. Следует также отметить, что при использовании экспериментально - теоретического метода, можно и не очищать поверхность материала.

Цель работы: Исследование влияния механических деформаций поверхности, магнитного поля, ультрафиолетового излучения, а также модификации поверхности методом ионной имплантации на механические

характеристики тонкостенных металлических элементов, находящихся в коррозионной среде.

Объект исследования: тонкостенный стальной образец марки Cm 3.

Предмет исследования: разработка устройств и способов определения степени коррозионного износа; исследования влияния механических деформаций поверхности, магнитного поля, ультрафиолетового излучения, а также модификации поверхности методом ионной имплантации на механические характеристики тонкостенных металлических элементов, находящихся в коррозионной среде.

Апробация работы. Полученные результаты исследований доложены: на II Международной конференции «Проблемы нелинейной механики деформируемого твердого тела», 2009, Казань; на XIV Международной конференции «Современные проблемы механики сплошной среды», 2010, Азов (Ростов на Дону); на III Международном форуме по нанотехнологиям,

2010, Москва; на IX, X и XI Международных конференциях "Пленки и покрытия", 2009, 2011 и 2013, С.-Петербург; на Международных научно-практических конференциях «Инженерные системы», 2009 - 2013, Москва; на V и VI Всероссийских научно-технических конференциях «Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики», 2009 и

2011, г.Казань; на 19th European Conference on Fracture: Fracture Mechanics for Durability, Reliability and Safety, 2012, Kazan, Russia; на XVI ICMAR -16TH International conference on the methods of aerophysical research, 2012, Kazan; на 60 - 64 Республиканских научных конференциях (КГАСУ), 2008 -

2012, Казань; на Итоговых научных конференциях КазНЦ РАН, 2008 - 2013, Казань.

Научная новизна работы. 1. Разработаны экспериментальные устройства деформирования для исследования влияния деформации поверхности на коррозионный износ.

2. Установлено влияние механических деформаций поверхности, магнитного поля, ультрафиолетового излучения, а также модификации поверхности методом ионной имплантации на механические характеристики тонкостенных металлических элементов, находящихся в коррозионной среде.

3. Получены зависимости изменения механических характеристик тонкостенных элементов от параметров деформации поверхности, степени воздействия магнитного поля и ультрафиолетового излучения.

Исследования мембран в агрессивной среде, подверженных воздействию магнитного поля включены в Отчетный доклад Президиума Российской академии наук «Научные достижения Российской академии наук в 2009 году». М., 2010. С. 137.

Работа в составе комплексной разработки награждена на Международных салонах и выставках: Серебряной медалью - «Архимед -2012» (Москва), Дипломом - «Лаборатория Экспо-2011» (Москва), Дипломом I степени с вручением Золотой медали - «Hi-Tech - 2013» (С.Петербург).

Достоверность результатов обеспечивается обоснованностью подхода; использованием для анализа экспериментально - теоретического метода на базе высокоточных соотношений нелинейной теории оболочек и использованием цифровых индикаторов и манометров с заданной точностью; применением аппарата статистической обработки для фильтрации экспериментальных данных.

Внедрение:

Разработанные способы и экспериментальные установки исследования деформированных тонкостенных образцов в коррозионной среде внедрены и используются в PIMM КазНЦ РАН и ООО «Газпром трансгаз Казань».

- Разработка в ИММ КазНЦ РАН используется при выполнении: НИР, Программ фундаментальных исследований ОЭММПУ РАН, а также хоздоговорных работ; на способы испытаний и устройство получены патенты РФ на изобретения.

Структура и объем работы: Диссертация содержит введение, пять глав, основные выводы, список использованной литературы и приложения.

Работа содержит 119 страниц, в том числе 38 таблиц, 73 рисунка, список литературы из 116 наименований и пяти приложений.

На защиту выносятся:

1. Способы и устройства исследования деформированных тонкостенных образцов в коррозионной среде.

2. Результаты исследования деформированных тонкостенных стальных образцов с растянутыми и сжатыми поверхностями в коррозионной среде, в двумерной постановке.

