Κατανόηση της διάβρωσης σε περιστρεφόμενα μηχανήματα
Ορισμός: Τι είναι η διάβρωση;
Διάβρωση είναι η σταδιακή φθορά των μεταλλικών επιφανειών μέσω ηλεκτροχημικών ή χημικών αντιδράσεων με το περιβάλλον, με αποτέλεσμα την απώλεια υλικού, την τραχύτητα της επιφάνειας, κοίλωμα, και αποδυνάμωση των μηχανικών εξαρτημάτων. Σε περιστρεφόμενα μηχανήματα, η διάβρωση επηρεάζει τους άξονες, τα ρουλεμάν, τα γρανάζια, τα περιβλήματα και τα δομικά στοιχεία, δημιουργώντας συγκεντρώσεις τάσεων που μπορούν να προκαλέσουν κούραση ρωγμές, τραχιές επιφάνειες που επιταχύνουν φθορά, και σε σοβαρές περιπτώσεις, προκαλώντας άμεση δομική αστοχία από απώλεια υλικού.
Ενώ συχνά θεωρείται ένας αργός, μακροπρόθεσμος μηχανισμός υποβάθμισης, η διάβρωση μπορεί να επιταχύνει σημαντικά τις μηχανικές βλάβες και πρέπει να αποτρέπεται μέσω της σωστής επιλογής υλικού, προστατευτικών επιστρώσεων, περιβαλλοντικού ελέγχου και λιπαντικών που αναστέλλουν τη διάβρωση.
Τύποι διάβρωσης σε μηχανήματα
1. Ομοιόμορφη (Γενική) Διάβρωση
- Εμφάνιση: Ομοιόμορφη επιφανειακή επίθεση σε όλη την εκτεθειμένη περιοχή
- Παράδειγμα: Σκουριά σε απροστάτευτες χαλύβδινες επιφάνειες
- Τιμή: Προβλέψιμο, ποσοτικοποιημένο ως απώλεια υλικών ανά έτος (mils/έτος)
- Αποτέλεσμα: Σταδιακή μείωση του πάχους του τοιχώματος, της τραχύτητας της επιφάνειας
- Λιγότερο επικίνδυνο: Ορατή και προβλέψιμη εξέλιξη
2. Διάβρωση με οπές
- Εμφάνιση: Τοπική προσβολή που δημιουργεί μικρές κοιλότητες ή λάκκους
- Μηχανισμός: Διάσπαση προστατευτικών μεμβρανών σε συγκεκριμένες θέσεις
- Κίνδυνος: Οι λάκκοι λειτουργούν ως συγκεντρώσεις τάσης, προκαλώντας ρωγμές κόπωσης
- Κοινό σε: Ανοξείδωτοι χάλυβες, αλουμίνιο σε περιβάλλοντα χλωριδίου
- Ανίχνευση: Οπτική επιθεώρηση, δοκιμή δινορευμάτων
3. Διάβρωση σχισμών
- Τοποθεσία: Σε κενά, κάτω από παρεμβύσματα, σε συνδέσεις με σπείρωμα
- Μηχανισμός: Το στάσιμο διάλυμα στη σχισμή γίνεται επιθετικό
- Κρυμμένη Φύση: Συχνά δεν είναι ορατό χωρίς αποσυναρμολόγηση
- Κοινή χρήση σε: Φλάντζες, κάτω από δακτυλίους Ο, ρίζες σπειρώματος
4. Γαλβανική διάβρωση
- Αιτία: Ανόμοια μέταλλα σε ηλεκτρική επαφή με τον ηλεκτρολύτη που υπάρχει
- Παράδειγμα: Χαλύβδινος άξονας σε χάλκινο ρουλεμάν με ρύπανση από νερό
- Αποτέλεσμα: Περισσότερο ανοδικό (ενεργό) μέταλλο διαβρώνεται κατά προτίμηση
