خوردگی و فرسایش فلزات: علل و روشهای حفاظت

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

تأثیرات خارجی شیمیایی، مکانیکی و الکتریکی اغلب در محیط های عملیاتی محصولات فلزی رخ می دهد. در نتیجه، با نگهداری نادرست از چنین عناصری و همچنین نادیده گرفتن استانداردهای ایمنی، ممکن است خطرات تغییر شکل و آسیب به سازه ها و قطعات وجود داشته باشد. این به دلیل فرآیندهای نوظهور خوردگی و فرسایش فلزات است که در دراز مدت به تخریب کامل ساختار محصول کمک می کند.

چرا زنگ زدگی ظاهر می شود

در یک واکنش خورنده، شرایط برای تخریب ساختاری محصولات فلزی در اثر تماس با محیط های شیمیایی و الکتروشیمیایی ایجاد می شود. در حالت اول، این ماده با فرآورده های نفتی، زغال سنگ، نمک و سایر مواد معدنی در تماس است. جریان الکتریکی در این مورد دخیل نیست. محیط عامل اصلی می تواند یک گاز خشک یا یک مایع غیر رسانا باشد. انواع سبک بیشترین اثر مخرب را دارند.فرآورده های نفتی مانند نفت سفید و بنزین. به طور خاص، بدنه یک تانکر حمل و نقل دریایی ممکن است تحت تأثیر ترکیبات گوگردی و بقایای اسیدی موجود در ترکیب آنها قرار گیرد.

در خوردگی الکتروشیمیایی، اثر جریان نیز وجود دارد. تخریب پیچیده با فرسایش فلز با سایش مکانیکی همراه خواهد بود. وضعیت را می توان با این واقعیت پیچیده کرد که تأثیرات خارجی خود با ویژگی های محیط طبیعی تعیین می شود - به عنوان مثال، واکنش های شیمیایی با الکترولیت ها می تواند در آب دریا انجام شود. بدنه فلزی خود یک ماده ناهمگن در ساختار است که منجر به وجود جفت های میکروگالوانیکی می شود. آنها به همراه بخش های فلزی سازه هستند که به عنوان آند عمل می کنند و شرایطی را برای فرآیند خوردگی ایجاد می کنند.

علل فرسایش

به طور کلی، فرسایش به سایش مکانیکی اطلاق می شود که در نتیجه محصول می تواند در اندازه، شکل، وزن و سایر مشخصات تغییر کند. علت فرسایش فلز چیست؟ فرآیندهای فیزیکی تأثیر خارجی که قدرت ریزحجمه‌های لایه سطحی یک سازه یا یک بخش جداگانه را کاهش می‌دهند. علاوه بر این، رسانه های عمل کننده تنها عوامل مکانیکی مانند تماس مستقیم با مواد ساینده سخت نیستند.

اینها می توانند محیط های فعال حرارتی، گازی و شیمیایی باشند و می توانند هم مستقل و هم به عنوان یک اضافی عمل کنند.فاکتور سایش به عنوان مثال، جریان گاز به حرکت ذرات جامد در مدار برای انتقال مخلوط های کاری از طریق خط لوله کمک می کند، که یک اثر مخرب غیر مستقیم بر روی سطوح فلزی دارد.

روشهای محافظت از فلزات در برابر خوردگی

تمرین نشان می دهد که 80٪ از شرایط برای محافظت از مواد در برابر خوردگی در مرحله آماده سازی سطح تعیین می شود. 20٪ باقی مانده در حال حاضر در طول عملیات ارائه شده است. تقریباً همان نسبت اثربخشی اقدامات حفاظتی در فرسایش فلزات مشاهده می شود، زمانی که از وسایل به حداقل رساندن سایش قطعات کار استفاده می شود.

حوزه های اصلی حفاظت ضد خوردگی شامل سازه، غیرفعال و فعال است. حفاظت سازه به دلیل استفاده از آلیاژهای ویژه بر پایه فولاد ضد زنگ، فولاد کورتن و فلزات غیرآهنی است. روش های فعال شامل تغییر ساختار مواد با یک لایه الکتریکی دوگانه - روشی برای حفاظت الکتروشیمیایی است. در مورد روش‌های غیرفعال، این روش‌ها شامل استفاده از پوشش‌های خاصی است که از تشکیل یک عنصر خورنده جلوگیری می‌کند.

