קורוזיה מטרידה: גורמים ומניעה

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

קורוזיה עצבנית מבוססת על תהליכים פיזיקליים וכימיים המתרחשים ברמה המולקולרית. בשלב הראשון, הרס אלקטרוכימי שולט. באזור המגע של מתכות (או מתכת עם לא מתכת), נוצרות תחמוצות, שבגללן מופעל בלאי מכני. שני תהליכים אלו קשורים קשר הדוק ומשפיעים על מאפייני החוזק של מכלולים. תופעת ההתלהמות נחקרה על ידי חוקרים במשך יותר ממאה שנה, אך התחזית שלה עדיין מפותחת בצורה גרועה.

Description

קורוזיה עצבנית היא אחד מהזנים של הרס ספונטני של המתכת. תהליך זה מתרחש בממשק של מגע הדוק בין זוגות מתכת-מתכת או מתכת-לא-מתכת. התכונה האופיינית שלו היא נוכחות של תנועות תנודות בעלות משרעת קטנה. קורוזיה משפיעה לא רק על פלדות פחמן, אלא גם על פלדות עמידות בפני קורוזיה.

להתרחשות של תופעה זו, מספיקה משרעת מחזורית של 0.025 מיקרון בלבד. הערך המרבי שלו יכול להיות 200-300 מיקרון. חיצונית, ההרס מתבטא בהופעת כיבים קטנים, שפשוף, קריעה,כתמים צבעוניים, משקעים אבקתיים על משטח המגע.

תוצרי קורוזיה דמויי תחמוצת של חלקי פלדה הם בעלי צבע שונה - מאדמדם לחום כהה. זה תלוי במותג החומר ובתנאי ההפעלה. הם אינם יכולים לעזוב את אזור המגע בגלל משרעת התנודות הקטנה של התנועה ההדדית של המשטחים, וכתוצאה מכך השפעתם השוחקת מתעצמת.

התוצאה השלילית ביותר של תופעה זו היא כישלון העייפות של חלקים. היכולת לתפוס עומסים מחזוריים בצמתים מופחתת עד פי 5.

תכונות לבוש

לקורוזיה עצבנית יש את ההבדלים הבאים מסוגים אחרים של בלאי:

• נזק מתכת מתרחש בתנועה הדדית.
• לוקליזציה של נזק - רק באזור המגע של חלקים.
• מהירות נסיעה נמוכה בזוג שפשוף.
• הרס סרטי תחמוצת מתרחש בעיקר עקב כוחות משיקים (טנגנציאליים).
• קרע של גשרי ריתוך במהלך קביעת משטחים מוביל לניתוק אטומים ולהופעת סדקי עייפות.
• חלקיקי מתכת שנקרעו מתחמצנים במהירות באוויר.
• מוצרי קורוזיה מעורבים באופן פעיל בתהליך הבלאי הנוסף.

סיבות ומנגנון של התופעה

באופן פשטני, תהליך של קורוזיה עצבנית יכול להיות מיוצג באופן הבא:

• להזיז ולעוות משטחים.
• חמצון מתכת.
• הרס של תחמוצתסרטים.
• גילוי של מתכת טהורה.
• האחיזה שלו עם משטח המגע.
• הרס גשרי אחיזה.
• עלייה בריכוז החמצן בשטחים פתוחים.
• חזרה על מחזור הקורוזיה, עלייה הדרגתית במערות.

כתוצאה מפעולה שוחקת של חלקיקים מנותקים, גם הטמפרטורה באזור המגע עולה (במקרים מסוימים עד 700 מעלות צלזיוס). נוצרת שכבה לבנה המורכבת ממבני מתכת שהשתנו.

זהו הגורמים העיקריים הבאים לקורוזיה עצבנית:

• עומסים דינמיים עם משרעת נמוכה בחיבורים קבועים.
• סביבה חיצונית אגרסיבית.
• גורם טמפרטורה.

אופי תהליך הקורוזיה תלוי באיזה שלב הוא נמצא. בשלב הראשוני, נרשמה הדומיננטיות של תגובות חמצון עקב אינטראקציה אלקטרוכימית. תהליך זה מואט על ידי שימוש בהרכבים כימיים המחלישים את פעולתה של סביבה אגרסיבית. נדון במה הם מעכבי קורוזיה.

למצב המתח של החומר יש שלושה מרכיבים - כוח הלחיצה המכוון בניצב למשטח המגע, מתחי גזירה מתחלפים וכוח חיכוך. ללבוש במהלך קורוזיה עצבנית יש אופי של כשל עייפות. סדקים קטנים מתמזגים עם הזמן וחתיכות מתכת נשברות.

