Aluminium en scheurvormende spanningscorrosie deel 2; effect van korrelstructuur en spanningsrichting, invloed van het milieu, spanningscorrosie ranglijsten
4. Effect va n korrelstructuur en spanningsrichting
Veel kneedaluminiumproducten hebben sterk gerichte korrelstructuren (afbeelding 4). Zulke producten zijn sterk anisotroop met betrekking tot hun weerstand tegen SSC (afbeelding 2). Weerstand, die wordt gemeten aan de hand van de trekspanning die nodig is om scheuring te veroorzaken, is het hoogst als de spanning in de langsrichting wordt aangelegd, en het laagst in de korte-dwarsrichting en middelmatig in andere richtingen. Deze verschillen treden het sterkst naar voren bij de wat gevoeliger tempers die ontstaan bij langduriger precipitatiebehandelingen, zoals T6- en T8-tempers voor 2xxx-legeringen en T73-, T376- en T76-tempers voor 7xxx-legeringen.
Afbeelding 2. Spanningscorrosiescheuring van 7075-T651-plaat. De gearceerde banden geven combinaties aan van spanning en tijd waarvan bekend is dat er spanningscorrosiescheuring ontstaat in proefstukken die wisselend worden ondergedompeld in een 3,5% NaCloplossing. Punt A is de minimum rekgrens in de lange dwarsrichting van een 75 mm dikke plaat.
Afbeelding 4. Richtingsafhankelijkheid van de korrelstructuur van een gewalste 38 mm dikke 7075-T6-plaat.
Richting en grootte van spanningen die kunnen worden verwacht tijdens assemblage en bedrijf beheersen de keuze van legering en temper. Voor dunwandige producten, die worden gebruikt onder omstandigheden die weinig of geen trekspanningen in de korte-dwarsrichting induceren, is de weerstand van 2xxx-legeringen met T3- of T4-tempers of van 7xxx-legeringen met T6-temper voldoende. Weerstand in de korte-dwarsrichting bepaalt gewoonlijk de toepassing van dikwandige producten of producten die zijn verspaand of die worden gebruikt op een wijze waarbij voortdurende trekspanningen optreden in de korte-dwarsrichting. In al deze gevallen verdienen tempers met een hogere weerstand de voorkeur.
5. Invloed va n het milieu
Er is aangetoond dat water of waterdamp de sleutelfactor is, die nodig is om SSSC op te wekken in gelegeerd aluminium. Halide-ionen dragen het meest bij tot de versnelling van de aantasting. Chloride is het belangrijkste halide-ion omdat het een natuurlijk bestanddeel is van zee- en kustmilieus en het is aanwezig in andere milieus in de vorm van verontreiniging. Omdat het SSC versnelt, is Cl- het voornaamste bestanddeel van milieus die bijlaboratoriumproeven worden gebruikt ter bepaling van de gevoeligheid van aluminiumlegeringen voor deze vorm van aantasting. In het algemeen geldt dat de gevoeligheid groter is in neutrale oplossingen dan in basische oplossingen en nog groter in zure oplossingen.
6. Spanningscorrosieranglijsten
Onder auspiciën van ASTM en AA (Aluminum Association) zijn er ranglijsten ontwikkeld voor de weerstand tegen SSC voor producten van hoog-sterkgelegeerd aluminium:
- A: Zeer hoog. Geen gegevens over problemen tijdens gebruik. SSC niet te verwachten in geval van algemene toepassingen.
- B: Hoog. Geen gegevens over problemen tijdens gebruik. SSC niet te verwachten bij spanningen zoals worden veroorzaakt door oplosgloeien. Er dienen voorzorgen te worden getroffen om hoge blijvende trekspanningen (hoger dan 50% van de minimum gespecificeerde rekgrens) zoals worden opgewekt door enige combinatie van oorzaken, waaronder warmtebehandeling, richten, vervormen, inklemmen en langdurige belasting tijdens bedrijf.
- C: Middelmatig. Er wordt geen SSC verwacht indien de totale trekspanningen een waarde van 25% van de minimum gespecificeerde rekgrens niet te boven gaan. Deze plaats op de ranglijst is bedoeld voor de korte dwarsrichting in producten die voornamelijk worden gebruikt voor hoge weerstand tegen exfoliatiecorrosie in betrekkelijke dunwandige constructies, waar aanzienlijke spanningen in de kortedwarsrichting onwaarschijnlijk zijn.
- D: Laag. Er wordt breuk vanwege SSC verwacht bij elke toepassing waarbij langdurige trekspanningen in de testrichting optreden. Deze plaats op de ranglijst geldt alleen voor de korte-dwarsrichting in bepaalde producten. Deze spanningsniveaus mogen niet worden geïnterpreteerd als drempelspanningen en ze worden niet aanbevolen voor ontwerpen. Voor dat doel dienen de nodige geldige documenten te worden geraadpleegd. De relatieve rangschikkingen van weerstand tegen SSC voor hoogsterke aluminiumkneedlegeringen zijn opgesomd in tabel 1. Deze rangschikkingen, primair toegekend aan de hand van legering en temper, maken ook onderscheid tussen testrichting en producttype.
Tabel 1. Relatieve SSC-rangschikkingen voor kneedproducten van hoog-sterke aluminiumlegeringen. Waarden zijn als volgt: A, zeer hoog; B, hoog; C, middelmatig; D, laag.
