Ăn mòn và xói mòn kim loại: nguyên nhân và phương pháp bảo vệ

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Các tác động bên ngoài hóa học, cơ học và điện học thường xảy ra trong môi trường vận hành sản phẩm kim loại. Kết quả là, với việc bảo trì không đúng các phần tử như vậy, cũng như bỏ qua các tiêu chuẩn an toàn, có thể có nguy cơ biến dạng và hư hỏng các kết cấu và bộ phận. Điều này là do các quá trình ăn mòn và xói mòn kim loại đang nổi lên, về lâu dài góp phần phá hủy hoàn toàn cấu trúc của sản phẩm.

Tại sao rỉ sét xuất hiện

Trong phản ứng ăn mòn, các điều kiện để phá hủy cấu trúc của các sản phẩm kim loại được tạo ra khi tiếp xúc với môi trường hóa học và điện hóa. Trong trường hợp đầu tiên, vật liệu tiếp xúc với các sản phẩm dầu, than, muối và các khoáng chất khác. Dòng điện không tham gia vào trường hợp này. Môi chất hoạt động chính có thể là khí khô hoặc chất lỏng không dẫn điện. Các giống nhẹ có ảnh hưởng phá hoại lớn nhất.các sản phẩm dầu mỏ như dầu hỏa và xăng. Đặc biệt, thân tàu vận tải xa bờ có thể bị ảnh hưởng bởi các hợp chất lưu huỳnh và dư lượng axit có trong thành phần của chúng.

Trong ăn mòn điện hóa còn có tác dụng của dòng điện. Sự phá hủy phức tạp với sự ăn mòn kim loại sẽ kèm theo sự mài mòn cơ học. Tình hình có thể phức tạp bởi thực tế là bản thân các tác động bên ngoài sẽ được xác định bởi các đặc điểm của môi trường tự nhiên - ví dụ, các phản ứng hóa học với chất điện phân có thể diễn ra trong nước biển. Bản thân phần thân kim loại là một vật liệu không đồng nhất về cấu trúc, dẫn đến sự hiện diện của các cặp vi cực. Chính chúng cùng với các phần kim loại của cấu trúc đóng vai trò là cực dương, tạo điều kiện cho quá trình ăn mòn.

Nguyên nhân gây xói mòn

Nói chung, xói mòn đề cập đến sự mài mòn cơ học, do đó sản phẩm có thể thay đổi về kích thước, hình dạng, trọng lượng và các đặc tính khác. Nguyên nhân của sự ăn mòn kim loại là gì? Các quá trình vật lý do tác động bên ngoài làm giảm cường độ của các vi điện của lớp bề mặt của cấu trúc hoặc bộ phận riêng biệt. Hơn nữa, phương tiện tác động không chỉ là yếu tố cơ học, chẳng hạn như tiếp xúc trực tiếp với chất mài mòn cứng.

Đây có thể là phương tiện hoạt động nhiệt, khí và hóa học, và chúng có thể hoạt động độc lập và như một chất bổ sungyếu tố mài mòn. Ví dụ, các dòng khí góp phần vào sự chuyển động của các phần tử rắn trong mạch để phân phối hỗn hợp hoạt động qua đường ống, có tác động phá hủy gián tiếp lên bề mặt kim loại.

Phương pháp bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn

Thực tiễn cho thấy 80% các điều kiện để bảo vệ vật liệu khỏi bị ăn mòn được đặt ra ở giai đoạn chuẩn bị bề mặt. 20% còn lại đã được cung cấp trong quá trình hoạt động. Tỷ lệ gần như tương tự về hiệu quả của các biện pháp bảo vệ được quan sát thấy trong sự ăn mòn của kim loại, khi sử dụng các phương tiện giảm thiểu mài mòn phôi.

Các lĩnh vực chính của bảo vệ chống ăn mòn bao gồm cấu trúc, thụ động và chủ động. Bảo vệ kết cấu là do sử dụng các hợp kim đặc biệt dựa trên thép không gỉ, thép Corten và kim loại màu. Phương pháp tích cực liên quan đến việc thay đổi cấu trúc của vật liệu bằng lớp điện kép - phương pháp bảo vệ điện hóa. Đối với các phương pháp thụ động, chúng liên quan đến việc sử dụng các lớp phủ đặc biệt để ngăn chặn sự hình thành của yếu tố ăn mòn.