קשרי בנייה

קורוזיה עצבנית האופיינית ליחידות הרכבה,מקרקעין באופן נומינלי. לרוב, הרס המתכת נצפה בסוגי המפרקים הבאים:

• Bolted.
• מרתקת.
• Slotted.
• צור קשר עם חשמל.
• Castle.
• שיניים שיניים.
• Flanged.
• התאמה לסחיטה (מיסבים, דיסקים, גלגלים, צימודי גל, סרנים ורכזות גלגלים).
• משטחי מיסב קפיץ ואחרים.

קורוזיה עצבנית של מפרקים מוברגים נגרמת משחיקה של החלק המושחל והופעת נזילות ברווח. זה מקל על ידי ירידה בהידוק במהלך הפעולה, ביטול הברגה עצמית של המפרקים עקב עומסי רטט. עם זאת, עלייה במומנט ההידוק אינה ערובה להפחתת קורוזיה עצבנית, שכן במקרה זה עשויה להתרחש ריתוך התנגדות של המשטחים. כתוצאה מכך, העבודה של חיבור ההברגה תתרחש בתנאים לא נוחים של מתחי מתיחה.

עוצמת השבר

קצב הקורוזיה המטרידה תלוי בכמה עשרות גורמים. החשובים שבהם הם:

• אווירה הסביבה (הקורוזיה ממשיכה מהר יותר באוויר). תופעה זו נצפית גם בוואקום, בחנקן ובהליום.
• משרעת ותדירות של תנועות תנודות (מהירות חיכוך). הקשר בין קצב השבר לאמפליטודה הוא כמעט ליניארי.
• לחץ (עומס) באזור המגע ותנאי הפעלה אחרים. עם עומס משמעותי, עומק הנזק גדל.
• קשיות מתכת בסיסית וציפוי מגן של חלקים, חספוס של מגעמשטחים.
• גורמים טכנולוגיים (שיטה להשגת חומר העבודה, מתחים שיוריים, דיוק עיבוד ונוקשות של המכלול המורכב).
• מאפיינים של מוצרי תחמוצת הנובעים מבלאי.
• טמפרטורה. ברוב המקרים, הערכים השליליים שלו תורמים לקורוזיביות גבוהה יותר. טמפרטורות חיוביות משפיעות לטובה על ביצועי היחידה רק עד לערך קריטי מסוים. כאשר מתחמם יתר על המידה, קצב ההרס עולה.
• עמידות בפני שחיקה של מוצרי בלאי.

שיטות מאבק

דרכים אידיאליות להתמודד עם תופעה זו אינן קיימות. כדי לצמצם אותו, ננקטים האמצעים הבאים:

• הפחתת התזוזה היחסית על ידי הגדלת כוחות החיכוך. הגברת החספוס, הלחץ או שינוי תצורת החלקים. השיטה הראשונה היא היעילה ביותר אם אחד האלמנטים הוא לא מתכת. ניתן להגביר את החיכוך גם על ידי ציפוי אלקטרוני עם נחושת, פח או קדמיום.
• אם ביטול הרטט הוא בלתי אפשרי, אזי נדרשת השיטה ההפוכה - הפחתת כוח החיכוך על ידי שימוש בציפוי פוספט, עופרת או אינדיום, כמו גם החדרת חומרי סיכה. כחלק מהאחרון, מומלץ להשתמש בתוספים מעכבי קורוזיה. שיטה זו מעבירה את השקף לסביבת ביניים.
• הגדלת הקשיות של אחד החלקים (טיפול בחום, התקשות מכנית). אמצעי זה מפחית את ההידבקות ההדדיתמשטחים מתאימים ומפחיתים בלאי.

חומרי סיכה מבוססי שמן ושומן מפחיתים ביעילות את הבלאי במגע. לרוב משתמשים בסוגיהם העקביים - חומרים שבטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס הם חומר עבה דמוי משחה. ציפוי פוספט ומתכת אנודי תורמים להשארתו על משטחים.

מהם מעכבי קורוזיה

במקרה של הרס חומר על ידי סוג הבלאי, משתמשים בעיקר במעכבי סוג מגע. הם מאטים קורוזיה בסביבה אגרסיבית, ועיקרון פעולתם מבוסס על יצירת תרכובות מסיסות בקושי עם יוני מתכת.

מעכבי מגע כוללים כרומטים, ניטריטים, בנזואטים, פוספטים ותרכובות אחרות. מילוי הפער בחומרים פלסטיים בין החלקים המתואמים לא רק מגן עליהם מפני קורוזיה, אלא גם מקדם איטום. מעכבי מגע כוללים קומפוזיציות "Vital", SIM, M-1 ואחרות. רשימה של מעכבים והמלצות לשימוש בהם ניתן למצוא ב-GOST 9.014-78.