Physical and mathematical modelling of corrosion processes of materials of vehicle structures

Abstract

У статті розглянуто два підходи до математичного розрахунку корозії. Перший пов'язаний із розв'язанням задачі масообміну іонів металу під час їхнього переходу з металу в розчин, другий – з розрахунком електричного поля електрохімічної системи, що виникає на межі метал–розчин. Мета дослідження. Метою цієї роботи є розробка фізико-математичних моделей для опису процесів корозії, що відбуваються в конструкціях транспортних засобів під впливом різних експлуатаційних факторів. Дослідження спрямоване на прогнозування швидкості та характеру корозійних пошкоджень з урахуванням матеріалу, навколишнього середовища та механічних навантажень. Методика. Фізико-хімічний експеримент передбачає проведення лабораторних досліджень для вивчення впливу різних факторів (температури, вологості, агресивних середовищ) на швидкість та механізми корозії модельних зразків матеріалів транспортних засобів. Математичне моделювання полягає у розробці та застосуванні математичних рівнянь та алгоритмів для опису та прогнозування кінетики корозійних процесів залежно від експлуатаційних умов. Імітаційне моделювання використовує програмні комплекси для створення віртуальних моделей корозійних процесів на елементах конструкцій транспортних засобів. Результати. Наведено приклад прогнозування корозії для поверхні металу з тріщиною, що контактує з агресивним вантажем. Наукова новизна. Розроблена математична модель прогнозування корозії, яка пов'язана з розрахунком параметрів електричного поля. Отриманий остаточний вираз, який дає змогу розрахувати потенціал у будь-якій точці площини над поверхнею (зокрема, й на самій поверхні), якщо відома константа C. Практична значимість. Отримані значення швидкості корозійного зношування елементів конструкції напіввгонів які склали: опорної полки стійок бічної стіни – до 0,467 мм/рік, середня полка профілю стійки – 0,235 мм/рік, вертикальні листи проміжних балок – 0,335 мм/рік, горизонтального листа проміжних балок – 0,235 мм/рік, нижньої обв'язки бічної стіни – 0,235 мм/рік.