Metālu korozija un erozija: aizsardzības cēloņi un metodes

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Ķīmiskās, mehāniskās un elektriskās ārējās ietekmes bieži rodas metāla izstrādājumu darbības vidē. Tā rezultātā, veicot šādu elementu nepareizu apkopi, kā arī neievērojot drošības standartus, var rasties deformācijas un konstrukciju un detaļu bojājumu risks. Tas ir saistīts ar jauniem metālu korozijas un erozijas procesiem, kas ilgtermiņā veicina produkta struktūras pilnīgu iznīcināšanu.

Kāpēc parādās rūsa

Korozīvās reakcijās apstākļi metāla izstrādājumu strukturālai iznīcināšanai tiek radīti, saskaroties ar ķīmiskiem un elektroķīmiskiem līdzekļiem. Pirmajā gadījumā materiāls nonāk saskarē ar naftas produktiem, akmeņoglēm, sāli un citiem minerāliem. Elektriskā strāva šajā gadījumā nav iesaistīta. Galvenā darbības vide var būt sausa gāze vai nevadošs šķidrums. Vieglajām šķirnēm ir vislielākā postošā ietekme.naftas produkti, piemēram, petroleja un benzīns. Jo īpaši atklātā jūrā esoša transporta tankkuģa korpusu var ietekmēt to sastāvā esošie sēra savienojumi un skābie atlikumi.

Elektroķīmiskajā korozijā ir arī strāvas ietekme. Sarežģītu iznīcināšanu ar metāla eroziju pavadīs mehānisks nodilums. Situāciju var sarežģīt tas, ka pašas ārējās ietekmes noteiks dabiskās vides īpatnības - piemēram, jūras ūdenī var notikt ķīmiskas reakcijas ar elektrolītiem. Pats metāla korpuss pēc struktūras ir neviendabīgs materiāls, kas noved pie mikrogalvanisko pāru klātbūtnes. Tieši tie kopā ar konstrukcijas metāla sekcijām darbojas kā anodi, radot apstākļus korozijas procesam.

Erozijas cēloņi

Vispārīgi runājot, erozija attiecas uz mehānisku nodilumu, kā rezultātā prece var mainīties pēc izmēra, formas, svara un citām īpašībām. Kāds ir metāla erozijas cēlonis? Ārējas ietekmes fizikālie procesi, kas samazina konstrukcijas vai atsevišķas daļas virsmas slāņa mikrotilpu stiprību. Turklāt darbības līdzekļi nav tikai mehāniski faktori, piemēram, tiešs kontakts ar cietiem abrazīviem materiāliem.

Tie var būt termiski, gāzes un ķīmiski aktīvi līdzekļi, un tie var darboties gan neatkarīgi, gan kā papildunodiluma koeficients. Piemēram, gāzes plūsmas veicina cieto daļiņu kustību darba maisījumu piegādes ķēdē pa cauruļvadu, kam ir netieša destruktīva ietekme uz metāla virsmām.

Metodes metālu aizsardzībai pret koroziju

Prakse rāda, ka 80% nosacījumu materiālu aizsardzībai pret koroziju nosaka virsmas sagatavošanas stadijā. Atlikušie 20% tiek nodrošināti jau ekspluatācijas laikā. Aptuveni tāda pati aizsardzības pasākumu efektivitātes attiecība tiek novērota metālu erozijā, kad tiek izmantoti sagatavju nodiluma samazināšanas līdzekļi.

Galvenās pretkorozijas aizsardzības jomas ir strukturālā, pasīvā un aktīvā. Strukturālā aizsardzība ir saistīta ar īpašu sakausējumu izmantošanu, kuru pamatā ir nerūsējošais tērauds, Corten tērauds un krāsains metāls. Aktīvās metodes ietver materiāla struktūras maiņu ar dubultu elektrisko slāni - elektroķīmiskās aizsardzības metodi. Kas attiecas uz pasīvām metodēm, tās ietver īpašu pārklājumu izmantošanu, kas novērš korozīva elementa veidošanos.

