Ăn mòn đáng tiếc: nguyên nhân và cách phòng tránh

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

Sự ăn mòn đáng tiếc dựa trên các quá trình vật lý và hóa học xảy ra ở cấp độ phân tử. Ở giai đoạn đầu, sự phá hủy điện hóa chiếm ưu thế. Trong vùng tiếp xúc của kim loại (hoặc kim loại với phi kim loại), các oxit được hình thành, do đó quá trình mài mòn cơ học được kích hoạt. Hai quá trình này có liên quan chặt chẽ với nhau và ảnh hưởng đến các đặc tính sức mạnh của các cụm. Hiện tượng lăn tăn đã được các nhà nghiên cứu trong hơn một thế kỷ, nhưng dự đoán của nó vẫn chưa được phát triển.

Mô tả

Ăn mòn đáng tiếc là một trong những kiểu phá hủy kim loại tự phát. Quá trình này xảy ra ở mặt phân cách của các cặp kim loại-kim loại hoặc kim loại-phi kim tiếp xúc chặt chẽ. Tính năng đặc trưng của nó là sự hiện diện của các chuyển động dao động với biên độ nhỏ. Sự ăn mòn đáng lo ngại không chỉ ảnh hưởng đến thép cacbon, mà còn ảnh hưởng đến thép chống ăn mòn.

Để xảy ra hiện tượng này, biên độ tuần hoàn chỉ 0,025 micrômet là đủ. Giá trị tối đa của nó có thể là 200-300 micron. Bên ngoài, sự phá hủy được biểu hiện bằng sự xuất hiện của các vết loét nhỏ, cọ xát, rách,đốm màu, cặn bột trên bề mặt tiếp xúc.

Các sản phẩm ăn mòn dạng ôxít của các bộ phận bằng thép có màu khác - từ đỏ đến nâu sẫm. Nó phụ thuộc vào thương hiệu của vật liệu và điều kiện hoạt động. Chúng không thể rời khỏi vùng tiếp xúc do biên độ dao động nhỏ của chuyển động lẫn nhau của các bề mặt, do đó tác dụng mài mòn của chúng được tăng cường.

Hậu quả tiêu cực nhất của hiện tượng này là sự hư hỏng mệt mỏi của các bộ phận. Khả năng cảm nhận tải theo chu kỳ trong các nút giảm tới 5 lần.

Mang tính năng

Ăn mòn mòn có những điểm khác biệt sau đây so với các loại ăn mòn khác:

• Hư hỏng kim loại xảy ra trong chuyển động qua lại.
• Khoanh vùng hư hỏng - chỉ ở vùng tiếp xúc của các bộ phận.
• Tốc độ di chuyển thấp trong cặp cọ xát.
• Sự phá hủy màng oxit xảy ra chủ yếu do lực tiếp tuyến (tiếp tuyến).
• Vỡ cầu hàn trong quá trình đông kết bề mặt dẫn đến tách rời các nguyên tử và xuất hiện các vết nứt do mỏi.
• Xé ra các hạt kim loại nhanh chóng bị oxy hóa trong không khí.
• Các sản phẩm ăn mòn tham gia tích cực vào quá trình mài mòn hơn nữa.

Nguyên nhân và cơ chế của hiện tượng

Một cách đơn giản, quá trình ăn mòn phức tạp có thể được biểu diễn như sau:

• Di chuyển và làm biến dạng bề mặt.
• Oxy hóa kim loại.
• Sự phá hủy oxitphim.
• Khám phá kim loại nguyên chất.
• Độ bám của nó với bề mặt tiếp xúc.
• Phá cầu nắm.
• Tăng nồng độ oxy trong các khu vực mở.
• Sự lặp lại của chu kỳ ăn mòn, sự gia tăng dần dần trong các hang động.

Do tác động mài mòn của các hạt tách rời, nhiệt độ trong vùng tiếp xúc cũng tăng lên (trong một số trường hợp có thể lên đến 700 ° C). Một lớp màu trắng được hình thành, bao gồm các cấu trúc kim loại bị thay đổi.

Các nguyên nhân chính sau đây của sự ăn mòn cáu cặn được xác định:

• Tải động biên độ thấp trong các kết nối cố định.
• Môi trường bên ngoài khắc nghiệt.
• Yếu tố nhiệt độ.

Bản chất của quá trình ăn mòn phụ thuộc vào giai đoạn nào của quá trình ăn mòn. Ở giai đoạn đầu, người ta ghi nhận được ưu thế của các phản ứng oxy hóa do tương tác điện hóa. Quá trình này bị chậm lại do sử dụng các chế phẩm hóa học làm suy yếu hoạt động của môi trường xâm thực. Chúng ta sẽ thảo luận về chất ức chế ăn mòn nào dưới đây.

Trạng thái ứng suất của vật liệu có ba thành phần - lực nén hướng vuông góc với bề mặt tiếp xúc, ứng suất cắt xen kẽ và lực ma sát. Sự mài mòn trong quá trình ăn mòn gây mòn có tính chất của sự hỏng hóc do mệt mỏi. Các vết nứt nhỏ hợp lại theo thời gian và các mảnh kim loại vỡ ra.