- Πρόληψη: Απομονώστε ανόμοια μέταλλα, χρησιμοποιήστε συμβατά υλικά
5. Ρωγμάτωση λόγω διάβρωσης λόγω καταπόνησης (SCC)
- Μηχανισμός: Εφελκυστική τάση + διαβρωτικό περιβάλλον = ανάπτυξη ρωγμών
- Κίνδυνος: Μπορεί να προκαλέσει ξαφνική αστοχία σε τάσεις πολύ κάτω από το όριο διαρροής
- Συνήθεις συνδυασμοί: Ανοξείδωτο ατσάλι + χλωρίδια· ορείχαλκος + αμμωνία
- Πρόληψη: Επιλογή υλικού, ανακούφιση από την τάση, έλεγχος περιβάλλοντος
6. Διάβρωση λόγω τριβής
- Μηχανισμός: Μικροκίνηση + διάβρωση σε πρεσαριστές ή βιδωτές συνδέσεις
- Εμφάνιση: Κοκκινωπό-καφέ (οξείδιο του σιδήρου) ή μαύρη σκόνη
- Αποτέλεσμα: Χαλαρώνει τις κολλήσεις, δημιουργεί επιφανειακές φθορές
- Κοινή χρήση σε: Διεπαφές ρουλεμάν-άξονα, συρρικνούμενες προσαρμογές που αντιμετωπίζουν κραδασμούς
Επιπτώσεις στα εξαρτήματα μηχανημάτων
Ρουλεμάν
- Η επιφανειακή δημιουργία οπών προκαλεί αποφλοίωση λόγω κόπωσης
- Τα υπολείμματα διάβρωσης λειτουργούν ως λειαντικά
- Μόλυνση λιπαντικού από προϊόντα διάβρωσης
- Δραματικά μειωμένη διάρκεια ζωής ρουλεμάν (δυνατότητα μείωσης 50-90%)
Άξονες
- Οι λάκκοι διάβρωσης λειτουργούν ως σημεία έναρξης ρωγμών λόγω κόπωσης
- Μειώνει την αποτελεσματική διάμετρο και αντοχή
- Η τραχύτητα της επιφάνειας επηρεάζει τη λειτουργία των ρουλεμάν και της στεγανοποίησης
- Η τριβή στις πιεστικές συναρμολογήσεις χαλαρώνει τα εξαρτήματα
Γρανάζια
- Η διάβρωση της επιφάνειας των δοντιών επιταχύνει την κόπωση από τις ουλές
- Αυξάνει την τραχύτητα της επιφάνειας και τον θόρυβο
- Οι διαβρωμένες επιφάνειες έχουν κακά χαρακτηριστικά λίπανσης
- Η διάβρωση της ρίζας του δοντιού μειώνει την αντοχή στην κάμψη
Δομικά Στοιχεία
- Μειωμένη ικανότητα φόρτωσης από απώλεια διατομής
- Συγκέντρωση τάσης σε κοιλότητες διάβρωσης
- Ζητήματα εμφάνισης και αξιοπιστίας
- Προκαλώντας διάβρωση από μπουλόνι αγκύρωσης θεμελίωσης χαλαρότητα
Μέθοδοι ανίχνευσης
Οπτική επιθεώρηση
- Ψάξτε για σκουριά, αποχρωματισμό, ουλές
- Ελέγξτε για προϊόντα διάβρωσης (λευκές, πράσινες ή κόκκινες επικαθίσεις)
- Επιθεωρήστε τα στοιχεία στερέωσης για σκουριά ή φθορά
- Ελέγξτε για διαρροές στις αρθρώσεις (υποδηλώνει διάβρωση σε σχισμές)
Ανάλυση Δονήσεων
- Οι επιφάνειες που έχουν υποστεί τριβή λόγω διάβρωσης αυξάνουν τους κραδασμούς υψηλής συχνότητας
- Η διάτρηση δημιουργεί υπογραφές κρούσης παρόμοιες με τα μηχανικά ελαττώματα