Metālu termiskās apstrādes veidi

Metožu grupa metāla sagatavju tehnoloģiskai apstrādei, kas vērsta arī uz virsmas slāņa struktūras izmaiņām, lai aizsargātu pret korozijas bojājumiem. Izšķir šādus šādas apstrādes veidus:

• Atlaidināšana. Termiskā apstrāde, kurā metāls tiek uzkarsēts, kam seko pakāpeniska dzesēšana.
• Rūdīšanās. ATtēraudi un to sakausējumi var kalpot kā mērķa produkti. Cietināšanas laikā struktūra pārkristalizējas, un pēc materiāla noturēšanas kritiskā temperatūrā seko dzesēšana. Daļā, kas ir tikusi apstrādāta, veidojas nelīdzsvarota struktūra, kas ir ierobežojošs faktors šīs metodes izvēlē.
• Brīvdienas. Alternatīva metāla termiskās apstrādes metode saistībā ar sacietēšanu, kas var darboties arī kā palīgdarbība struktūras maiņai. Jebkurā gadījumā tā ieviešanas laikā tiek noņemti pārmērīgi tērauda spriegumi, kas palielina pretkorozijas īpašības.
• Normalizācija. Apstrāde līdzīga atkausēšanai. Atšķirība ir tāda, ka atkausēšanas laikā dzesēšana notiek krāsnī, savukārt normalizēšanas laikā tā notiek gaisā.

Metodes metālu aizsardzībai pret eroziju

Galvenais virziens metālisko materiālu aizsardzībā pret eroziju ir īpašu pārklājumu izstrāde. Jo īpaši metalizācija pretkorozijas sakausējuma uzklāšanas veidā uz sagatavi palielina struktūras ķīmiskās un mehāniskās īpašības. Rezultātā tiek samazināts nodilums, un detaļas dizains var saglabāt savu iepriekšējo veiktspēju.

Tiek izstrādāti arī nemetāliski nodilumizturīgi pārklājumi īpašiem lietojumiem. Piemēram, metālu erozija, kas veidojas virsmu berzes apstākļos, bieži sastopama transportlīdzekļu daļās. Šāda veida aizsardzībai tiek izmantoti dimantiem līdzīgi, keramikas un kombinēti savienojumi ar paaugstinātu izturību un cietību.

Funkcijasaizsardzība pret gāzes eroziju

Šajā gadījumā uzsvars tiek likts nevis uz detaļu mehānisko aizsardzību, bet gan uz ķīmiski fizikālo izolāciju. Var izmantot gan īpašus materiālu turēšanas un uzglabāšanas režīmus, gan speciālas smērvielas, kas novērš metāla eroziju. Nodiluma aizsardzība un profilakse ir atkarīga arī no siltumizolācijas.

Šajā virzienā tiek izmantoti tādi materiāli kā tīrs hroms un NT zīmola nairīts. Hroma trūkums ir tāds, ka tam ir stingrības un elastības trūkums. Šī iemesla dēļ to reti izmanto kā konstrukcijas izolācijas elementu. Kas attiecas uz nairītu, tad uz tā bāzes tiek izgatavoti sveķojoši šķidrie maisījumi, caur kuriem veidojas monolītas nodilumizturīgas blīves.

Aizsardzības metode ar termisko izsmidzināšanu

Šī ir daudzpusīga aizsardzības tehnoloģija, kas piemērota gan korozijas novēršanai, gan mehāniskai nodiluma izolācijai. Tās pielietošanas tehnika ir tāda, ka ar gāzes strūklu uz detaļas virsmas tiek uzklātas cinka daļiņas. Atšķirībā no citām metalizācijas metodēm šī metode veido līdz pat desmitiem mikronu biezu aizsargkārtu. Tādējādi tiek novērsti erozijas procesi, kas notiek inženiertehnisko iekārtu mezglos, kā arī transporta tīklos un lielākajos naftas cauruļvados.

Secinājums

Metālkonstrukciju negatīvās ietekmes procesi liek strādājošajiem uzņēmumiem tērētlielas summas to uzturēšanai. Tajā pašā laikā visefektīvākie aizsardzības līdzekļi, kā likums, ir dārgāki. No otras puses, provizoriski pētījumi par produktu lietošanas apstākļiem rūsas veidošanās vai metāla erozijas riskiem var samazināt šādas izmaksas. Fakts ir tāds, ka sakausējuma izvēles posmā tiek noteiktas daudzas kritisko konstrukciju tehniskās un aizsargājošās īpašības. Leģējot un ieviešot modificējošas piedevas detaļas ražošanas stadijā, ir iespējams nodrošināt tai optimālas aizsardzības īpašības.