Fémek korróziója és eróziója: okok és védekezési módszerek

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

A fémtermékek működési környezetében gyakran előfordulnak kémiai, mechanikai és elektromos külső hatások. Ennek eredményeként az ilyen elemek nem megfelelő karbantartása, valamint a biztonsági előírások figyelmen kívül hagyása esetén fennáll a deformáció és a szerkezetek és alkatrészek károsodásának veszélye. Ennek oka a fémek korróziós és eróziós folyamatai, amelyek hosszú távon hozzájárulnak a termék szerkezetének teljes tönkretételéhez.

Miért jelenik meg a rozsda?

A korrozív reakció során a fémtermékek szerkezeti tönkremenetelének feltételei kémiai és elektrokémiai közegekkel való érintkezés következtében jönnek létre. Az első esetben az anyag olajtermékekkel, szénnel, sóval és más ásványi anyagokkal érintkezik. Az elektromos áram ebben az esetben nem érintett. A fő működési közeg lehet száraz gáz vagy nem vezető folyadék. A könnyű fajtáknak van a legnagyobb pusztító hatása.kőolajtermékek, mint a kerozin és a benzin. Különösen egy offshore szállító tartályhajó hajótestét érinthetik az összetételükben jelenlévő kénvegyületek és savas maradékok.

Az elektrokémiai korrózióban az áram hatása is van. A fémerózióval járó összetett megsemmisítést mechanikai kopás kíséri. A helyzetet bonyolíthatja, hogy magukat a külső hatásokat a természeti környezet sajátosságai fogják meghatározni – például a tengervízben elektrolitokkal kémiai reakciók lejátszódhatnak. Maga a fémtest heterogén szerkezetű anyag, ami mikrogalvanikus párok jelenlétéhez vezet. Ezek a szerkezet fémrészeivel együtt anódként működnek, megteremtve a korróziós folyamat feltételeit.

Erózió okai

Az erózió általánosságban mechanikai kopást jelent, melynek következtében a termék mérete, alakja, súlya és egyéb tulajdonságai megváltozhatnak. Mi az oka a fémeróziónak? Külső hatás fizikai folyamatai, amelyek csökkentik egy szerkezet vagy egy különálló rész felületi rétegének mikrotérfogatainak szilárdságát. Sőt, a ható közegek nem csak mechanikai tényezők, például közvetlen érintkezés kemény csiszolóanyagokkal.

Ezek lehetnek termikus, gázos és kémiailag aktív közegek, és működhetnek önállóan és kiegészítőként iskopási tényező. Például a gázáramlás hozzájárul a szilárd részecskék mozgásához a munkakeverékek csővezetéken keresztül történő szállítására szolgáló áramkörben, ami közvetetten romboló hatással van a fémfelületekre.

Módszerek a fémek korrózió elleni védelmére

A gyakorlat azt mutatja, hogy az anyagok korrózió elleni védelmére vonatkozó feltételek 80%-át a felület-előkészítés szakaszában határozzák meg. A fennmaradó 20% már üzem közben biztosított. A védőintézkedések hatékonyságának megközelítőleg azonos aránya figyelhető meg a fémek eróziójában, amikor a munkadarabok kopását minimalizáló eszközöket alkalmazunk.

A korrózióvédelem fő területei a szerkezeti, passzív és aktív. A szerkezeti védelem a rozsdamentes acél, Corten acél és színesfém alapú speciális ötvözetek használatának köszönhető. Az aktív módszerek magukban foglalják az anyag szerkezetének megváltoztatását kettős elektromos réteggel - ez az elektrokémiai védelem módszere. Ami a passzív módszereket illeti, ezek speciális bevonatokat tartalmaznak, amelyek megakadályozzák a korrozív elemek kialakulását.

