Memahami Korosi pada Mesin Berputar
Korosi adalah kerusakan bertahap permukaan logam melalui reaksi elektrokimia atau kimia dengan lingkungan, yang mengakibatkan hilangnya material, kekasaran permukaan, mengadu, dan melemahnya komponen mekanis. Pada mesin yang berputar, ia menyerang poros, bantalan, roda gigi, selongsong, dan elemen struktural, menciptakan konsentrasi tegangan yang dapat memicu kelelahan retakan, permukaan kasar yang mempercepat memakai, dan - dalam kasus yang parah - menyebabkan kegagalan struktural langsung melalui hilangnya material penahan beban. Hal ini sering dianggap sebagai mekanisme degradasi jangka panjang yang lambat, namun dapat mempercepat kegagalan mekanis secara tajam, oleh karena itu harus dikontrol melalui pemilihan material yang disengaja, lapisan pelindung, kontrol lingkungan, dan pelumas yang menghambat korosi.
1. Definisi: Apa itu Korosi?
Pada intinya, korosi adalah kembalinya logam yang dimurnikan menjadi senyawa yang lebih rendah energi dan lebih stabil - biasanya berupa oksida, hidroksida, atau garam. Sebagian besar korosi industri adalah elektrokimiamembutuhkan anoda (tempat logam larut), katoda (tempat reaksi reduksi terjadi), jalur logam di antara keduanya, dan elektrolit seperti uap air, kondensat, atau cairan proses. Singkirkan salah satu dari ini dan reaksi akan berhenti, yang merupakan prinsip di balik hampir semua strategi pencegahan di bawah ini.
Korosi jarang bekerja sendirian. Pada peralatan yang berputar, korosi biasanya dikombinasikan dengan pembebanan mekanis, sehingga bahaya praktisnya bukan hanya kehilangan ketebalan dinding tetapi juga cara korosi menyemai dan menyuburkan mode kegagalan lainnya - retak fatik, abrasif memakai, kehilangan kesesuaian, dan kerusakan pelumas. Poros yang kehilangan beberapa sepersepuluh milimeter karena karat umum mungkin tidak terpengaruh, tetapi poros yang sama dengan satu lubang korosi tajam pada alur pasak dapat mengalami kegagalan yang sangat parah.
2. Jenis-jenis Korosi pada Mesin
Korosi Seragam (Umum)
- Penampilan: Serangan permukaan yang merata di seluruh area yang terpapar.
- Contoh: Berkaratnya permukaan baja karbon yang tidak terlindungi.
- Kecepatan: Dapat diprediksi, dikuantifikasi sebagai kerugian material per tahun (mil per tahun, atau mm/tahun).
- Memengaruhi: Pengurangan ketebalan dinding secara bertahap dan peningkatan kekasaran permukaan secara umum.
- Mempertaruhkan: Bentuk yang paling tidak berbahaya, karena perkembangannya terlihat dan dapat diprediksi serta dapat dirancang dengan kelonggaran korosi.
Korosi Lubang
- Penampilan: Serangan lokal yang menciptakan rongga atau lubang kecil.
- Mekanisme: Kerusakan film pasif pelindung pada titik-titik tertentu, di mana anoda kecil mendorong kehilangan logam yang dalam dan terkonsentrasi.
- Bahaya: Setiap lubang bertindak sebagai konsentrasi tegangan yang dapat memulai kelelahan retak - jauh lebih berbahaya daripada volume yang hilang dalam jumlah kecil.
- Biasa saja: Baja tahan karat dan aluminium di lingkungan yang mengandung klorida.
- Deteksi: Inspeksi visual dan pengujian arus pusar.
Korosi Celah
- Lokasi: Pada celah, di bawah gasket dan pada sambungan berulir.
- Mekanisme: Larutan stagnan yang terperangkap dalam celah menjadi kekurangan oksigen dan agresif secara kimiawi.
- Alam yang tersembunyi: Seringkali tidak terlihat tanpa pembongkaran.
- Umum di: Flensa, di bawah cincin-O, dan pada akar ulir.
Korosi Galvanik
- Menyebabkan: Dua logam yang berbeda dalam kontak listrik dengan elektrolit yang ada.
- Contoh: Poros baja yang berjalan dalam bantalan perunggu dengan kontaminasi air.