3. Результаты исследования тонкостенных стальных образцов в коррозионной среде под воздействием магнитного поля, в двумерной постановке.

4. Результаты исследования тонкостенных стальных образцов в коррозионной среде под воздействием ультрафиолетового излучения, в двумерной постановке.

5. Результаты исследования модифицированных методом ионной имплантации тонкостенных стальных образцов в коррозионной среде, в двумерной постановке.

6. Зависимости изменения механических характеристик тонкостенных элементов в зависимости от параметров деформации поверхности, степени воздействия магнитного поля и ультрафиолетового излучения.

В первой главе отмечается, что для оценки коррозии определение только величины износа за единицу времени недостаточно. Такой подход не

учитывает изменения в приповерхностном слое структуры материала элементов конструкций вследствие «разрыхления» материала.

При исследовании механических характеристик стандартным одноосным испытанием полос, вырезанных из тонкостенных элементов со сложной структурой и различными коррозионными дефектами, наблюдается разброс результатов. Также для исследования не всегда эффективны физические методы, в частности метод индентора. Возникает необходимость для тонкостенных элементов определения приведенных (интегральных) характеристик двумерным подходом. Для анализа механических характеристик тонкостенных образцов, подверженных коррозионному износу, используется экспериментально - теоретический метод. Приводятся некоторые соотношения. Отмечается, что в экспериментально -теоретическом методе на теоретическом этапе используются соотношения из нелинейной теории оболочек, обеспечивающие высокую точность результатов. На экспериментальном этапе замеры производятся с использованием цифровых индикаторов ИЦ - 50 и цифровым манометрам ДМ-5001 и используется аппарат статистической обработки, позволяющий производить фильтрацию экспериментальных данных, обеспечивая доверительный интервал с надежностью 95%. Описывается алгоритм статистической обработки.

Для оценки степени внешних воздействий на коррозию металла, рекомендуется брать модуль упругости или жесткость на растяжение -сжатие, которые записываются в аналитической форме как зависимость от двух параметров.

Во второй главе отмечаются работы по изучению влияния механических деформаций на процесс коррозионного износа. Акцентируется внимание на факторе, что защитный слой при деформации элемента конструкции также подвергается деформации. Ставится вопрос, на каких

поверхностях интенсивнее идет процесс коррозионного износа: на растянутых или сжатых поверхностях?

Приводятся описание установок, устройств и результаты исследований коррозионного износа образцов на растянутых и сжатых поверхностях. Для определения механических характеристик образцов использовался экспериментально - теоретический метод.

Рассмотрены случаи деформации образцов магнитным полем и стягиванием противоположных кромок образцов и деформированием круглых образцов. Отмечается, что деформирование круглых образцов по схеме «летающая тарелка» позволяет создать механическим путем двуосное напряженно - деформированное состояние.

Определены известными численными методами распределения напряжений на поверхностях образцов. Приводятся для ряда точек на поверхностях образцов сопоставления напряжений и толщин образцов, характеризующих степень коррозионного износа. Представлены также иллюстрации коррозионной поверхности образцов под микроскопом, которые качественно характеризуют износ. Определены интегральные величины модулей упругости для рассмотренных образцов, которые характеризуют степень коррозионного износа.

Делается вывод, что коррозионный износ на растянутых поверхностях идет быстрее, чем на сжатых поверхностях. Отмечается также, что полученные результаты подтверждают модель об изменении толщины пассивирующего слоя с учетом механических деформаций, предложенную в работе С.Н. Сидоренко и Н.М. Якупова [49].

На базе экспериментальных данных предложена зависимость для оценки влияния времени и степени деформации поверхности на коррозию металла; получена конкретная зависимость от степени деформации поверхности.

В третьей главе отмечаются работы, посвященные изучению влияния магнитного поля на коррозионный износ металлических элементов конструкций. Магниты широко применяют в промышленности, в частности, в различных технологических процессах для снижения коррозионной активности перекачиваемой жидкости. По данным британских ученых скорость локальной коррозии зависит от направления магнитного поля. Имеются также данные, что магнитное поле повышает коррозионную сопротивляемость сплавов с низким содержанием никеля.

