Metallien korroosio ja eroosio: syitä ja suojausmenetelmiä

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Kemiallisia, mekaanisia ja sähköisiä ulkoisia vaikutuksia esiintyy usein metallituotteiden käyttöympäristöissä. Seurauksena on, että tällaisten elementtien virheellinen huolto ja turvallisuusstandardien huomiotta jättäminen voivat aiheuttaa muodonmuutoksia ja rakenteiden ja osien vaurioitumisen. Tämä johtuu esiin tulevista metallien korroosio- ja eroosioprosesseista, jotka pitkällä aikavälillä myötävaikuttavat tuotteen rakenteen täydelliseen tuhoutumiseen.

Miksi ruostetta ilmaantuu

Syövyttävässä reaktiossa olosuhteet metallituotteiden rakenteelliseen tuhoutumiseen syntyvät joutuessaan kosketuksiin kemiallisten ja sähkökemiallisten välineiden kanssa. Ensimmäisessä tapauksessa materiaali joutuu kosketuksiin öljytuotteiden, hiilen, suolan ja muiden mineraalien kanssa. Sähkövirta ei ole mukana tässä tapauksessa. Pääasiallinen käyttöväliaine voi olla kuiva kaasu tai sähköä johtamaton neste. Vaaleilla lajikkeilla on suurin tuhoisa vaikutus.öljytuotteet, kuten kerosiini ja bensiini. Erityisesti offshore-kuljetussäiliöaluksen runkoon voivat vaikuttaa niiden koostumuksessa olevat rikkiyhdisteet ja happamat jäämät.

Sähkökemiallisessa korroosiossa on myös virran vaikutus. Monimutkaiseen metallieroosioon liittyvään tuhoamiseen liittyy mekaanista kulumista. Tilannetta voi monimutkaistaa se, että itse ulkoiset vaikutukset määräytyvät luonnonympäristön ominaisuuksien mukaan - esimerkiksi merivedessä voi tapahtua kemiallisia reaktioita elektrolyyttien kanssa. Itse metallirunko on rakenteeltaan heterogeenista materiaalia, mikä johtaa mikrogalvaanisten parien esiintymiseen. Juuri ne yhdessä rakenteen metalliosien kanssa toimivat anodeina ja luovat olosuhteet korroosioprosessille.

Eroosion syyt

Eroosiolla tarkoitetaan yleisesti mekaanista kulumista, jonka seurauksena tuotteen koko, muoto, paino ja muut ominaisuudet voivat muuttua. Mikä on metallin eroosion syy? Ulkoisen vaikutuksen fysikaaliset prosessit, jotka vähentävät rakenteen tai erillisen osan pintakerroksen mikrotilavuuksien lujuutta. Lisäksi vaikuttavat aineet eivät ole vain mekaanisia tekijöitä, kuten suora kosketus kovien hankausaineiden kanssa.

Nämä voivat olla lämpö-, kaasu- ja kemiallisesti aktiivisia aineita, ja ne voivat toimia sekä itsenäisesti että lisäaineenakulumiskerroin. Esimerkiksi kaasuvirrat edistävät kiinteiden hiukkasten liikkumista piirissä työseosten toimittamiseksi putkilinjan läpi, millä on epäsuora tuhoisa vaikutus metallipintoihin.

Menetelmiä metallien suojaamiseksi korroosiolta

Käytäntö osoittaa, että 80 % ehdoista materiaalien suojaamiseksi korroosiolta määrätään pinnan valmisteluvaiheessa. Loput 20 % tarjotaan jo käytön aikana. Suunnilleen sama suojatoimenpiteiden tehokkuussuhde havaitaan metallien eroosiossa, kun käytetään keinoja työkappaleiden kulumisen minimoimiseksi.

Korroosionestosuojauksen pääalueita ovat rakenteellinen, passiivinen ja aktiivinen. Rakenteen suojaus johtuu ruostumattomaan teräkseen, Corten-teräkseen ja ei-rautametalliin perustuvien erikoisseosten käytöstä. Aktiiviset menetelmät sisältävät materiaalin rakenteen muuttamisen kaksinkertaisella sähkökerroksella - sähkökemiallisen suojauksen menetelmällä. Mitä tulee passiivisiin menetelmiin, niissä käytetään erityisiä pinnoitteita, jotka estävät syövyttävän elementin muodostumisen.

