Korozijos supratimas besisukančiose mašinose
Korozija yra laipsniškas metalinių paviršių irimas dėl elektrocheminių arba cheminių reakcijų su aplinka, dėl kurio prarandama medžiaga, prarandamas paviršius, atsiranda šiurkštumas., įdubimas, taip pat mechaninių detalių susidėvėjimą. Sukamųjų mašinų įrangoje jis pažeidžia velenus, guolius, krumpliaračius, korpusus ir konstrukcinius elementus, sukeldamas įtempių sankaupas, kurios gali sukelti nuovargis įtrūkimai, šiurkštūs paviršiai, kurie greitėja dėvėti, o sunkiais atvejais – sukelia tiesioginį konstrukcijos gedimą dėl laikančiųjų medžiagų praradimo. Nors ji dažnai laikoma lėtu, ilgalaikiu irimo procesu, tačiau gali smarkiai pagreitinti mechaninį gedimą, todėl ją būtina kontroliuoti tinkamai parenkant medžiagas, naudojant apsaugines dangas, reguliuojant aplinkos sąlygas ir taikant koroziją stabdančias tepalines medžiagas.
1. Apibrėžimas: kas yra korozija?
Iš esmės korozija – tai rafinuoto metalo virsmas į mažesnės energijos, stabilesnį junginį, paprastai oksidą, hidroksidą ar druską. Dauguma pramoninės korozijos yra elektrocheminis: tam reikalingas anodas (kur tirpsta metalas), katodas (kur vyksta redukcijos reakcija), juos jungiantis metalinis takas ir elektrolitas, pavyzdžiui, drėgmė, kondensatas ar technologinis skystis. Pašalinkite bet kurį iš šių elementų, ir reakcija sustos – būtent šiuo principu grindžiamos beveik visos toliau išvardytos prevencijos strategijos.
Korozija retai pasireiškia atskirai. Sukamajame įrenginyje ji paprastai susiduria su mechanine apkrova, todėl praktinis pavojus kyla ne tik dėl sienelių storio sumažėjimo, bet ir dėl to, kaip korozija sukelia ir skatina kitus gedimų tipus – nuovargio įtrūkimus, abrazyvinį dėvėti, prarastas sandarumas ir tepalų susidėvėjimas. Velenas, kurio matmenys dėl bendrosios rūdžių susidarymo sumažėjo keliomis dešimtosiomis milimetro, gali veikti be sutrikimų, tačiau tas pats velenas, turintis vieną gilią korozijos duobę raktų griovelyje, gali patirti katastrofišką gedimą.
2. Mašinų korozijos rūšys
Vienodas (bendrasis) korozijos procesas
- Išvaizda: Vienodas paviršiaus apdorojimas visoje atviroje srityje.
- Pavyzdys: Neapsaugotų anglinio plieno paviršių rūdijimas.
- Įvertinimas: Nuspėjamas, išreiškiamas kaip metinis medžiagos nuostolis (miliai per metus arba mm/metus).
- Poveikis: Palaipsnis sienelių storio mažėjimas ir bendras paviršiaus šiurkštumo didėjimas.
- Rizika: Mažiausiai pavojinga forma, nes korozijos procesas yra matomas ir nuspėjamas, todėl galima numatyti atitinkamą korozijos atsargą.
Taškinė korozija
- Išvaizda: Vietinis pažeidimas, dėl kurio susidaro nedidelės duobutės ar įdubos.
- Mechanizmas: Apsauginės pasyviosios plėvelės pažeidimai tam tikrose vietose, kur mažytis anodas sukelia giluminį, koncentruotą metalo nuostolį.
- Pavojus: Kiekviena duobė veikia kaip įtempių sankaupos vieta, kuri gali sukelti nuovargis įtrūkimai — kur kas pavojingesni, nei galima spręsti iš jų nedidelio dydžio.
- Bendra dėl: Nerūdijantys plienai ir aliuminis aplinkoje, kurioje yra chloridų.
- Aptikimas: Apatinis patikrinimas ir sūkurinių srovių bandymai.
Plyšių korozija
- Vieta: Tarpuose, po tarpikliais ir srieginėse jungtyse.
- Mechanizmas: Įtrūkimuose susikaupęs nejudantis tirpalas netenka deguonies ir tampa chemiškai agresyvus.
- Paslėpta prigimtis: Dažnai nematoma, jei neišardoma.
- Dažnai būna: Ant flanšų, po O-žiedais ir sriegių pradžioje.
Galvaninė korozija
- Priežastis: Du skirtingi metalai, esantys elektros kontakte su elektrolitu.
- Pavyzdys: Plieninis velenas, besisukantis bronziniame guolyje, kuriame yra vandens priemaišų.