Nút thắt xây dựng

Đặc tính ăn mòn đáng tiếc của các đơn vị lắp ráp,danh nghĩa là bất di bất dịch. Thông thường, sự phá hủy kim loại được quan sát thấy trong các loại khớp sau:

• Bắt vít.
• Tán thủ.
• Có rãnh.
• Liên hệ điện.
• Lâu đài.
• Những Người Có Răng.
• Mặt bích.
• Phù hợp bóp (vòng bi, đĩa, bánh xe, khớp nối trục, trục và trục bánh xe).
• Bề mặt ổ trục lò xo và các bề mặt khác.

Rắc rối Sự ăn mòn của các mối nối bắt vít là do phần ren bị mòn và xuất hiện các vết rò rỉ ở khe hở. Điều này được tạo điều kiện thuận lợi bằng cách giảm sự siết chặt trong quá trình vận hành, sự tự tháo xoắn của các mối nối do tải trọng rung động. Tuy nhiên, sự gia tăng mô-men xoắn siết không phải là đảm bảo giảm sự ăn mòn khó chịu, vì trong trường hợp này có thể xảy ra hàn điện trở các bề mặt. Do đó, sự làm việc của kết nối ren sẽ xảy ra trong điều kiện không thuận lợi về ứng suất kéo.

Cường độ đứt gãy

Tốc độ ăn mòn phụ thuộc vào hàng chục yếu tố. Những điều quan trọng nhất là:

• Không khí xung quanh (ăn mòn diễn ra nhanh hơn trong không khí). Hiện tượng này cũng được quan sát thấy trong chân không, nitơ và heli.
• Biên độ và tần số của chuyển động dao động (vận tốc ma sát). Mối quan hệ giữa tốc độ đứt gãy và biên độ gần như là tuyến tính.
• Áp suất (tải) trong vùng tiếp xúc và các điều kiện hoạt động khác. Với một tải trọng đáng kể, độ sâu của thiệt hại tăng lên.
• Độ cứng của kim loại cơ bản và lớp phủ bảo vệ của các bộ phận, độ nhám khi tiếp xúcbề mặt.
• Yếu tố công nghệ (phương pháp lấy phôi, ứng suất dư, độ chính xác gia công và độ cứng của cụm đã lắp ráp).
• Tính chất của các sản phẩm oxit do mài mòn.
• Nhiệt độ. Trong hầu hết các trường hợp, giá trị âm của nó góp phần làm cho độ ăn mòn cao hơn. Nhiệt độ dương chỉ ảnh hưởng có lợi đến hiệu suất của thiết bị lên đến một giá trị tới hạn nhất định. Khi quá nóng, tốc độ phá hủy tăng lên.
• Khả năng chống mài mòn của sản phẩm.

Phương pháp đấu tranh

Những cách lý tưởng để đối phó với hiện tượng này không tồn tại. Để giảm nó, các biện pháp sau được thực hiện:

• Giảm độ dịch chuyển tương đối bằng cách tăng lực ma sát. Tăng độ nhám, áp suất hoặc thay đổi cấu hình của các bộ phận. Phương pháp đầu tiên là hiệu quả nhất nếu một trong các nguyên tố là phi kim loại. Ma sát cũng có thể được tăng lên bằng cách mạ điện với đồng, thiếc hoặc cadmium.
• Nếu không thể loại bỏ rung động, thì cần phải thực hiện phương pháp ngược lại - giảm lực ma sát bằng cách sử dụng các lớp phủ phốt phát, chì hoặc indium, cũng như sử dụng chất bôi trơn. Là một phần của thứ hai, nên sử dụng các chất phụ gia ức chế ăn mòn. Phương pháp này chuyển trang trình bày sang môi trường trung gian.
• Tăng độ cứng của một trong các bộ phận (nhiệt luyện, gia cố cơ học). Biện pháp này làm giảm sự kết dính lẫn nhaubề mặt giao phối và giảm mài mòn.

Chất bôi trơn gốc dầu và mỡ giúp giảm mài mòn tiếp xúc một cách hiệu quả. Thông thường, các loại nhất quán của họ được sử dụng - các chất ở nhiệt độ 25 ° C, là một chất liệu đặc, giống như thuốc mỡ. Các lớp phủ kim loại photphat và anốt góp phần giữ nó trên bề mặt.

Chất ức chế ăn mòn là gì

Trong trường hợp vật liệu bị phá hủy bởi kiểu mài mòn, chất ức chế kiểu tiếp xúc chủ yếu được sử dụng. Chúng làm chậm sự ăn mòn trong môi trường xâm thực và nguyên tắc hoạt động của chúng dựa trên sự hình thành các hợp chất hòa tan ít với các ion kim loại.

Chất ức chế tiếp xúc bao gồm cromat, nitrit, benzoat, phốt phát và các hợp chất khác. Việc lấp đầy khoảng trống bằng vật liệu nhựa giữa các bộ phận giao phối không chỉ bảo vệ chúng khỏi bị ăn mòn mà còn thúc đẩy quá trình hàn kín. Các chất ức chế tiếp xúc bao gồm các chế phẩm "Vital", SIM, M-1 và các chế phẩm khác. Bạn có thể tìm thấy danh sách các chất ức chế và khuyến nghị sử dụng chúng trong GOST 9.014-78.