- Memengaruhi: Logam yang lebih anodik (aktif secara elektrokimia) akan terkorosi secara istimewa, sementara logam yang lebih mulia terlindungi.
- Pencegahan: Isolasi logam yang berbeda secara elektrik, atau pilih bahan yang letaknya berdekatan dalam rangkaian galvanik.
Retak Korosi Tegangan (SCC)
- Mekanisme: Tegangan tarik yang berkelanjutan dikombinasikan dengan lingkungan korosif tertentu mendorong pertumbuhan retak.
- Bahaya: Dapat menyebabkan kegagalan yang terlihat rapuh secara tiba-tiba pada tekanan yang jauh di bawah kekuatan luluh material.
- Kombinasi umum: Baja tahan karat dengan klorida; kuningan dengan amonia.
- Pencegahan: Pemilihan material, penghilang stres, dan pengendalian lingkungan.
Korosi yang Meresahkan
- Mekanisme: Gerakan mikro ditambah korosi pada sambungan tekan atau sambungan baut, di mana slip kecil yang berulang-ulang akan mengikis permukaan.
- Penampilan: Oksida besi berwarna coklat kemerahan (“kakao”) atau bubuk hitam halus.
- Memengaruhi: Melonggarkan pemasangan interferensi dan merusak permukaan perkawinan.
- Umum di: Antarmuka bantalan-ke-poros dan penyusutan yang sesuai dengan getaran.
3. Efek pada Komponen Mesin
Bantalan
- Lubang di permukaan memicu kelelahan pengelupasan pada jalur balap dan elemen bergulir.
- Puing-puing korosi menjadi abrasif tubuh ketiga di dalam bantalan.
- Produk korosi mencemari pelumas dan menurunkan lapisan oli.
- Umur bearing dapat dikurangi secara dramatis - pengurangan 50-90% dimungkinkan.
Poros
- Lubang korosi bertindak sebagai tempat inisiasi retak fatik, prekursor untuk rotor retak.
- Kehilangan bagian mengurangi diameter dan kekuatan efektif.
- Kekasaran permukaan akan menurunkan pengoperasian bearing dan seal.
- Keresahan pada saat menekan fiting akan melonggarkan komponen yang terpasang dan menggeser kondisi keseimbangan rotor.
Roda gigi
- Korosi permukaan gigi mempercepat kelelahan kontak (pitting).
- Kekasaran permukaan yang meningkat akan meningkatkan kebisingan dan kehilangan sambungan.
- Sisi yang terkorosi tidak dapat menahan pelumas dengan baik, sehingga memperburuk siklus keausan.
- Korosi akar gigi mengurangi kekuatan lentur - lihat juga cacat roda gigi.
Komponen Struktural
- Berkurangnya kapasitas angkut beban akibat kehilangan bagian.
- Konsentrasi tegangan pada lubang korosi.
- Penampilan yang menurun dan keandalan yang berkurang secara keseluruhan.
- Korosi baut jangkar pondasi yang menyebabkan kerusakan mekanis kelonggaran dan melembutkan kekakuan penyangga.
4. Metode Deteksi
Inspeksi Visual
- Perhatikan adanya karat, perubahan warna dan lubang.
- Periksa produk korosi - endapan putih, hijau atau merah.
- Periksa pengencang apakah ada karat atau kerusakan.
- Perhatikan adanya suara gemericik pada sambungan, yang menandakan adanya korosi celah yang tersembunyi.
Analisis Getaran
Korosi bukanlah penyebab utama frekuensi rendah getaran, tetapi konsekuensi mekanisnya sangat terlihat pada program getaran:
- Permukaan yang terkikis akibat korosi akan meningkatkan getaran frekuensi tinggi broadband.
- Lubang menimbulkan tanda benturan yang mirip dengan cacat mekanis yang terlokalisasi.
- Efek sekunder yang paling penting: retakan yang dipicu oleh korosi menghasilkan karakteristik 2 × harmonik pertumbuhan poros yang retak, dan bantalan yang terkorosi menunjukkan hal yang klasik cacat bantalan frekuensi.
Karena gejalanya muncul secara perlahan, periodik sedang tren dari keseluruhan level dan pita frekuensi bearing adalah cara praktis untuk menangkap kerusakan akibat korosi sebelum bertambah parah.