Приводится описание установки и некоторые результаты исследований коррозионного износа образцов при воздействии магнитного поля. Для определения механических характеристик образцов использовался экспериментально - теоретический метод. Представлены иллюстрации коррозионной поверхности образцов под микроскопом, которые качественно характеризуют износ. Отмечается, что образец, не подвергавшийся воздействию магнитного поля, имеет более глубокие коррозионные дефекты. Определены интегральные величины модулей упругости для рассмотренных образцов, которые характеризуют степень коррозионного износа. Отмечается, что воздействие магнитного поля на стальной образец замедляет процесс коррозии.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гиниятуллин, Ришат Рашидович, 2013 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Александров Ю. В., Андронов И. Н.. Способ защиты трубопроводов от коррозии. Патент на изобретение РФ №2355939.

2. Алимов C.B. Техническое обслуживание и капитальный ремонт газопроводов - основа обеспечения надежности газотранспортной системы ОАО «Газпром» // Обслуживание и ремонт газонефтепроводов 2010: Материалы V Международной конференции: М.: ООО «Газпром экспо», 2011. С.3-13.

3. Акимов Г.В. Основы учения о коррозии и защите металлов. М., Гос. научно - техническое издательство литературы по чёрной и цветным металлам, 1946. 464 с.

4. Анисимов С.И, Имас Э.А., Романов Г.С. и др. Действие излучений большой мощности на металлы. М.: Наука, 1970. 272 с.

5. Бережное К.П., Филиппов В.В. Коррозионно-механическая прочность строительных сталей в агрессивных средах // Цветная металлургия. 1986.

6. Беренштейн Г.В., Дьяченко A.M., Русанов А.И. Механохимический эффект растворения // Доклады АН СССР. Том 298, №6. 1988. С.1402-1404.

7. Бойко С.И., Лещенко В.В., Винокуров В.И. Способ антикоррозионной защиты трубопроводов от внутренней коррозии. Патент на изобретение РФ №2347012.

8. Бокштейн Б.С., Родин А.О., Ракоч А.Г., Бардин И.В., Долгополов H.A. Литейный алюминиевый сплав и способ получения покрытия на его поверхности: Решение о выдаче патента РФ на изобретение по заявке №2009137837.

9. Будиновский С.А., Мубояджян С.А.. Косьмин A.A. Ионно-плазменные

покрытия для защиты лопаток промышленных турбин от сульфидно-

i

оксидной коррозии // Труды конференции 2011.

10. Быковский Ю.А., Неволин В.Н., Фоминский В.Ю. Ионная и лазерная имплантация металлических материалов. М.: Энергоиздат, 1991. 240 с.

11. Воздействие концентрированных потоков энергии на материалы / Под ред. H.H. Рыкалина. М.: Наука, 1985.

12. Галимов К.З. К общей теории пластин и оболочек при конечных перемещениях и деформациях // ПММ. 1951. T.XV. Вып.6. С.723-742.

13. Галимов К.З. Основы нелинейной теории тонких оболочек. Казань: Издательство казанского университета. 1975. 328 с.

14. Галимов Н.К., Р.Г. Нуруллин, A.A. Леонтьев. Об упругом равновесии защемленных круглых мембран под действием равномерного давления / Актуальные проблемы механики сплошной среды. ИММ КазНЦ РАН. Казань: Изд-во КГУ, 2004. С. 129-139.

15. Галимов Н.К., Якупов Н.М., Якупов С.Н. Экспериментально-теоретический метод определения механических характеристик сферических пленок и мембран со сложной структурой // МТТ №3, 2011. С.58-66.

16. Гиниятуллин P.P. Механические характеристики тонкостенных элементов, подверженных коррозионному износу при воздействии ультрафиолетового излучения // Труды XIV Международной конференции, Ростов-на-Дону, Азов. Изд-во ЮФУ, 2010. Т.2. С.60-62.

17. Гиниятуллин P.P. Механические характеристики тонкостенных элементов, подверженных коррозионному износу при воздействии ультрафиолетового излучения // Тезисы докладов 16 Международной конференции "Современные проблемы механики сплошной среды", Азов, 19- 24 июня, 2010. С.22-23.

18. Гиниятуллин Р.Р.Оценка точности экспериментальных результатов исследований тонкостенных элементов с коррозионными дефектами

// Труды VI международной конференции «Инженерные системы -2013». РУДН, М., 2013. С.50-54.

19. Гмурман В.Е. Введение в теорию вероятностей и математическую статистику. Изд-во «Высшая школа», Москва. 1966.

20. Гурский Д., Турбина Е. MATHCAD для студентов и школьников. С.-Пб.: ПИТЕР. 2005. 395 с.

21. Гутман Э.М. Механохимия металлов и защита от коррозии. М., Металлургия, 1981. 271 с.

22. Ивановский В.И., Черникова JI.A. Физика магнитных явлений / Изд-во Московского университета, 1981. 287 с.

23. Ильюшин A.A. Пластичность. М.: Гостехиздат, 1948. 376 с.

24. Кантюков P.A., Тамеев И.М., Якупов Н.М., Абдюшев A.A., Якупов С.Н. Локальные «лечащие» накладки-покрытия // Коррозия «Территория «НЕФТЕГАЗ» №1 (18), 2011. С.68-71.

25. Карпунин В.Г., Клещев С.И., Корнишин М.С. К расчёту пластин и оболочек с учётом общей коррозии. В сборнике: Труды 10-й Всесоюзной конференции по теории пластин и оболочек, т.1. Тбилиси, 1975. С.166-174.

26. Классен В.И. "Вода и магнит", Изд. "Наука", Москва, 1973.111с.

27. Коллинз Дж. Повреждение материалов в конструкциях. Анализ, предсказание, предотвращение. М.: Мир, 1984. 624 с.

28. Колотыркин Я.М., Фрумкин А.Н. // ДАН, Т.ЗЗ, №7-8, 1941. С.446-451.

29. Коррозия. Справочник, под редакцией Л. Л. Шрайера, перевод с английского, М. 1981.

30. Лазерный нагрев и структура стали: Атлас микроструктур / В.Д. Садовский, В.М. Счастливцев, Т.И. Табатчикова, И.Л. Яковлева. Свердловск: УрО АН СССР, 1989. 102 с.

31. Линник Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы математико-статистической теории обработки наблюдений. 2-е изд. М., 1962.

32. Локощенко A.M. Методы моделирования влияния окружающей среды на ползучесть и длительную прочность металлов // Успехи механики, №4,2002. С.90-120

33. Меркулов С.С., Новиков А.Б., Ройтман Б.И. Антикоррозионное покрытие с углеродными нанотрубками, заполненными цинком: Патент на изобретение РФ №2312874.

34. Михайловский Ю.Н. Атмосферная коррозия металлов и методы их защиты. М.: Металлургия, 1989. 103с.

35. Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками / Под ред. Д.М. Поута, Г. Фоти, Д.К. Джекобсона. М.: Мир, 1987. 424 с.

36. Мостовой A.B., Хасанов Р.Н., Подуков О.Г. Оптимизация капитального ремонта магистральных газопроводов // Обслуживание и ремонт газонефтепроводов 2010: Материалы V Международной конференции: М.: ООО «Газпром экспо», 2011. С.87-93.

37. Муромцев Ю.Л. Безаварийность и диагностика нарушений в химических производствах. М.: Химия, 1990. 144 с. -

38. Муштари Х.М., Галимов К.З. Нелинейная теория упругих оболочек. Казань: Таткнигоиздат. 1957. 431 с.

39. Низамов Х.Н., Сидоренко С.Н., Якупов Н.М. Прогнозирование и предупреждение коррозионного разрушения конструкций. М.: Издательство РУДН, 2006. 355 с.

40. Овчинников И.Г., Сабитов Х.А. // Строительная механика и расчёт сооружений, №1, 1986. С.13-17.