- Δευτερεύουσες επιδράσεις: οι ρωγμές που προκαλούνται από τη διάβρωση παράγουν χαρακτηριστικές υπογραφές
Μη Καταστροφικές Δοκιμές
- Υπερηχητικός έλεγχος: Μετράει το υπόλοιπο πάχος του τοίχου
- Έντι Κέρεντ: Ανιχνεύει επιφανειακή διάβρωση και σκασίματα
- Μαγνητικό σωματίδιο: Αποκαλύπτει ρωγμές που προκαλούνται από τη διάβρωση
- Ακτινογραφία: Εμφανίζει εσωτερική διάβρωση σε δυσπρόσιτες περιοχές
Ανάλυση λαδιού
- Ανίχνευση περιεκτικότητας σε νερό (δοκιμή Karl Fischer)
- Διαβρωτικοί ρύποι (οξέα, άλατα)
- Μεταλλικά σωματίδια από διάβρωση
- Δοκιμή pH για όξινες συνθήκες
Πρόληψη και Έλεγχος
Επιλογή Υλικού
- Ανθεκτικά στη διάβρωση κράματα: Ανοξείδωτο ατσάλι, μπρούντζος, ειδικά κράματα για σκληρά περιβάλλοντα
- Συμβατότητα υλικών: Αποφύγετε τα γαλβανικά ζεύγη ή χρησιμοποιήστε απομόνωση
- Επιλογή Βαθμού: Αντιστοιχίστε το υλικό σε συγκεκριμένο διαβρωτικό περιβάλλον
Προστατευτικές επιστρώσεις
- Χρώμα: Προστασία φραγμού για δομικό χάλυβα
- Επιμετάλλωση: Χρώμιο, νικέλιο, ψευδάργυρος για κρίσιμες επιφάνειες
- Γαλβανισμός: Επίστρωση ψευδαργύρου για εξωτερικές/υγρές εφαρμογές
- Ειδικές επιστρώσεις: Εποξειδικό, κεραμικό, θερμικό σπρέι για σοβαρές συνθήκες
Λάδωμα
- Λιπαντικά με αναστολείς σκουριάς και διάβρωσης
- Αποκλείστε την υγρασία και τους ρύπους
- Διατηρήστε τις επιφάνειες που προστατεύουν από το φιλμ λαδιού
- Τακτικές αλλαγές λαδιών για την απομάκρυνση νερού και οξέων
Περιβαλλοντικός Έλεγχος
- Αποτελεσματική σφράγιση για την αποφυγή υγρασίας
- Αφύγρανση για κλειστό εξοπλισμό
- Αερισμός για την αποφυγή συμπύκνωσης
- Περιβλήματα για εξωτερικό εξοπλισμό
- Ελέγξτε τη θερμοκρασία για να αποφύγετε τους κύκλους συμπύκνωσης
Πρακτικές Σχεδιασμού
- Αποφύγετε τις ρωγμές όπου μπορεί να κρυφτεί η διάβρωση
- Παρέχετε αποστράγγιση για συσσώρευση υγρασίας
- Σχεδιασμός για πρόσβαση για καθαρισμό και επιθεώρηση
- Χρησιμοποιήστε θυσιαστικές ανόδους σε ορισμένες εφαρμογές
Η διάβρωση, αν και είναι κυρίως χημική διεργασία, έχει σοβαρές μηχανικές συνέπειες στα περιστρεφόμενα μηχανήματα. Ο ρόλος της στην έναρξη ρωγμών λόγω κόπωσης, στην επιτάχυνση της φθοράς και στη δημιουργία επιφανειακών ελαττωμάτων καθιστά την πρόληψη της διάβρωσης μέσω της σωστής επιλογής υλικών, των προστατευτικών μέτρων και του περιβαλλοντικού ελέγχου απαραίτητη για τη μακροπρόθεσμη αξιοπιστία και ασφάλεια των μηχανημάτων.