- Poveikis: Kuo labiau anodinis (elektrochemiškai aktyvesnis) metalas, tuo greičiau jis korozijuoja, o tauresnis metalas lieka apsaugotas.
- Prevencija: Elektriškai izoliuokite skirtingus metalus arba rinkitės medžiagas, kurios galvaninėje serijoje yra arti viena kitos.
Korozinis įtrūkimų susidarymas dėl įtampos (SCC)
- Mechanizmas: Ilgalaikis tempimo įtempis kartu su tam tikra korozine aplinka skatina įtrūkimų plitimą.
- Pavojus: Gali sukelti staigų, trapiai atrodantį gedimą esant įtempiams, kurie gerokai mažesni už medžiagos takumo ribą.
- Dažniausiai pasitaikančios kombinacijos: Nerūdijantis plienas su chloridais; žalvaris su amoniaku.
- Prevencija: Medžiagų parinkimas, įtampos pašalinimas ir aplinkos sąlygų kontrolė.
Trinties korozija
- Mechanizmas: Mikrojudesiai ir korozija presuojamose arba varžtais sujungtose jungtyse, kur dėl nuolatinių nedidelių pasislinkimų paviršius nuolat nusidėvi ir vėl oksiduojasi.
- Išvaizda: Raudonai rudos spalvos geležies oksidas („kakava“) arba smulkus juodas milteliai.
- Poveikis: Atpalaiduoja priveržiamuosius sujungimus ir pažeidžia sujungiamuosius paviršius.
- Dažnai būna: Guolių ir velenų jungtys bei suspaudimo jungtys, veikiant vibracija.
3. Poveikis mašinų komponentams
Guoliai
- Paviršiaus įdubimai sukelia nuovargį pleiskanojimas ant bėgių ir riedėjimo elementų.
- Korozijos nuolaužos tampa trečiojo kūno abrazyvu guolio viduje.
- Korozijos produktai užteršia tepalą ir susilpnina alyvos plėvelę.
- Guolio tarnavimo laikas gali smarkiai sutrumpėti – jis gali sumažėti 50–90 %.
Velenai
- Korozijos duobutės tampa nuovargio įtrūkimų susidarymo vietomis, o tai yra įtrūkęs rotorius.
- Skerspjūvio praradimas sumažina faktinį skersmenį ir tvirtumą.
- Paviršiaus nelygumai pablogina guolių ir sandariklių veikimą.
- Dėl trinties spaudimo jungtyse pritvirtinti komponentai atsipalaiduoja, o rotoriaus pusiausvyra sutrinka.
Pavaros
- Dantų paviršiaus korozija pagreitina kontaktinį (taškinį) nuovargį.
- Didesnis paviršiaus nelygumas didina triukšmą ir sąveikos nuostolius.
- Korozijos paveikti šonai prastai išlaiko tepalą, o tai pagreitina nusidėvėjimą.
- Dantų šaknų korozija mažina atsparumą lenkimui — žr. taip pat pavarų defektai.
Konstrukciniai komponentai
- Sumažėjęs apkrovos atsparumas dėl profilio praradimo.
- Įtempių koncentracija korozijos duobėse.
- Pablogėjusi išvaizda ir sumažėjęs bendras patikimumas.
- Pamatų tvirtinimo varžtų korozija, sukelianti mechaninius laisvumas ir sumažina atramos standumą.
4. Nustatymo metodai
Vizualinė apžiūra
- Patikrinkite, ar nėra rūdžių, spalvos pakitimų ir duobelių.
- Patikrinkite, ar nėra korozijos produktų – baltų, žalių ar raudonų nuosėdų.
- Patikrinkite, ar tvirtinimo detalės nėra aprūdijusios ar susidėvėjusios.
- Atkreipkite dėmesį į skysčių išsiskyrimą iš jungčių – tai paslėptos įtrūkimų korozijos požymis.
Vibracijos analizė
Korozija nėra pagrindinė žemo dažnio vibracija, tačiau jo mechaninės pasekmės yra labai gerai matomos vibracijos programoje:
- Korozijos paveikti paviršiai sukelia plačiajuosčio dažnio aukšto dažnio vibraciją.
- Įdubos sukuria smūgio žymes, panašias į lokalizuotus mechaninius defektus.
- Svarbiausi yra antriniai padariniai: korozijos sukeltas įtrūkimai sukelia būdingą 2× harmoninis įtrūkusio veleno išsiplėtimas ir surūdiję guoliai rodo klasikinį guolio defektas dažniai.
Kadangi simptomai atsiranda palaipsniui, periodiškai tendencijos Bendrų lygių ir dažnių juostų stebėjimas yra praktiškas būdas laiku pastebėti korozijos sukeltus pažeidimus, kol jie dar nespėjo išplisti.
