Czasopismo | OCHRONA PRZED KOROZJĄ | Rocznik 2022 - zeszyt 5

Strukturalne aspekty korozji zmęczeniowej ocynkowanych elementów złącznych

Structural aspects of fatigue corrosion of galvanized fasteners

10.15199/40.2022.5.1

nr katalogowy: 137664
10.15199/40.2022.5.1

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki badań mikrostrukturalnych zerwanej śruby stosowanej w sprężonych złączach doczołowych. Celem badań była ocena wpływu mikrostruktury powłoki cynkowej na proces korozji. Stwierdzono, że eksploatacji elementów ocynkowanych w środowisku korozyjnym towarzyszy zarodkowanie pęknięć w powłoce cynkowej. Powstałe pęknięcia stają się karbami spiętrzającymi naprężenia, co w warunkach oddziaływań obciążeń mechanicznych może ułatwiać inicjację pęknięć zmęczeniowych. W konsekwencji część z nich rozwija się w pęknięcia w podłożu stalowym, stanowiące przedłużenie pęknięć zainicjowanych w powłoce cynkowej. Ich obecność zmniejsza długość pęknięcia wymaganą do osiągnięcia krytycznego wymiaru prowadzącego do dalszego rozprzestrzeniania się pęknięcia na całym przekroju stalowego elementu. Pęknięcia propagują w głąb materiału w obszarze wrębów gwintu, które są makroskopowymi koncentratorami naprężeń w śrubie. Dowodzi to także istotnej roli naprężeń w dalszym rozprzestrzenianiu się tych mikropęknięć.