41. Прасс Л.В., Лукьянов В.Г., Четверкин К.В., Панычев С.И., Крец В.Г. Способ ингибиторной обработки скважинной жидкости. Патент на изобретение РФ №2227174.

42. Русанов А.И., Урьев Н.Б., Ерюкин П.В., Мовчан Т.Г., Есипова Н.Е. Открытие эффекта знака деформации в явлениях коррозии под напряжением // ДАН, Том 395, №3. 2004. С. 364-366.

43. Рыкалин H.H., Зуев И.В., Углов A.A. Основы электронно-лучевой обработки материалов. М.: Машиностроение, 1978. 239 с.

44. Рыкалин H.H., Углов A.A., Зуев И.В., Кокора А.Н. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов: Справочник. М.: Машиностроение, 1985. 496 с.

45. Рыкалин H.H., Углов A.A., Кокора А.Н. Лазерная обработка материалов. М.: Машиностроение, 1975. 296с.

46. Рябченко В.Н., Смирнова В.Н. Способ и устройство для антикоррозионной обработки перекачиваемой по трубопроводу среды. Патент на изобретение РФ №2175737.

47. Савельев А.И., Фетисов И.Н. Обработка результатов измерений при проведении физического эксперимента. М.: Изд-во МГТУ, 1990. 32 с.

48. Семенова И.В. Коррозия и защита от коррозии [Текст] / И.В. Семенова, Г.М. Флорианович, A.B. Хорошилов. М.: Физматлит, 2002. 336с.

49. Сидоренко С.Н., Якупов Н.М. Коррозия - союзник аварий и катастроф. М.: Издательство РУДН, 2002. 93 с.

50. Тебенихин Е.Ф. Безреагентные методы обработки воды в теплоэнергетике. Москва, Энергия, 1977.184с.

51. Тимошенко С.П., Войновский-Кригер С. Пластинки и оболочки. М.: Физматгиз, 1963. 636 с.

52. Феодосьев В.И. Упругие элементы точного приборостроения. М.: Госиздательство оборонной промышленности, 1949. 343 с.

53. Филатов A.A., Калинин H.A., Велиюлин И.И., Решетников А.Д. Повышение эффективности капитального ремонта линейной части магистральных газопроводов // Обслуживание и ремонт газонефтепроводов 2010: Материалы V Международной конференции: М.: ООО «Газпром экспо», 2011. С.53-62.

54. Хайдаров Ф.Р. Повышение работоспособности промысловых трубопроводов за счет снижения коррозионной активности перекачиваемых жидкостей // Нефтегазовое дело, 2002. №1. С.1-9.

55. Хисматуллин Н.И., Якупов Н.М. // SOS, вып.1. Казань, 1997. С.26-32.

56. Худяков М.А., Алтынова P.P.. Влияние постоянного магнитного поля на циклическую трещиностойкость и коррозионную стойкость стали 17Г1С// Нефтегазовое дело. 2006. Т.4 №1.С.286.

57. Шор Я.Б. Статистические методы анализа и контроля качества и надежности. М.: Госэнергоиздат, 1962, с. 552, С.92-98.

58. Шугуров А.Р., Панин A.B., Оскомов К.В. Особенности определения механических характеристик тонких пленок методом наноинденти-рования // Физика твердого тела. 2008. Т.50, вып.6. С.1007-1012.

59. Якупов Н.М. Лаборатория нелинейной механики оболочек: история и разработки последних лет. Казань: ИММ КазНЦ РАН. 2006. 98 с.

60. Якупов Н.М. Механика: проблема - идея - практика. Казань: Казанский государственный университет, 2010. 161с.

61. Якупов Н.М. Строительные конструкции: этапы и перспективы развития. Учебное пособие. Казань, КГАСУ, ИММ КазНЦ РАН, 2006. 154 с.

62. Якупов Н.М. // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. №3. 2010. С.24-37.

63. Якупов С.Н. Определение механических характеристик плоских и сферических пленок и мембран сложной структуры // Труды Международной научно - практической конференции «Инженерные системы - 2011». М.: РУДН, 2011. С.71-78.