Các loại xử lý nhiệt kim loại

Một nhóm các phương pháp xử lý công nghệ phôi kim loại, cũng tập trung vào sự thay đổi cấu trúc của lớp bề mặt để bảo vệ chống lại sự phá hủy do ăn mòn. Các kiểu xử lý sau được phân biệt:

• Ủ. Xử lý nhiệt, trong đó kim loại được nung nóng, sau đó là làm nguội dần dần.
• Làm cứng. TẠIthép và hợp kim của chúng có thể đóng vai trò là sản phẩm mục tiêu. Trong quá trình đông cứng, cấu trúc kết tinh lại, và sau khi giữ vật liệu ở nhiệt độ tới hạn, quá trình làm mát sẽ xảy ra sau đó. Cấu trúc không cân bằng được hình thành trong một bộ phận đã trải qua quá trình xử lý như vậy, đây là yếu tố hạn chế trong việc lựa chọn phương pháp này.
• Nghỉ. Một phương pháp thay thế xử lý nhiệt kim loại liên quan đến làm cứng, cũng có thể hoạt động như một bước phụ trợ trong việc thay đổi cấu trúc. Trong mọi trường hợp, trong quá trình thực hiện, ứng suất thép quá mức được loại bỏ, dẫn đến tăng chất lượng chống ăn mòn.
• Bình thường hóa. Chế biến tương tự như ủ. Sự khác biệt là trong quá trình ủ, quá trình làm mát diễn ra trong lò, trong khi trong quá trình bình thường, nó diễn ra trong không khí.

Phương pháp bảo vệ kim loại khỏi bị xói mòn

Hướng chính trong việc bảo vệ vật liệu kim loại khỏi bị xói mòn là phát triển các lớp phủ đặc biệt. Đặc biệt, quá trình kim loại hóa dưới hình thức phủ hợp kim chống ăn mòn lên phôi làm tăng chất lượng hóa học và cơ học của kết cấu. Do đó, độ mài mòn được giảm thiểu và thiết kế bộ phận có thể duy trì hiệu suất trước đó của nó.

Lớp phủ chống mài mòn phi kim loại cho các ứng dụng cụ thể cũng đang được phát triển. Ví dụ, sự ăn mòn của kim loại, hình thành trong điều kiện bề mặt cọ xát, thường thấy ở các bộ phận của xe. Đối với loại bảo vệ này, người ta sử dụng các hợp chất giống kim cương, gốm và kết hợp với độ bền và độ cứng cao hơn.

Tính năngbảo vệ chống xói mòn khí

Trong trường hợp này, trọng tâm không phải là bảo vệ cơ học của các bộ phận, mà là cách nhiệt hóa-lý. Có thể sử dụng cả hai chế độ giữ và bảo quản vật liệu đặc biệt, cũng như chất bôi trơn đặc biệt chống xói mòn kim loại. Bảo vệ và ngăn ngừa mài mòn cũng dựa vào cách nhiệt.

Theo hướng này, các vật liệu như crôm nguyên chất và nairit thương hiệu NT được sử dụng. Nhược điểm của crom là nó có đặc điểm là thiếu độ dai và độ dẻo. Vì lý do này, nó hiếm khi được sử dụng như một phần tử của cách nhiệt kết cấu. Đối với nairite, hỗn hợp chất lỏng tạo keo được tạo ra trên cơ sở của nó, thông qua đó các con dấu nguyên khối chống mài mòn được hình thành.

Phương pháp bảo vệ bằng cách phun nhiệt

Đây là một công nghệ bảo vệ đa năng phù hợp cho cả việc chống ăn mòn và cách ly mài mòn cơ học. Kỹ thuật ứng dụng của nó nằm trong thực tế là các hạt kẽm được áp dụng cho bề mặt của bộ phận bằng một tia khí. Không giống như các phương pháp kim loại hóa khác, phương pháp này tạo thành một lớp bảo vệ dày tới hàng chục micron. Do đó, các quá trình xói mòn xảy ra trong các nút của thiết bị kỹ thuật, cũng như trong mạng lưới giao thông và các đường ống dẫn dầu chính được ngăn chặn.

Kết

Quá trình tác động tiêu cực đến kết cấu kim loại buộc các công ty vận hành phải chi tiêusố tiền lớn để bảo trì của họ. Đồng thời, các phương tiện bảo vệ hiệu quả nhất, theo quy luật, đắt hơn. Mặt khác, các nghiên cứu sơ bộ về điều kiện sử dụng sản phẩm đối với các nguy cơ hình thành gỉ hoặc xói mòn kim loại có thể giảm thiểu chi phí đó. Thực tế là nhiều đặc tính kỹ thuật và bảo vệ của các kết cấu quan trọng được đặt ra ở giai đoạn lựa chọn hợp kim. Bằng cách tạo hợp kim và đưa vào các chất phụ gia sửa đổi ở giai đoạn sản xuất bộ phận, có thể cung cấp cho nó những phẩm chất bảo vệ tối ưu.