Способ диагностики коррозионных процессов в металлоконструкциях

предлагаемого устройства по сравнению с известными аналогами. Алгоритмы обработки изображений в рассматриваемой системе по временной вычислительной сложности сопоставимы, например, с алгоритмами исправления аберраций в бескинематических купольных камерах.

Список литературы

1. Грязин Г.Н. Оптико-электронные системы для обзора пространства. Л.: Машиностроение, 1988. 224 с.

2. Данилкин Ф.А. Методы обработки многокадровых моделей изображений. В.В. Котов. Тула: ТулГУ, 2000. 96 с.

E. Larkin, V. Kotov, N. Kotova

Panoramic scanning robot vision system

Structure and design technique of robot vision system which is provided panoramic scanning are offered. The structure is characterized by simplified optical system thanks to software compensation of image rotation.

Получено 07.04.09

УДК 621.873:681.518.5

Г.В. Селиверстов, канд. техн. наук, доц., (4872) 33-22-88, seliverstov_gw@mail.ru (Росси, Тула, ТулГУ),

А.С. Данилов, асп.,

СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ КОРРОЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЯХ

Обосновывается необходимость визуально-оптического обследования поверхностных слоев ржавчины сталей. Предложен способ диагностики коррозионных процессов металлоконструкций.

Ключевые слова: коррозия, адсорбция, ржавчина, диагностирование, оптический метод.

Воздействие атмосферной коррозии приводит не только к изменению сечения конструктивных элементов, а следовательно, и к увеличению напряжений от приложенных нагрузок, но ик изменению механических характеристик материла в результате адсорбционного воздействия среды.

Адсорбция поверхностно-активных веществ (ПАВ) приводит к снижению поверхностной энергии твердых тел (металлов), что ведет к уменьшению твердости материала и его прочностных характеристик (повышению пластичности) [3]. Описанное явление называется эффектом Ребиндера.

Схожее влияние на метал оказывает внешняя среда. Снижение поверхностной энергии под адсорбционным воздействием среды

увеличивает скорость выхода дислокаций на поверхность и образование полос скольжения. Причем следует отметить первичность и универсальность подобного воздействия [1]. Для снижения механических характеристик материала достаточно обраовани на его поверхности мономолекулярного слоя ПАВ.

Электрохимическая коррозия - процесс разрушения металлов и сплавов вследствие протекания окислительно-восстановительных реакций в растворах электролитов. Атмосферная коррозия развивается по схожему механизму, где роль электролита выполняет слой влаги (вследствие конденсации или как результат выпадения атмосферных осадков).

Процесс атмосферной коррозии можно представить в виде совокупности следующих стадий: адсорбционной и адгезионной. Развитие коррозии начинается с образования пенок влаги на поверхности метала. Для железа и сплавов на его основе по достижению значения относительной влажности воздух 70...75% происходит образование фазовых пленок влаги на его поверхности, что интенсифицирует процесс коррозии [2], ас учетом универсальности эффекта Ребиндера еще приодет и к снижению механически характеристик материала.

Следующий затем процесс хемосорбции [4] характеризуется образованием на поверхности метала оксидных пленок. Согласно [6] первоначальна продукты коррозии а-Бе20з и у-Ре20з с течением времени дегидратируются и переходят в Ре20з (гематит). В даьнейшем темноок-рашенные продукты превращаются в черный стабильный магнетит (Без04). Спустя некоторое время они становятся твердыми и почти нерастворимыми в кислотах.

Обраование магнетита препятствует проникновению влаги к основному металу, что с учетом обратимости эффекта Ребиндера [3] приодет к восстановлению механических характеристик, в результате измене-ни сил межатомного взаимодействия на грание метал - среда, т.е. адсорбционные процессы (Ме-электролит) заменяются адгезионными (Ме-слой ржавчины).В этом суть адгезионной стади атмосферной корро-зи.