64. Якупов Н.М., Велиюлин И.И., Антонов В.Г., Нуруллин Р.Г., Гиниятуллин P.P., Якупов С.Н. Способ испытания тонкостенных образцов под напряжением и устройство «Летающая тарелка» для его осуществления. Патент на изобретение РФ №2437077.

65. Якупов Н.М., Галимов Н.К., Абдюшев A.A., Якупов С.Н., Гиниятуллин P.P., Шагидуллина Л.Н. Механика тонкослойных тел под воздействием физических полей и сред // Отчет о НИР, зарег. в ЦИТИС №02201254415. 2012. 84 с.

66. Якупов Н.М., Галимов Н.К., Киямов Х.Г., Абдюшев A.A., Якупов С.Н., Гиниятуллин P.P., Шагидуллина JI.H. Механика тонкостенных структур при воздействии механических нагрузок, агрессивной среды и физических полей // Отчет о НИР, зарег. в ЦИТИС. № 02201058268, 2010. 46 с.

67. Якупов Н.М., Галимов Н.К., A.A. Леонтьев A.A. Экспериментально-теоретический метод исследования прочности полимерных пленок // Механика композиционных материалов и конструкций. 2000. Т.6, № 2. С.238-243.

68. Якупов Н.М., Галимов Ш.К., Хисматуллин Н.И. От каменных глыб к тонкостенным конструкциям. Казань: SOS, 2001. 96 с.

69. Якупов Н.М., Галявиев Ш.Ш., Нургалиев А.Р., Якупов С.Н. Состояние конструкций градирен и предотвращение их разрушения // Известия вузов. Сер. Проблемы энергетики. 2006. №7-8. С.36-42.

i

70. Якупов Н.М., Гатауллин И.Н., Хисматуллин Р.Н. Обследование, анализ и прогнозирование долговечности строительных конструкций и рекомендации по их восстановлению. Казань: ИММ РАН, 1996. 208 с.

71. Якупов Н.М., Гиниятуллин P.P. Влияние физических полей на коррозионный износ тонкостенных элементов конструкций // Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики "АНТЭ-20П": Материалы 6 Международной научно -технической конференции. Казань: Изд-во КГТУ, 2011. Т.2. С.133-137.

72. Якупов Н.М., Гиниятуллин P.P. Исследование механических характеристик тонкостенных элементов, находящихся в агрессивной среде под воздействием магнитного поля // Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики" АНТЭ-2009". Материалы V Всероссийской научно - технической конференции. Казань, 2009. Т.2. С.381-385.

73. Якупов Н.М., Гиниятуллин P.P. Исследование механических характеристик тонкостенных элементов, подверженных коррозионному

износу при воздействии магнитного поля // Тезисы докладов 61 Республиканской научной конференции. Казань, 2009. С.96.

74. Якупов Н.М., Гиниятуллин P.P. К исследованию механических характеристик тонкостенных элементов, подверженных коррозионному износу при воздействии ультрафиолетового излучения // Тезисы докладов Международной научно - практической конференции «Инженерные системы - 2009», М.: РУДН, 2009. С.51-52.

75. Якупов Н.М., Гиниятуллин P.P. К исследованию механических характеристик тонкостенных элементов, подверженных коррозионному износу при воздействии ультрафиолетового излучения // Труды Межд. на.-практ. конференции «Инженерные системы - 2009». Т.2. М.: РУДН, 2009. С.351-355.

76. Якупов Н.М., Гиниятуллин P.P. Коррозионный износ под воздействием физическх полей // Труды 10-й Международной конференции "Пленки и покрытия". С.-Петербург: Изд-во Политехнического университета, 2011. С.100-103.

77. Якупов Н.М., Гиниятуллин P.P. Коррозионный износ тонкостенных элементов обработанных методом ионной имплантации.// Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. №3, 2011. С.74-79.

78. Якупов Н.М., Гиниятуллин P.P. Коррозионный износ тонкостенных элементов при воздействии внешних факторов // Актуальные проблемы механики сплошной среды. К 20-летию PIMM КазНЦ РАН. Т.2. Казань: Фолиант, 2011. С.203-212.

