Comprensione della corrosione nei macchinari rotanti
Definizione: Che cos'è la corrosione?
Corrosione è il graduale deterioramento delle superfici metalliche attraverso reazioni elettrochimiche o chimiche con l'ambiente, con conseguente perdita di materiale, rugosità superficiale, vaiolatura, e indebolimento dei componenti meccanici. Nei macchinari rotanti, la corrosione colpisce alberi, cuscinetti, ingranaggi, involucri ed elementi strutturali, creando concentrazioni di stress che possono innescare fatica crepe, superfici irruvidite che accelerano Indossare, e, nei casi più gravi, causando un cedimento strutturale diretto dovuto alla perdita di materiale.
Sebbene spesso considerata un meccanismo di degradazione lento e a lungo termine, la corrosione può accelerare notevolmente i guasti meccanici e deve essere prevenuta attraverso un'adeguata selezione dei materiali, rivestimenti protettivi, controllo ambientale e lubrificanti inibitori della corrosione.
Tipi di corrosione nei macchinari
1. Corrosione uniforme (generale)
- Aspetto: Attacco superficiale uniforme su tutta l'area esposta
- Esempio: Arrugginimento delle superfici in acciaio non protette
- Valutare: Prevedibile, quantificato come perdita di materiale all'anno (mil/anno)
- Effetto: Riduzione graduale dello spessore della parete, della rugosità superficiale
- Meno pericoloso: Progressione visibile e prevedibile
2. Corrosione per vaiolatura
- Aspetto: Attacco localizzato che crea piccole cavità o fossette
- Meccanismo: Rottura delle pellicole protettive in punti specifici
- Pericolo: Le fosse agiscono come concentrazioni di stress, innescando cricche da fatica
- Comune su: Acciai inossidabili, alluminio in ambienti clorurati
- Rilevamento: Ispezione visiva, test a correnti parassite
3. Corrosione interstiziale
- Posizione: Negli spazi vuoti, sotto le guarnizioni, nei collegamenti filettati
- Meccanismo: La soluzione stagnante nella fessura diventa aggressiva
- Natura nascosta: Spesso non visibile senza smontaggio
- Comune a: Flange, sotto O-ring, radici filettate
4. Corrosione galvanica
- Causa: Metalli dissimili in contatto elettrico con elettrolita presente
- Esempio: Albero in acciaio con cuscinetto in bronzo con contaminazione da acqua
- Effetto: Il metallo più anodico (attivo) si corrode preferibilmente
- Prevenzione: Isolare metalli diversi, utilizzare materiali compatibili
5. Criccatura da corrosione sotto sforzo (SCC)
- Meccanismo: Sollecitazione di trazione + ambiente corrosivo = crescita della crepa
- Pericolo: Può causare guasti improvvisi a sollecitazioni ben al di sotto della resistenza allo snervamento
- Combinazioni comuni: Acciaio inossidabile + cloruri; ottone + ammoniaca
- Prevenzione: Selezione dei materiali, riduzione dello stress, controllo dell'ambiente
6. Corrosione da sfregamento
- Meccanismo: Micro-movimento + corrosione in accoppiamenti a pressione o giunti bullonati
- Aspetto: Polvere bruno-rossastra (ossido di ferro) o nera
- Effetto: Allenta gli accoppiamenti, crea danni superficiali
- Comune a: Interfacce cuscinetto-albero, accoppiamenti a caldo soggetti a vibrazioni
Effetti sui componenti dei macchinari
Cuscinetti
- La corrosione superficiale innesca la scheggiatura da fatica
- I detriti della corrosione agiscono come abrasivi
- Contaminazione del lubrificante da prodotti di corrosione
- Durata dei cuscinetti drasticamente ridotta (possibile riduzione 50-90%)
Alberi
- Le fosse di corrosione agiscono come siti di innesco delle cricche da fatica
- Riduce il diametro effettivo e la resistenza
- La rugosità superficiale influisce sul funzionamento dei cuscinetti e delle guarnizioni
- L'attrito durante gli accoppiamenti a pressione allenta i componenti
Ingranaggi
- La corrosione della superficie dei denti accelera la fatica da vaiolatura
- Aumenta la rugosità superficiale e il rumore
- Le superfici corrose hanno scarse caratteristiche di lubrificazione
- La corrosione della radice del dente riduce la resistenza alla flessione
Componenti strutturali
- Capacità di carico ridotta a causa della perdita di sezione
- Concentrazione di stress nei pozzi di corrosione
- Problemi di aspetto e affidabilità
- Corrosione dei bulloni di ancoraggio delle fondamenta che causa scioltezza
Metodi di rilevamento
Ispezione visiva
- Cerca ruggine, scolorimento, vaiolatura
- Controllare la presenza di prodotti di corrosione (depositi bianchi, verdi o rossi)
- Ispezionare gli elementi di fissaggio per verificare la presenza di ruggine o deterioramento
- Controllare la presenza di perdite nei giunti (indica corrosione interstiziale)
Analisi delle vibrazioni
- Le superfici irruvidite dalla corrosione aumentano le vibrazioni ad alta frequenza
- La corrosione crea firme di impatto simili ai difetti meccanici
- Effetti secondari: le crepe innescate dalla corrosione producono firme caratteristiche
Prove non distruttive
- Test ad ultrasuoni: Misura lo spessore della parete rimanente
- Corrente parassita: Rileva corrosione superficiale e vaiolatura
- Particella magnetica: Rivela crepe innescate dalla corrosione
- Radiografia: Mostra corrosione interna in aree inaccessibili
Analisi dell'olio
- Rilevamento del contenuto d'acqua (test di Karl Fischer)
- Contaminanti corrosivi (acidi, sali)
- Particelle metalliche derivanti dalla corrosione
- Test del pH per condizioni acide
Prevenzione e controllo
Selezione dei materiali
- Leghe resistenti alla corrosione: Acciaio inossidabile, bronzo, leghe speciali per ambienti difficili
- Compatibilità dei materiali: Evitare coppie galvaniche o utilizzare l'isolamento
- Selezione del grado: Abbinare il materiale all'ambiente corrosivo specifico
Rivestimenti protettivi
- Colore: Protezione barriera per acciaio strutturale
- Placcatura: Cromo, nichel, zinco per superfici critiche
- Zincatura: Rivestimento di zinco per applicazioni esterne/bagnate
- Rivestimenti speciali: Epossidico, ceramico, spruzzo termico per condizioni severe
Lubrificazione
- Lubrificanti con inibitori di ruggine e corrosione
- Escludere umidità e contaminanti
- Mantenere le superfici di protezione del film d'olio
- Cambi d'olio regolari per rimuovere acqua e acidi
Controllo ambientale
- Sigillatura efficace per escludere l'umidità
- Deumidificazione per apparecchiature chiuse
- Ventilazione per prevenire la condensa
- Recinti per attrezzature da esterno
- Controllare la temperatura per evitare cicli di condensa
Pratiche di progettazione
- Evitare le fessure in cui la corrosione può nascondersi
- Fornire drenaggio per l'accumulo di umidità
- Progettato per l'accesso alla pulizia e all'ispezione
- Utilizzare anodi sacrificali in alcune applicazioni
La corrosione, sebbene sia principalmente un processo chimico, ha profonde conseguenze meccaniche sui macchinari rotanti. Il suo ruolo nell'innescare cricche da fatica, accelerare l'usura e creare difetti superficiali rende la prevenzione della corrosione attraverso un'adeguata selezione dei materiali, misure protettive e controllo ambientale essenziali per l'affidabilità e la sicurezza dei macchinari a lungo termine.
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