Корозия и ерозия на метали: причини и методи за защита

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Химически, механични и електрически външни влияния често се появяват в работните среди на метални продукти. В резултат на това при неправилна поддръжка на такива елементи, както и при пренебрегване на стандартите за безопасност, може да има рискове от деформация и повреда на конструкции и части. Това се дължи на възникващите процеси на корозия и ерозия на металите, които в дългосрочен план допринасят за пълното разрушаване на структурата на продукта.

Защо се появява ръжда

При корозивна реакция се създават условия за структурно разрушаване на метални изделия при контакт с химични и електрохимични среди. В първия случай материалът влиза в контакт с нефтопродукти, въглища, сол и други минерали. В този случай електрически ток не участва. Основната работна среда може да бъде сух газ или непроводима течност. Най-голям разрушителен ефект имат леките сортове.петролни продукти като керосин и бензин. По-специално, корпусът на офшорния транспортен танкер може да бъде засегнат от серни съединения и киселинни остатъци, присъстващи в техния състав.

При електрохимичната корозия има и ефект на тока. Комплексното разрушаване с метална ерозия ще бъде придружено от механично износване. Ситуацията може да се усложни от факта, че самите външни влияния ще се определят от характеристиките на природната среда - например в морската вода могат да се проведат химични реакции с електролити. Самото метално тяло е хетерогенен материал по структура, което води до наличието на микрогалванични двойки. Именно те, заедно с металните секции на конструкцията, действат като аноди, създавайки условия за процеса на корозия.

Причини за ерозия

В общи линии ерозията се отнася до механично износване, в резултат на което продуктът може да промени размер, форма, тегло и други характеристики. Каква е причината за ерозията на метала? Физически процеси на външно въздействие, които намаляват здравината на микрообемите на повърхностния слой на конструкция или отделна част. Освен това действащите среди са не само механични фактори, като директен контакт с твърди абразиви.

Това могат да бъдат термични, газови и химически активни среди и могат да действат както самостоятелно, така и като допълнителнафактор на износване. Например газовите потоци допринасят за движението на твърди частици във веригата за доставка на работни смеси през тръбопровода, което има косвен разрушителен ефект върху металните повърхности.

Методи за защита на метали от корозия

Практиката показва, че 80% от условията за защита на материалите от корозия се залагат на етапа на подготовка на повърхността. Останалите 20% вече са осигурени по време на работа. Приблизително същото съотношение на ефективността на защитните мерки се наблюдава при ерозията на метали, когато се използват средства за минимизиране на износването на детайлите.

Основните области на антикорозионна защита включват структурна, пасивна и активна. Структурната защита се дължи на използването на специални сплави на основата на неръждаема стомана, стомана Corten и цветни метали. Активните методи включват промяна на структурата на материала с двоен електрически слой - метод за електрохимична защита. Що се отнася до пасивните методи, те включват използването на специални покрития, които предотвратяват образуването на корозивен елемент.

Разновидности на метална топлинна обработка

Група от методи за технологична обработка на метални заготовки, която също се фокусира върху структурна промяна в повърхностния слой с цел предпазване от увреждане от корозия. Различават се следните видове такава обработка:

• Отгряване. Термична обработка, при която металът се нагрява, последвано от постепенно охлаждане.
• Закаляване. ATстоманите и техните сплави могат да служат като целеви продукти. По време на втвърдяването структурата прекристализира и след задържане на материала при критична температура следва охлаждане. В част, която е претърпяла такава обработка, се образува неравновесна структура, което е ограничаващ фактор при избора на този метод.
• Ваканция. Алтернативен метод за топлинна обработка на метала по отношение на втвърдяването, който може да действа и като спомагателна стъпка при промяна на структурата. Във всеки случай по време на неговото изпълнение се отстраняват прекомерните напрежения на стомана, което води до повишаване на антикорозионните качества.
• Нормализация. Обработка, подобна на отгряване. Разликата е, че по време на отгряване охлаждането се извършва в пещ, докато по време на нормализиране се извършва на въздух.

Методи за защита на метали от ерозия

Основното направление в защитата на металните материали от ерозия е разработването на специални покрития. По-специално, метализацията под формата на нанасяне на антикорозионна сплав върху детайла повишава химичните и механичните качества на конструкцията. В резултат на това износването се намалява и дизайнът на частта може да запази предишното си представяне.

Разработват се и неметални устойчиви на износване покрития за специфични приложения. Например, ерозията на метали, образувана в условията на триене на повърхности, често се среща в частите на превозното средство. За този вид защита се използват диамантени, керамични и комбинирани съединения с повишена здравина и твърдост.

Характеристикизащита от газова ерозия

В този случай акцентът не е върху механичната защита на частите, а върху химико-физическата изолация. Могат да се използват както специални режими на съхранение и съхранение на материали, така и специални смазки, които предотвратяват ерозията на метала. Защитата и предотвратяването на износване също разчитат на топлоизолацията.

В тази посока се използват материали като чист хром и NT марка nairite. Недостатъкът на хрома е, че той се характеризира с липса на здравина и пластичност. Поради тази причина рядко се използва като елемент от структурна изолация. Що се отнася до наирита, на негова основа се изработват гумиращи течни смеси, чрез които се образуват монолитни устойчиви на износване уплътнения.

Метод на защита чрез термично пръскане

Това е универсална защитна технология, която е подходяща както за предотвратяване на корозия, така и за механична изолация на износване. Техниката на неговото приложение се състои във факта, че цинковите частици се нанасят върху повърхността на детайла с газова струя. За разлика от други методи за метализация, този метод образува защитен слой с дебелина до десетки микрона. По този начин се предотвратяват ерозионните процеси, които възникват във възлите на инженерното оборудване, както и в транспортните мрежи и главните нефтопроводи.

Заключение

Процесите на отрицателно въздействие върху металните конструкции принуждават оперативните компании да харчатголеми суми за издръжката им. В същото време най-ефективните средства за защита, като правило, са по-скъпи. От друга страна, предварителните проучвания на условията на употреба на продуктите за рисковете от образуване на ръжда или метална ерозия могат да сведат до минимум тези разходи. Факт е, че много технически и защитни свойства на критичните структури са заложени на етапа на избор на сплав. Чрез легирането и въвеждането на модифициращи добавки на етапа на производство на детайла е възможно да му се осигурят оптимални защитни качества.