Metallien lämpökäsittelyn lajikkeet

Metalliaihioiden teknologisen käsittelyn menetelmäryhmä, joka keskittyy myös pintakerroksen rakenteelliseen muutokseen suojatakseen korroosiovaurioita. Seuraavat tällaisen käsittelyn tyypit erotellaan:

• Hehkutus. Lämpökäsittely, jossa metallia kuumennetaan ja sen jälkeen asteittainen jäähdytys.
• Kovettuminen. ATteräkset ja niiden seokset voivat toimia kohdetuotteina. Kovettumisen aikana rakenne kiteytyy uudelleen ja materiaalin pitämisen jälkeen kriittisessä lämpötilassa seuraa jäähtyminen. Epätasapainoinen rakenne muodostuu tällaisen käsittelyn läpikäyneeseen osaan, mikä on rajoittava tekijä tämän menetelmän valinnassa.
• Loma. Vaihtoehtoinen metallin lämpökäsittelymenetelmä kovettumisen suhteen, joka voi toimia myös apuvaiheena rakenteen muuttamisessa. Joka tapauksessa sen toteutuksen aikana liialliset teräsjännitykset poistetaan, mikä johtaa korroosionestoominaisuuksien paranemiseen.
• Normalointi. Käsittely samanlainen kuin hehkutus. Erona on, että hehkutuksen aikana jäähdytys tapahtuu uunissa, kun taas normalisoinnin aikana se tapahtuu ilmassa.

Menetelmiä metallien suojaamiseksi eroosiolta

Pääsuunta metallimateriaalien eroosiolta suojaamisessa on erikoispinnoitteiden kehittäminen. Erityisesti metallointi levittämällä työkappaleeseen korroosionestometallia lisää rakenteen kemiallisia ja mekaanisia ominaisuuksia. Tämän seurauksena kuluminen vähenee ja osan rakenne voi säilyttää aiemman suorituskyvyn.

Ei-metallisia kulutusta kestäviä pinnoitteita kehitetään myös tiettyihin sovelluksiin. Esimerkiksi hankauspintojen olosuhteissa muodostunut metallien eroosio esiintyy usein ajoneuvon osissa. Tällaiseen suojaukseen käytetään timantin k altaisia, keraamisia ja yhdistettyjä yhdisteitä, joilla on lisääntynyt lujuus ja kovuus.

Ominaisuudetkaasueroosiosuoja

Tässä tapauksessa painopiste ei ole osien mekaanisessa suojauksessa, vaan kemiallis-fysikaalisessa eristyksessä. Voidaan käyttää sekä erikoissäilytys- ja varastointitapoja että metallieroosiota estäviä erikoisvoiteluaineita. Myös kulumissuoja ja ehkäisy perustuvat lämmöneristykseen.

Tässä suunnassa käytetään materiaaleja, kuten puhdasta kromia ja NT-merkkistä nairiittia. Kromin haittana on, että sille on ominaista sitkeyden ja taipuisuuden puute. Tästä syystä sitä käytetään harvoin rakenneeristeen elementtinä. Mitä tulee nairiitille, sen pohj alta valmistetaan kumimaisia nestemäisiä seoksia, joiden läpi muodostuu monoliittisia kulutusta kestäviä tiivisteitä.

Suojausmenetelmä lämpösuihkulla

Tämä on monipuolinen suojaustekniikka, joka sopii sekä korroosionestolle että mekaaniseen kulumisen eristämiseen. Sen käyttötekniikka on siinä, että sinkkihiukkasia levitetään osan pinnalle kaasusuihkulla. Toisin kuin muut metallointimenetelmät, tämä menetelmä muodostaa jopa kymmenien mikrometrien paksuisen suojakerroksen. Näin estetään eroosioprosessit, joita esiintyy suunnittelulaitteiden solmukohdissa sekä liikenneverkoissa ja suurissa öljyputkissa.

Johtopäätös

Metallirakenteisiin kohdistuvat negatiiviset vaikutukset pakottavat toimivia yrityksiä kuluttamaansuuria summia niiden ylläpitoon. Samaan aikaan tehokkaimmat suojakeinot ovat yleensä kalliimpia. Toisa alta alustavat tutkimukset tuotteiden käyttöolosuhteista ruosteen muodostumisen tai metallieroosion riskien var alta voivat minimoida tällaiset kustannukset. Tosiasia on, että monet kriittisten rakenteiden tekniset ja suojaavat ominaisuudet määritellään seoksen valintavaiheessa. Seostamalla ja ottamalla käyttöön modifioivia lisäaineita osan valmistusvaiheessa, on mahdollista antaa sille optimaaliset suojaominaisuudet.