انواع عملیات حرارتی فلز

گروهی از روش‌ها برای پردازش تکنولوژیکی قطعات فلزی، که همچنین بر تغییر ساختاری در لایه سطحی به منظور محافظت در برابر آسیب خوردگی تمرکز دارد. انواع زیر از چنین پردازش هایی متمایز می شوند:

• پخت. عملیات حرارتی، که در آن فلز گرم می شود و به دنبال آن سرد شدن تدریجی انجام می شود.
• سخت شدن. ATفولادها و آلیاژهای آنها می توانند به عنوان محصولات هدف عمل کنند. در طول سخت شدن، ساختار مجدداً متبلور می شود و پس از نگهداری مواد در دمای بحرانی، خنک شدن به دنبال دارد. یک ساختار غیرتعادلی در بخشی که چنین پردازشی را پشت سر گذاشته است، تشکیل می شود که عامل محدود کننده ای در انتخاب این روش است.
• تعطیلات. یک روش جایگزین برای عملیات حرارتی فلز در رابطه با سخت شدن، که می تواند به عنوان یک مرحله کمکی در تغییر ساختار نیز عمل کند. در هر صورت در حین اجرای آن، تنش های بیش از حد فولاد حذف می شود که منجر به افزایش کیفیت ضد خوردگی می شود.
• نرمال سازی. پردازش شبیه به بازپخت. تفاوت در این است که در حین بازپخت، خنک سازی در کوره انجام می شود، در حالی که در هنگام نرمال سازی، در هوا انجام می شود.

روشهای محافظت از فلزات در برابر فرسایش

جهت اصلی در حفاظت از مواد فلزی در برابر فرسایش، توسعه پوشش های ویژه است. به ویژه، متالیزاسیون به شکل اعمال یک آلیاژ ضد خوردگی بر روی قطعه کار، کیفیت شیمیایی و مکانیکی سازه را افزایش می دهد. در نتیجه، سایش کاهش می یابد و طراحی قطعه می تواند عملکرد قبلی خود را حفظ کند.

پوشش‌های غیرفلزی مقاوم در برابر سایش برای کاربردهای خاص نیز در حال توسعه هستند. به عنوان مثال، فرسایش فلزات که در شرایط مالش سطوح ایجاد می شود، اغلب در قطعات خودرو دیده می شود. برای این نوع حفاظت از ترکیبات الماس مانند، سرامیکی و ترکیبی با افزایش استحکام و سختی استفاده می شود.

ویژگی هاحفاظت از فرسایش گازی

در این مورد، تاکید بر حفاظت مکانیکی قطعات نیست، بلکه بر عایق شیمیایی - فیزیکی تاکید می شود. می توان از هر دو حالت ویژه نگهداری و نگهداری مواد و همچنین روان کننده های خاصی که از فرسایش فلز جلوگیری می کند استفاده کرد. محافظت از پوشیدن و پیشگیری نیز به عایق حرارتی بستگی دارد.

در این راستا از موادی مانند کروم خالص و نایریت برند NT استفاده می شود. نقطه ضعف کروم این است که با فقدان چقرمگی و شکل پذیری مشخص می شود. به همین دلیل، به ندرت به عنوان یک عنصر عایق سازه استفاده می شود. در مورد نایریت، مخلوط های مایع صمغی بر اساس آن ساخته می شوند که از طریق آن مهر و موم های یکپارچه مقاوم در برابر سایش تشکیل می شود.

روش حفاظت با پاشش حرارتی

این یک فناوری حفاظتی همه کاره است که هم برای جلوگیری از خوردگی و هم برای جداسازی سایش مکانیکی مناسب است. تکنیک کاربرد آن در این واقعیت نهفته است که ذرات روی با جت گاز روی سطح قطعه اعمال می شود. برخلاف سایر روش های متالیزاسیون، این روش یک لایه محافظ تا ضخامت ده ها میکرون تشکیل می دهد. بنابراین، از فرآیندهای فرسایشی که در گره های تجهیزات مهندسی و همچنین در شبکه های حمل و نقل و خطوط لوله اصلی نفت رخ می دهد، جلوگیری می شود.

نتیجه گیری

فرآیندهای تأثیر منفی بر سازه های فلزی، شرکت های عامل را مجبور به هزینه می کندمبالغ زیادی برای نگهداری آنها. در عین حال، موثرترین ابزار حفاظت، به عنوان یک قاعده، گران تر هستند. از سوی دیگر، مطالعات اولیه در مورد شرایط استفاده از محصولات برای خطرات ایجاد زنگ زدگی یا فرسایش فلز می تواند چنین هزینه هایی را به حداقل برساند. واقعیت این است که بسیاری از خواص فنی و حفاظتی سازه های حیاتی در مرحله انتخاب آلیاژ مشخص می شود. با آلیاژسازی و معرفی مواد افزودنی اصلاح کننده در مرحله ساخت قطعه، می توان کیفیت حفاظتی مطلوبی را برای آن فراهم کرد.