79. Якупов Н.М., Гиниятуллин P.P. Определение механических характеристик тонкостенных элементов, подверженных воздействию сред и физических полей // Труды 11-й Международной конференции "Пленки и покрытия". 6-8 мая 2013 г., Санкт-Петербург: Изд-во Политехнического университета, 2013. С.84-86.

80. Якупов Н.М., Гиниятуллин P.P., Якупов С.Н. Влияние магнитного поля на коррозионный износ // V Международная научно-практическая конференция «Инженерные системы - 2012». Тезисы докладов. С. 16.

81. Якупов Н.М., Гиниятуллин P.P., Якупов С.Н. Влияние физических полей на коррозионный износ // Труды V Международной научно-практической конференции «Инженерные системы - 2012». М.: РУДН, 2012. С.88-94.

82. Якупов Н.М., Гиниятуллин P.P., Якупов С.Н. Влияние магнитного поля на коррозионный износ // Доклады РАН, 2012. Т.443, №2. С. 173-175.

83. Якупов Н.М., Гиниятуллин P.P., Якупов С.Н. Влияние ультрафиолетового излучения на коррозионный износ стальных образцов // Доклады РАН, 2012. Т.446. № 6. С.624-626.

84. Якупов Н.М., Гиниятуллин P.P., Якупов С.Н. Влияние характера деформирования поверхности элементов конструкции на коррозионный износ // Проблемы прочности, 2012, №2. С.76-84. (ISSN 0556-17IX).

85. Якупов Н.М., Киямов Х.Г., Якупов С.Н., Киямов И.Х. Моделирование элементов конструкций сложной геометрии трехмерными конечными элементами // Механика композиционных материалов и конструкций, 2011. Т.17. №1. С.145-154.

86. Якупов Н.М., Куприянов В.Н., Якупов С.Н. Исследование механических характеристик полимерных пленок, подверженных воздействию солнечного облучения и отрицательных температур // РААСН: Вестник отд. строит.наук. В. 12. Белгород, 2008. С.301-310.

87. Якупов Н.М., Нургалиев А.Р. Влияние механических дефектов на свойства нагруженных тонкостенных элементов конструкций в агрессивной среде // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2008. №3. С.14-18.

88. Якупов Н.М., Нургалиев А.Р. Исследование механических характеристик тонкостенных элементов конструкций, подверженных

коррозионному износу и находящихся под воздействием нагрузки // Сборник: Актуальные проблемы механики сплошной среды. К 15-летию PIMM КазНЦ РАН. Изд-во КГУ, 2006. С.244-254.

89. Якупов Н.М., Нургалиев А.Р. О влиянии дефектов на механические характеристики мембран, работающих в агрессивной среде // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного ун-та, 2007. № 1(7). С.56-59.

90. Якупов Н.М., Нургалиев А.Р., Гиниятуллин P.P., Якупов С.Н. Методика анализа работы конструкций, подверженных коррозионному изнашиванию // Вестник машиностроения, №10. 2012. С.36-40.

91. Якупов Н.М., Нургалиев А.Р., Якупов С.Н. Методика испытания пленок и мембран в условиях равномерного распределенного поверхностного давления // Заводская лаборатория. Диагностика материалов, 2008. Т.74. №11. С.54-56.

92. Якупов Н.М., Нургалиев А.Р., Якупов С.Н. Приведенные механические характеристики элементов конструкций со сложной структурой // Труды Международной научно - практической конференции «Инженерные системы - 2010». М.: РУДН, 2010. С.156-159.

93. Якупов Н.М., Нуруллин Р.Г., Гиниятуллин P.P., Якупов С.Н. Способ испытания тонкостенных образцов под напряжением. Патент на изобретение РФ №2439537.

94. Якупов Н.М., Нуруллин Р.Г., Нургалиев А.Р., Якупов С.Н. Способ испытаний образцов металлических мембран под напряжением и устройство для его осуществления: Патент №2296976.