Pengujian Non-Destruktif
Saat dicurigai adanya korosi, pengujian non-destruktif mengukurnya secara langsung:
- Pengujian ultrasonik: mengukur ketebalan dinding yang tersisa.
- Arus Eddy: mendeteksi korosi permukaan dan lubang melalui probe arus pusar.
- Partikel magnetik: mengungkapkan retakan permukaan yang dipicu oleh korosi.
- Radiografi: menunjukkan korosi internal di area yang tidak dapat diakses.
Analisis Minyak
Analisis minyak menangkap kimiawi sebelum mekaniknya gagal:
- Deteksi kandungan air (uji Karl Fischer).
- Kontaminan korosif seperti asam dan garam.
- Partikel logam yang dilepaskan oleh korosi.
- Pengujian pH untuk menandai kondisi asam yang memicu korosi.
5. Pencegahan dan Pengendalian
Pemilihan Material
- Paduan tahan korosi: Baja tahan karat, perunggu, paduan khusus untuk lingkungan yang keras
- Kompatibilitas material: hindari pasangan galvanik, atau isolasi logam yang berbeda.
- Pemilihan kelas: mencocokkan paduan spesifik dengan lingkungan korosif tertentu.
Lapisan Pelindung
- Cat: perlindungan penghalang untuk baja struktural.
- Pelapisan: krom, nikel atau seng untuk permukaan yang kritis.
- Galvanisasi: lapisan seng untuk aplikasi luar ruangan atau basah.
- Pelapis khusus: Epoxy, keramik, semprotan termal untuk kondisi parah
Pelumasan
- Gunakan pelumas yang diformulasikan dengan penghambat karat dan korosi.
- Singkirkan kelembapan dan kontaminan dari sistem.
- Pertahankan lapisan oli secara kontinu yang melindungi permukaan - lihat pelumasan bantalan.
- Ganti oli sesuai jadwal untuk menghilangkan akumulasi air dan asam.
Pengendalian Lingkungan
- Penyegelan yang efektif untuk mencegah kelembapan.
- Dehumidifikasi untuk peralatan tertutup.
- Ventilasi untuk mencegah kondensasi.
- Penutup untuk peralatan luar ruangan.
- Kontrol suhu untuk menghindari siklus kondensasi yang berulang.
Praktik Desain
- Hindari celah-celah di mana korosi dapat bersembunyi dan berkonsentrasi.
- Sediakan drainase agar air tidak menggenang.
- Desain untuk akses pembersihan dan pemeriksaan.
- Gunakan anoda korban di mana perlindungan katodik sesuai.
6. Korosi dan Alur Kerja Penyeimbangan
Korosi secara diam-diam merusak kualitas keseimbangan. Material yang hilang dari satu sisi timbangan rotor, penumpukan produk di atas tambalan yang terkorosi, atau bobot keseimbangan yang merayap pada fiting yang resah dan longgar, semuanya menggeser distribusi massa dan mendorong 1× ketidakseimbangan respons. Untuk alasan ini, rotor yang mengalami korosi saat digunakan harus diperiksa ulang setelah dibersihkan atau diperbaiki dan bukannya diasumsikan masih baik. Di lapangan, hal ini dilakukan tanpa pembongkaran dengan menggunakan alat analisis dua saluran portabel seperti Keseimbangan-1a, yang mengukur 1 × amplitudo dan fase pada bantalan mesin itu sendiri, memungkinkan Anda mengoreksi titik berat yang baru, dan memverifikasi ketidakseimbangan sisa terhadap kelas ISO 21940-11 yang sesuai. Memasangkan pemeriksaan getaran tersebut dengan pengukuran ketebalan dinding NDT memberikan gambaran lengkap tentang kesehatan mekanis dan struktural rotor yang terkorosi.
Korosi, meskipun pada dasarnya adalah proses kimiawi, membawa konsekuensi mekanis yang mendalam pada mesin yang berputar. Perannya dalam memicu retakan akibat kelelahan, mempercepat keausan, dan menciptakan cacat permukaan adalah hal yang membuat pencegahan - melalui pemilihan material yang tepat, tindakan perlindungan, dan kontrol lingkungan - penting untuk keandalan dan keselamatan jangka panjang.
