Влияние водной среды на выносливость арматуры

Коррозия является следствием электрохимических процессов, обусловленных наличием катодных участков, имеющих различные электродные потенциалы. Разница в потенциалах может быть вызвана структурной или химической неоднородностью смежных участков поверхности металла, разницей в их напряженном состоянии, неоднородностью пленок окислов и загрязнений па поверхности металла. Таким образом, любые причины, вызывающие указанные выше неоднородности в состоянии поверхности металла, приводят к возникновению или к усилению коррозии. Так, любая механическая обработка приводит к образованию на поверхности металла различного вида шероховатостей, имеющих различную микротвердость, и вызывает в приповерхностном слое распределенные неравномерные остаточные напряжения. Это приводит к неравномерному изменению электродного потенциала, т. е. к возникновению значительного количества коррозионных микроэлементов. Грубообработанные поверхности стали имеют большие значения начального электродного потенциала, чем тонкообработанные, в связи с чем они коррозируют сильнее.

Сказанное позволяет предполагать, что поверхность арматурной стали, которая подвергается при изготовлении грубой обработке прокаткой, предрасположена к интенсивной коррозии.

Коррозионные поражения поверхности металла могут быть сплошными и местными. Из всех видов и типов предварительного коррозионного поражения металла наибольшее влияние на прочность и выносливость стали оказывают: коррозионное растрескивание, при котором коррозионное поражение имеет вид трещин, расположенных перпендикулярно силовому потоку; ножевая коррозия; межкристаллитная коррозия, характеризующаяся избирательным поражением металла по границам зерен.

Предварительная сплошная равномерная коррозия практически не влияет на механические (статические) характеристики стали. Местная же коррозия может привести к некоторому уменьшению механических характеристик у мягких сталей и к изменению их у закаленных и низко-отпущенных сталей. Так, если искусственно сосредоточить коррозию в одном месте испытуемого образца из нормализованной стали марки 45, то после 20 сут пребывания в 3%-ном водном растворе NaCl начинает наблюдаться снижение показателей пластичности и ударной вязкости, причем разрушение образцов происходит по полоске. Сосредоточенная предварительная коррозия по кольцевой полоске низко-отпущенной стали марки 40Х вызывает хрупкое разрушение, аналогичное разрушению при наличии концентратора напряжений.

Имеющиеся опыты показывают, что все типы коррозионного поражения практически не влияют на пределы прочности и текучести стали, но вызывают потерю пластических свойств (относительное удлинение и сужение, технологические пробы на перегиб и скручивание, ударная вязкость).

Влияние предварительного коррозионного поражения поверхности сказывается на выносливости стали значительно сильнее, чем на механических характеристиках. Например, в исследованиях было установлено закономерное снижение выносливости проволоки в зависимости от продолжительности предварительного пребывания в условиях повышенной влажности, хотя механические характеристики практически не снижались.

Особенно сильно снижается выносливость при неравномерном (избирательном) поражении поверхности в виде коррозионных трещин, межкристаллитных растворений и т. д. Эти поражения являются концентраторами напряжений и характеризуются неправильностью форм и массовостью распространения, что несколько снижает их отрицательное влияние на выносливость. Исследования показывают большое влияние на коррозионную усталость состояния поверхности. Опыты показали, что длительное статическое или циклическое нагружение практически не влияет на интенсивность общей коррозии, и потеря массы металла в коррозионной среде под нагрузкой и без нее одинакова.