Однако с учетом неоднородности структуры слоя ржавчины [5] со временем происходи опадение внешних подслоев оксидных пленок, что сопровождается свободным доступом электролита к поверхности материала. Таким обраом, происходит чередование адгезионной и адсорбционной стади, что характеризуется непрерывным равитием коррози в глубиу материла.

Сопровождающее эти процессы чередовани стадий изменение цветности продуктов коррозии возможно отслеживать в реаьном времен оптиеским методом. Если считать обраование магнетита начаом адгезионной стади, а развитие начаьных продуктов коррози - адсорбцион-

ной стадией, то по изменению цветности ржавчины можно судить об изменениях механических характеристик материала.

В результате был разработан способ диагностики коррозионных процессов в металлоконструкциях. Способ заключается в следующем: при определении очага коррозионного поражения на него устанавливают бесконтактный датчик и исследуют коррозионное повреждение оптическим методом, фиксируя при этом изменение цвета поверхности окислов, по которому определяют степень коррозионной поврежденности материаа (используя наичие корреляции между коррозионными процессами и изменением механических свойств материаа).

В качестве бесконтактного датчика предполагается использовать цифровую фотокамеру, с помощью которой делаются снимки очага коррозионного поражения. На следующем этапе происходит обработка полученного материаа на персонаьном компьютере. Необходимым программным обеспечением для определения цветности продуктов коррозии может служить любой графический процессор, например, Corel Draw 12.0. При обработке снимков определяют координаты цвета окислов по шкае RGB (Red Green Blue). Схема процесса диагностирования представлена на рисунке.

Оптический способ диагностики коррозионных процессов

Считая наличие магнетита признаком адгезионной стадии атмосферной коррозии, делают вывод о восстановлении механических характеристик. Согласно [6] цвет магнетита изотропно черный, следовательно, ему соответствуют координаты RGB (0,0,0; 20,20,20). При определении координат в указанном интервае следует считать адсорбционное воздействие среды равным нулю.

Напротив, а- и у-модификациям Ре20з соответствуют цвета от темно-красного до коричневого [8]. Из определения координат RGB, соответствующих этим цветам, следует делать вывод об адсорбционном воз-

168

действии среды и рассчитывать изменение механических характеристик материаа по математическим моделям [7].

Таким образом, разработанный способ диагностики коррозионных процессов позволяет судить об изменении механических характеристик материаа металоконструкций бесконтактным оптическим методом. В качестве положительных сторон данного метода еле дет отметить простоту, доступность и относительно низкую себестоимость для его реаизации.

Список литературы

1. Горюнов Ю.В., Перцов Н.В., Сумм Б.Д. Эффект Ребиндера. М. : Наука, 1966. 128 с.

2. Защита от коррозии, старения и биоповреждений машин, оборудования и сооружений: в 2 т. Т. 1. / А.А. Герасименко [и др.].; под. ред.

А.А. Герасименко. М. : Машиностроение, 1987. 688 с.

3. Карпенко Г.В. Влияние среды на прочность и долговечность металлов. Киев. : Н. Думка, 1976. 128 с.

4. Михайловский Ю.Н. Атмосферная коррозия металов и методы их зашиты. М. : Металлургия, 1989. 103 с.

5. Продукты атмосферной коррозии железа и окраска по ржавчине / О. Кукурс [и др.]. Рига : Зинатне, 1980. 163 с.

6. Рачев Х., Стефанова С. Справочник по коррозии; пер. с болг. С.И. Нейковского. М. : Мир, 1982. 520 с.

7. Селиверстов Г.В., Данилов А.С. Влияние атмосферной коррозии на металоконструкции машин // Изв. ТулГУ. Сер. Технические науки. Вып. 3 . 2007. С. 81-88.

8. Физико-химические свойства окислов: справочник / Г.В. Самсонов [и др.].; под ред. Г.В. Самсонова. М. : Металургия, 1978. 472 с.

G. Seliverstov, A. Danilov, A. Lunyov

Method of the corrosion diagnostics

The necessity of a steel rust surface layers visual investigation is proved. New method of the corrosion diagnostics is offered.

Получено 07.04.09