درک خوردگی در ماشین آلات دوار
خوردگی عبارت است از زوال تدریجی سطوح فلزی از طریق واکنشهای الکتروشیمیایی یا شیمیایی با محیط که منجر به از بین رفتن مواد، زبری سطح،, گودبرداری، و تضعیف اجزای مکانیکی است. در ماشینهای دوار، خوردگی به شافتها، بلبرینگها، چرخدندهها، محفظهها و عناصر سازهای حمله میکند و تنشهای متمرکزی ایجاد میکند که میتوانند خستگی ترکها، سطوح زبری که سرعت میگیرند پوشیدنرا آغاز کند، و — در موارد شدید — باعث شکست مستقیم سازه از طریق ازدسترفتن مواد حامل بار شود. اغلب بهعنوان یک مکانیسم تخریب آهسته و طولانیمدت در نظر گرفته میشود، اما میتواند شکست مکانیکی را بهشدت تسریع کند، به همین دلیل باید با انتخاب قصدمندانه مواد، پوششهای محافظی، کنترل محیط و روغنهای تثبیتشدهٔ خوردگی کنترل شود.
1. تعریف: خوردگی چیست؟
در اصل، خوردگی بازگشت فلزی پالایششده به یک ترکیب انرژی کمتر و پایدارتر است — معمولاً یک اکسید، هیدروکسید یا نمک. بیشتر خوردگی صنعتی electrochemicalاست: نیاز به آنود (جایی که فلز محلول میشود)، کاتود (جایی که واکنش کاهش رخ میدهد)، یک مسیر فلزی بین آنها و یک الکترولیت مانند رطوبت، چگالش یا مایع فرآیند دارد. حذف هر یک از اینها واکنش را متوقف میکند، که اصل بسیاری از استراتژیهای پیشگیری در زیر است.
خوردگی به ندرت بهتنهایی عمل میکند. در تجهیزات دوار، معمولاً با بارگذاری مکانیکی ترکیب میشود، بنابراین خطر عملی نه تنها ازدسترفتن ضخامت دیواره است، بلکه روشی است که خوردگی سایر حالتهای شکست را بذر میکند و تغذیه میکند — ترکهای خستگی، کیسانی پوشیدن، ازدسترفتن تناسب و تخریب روغن. شافتی که چند دهم میلیمتر به خوردگی عمومی ازدست میدهد ممکن است تحتتأثیر قرار نگیرد، اما همان شافت با یک حفرهٔ خوردگی تک تیز در یک قفل میتواند بهشدت شکست بخورد.
2. انواع خوردگی در ماشینها
خوردگی یکنواخت (عمومی)
- ظاهر: حمله یکنواخت سطح در تمام ناحیهٔ در معرض تماس.
- مثال: زنگزدگی سطحهای فولاد کربنی محافظنشده.
- نرخ: قابل پیشبینی، اندازهگیریشده بهصورت مواد ازدسترفته در سال (میل در سال یا میلیمتر/سال).
- اثر: کاهش تدریجی در ضخامت دیواره و افزایش عمومی در زبری سطح.
- ریسک: کمترین شکل خطرناک زیرا پیشرفت قابل دیدن و قابل پیشبینی است و میتواند با اختصاص جایگاه خوردگی طراحی شود.
خوردگی نقطهای
- ظاهر: حمله موضعی که تجاویز یا حفرههای کوچکی ایجاد میکند.
- مکانیسم: تخریب فیلم محافظ غیرفعال در نقاط خاص، جایی که یک آند کوچک باعث از دست رفتن فلز عمیق و متمرکز میشود.
- خطر: هر حفره به عنوان تمرکز تنش عمل میکند که میتواند یک خستگی ترک شروع کند — بسیار خطرناکتر از حجم کم از دست رفتهاش پیشنهاد میدهد.
- Common on: فولاد ضد زنگ و آلومینیوم در محیطهای حاوی کلرید.
- تشخیص: بازرسی بصری و آزمایش جریان گردابی.
خوردگی شکاف
- مکان: در شکافها، زیر واشرها و در اتصالات رزوهدار.
- مکانیسم: محلول ایستا پرشده در شکافی فاقد اکسیژن و شیمیایی تهاجمی میشود.
- Hidden nature: اغلب بدون جدایی پاسخ نیست.
- رایج در: شفتها، زیر حلقههای O و در ریشههای رزوه.
خوردگی گالوانیک
- علت: دو فلز متفاوت در تماس الکتریکی با الکترولیت حاضر.
- مثال: یک شفت فولادی در حال کار در یک بلبرینگ برنز با آلودگی آب.
- اثر: فلز آندتر (الکتروشیمیایی فعالتر) ترجیحاً خورده میشود در حالی که فلز نجیب محافظت میشود.
- پیشگیری: فلزات متفاوت را از نظر الکتریکی جدا کنید یا مواد را انتخاب کنید که در سری گالوانیک نزدیک یکدیگر قرار دارند.
ترکهای ناشی از خوردگی تنش (SCC)
- مکانیسم: تنش کششی فزاینده ترکیب شده با یک محیط خوردگی خاص رشد ترک را رانده میکند.
- خطر: میتواند شکست ناگهانی و شکنندهمانندی را در تنشهای بسیار کمتر از حد تسلیم ماده ایجاد کند.
- ترکیبات معمول: فولاد ضد زنگ با کلریدها؛ برنج با آمونیاک.
- پیشگیری: انتخاب ماده، تخفیف تنش و کنترل محیطی.
خوردگی اصطکاکی
- مکانیسم: حرکت ریزمقیاس به علاوه خوردگی در اتصالات فشاری یا پیچشده، جایی که لغزش کوچک مکرر سطح را نوارهگیری و دوباره اکسیدشدگی میکند.
- ظاهر: اکسید آهن قهوهای-قرمز ("پودر کاکائو") یا یک پودر سیاه ریز.
- اثر: اتصالات تداخل را شل میکند و سطوح جفت شده را آسیب میزند.
- رایج در: رابطهای بلبرینگ-میل و اتصالات انقباضی تحت لرزش.
3. اثرات بر اجزای ماشینآلات
بلبرینگ
- چالههای سطحی خستگی را آغاز میکند پوسته پوسته شدن بر روی مسیرهای غلتشی و عناصر غلتشی.
- باقیمانده خوردگی به عنوان یک سایشی شخص ثالث درون بلبرینگ عمل میکند.
- محصولات خوردگی روغنکاری را آلوده و فیلم روغن را تخریب میکند.
- عمر بلبرینگ میتواند به شدت کاهش یابد — کاهشهایی به 50–90 درصد ممکن است.
شفتها
- چالههای خوردگی به عنوان جایگاه آغاز ترک خستگی عمل میکند، پیشدرآمد روتور ترک خورده.
- کاهش مقطع قطر مؤثر و مقاومت را کاهش میدهد.
- خشونت سطح عملکرد بلبرینگ و درپوش را تخریب میکند.
- اصطکاک در اتصالات فشاری اجزای نصبشده را شل میکند و وضعیت تعادل روتور را تغییر میدهد.
چرخ دنده ها
- خوردگی سطح دندان خستگی تماسی (چالهای) را تسریع میکند.
- زبری سطح افزایش یافته نویز و تلفات درگیری را افزایش میدهد.
- پهلویهای فرسوده روغن را ضعیف نگه میدارند و چرخه سایش را بدتر میکنند.
- خوردگی ریشه دندان مقاومت خمشی را کاهش میدهد — بههمچنین مراجعه کنید نقص دنده.
اجزای سازهای
- ظرفیت تحمل بار کاهش یافته از نتیجه آسیب بخش.
- تمرکز تنش در فرورفتگیهای خوردگی.
- ظاهر تنزل یافته و اعتماد بهپایی کلی کاهش.
- خوردگی میلپیچ لنگر بنیاد که باعث مکانیکی سستی و صلابت تکیهگاه را نرم میکند.
۴. روشهای تشخیص
بازرسی بصری
- برای زنگ، تغییر رنگ و فرورفتگی جستجو کنید.
- محصولات خوردگی را بررسی کنید — رسوبات سفید، سبز یا قرمز.
- اتصالات را برای زنگ یا تخریب بررسی کنید.
- برای نشتی در مفاصل نظارت کنید، نشانه مشخصی از خوردگی شکاف پنهان.
تحلیل ارتعاشات
خوردگی تولیدکننده اساسی ارتعاش فرکانس پایین نیست لرزش، اما عواقب مکانیکی آن برای برنامه ارتعاشی بسیار قابل رؤیت است:
- سطوح ناهموار از خوردگی ارتعاش فرکانس بالا با باند وسیع را افزایش میدهند.
- فرورفتگیها امضاهای ضربهای مشابه با عیوب مکانیکی موضعی ایجاد میکنند.
- اثرات ثانویه مهمتر هستند: ترک ناشی از خوردگی مشخصه را تولید میکند 2× harmonic رشد شفت ترکخورده، و یاتاقانهای فرسوده کلاسیک را نشان میدهند عیب یاتاقان frequencies.
چون علائم بهآهستگی ظهور مییابند، تناوبی پرطرفدار سطوح کلی و باندهای فرکانس یاتاقان روش عملی برای گرفتن آسیب ناشی از خوردگی قبل از شتاب گرفتن است.
آزمایش غیر مخرب
زمانی که مشکوک به خوردگی است، آزمایش غیر مخرب آن را به طور مستقیم اندازهگیری میکند:
- تست فراصوتی: ضخامت دیواره باقیمانده را اندازهگیری میکند.
- جریان گردابی: خوردگی سطحی و فرورفتگیها را از طریق یک پروب جریان گردابی.
- ذرات مغناطیسی: ترکهای سطحی ناشی از خوردگی را نمایان میسازد.
- رادیوگرافی: خوردگی داخلی در مناطق غیرقابل دسترس را نشان میدهد.
آنالیز روغن
تحلیل روغن شیمیاء را قبل از ناکامی مکانیزمها میگیرد:
- تشخیص محتوای آب (تست کارل فیشر).
- آلایندههای خوردگیزا مانند اسیدها و نمکها.
- ذرات فلزی آزاد شده توسط خوردگی.
- تست pH برای شناسایی شرایط اسیدی و تشدیدکننده خوردگی.
۵. پیشگیری و کنترل
انتخاب مواد
- آلیاژهای مقاوم به خوردگی: فولاد ضد زنگ، برنز، آلیاژهای ویژه برای محیطهای خشن
- سازگاری مواد: از جفتهای گالوانیکی اجتناب کنید یا فلزات نامشابه را جدا کنید.
- انتخاب درجه: آلیاژ مشخصی را با محیط خوردگی مخصوصی تطابق دهید.
پوششهای محافظ
- رنگ: حفاظت سد برای فولاد ساختمانی.
- آبکاری: کروم، نیکل یا روی برای سطوح حساس.
- Galvanising: پوشش روغنی برای کاربردهای فضای باز یا محیطهای مرطوب.
- پوششهای تخصصی: اپوکسی، سرامیک، اسپری حرارتی برای شرایط سخت
روانکاری
- از روغنهای فرمولهشده با بازدارندگیهای زنگ و خوردگی استفاده کنید.
- رطوبت و آلودگیها را از سیستم خارج کنید.
- یک فیلم روغن پیوسته را حفظ کنید که سطح را محافظت میکند — ببینید زریقهکاری بلبرینگ.
- روغن را بر اساس برنامه تعویض کنید تا آب و اسیدهای انباشتهشده را حذف کنید.
کنترل محیطی
- درزبندی موثر برای خارج کردن رطوبت.
- کاهش رطوبت برای تجهیزات بستهشده.
- تهویه برای جلوگیری از تشکیل شبنم.
- محفظهها برای تجهیزات فضای باز.
- کنترل دما برای جلوگیری از چرخههای تشبیهشده مکرر.
شیوههای طراحی
- درزها و شکافهایی که خوردگی میتواند در آنها پنهان و متمرکز شود را کاهش دهید.
- درهمریختگی برای جلوگیری از جمعشدگی رطوبت.
- طراحی برای دسترسی به منظور پاکیزگی و بازرسی.
- از آندهای فداکار در جایی که حفاظت کاتودی مناسب است استفاده کنید.
6. خوردگی و گردش کار متعادلکاری
خوردگی بیسروصدا کیفیت متعادلی را تحت تأثیر قرار میدهد. مواد از یک طرف یک روتور، رسوب محصول بر روی بخشهای خورده یا وزن متعادلکنندهای که بر روی اتصال فرسوده و شلشدهای سر میخورد، همگی توزیع جرم را تغییر میدهند و پاسخ 1× را افزایش میدهند. عدم تعادل پاسخ. به این دلیل، یک روتور که در حین کار خورده میشد باید پس از تمیزکاری یا تعمیر مجدداً بررسی شود تا اینکه فرض شود خوب است. در میدان این کار با استفاده از یک دستگاه تحلیلگر قابل حمل دو کانالی مثل انجام میشود بالانس-1aکه اندازه گیری دامنه و فاز 1x در یاتاقان های ماشین را انجام می دهد، به شما امکان می دهد نقطه سنگین جدید را تصحیح کنید و تایید کنید عدم تعادل باقیمانده مقابل درجه ISO 21940-11 مناسب. ترکیب این بررسی ارتعاش با اندازه گیری ضخامت دیوار غیر مخرب، تصویری کامل از سلامت مکانیکی و ساختاری روتور خورده شده ارائه می دهد.
خوردگی، اگرچه اساساً یک فرآیند شیمیایی است، عواقب مکانیکی عمیقی در ماشین های دوار دارد. نقش آن در آغاز ترک های خستگی، شتاب دهنده تغییر شکل و ایجاد نقایص سطحی است که پیشگیری از طریق انتخاب ماده صحیح، اقدامات حفاظتی و کنترل محیطی را برای قابلیت اطمینان و ایمنی طولانی مدت ضروری می کند.