Fémhőkezelés fajtái

Nyers fémek technológiai feldolgozásának módszercsoportja, amely a felületi réteg szerkezeti megváltoztatására is fókuszál a korróziós károk elleni védelem érdekében. Az ilyen feldolgozásnak a következő típusai különböztethetők meg:

• Lágyítás. Hőkezelés, amelyben a fémet felmelegítik, majd fokozatos lehűlés.
• Keményedés. NÁL NÉLacélok és ötvözeteik céltermékként szolgálhatnak. A keményedés során a szerkezet átkristályosodik, majd az anyag kritikus hőmérsékleten tartása után lehűlés következik. Az ilyen feldolgozáson átesett részen nem egyensúlyi szerkezet jön létre, ami korlátozza a módszer kiválasztását.
• nyaralás. Alternatív módszer a fém hőkezelésére az edzéssel kapcsolatban, amely segédlépésként is működhet a szerkezet megváltoztatásában. Mindenesetre a megvalósítás során a túlzott acélfeszültségek megszűnnek, ami a korróziógátló tulajdonságok javulásához vezet.
• Normalizálás. A feldolgozás a lágyításhoz hasonló. A különbség az, hogy az izzítás során a hűtés kemencében, míg a normalizálás során levegőben történik.

Módszerek a fémek erózió elleni védelmére

A fémes anyagok erózió elleni védelmének fő iránya a speciális bevonatok kifejlesztése. Különösen a fémezés a korróziógátló ötvözetnek a munkadarabra történő felvitelével növeli a szerkezet kémiai és mechanikai tulajdonságait. Ennek eredményeként a kopás csökken, és az alkatrész-kialakítás megőrizheti korábbi teljesítményét.

Nem fém kopásálló bevonatok is fejlesztés alatt állnak bizonyos alkalmazásokhoz. Például a fémek eróziója, amely dörzsölő felületek körülményei között képződik, gyakran megtalálható a járműalkatrészekben. Ehhez a fajta védelemhez gyémántszerű, kerámia és kombinált, fokozott szilárdságú és keménységű vegyületeket használnak.

Jellemzőkgázerózió elleni védelem

Ebben az esetben nem az alkatrészek mechanikai védelmén van a hangsúly, hanem a kémiai-fizikai szigetelésen. Mind az anyagok speciális tartási és tárolási módjai, mind a fémeróziót megakadályozó speciális kenőanyagok egyaránt használhatók. A kopásvédelem és a megelőzés is a hőszigetelésen múlik.

Ebben az irányban olyan anyagokat használnak, mint a tiszta króm és az NT márkájú nairit. A króm hátránya, hogy a szívósság és a rugalmasság hiánya jellemzi. Emiatt ritkán használják szerkezeti szigetelés elemeként. Ami a nairitot illeti, ennek alapján gumiszerű folyékony keverékeket készítenek, amelyeken keresztül monolitikus kopásálló tömítések képződnek.

Védelem hőpermetezéssel

Ez egy sokoldalú védelmi technológia, amely korróziómegelőzésre és mechanikai kopásszigetelésre egyaránt alkalmas. Alkalmazásának technikája abban rejlik, hogy a cink részecskéket gázsugárral visszük fel az alkatrész felületére. Más fémezési módszerekkel ellentétben ez a módszer akár több tíz mikron vastagságú védőréteget képez. Így megelőzhetők a mérnöki berendezések csomópontjaiban, valamint a közlekedési hálózatokban és a főbb olajvezetékekben fellépő eróziós folyamatok.

Következtetés

A fémszerkezetekre gyakorolt negatív hatások költekezésre kényszerítik a működő vállalatokatnagy összegeket a fenntartásukra. Ugyanakkor a leghatékonyabb védelmi eszközök általában drágábbak. Másrészt a termékek felhasználási körülményeinek a rozsdaképződés vagy fémerózió kockázatára vonatkozó előzetes tanulmányozása minimálisra csökkentheti az ilyen költségeket. A tény az, hogy a kritikus szerkezetek számos műszaki és védelmi tulajdonságát az ötvözet kiválasztásának szakaszában határozzák meg. Az alkatrész ötvözésével és módosító adalékok bevezetésével az alkatrész gyártási szakaszában optimális védelmi tulajdonságokat lehet biztosítani.