Abstract

The paper presents the results of microstructural tests of a broken bolt used in prestressed butt joints. The aim of the research results presented in this paper is to emphasize the role of the microstructure of the zinc coating on the corrosion process. It was found that the exploitation of galvanized elements in a corrosive environment is accompanied by nucleation of cracks in the zinc coating. The resulting cracks become notches that accumulate stresses, which, under the influence of mechanical loads, may facilitate thei nitiation of fatigue cracks. Consequently some of them develop into cracks in the steel substrate, which are extensions of the cracks initiated in the zinc coating. They reduce thecrack length required to achieve a critical dimension leading to further crack propagation over the entire cross section of the steel member. Cracks propagate deep into the material in the area of the thread grooves, which are macroscopic stress concentrators in the bolt. It also proves the important role of stress in the further propagation of these microcracks.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Alweendo S. T., Morita M., Hasegawa K., Motoda S. 2021. “Fatigue Properties of Hot-Dip Galvanized AISI 1020 Normalized Steel in Tension–Compression jny. and Tension–Tension Loading”. Materials (Basel) 14(23): 7480. DOI: 10.3390/ ma14237480.
[2] Berchem K., Hocking M.G. 2006. “The Influence of Pre-Straining on the Corrosion Fatigue Performance ofTwo Hot-Dip Galvanised Steels”. Corrosion Science 48 (12): 4094–4112. DOI: 10.1016/j.corsci.2006.05.025.
[3] Berto F., Fergani O.. 2017. “Fatigue Behaviour of Welded Structural Steel Subjected to Hot-Dip Galvanization Process”. International Journal of Fatigue 101 (2): 439–447. DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2016.11.024.
[4] Berto F., Mutignani F., Guido E. 2016. “Effect of Hot Dip Galvanization on the Fatigue Behaviour of Steel Bolted Connections”. International Journal of Fatigue 93 (1): 168–172. DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2016.08.022.
[5] Berto F., Razavi S.M.J., Ayatollahi M.R., Mutignani F. 2017. “Mechanical Behaviour of Hot Dip Galvanized Steel Connection under Cyclic Loading”. Procedia Structural Integrity 3: 77–84. DOI: 10.1016/j.prostr.2017.04.011.
[6] Berto F., Mutignani F., Tisalvi M. 2015. “Notch Effect on the Fatigue Behavior of a Hot-Dip Galvanized Structural Steel”. Strength of Materials 47: 719–727. DOI: 10.1007/s11223-015-9709-0.
[7] Michailidis N., Stergioudi F., Maliaris G., Tsouknidas A. 2014. “Influence of Galvanization on the Corrosion Fatigue Performance of High-Strength Steel”. Surface and Coatings Technology 259 (C): 456–464. DOI: 10.1016/j. surfcoat.2014.10.049.
[8] Yang W.J., Yang P., Li X.M., Feng Wenlin L. 2012. “Influence of Tensile Stress on Corrosion Behaviour of High-Strength Galvanized Steel Bridge Wires in Simulated Acid Rain”. Materials and Corrosion 63 (5): 401–407. DOI: 10.1002/ maco.201005921.
[9] Vogt J.B., Boussac O., Foct J. 2001. “Prediction of Fatigue Resistance of a Hot- Dip Galvanized Steel”. Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures 24: 33–39. DOI: 10.1046/j.1460-2695.2001.00365.x.
[10] Lachowicz M.B., Lachowicz M.M. 2021. “Influence of Corrosion on Fatigue of the Fastening Bolts”. Materials 14: 1485. DOI: 10.3390/ma14061485.
[11] PN-EN ISO 898-1:2013-06: Własności mechaniczne części złącznych wykonanych ze stali węglowej oraz stopowej. Część 1: Śruby i śruby dwustronne o określonych klasach własności. Gwint zwykły i drobnozwo-
[12] Reumont G., Vogt J.B., Iost A., Foct J. 2001. “The Effects of an Fe–Zn Intermetallic-Containing Coating on theStress Corrosion Cracking Behavior of a Hot-Dip Galvanized Steel”. Surface and Coatings Technology 139 (2–3): 265–271. DOI: 10.1016/S0257-8972(01)01017-9.
[13] Lachowicz M.M. 2020. Elektrochemiczne i mikrostrukturalne aspekty rozwoju niszczenia korozyjnego części maszyn i urządzeń. Radom: Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji – Sieć Badawcza Łukasiewicz.
[14] Di Cocco V., Iacoviello F., D’Agostino L., Natali S. 2017. “Damage Micromechanisms in a Hot Dip Galvanized Steel”. Procedia Structural Integrity 3: 231–236. DOI:10.1016/j.prostr.2017.04.054.
[15] Di Cocco V., Iacoviello F., Natali S. 2014. “Damaging Micromechanisms in Hot-Dip Galvanizing Zn Based Coatings”. Theoretical and Applied Fracture Mechanics 70: 91–98. DOI: 10.1016/j.tafmec.2014.05.003.
[16] Bergengren Y., Arne M. 1992. “An Experimental and Theoretical Study of the Fatigue Properties of Hot-Dip-Galvanized High-Strength Sheet Steel”. International Journal of Fatigue 14 (3): 154–162. DOI: 10.1016/0142- 1123(92)90368-M.
[17] Iacoviello F., Di Cocco V., Natali S. 2006. “Fatigue Damaging Mechanisms in a Hot-Dip Zinc Coated Steel”. Proceedings of International Conference Crack Paths (CP 2006). Parma: University of Parma.
[18] Ploypech S., Boonyongmaneerat Y., Jearanaisilawong P. 2012. “Crack Initiation and Propagation of Galvanized Coatings Hot-Dipped at 450°C under Bending Loads”. Surface and Coatings Technology 206 (18): 3758–3763. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2012.03.029.
[19] Hasegawa K., Morita M., Motoda S. 2020. “Effect of Microstructure at Coating Layer on Fatigue Strength in Hot-Dip Galvanized Steel”. ISIJ International 60 (11): 2525–2532. DOI: /10.2355/isijinternational.ISIJINT-2020-208.
[20] Lachowicz M.B., Lachowicz M.M. 2021. „Mechanical Degradation of Steel Partially Fixed in Concrete”. Ochrona przed Korozją 8: 20–26.
[21] Pytko S., Pytko P. 2007.„Napięcie powierzchniowe a efekt Rebindera”. Tribologia 3–4: 143–154.

Publikacja


CHEMIK- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2024-1 , nr katalogowy 148524 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


CHEMIK- e-zeszyt (pdf) 2024-1 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	49.00 zł

Prenumerata

CHEMIK - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

150.00 zł

CHEMIK - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy

Szczegóły pakietu

300.00 zł

Zeszyt

2022-5

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma