הבנת קורוזיה במכונות מסתובבות
הגדרה: מהי קורוזיה?
קורוזיה הוא ההידרדרות ההדרגתית של משטחי מתכת באמצעות תגובות אלקטרוכימיות או כימיות עם הסביבה, וכתוצאה מכך אובדן חומר, חספוס פני השטח, גורים, והחלשת רכיבים מכניים. במכונות מסתובבות, קורוזיה משפיעה על צירים, מיסבים, גלגלי שיניים, מעטפות ואלמנטים מבניים, ויוצרת ריכוזי מתח שיכולים ליזום עייפות סדקים, משטחים מחספסים שמאיצים לִלבּוֹשׁ, ובמקרים חמורים, גרימת כשל מבני ישיר כתוצאה מאובדן חומרי.
למרות שלעתים קרובות נחשבת קורוזיה למנגנון התפרקות איטי וארוך טווח, היא יכולה להאיץ משמעותית כשלים מכניים ויש למנוע אותה באמצעות בחירת חומרים נכונה, ציפויים מגנים, בקרת סביבה וחומרי סיכה המונעים קורוזיה.
סוגי קורוזיה במכונות
1. קורוזיה אחידה (כללית)
- הוֹפָעָה: אפילו התקפה שטחית על פני שטח חשוף
- דוּגמָה: חלודה של משטחי פלדה לא מוגנים
- קֶצֶב: ניתן לחיזוי, מכומת כאובדן חומרי לשנה (מיליונים/שנה)
- אֵפֶקְט: הפחתה הדרגתית בעובי הקיר, חספוס פני השטח
- הכי פחות מסוכן: התקדמות נראית לעין וצפויה
2. קורוזיה נקודתית
- הוֹפָעָה: התקפה מקומית היוצרת חללים או בורות קטנים
- מַנגָנוֹן: פירוק של סרטי הגנה במקומות ספציפיים
- סַכָּנָה: בורות פועלים כריכוזי מאמץ, ויוזמים סדקי עייפות
- נפוץ ב: פלדות אל חלד, אלומיניום בסביבות כלוריד
- זיהוי: בדיקה ויזואלית, בדיקת זרמי מערבולת
3. קורוזיה בסדקים
- מִקוּם: בפערים, מתחת לאטמים, בחיבורים הברגה
- מַנגָנוֹן: תמיסה עומדת בסדק הופכת לאגרסיבית
- טבע נסתר: לעיתים קרובות לא נראה לעין ללא פירוק
- נפוץ ב: אוגנים, מתחת לטבעות O, שורשי הברגה
4. קורוזיה גלוונית
- לִגרוֹם: מתכות שונות במגע חשמלי עם אלקטרוליט קיים
- דוּגמָה: ציר פלדה במיסב ברונזה עם זיהום מים
- אֵפֶקְט: מתכת אנודית (פעילה) יותר נוטה להחליד באופן מועדף
- מְנִיעָה: בידוד מתכות שונות, שימוש בחומרים תואמים
5. סדקים כתוצאה מקורוזיית מאמץ (SCC)
- מַנגָנוֹן: מאמץ מתיחה + סביבה קורוזיבית = צמיחת סדקים
- סַכָּנָה: יכול לגרום לכשל פתאומי במאמצים נמוכים בהרבה מחוזק הכניעה
- שילובים נפוצים: נירוסטה + כלורידים; פליז + אמוניה
- מְנִיעָה: בחירת חומרים, הפגת מתחים, בקרת סביבה
6. קורוזיה קשיחה
- מַנגָנוֹן: מיקרו-תנועה + קורוזיה בחיבורי לחץ או בחיבורי ברגים
- הוֹפָעָה: אבקה חומה-אדמדמה (תחמוצת ברזל) או אבקה שחורה
- אֵפֶקְט: משחרר התאמות, יוצר נזק לפני השטח
- נפוץ ב: ממשקי מיסב-ציר, התאמת כיווץ חווה רעידות
השפעות על רכיבי מכונות
מיסבים
- גורים פני השטח יוזמים התקלפות עייפות
- פסולת קורוזיה פועלת כמחטבת
- זיהום חומר סיכה מתוצרי קורוזיה
- חיי מיסב מופחתים באופן דרמטי (ניתן להפחית את אורך חיי המיסב ב-50-90%)
פירים
- בורות קורוזיה משמשים כאתרי התחלה של סדקי עייפות
- מפחית את הקוטר והחוזק האפקטיביים
- חספוס פני השטח משפיע על פעולת המיסב והאטם
- חריצות בחיבורי לחץ משחררות רכיבים
הילוכים
- קורוזיה של פני השטח של השן מאיצה עייפות של שקעים
- מגביר את חספוס פני השטח ואת הרעש
- למשטחים חלודים יש תכונות סיכה ירודות
- קורוזיה של שורש השן מפחיתה את חוזק הכיפוף
רכיבים מבניים
- כושר נשיאת עומס מופחת כתוצאה מאובדן מקטעים
- ריכוז מאמץ בבורות קורוזיה
- חששות לגבי מראה ואמינות
- גורם לקורוזיה של בורג עוגן יסוד רִפיוֹן
שיטות גילוי
בדיקה חזותית
- חפשו חלודה, שינוי צבע, שקעים
- בדוק אם יש תוצרי קורוזיה (משקעים לבנים, ירוקים או אדומים)
- בדוק את מחברים לאיתור חלודה או בלאי
- בדוק אם יש נזילות במפרקים (מעיד על קורוזיה בסדקים)
ניתוח רטט
- משטחים מחוספסים עקב קורוזיה מגבירים רעידות בתדר גבוה
- חורים יוצרים חתימות פגיעה הדומות לפגמים מכניים
- השפעות משניות: סדקים המושרה על ידי קורוזיה מייצרים חתימות אופייניות
בדיקות לא הרסניות
- בדיקות אולטרסאונד: מודד את עובי הדופן שנותר
- זרם מערבולת: מזהה קורוזיה וגורות על פני השטח
- חלקיק מגנטי: חושף סדקים שחלו על ידי קורוזיה
- רדיוגרפיה: מראה קורוזיה פנימית באזורים בלתי נגישים
ניתוח שמן
- גילוי תכולת מים (מבחן קארל פישר)
- מזהמים קורוזיביים (חומצות, מלחים)
- חלקיקי מתכת כתוצאה מקורוזיה
- בדיקת pH לתנאים חומציים
מניעה ובקרה
בחירת חומרים
- סגסוגות עמידות בפני קורוזיה: נירוסטה, ברונזה, סגסוגות מיוחדות לסביבות קשות
- תאימות חומרים: הימנעו משילובי גלווניים או השתמשו בבידוד
- בחירת כיתה: התאמת חומר לסביבה קורוזיבית ספציפית
ציפויי הגנה
- צֶבַע: הגנה מפני מחסומים עבור פלדה מבנית
- ציפוי: כרום, ניקל, אבץ למשטחים קריטיים
- גלוון: ציפוי אבץ ליישומים חיצוניים/רטובים
- ציפויים מיוחדים: אפוקסי, קרמי, תרמי לתנאים קשים
סִיכָה
- חומרי סיכה עם מעכבי חלודה וקורוזיה
- הרחקת לחות ומזהמים
- שמירה על משטחים המגנים על שכבת השמן
- החלפות שמן תקופתיות להסרת מים וחומצות
בקרת סביבה
- איטום יעיל למניעת לחות
- ייבוש לחות עבור ציוד סגור
- אוורור למניעת עיבוי
- מארזים לציוד חיצוני
- בקרת טמפרטורה כדי למנוע מחזורי עיבוי
שיטות עיצוב
- הימנעו מסדקים שבהם קורוזיה יכולה להסתתר
- יש לספק ניקוז להצטברות לחות
- תכנון לגישה לניקוי ובדיקה
- השתמש באנודות קורבנות ביישומים מסוימים
קורוזיה, למרות היותה בעיקרה תהליך כימי, טומנת בחובה השלכות מכניות עמוקות על מכונות מסתובבות. תפקידה ביצירת סדקי עייפות, בהאצת בלאי וביצירת פגמים במשטח הופך את מניעת קורוזיה באמצעות בחירת חומרים נכונה, אמצעי הגנה ובקרת סביבה לחיונית לאמינות ובטיחות המכונות לטווח ארוך.