Neardomieji bandymai
Jei įtariama korozija, neardomieji bandymai tai tiesiogiai įvertina:
- Ultragarsinis tikrinimas: matuoja likusį sienelės storį.
- Sūkurinė srovė: aptinka paviršiaus koroziją ir taškinę koroziją naudojant sūkurinių srovių zondas.
- Magnetinė dalelė: atskleidžia korozijos sukeltus paviršiaus įtrūkimus.
- Rentgenografija: rodo vidinę koroziją sunkiai pasiekiamose vietose.
Alyvos analizė
Alyvos analizė sugriebia tą chemiją, kol mechanika dar nesugedo:
- Drėgmės kiekio nustatymas (Karlo Fišerio metodas).
- Ėsantys teršalai, pavyzdžiui, rūgštys ir druskos.
- Korozijos metu išsiskiriančios metalo dalelės.
- pH matavimas, siekiant nustatyti rūgštines, koroziją skatinančias sąlygas.
5. Prevencija ir kontrolė
Medžiagų pasirinkimas
- Atsparūs korozijai lydiniai: Nerūdijantis plienas, bronza, specialūs lydiniai, skirti atšiaurioms aplinkoms
- Medžiagų suderinamumas: venkite galvaninių porų arba izoliuokite skirtingų rūšių metalus.
- Klasės pasirinkimas: pasirinkti tinkamą lydinį, atsižvelgiant į konkrečią korozinę aplinką.
Apsauginės dangos
- Dažai: Apsaugos barjerai konstrukciniam plienui.
- Dengimas: chromas, nikelis arba cinkas – svarbiausioms paviršiams.
- Cinkavimas: cinko danga, skirta naudoti lauke arba drėgnose aplinkose.
- Specialiosios dangos: Epoksidiniai, keraminiai, terminiai purškikliai sunkioms sąlygoms
Tepimas
- Naudokite tepalus, kurių sudėtyje yra rūdžių ir korozijos inhibitorių.
- Iš sistemos pašalinkite drėgmę ir nešvarumus.
- Užtikrinkite, kad ant paviršiaus nuolat būtų alyvos plėvelė, kuri jį apsaugotų — žr. guolių tepimas.
- Laiku keiskite alyvą, kad pašalintumėte susikaupusį vandenį ir rūgštis.
Aplinkos kontrolė
- Veiksmingas sandarinimas, užtikrinantis drėgmės nepatekimą.
- Oro sausinimas uždarose įrangos patalpose.
- Vėdinimas, skirtas kondensato susidarymui išvengti.
- Lauko įrangos gaubtai.
- Temperatūros reguliavimas, siekiant išvengti pasikartojančių kondensato susidarymo ciklų.
Dizaino praktika
- Venkite įtrūkimų, kuriuose gali susidaryti ir kauptis korozija.
- Įrengti drenažą, kad nesikauptų drėgmė.
- Konstrukcija turi būti pritaikyta prieigai prie įrangos valymo ir tikrinimo.
- Ten, kur tinka katodinė apsauga, naudokite aukojamuosius anodus.
6. Korozija ir balansavimo procesas
Korozija nepastebimai pablogina balanso kokybę. Medžiaga, prarasta vienoje pusėje rotorius, ant korozijos paveiktų vietų susikaupusios nuosėdos arba balansinis svoris, kuris pasislinksta ant susidėvėjusio, laisvo tvirtinimo, – visa tai keičia masės pasiskirstymą ir padidina 1× disbalansas reakcija. Dėl šios priežasties rotorius, kuris eksploatacijos metu buvo paveiktas korozijos, po valymo ar remonto turėtų būti pakartotinai patikrintas, o ne laikomas tvarkingu. Eksploatacijos sąlygomis tai atliekama be išardymo, naudojant nešiojamąjį dviejų kanalų analizatorių, pavyzdžiui, Balanset-1A, kuris matuoja 1× amplitudę ir fazę pačios mašinos guoliuose, leidžia ištaisyti naująjį nebalansuotą tašką ir patikrina likutinis disbalansas palyginus su atitinkamu ISO 21940-11 standartu. Derinant šį vibracijos patikrinimą su neardomaisiais sienelių storio matavimais, gaunamas išsamus vaizdas apie korozijos paveikto rotoriaus mechaninę ir konstrukcinę būklę.
Korozija, nors iš esmės yra cheminis procesas, turi didelį mechaninį poveikį besisukančiosioms mašinoms. Būtent dėl to, kad ji skatina nuovargio įtrūkimų atsiradimą, pagreitina nusidėvėjimą ir sukelia paviršiaus defektus, jos prevencija – tinkamai parenkant medžiagas, taikant apsaugos priemones ir kontroliuojant aplinkos sąlygas – yra būtina siekiant užtikrinti ilgalaikį patikimumą ir saugą.