95. Якупов Н.М., Нуруллин Р.Г., Нургалиев А.Р., Якупов С.Н. Способ определения прочностных свойств тонкослойных материалов.Патент №2310184.

96. Якупов Н.М., Нуруллин Р.Г., Якупов С.Н. Методология исследования механических характеристик тонких пленок и нанопленок // Вестник

* Машиностроения. 2009. №6. С.44-47.

97. Якупов Н.М., Хисматуллин Н.И. Механики Нижнекамскнефтехима. Казань, 1996. 224 с.

98. Application of particle and laser beams in materials technology / Ed. by P. Misaelides. Dordrecht - Boston - London: Kluwer Academic Publishes. 1994. 678 p.

99. Bernstein H.L. A model for the oxide growth stress and its effect on the creep of metals. Met. Trans., 1987, v. 18 A, № 6. P.975-986.

100. Burleigh T.D., Ruhe C., Forsyth J. Photo-Corrosion of Different Metals during Long-Term Exposure to Ultraviolet Light // Journal Corrosion, Volume 59, Issue 9, September 2003, pp.774-779.

101. Chouchanea S., Levesqueb A., Zabinskic P., Rehamniaa R., Chopart J.-P. Electrochemical corrosion behavior in NaCl medium of zinc-nickel alloys electrodeposited under applied magnetic field / Journal of Alloys and Compounds №506, 2010, pp.575-580.

102. Crowder, B. L., Tan, S. I.: IBM TechnicalDisclosureBulletin 14 (1971). 198 p.

103. Frumkin A.N. Z. Phys. chem., B.44, №7, 1932. S.l 16.

104. Gabovich, M. D.: Budernaya, L. D.; Poritskii, V. Y.; Protsenko, I. M.: All Soviet Meeting on Ion Beam Physics. Kiev. 1974.

105. Maayta A. K., Mohammad M. Fares, Al-Shawabkeh Ali F. Influence of Linear Alkyl Benzene Sulphonate on Corrosion of Iron in Presence of Magnetic Field: Kinetic and Thermodynamic Parameters // International Journal of Corrosion. Volume 2010, 9 p.

106. Oliver W., Pharr G. J. Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 473, 57 (1997).

107. Pavlov A.V., Pavlov P. V., Zorin E. I., Tetel'baum D.l. Proc. All Soviet Meeting on Ion Beam Physics, Kiev. 1974.

108. Sueptitz R, Tschulik K., Uhlemann M., Gebert A., Schultz L. Impact of magnetic field gradients on the free corrosion of iron // ElectrochimicaActa №55, 2010, pp.5200-5203.

109. Smith C., Coetzee P.P., Meyer J.P. The effectiveness of a magnetic physical water treatment device on scaling in domestic hot-water storage tanks. URL: <http://www.wrc.org.za> (11.10.2011).

110. Sueptitz R., Tschulik K., Uhlemann M., Gebert A., Schultz L. Impact of magnetic field gradients on the free corrosion of iron // ElectrochimicaActa №55, 2010, pp.5200-5203.

111. Thompson E. A., Burleigh T. D. Accelerated corrosion of zinc alloys exposed to ultraviolet light // Corrosion Engineering, Science and Technology, Volume 42, Number 3, September 2007 , pp.237-241(5).

112. Trillat, J. J.; Haymann in: Trillat, J. J.: Le bombardementionique. Theories et applications. Paris 1961.

113. Yakupov N. M., Giniyatullin R. R., Yakupov S. N. Effect of a Magnetic Field on Corrosive Wear // ISSN 1028_3358, Doklady Physics, 2012, Vol.57, No.3, pp. 104-106. © Pleiades Publishing, Ltd., 2012.

114. Yakupov N.M., Giniyatullin R.R., Yakupov S.N. Effect of Ultraviolet Radiation on the Corrosive Wear of Steel Samples // ISSN 1028_3358, Doklady Physics, 2012, Vol. 57, No. 10, pp.393-395.

115. URL:http://www.nkj.ru/news/5875/

116. URL:http://www.wrc.org.za (11.10.2011).