Korozijas izpratne rotējošās mašīnās
Korozija ir pakāpeniska metāla virsmu bojāšanās elektroķīmisku vai ķīmisku reakciju rezultātā ar vidi, kā rezultātā rodas materiāla zudums, virsmas raupjums, bedrīšu veidošanās, kā arī mehānisko detaļu nolietošanos. Rotējošās iekārtās tā iedarbojas uz vārpstām, gultņiem, zobratiem, korpusiem un konstrukcijas elementiem, radot sprieguma koncentrācijas, kas var izraisīt nogurums plaisas, raupjas virsmas, kas paātrinās valkāt, un — smagos gadījumos — izraisot tiešu konstrukcijas sabrukumu, jo tiek zaudēts nesošais materiāls. To bieži uzskata par lēnu, ilgtermiņa degradācijas mehānismu, tomēr tas var strauji paātrināt mehānisko sabrukumu, tāpēc to ir jākontrolē, apzināti izvēloties materiālus, izmantojot aizsargpārklājumus, kontrolējot vides apstākļus un lietojot pretkorozijas smērvielas.
1. Definīcija: Kas ir korozija?
Būtībā korozija ir attīrīta metāla atgriešanās zemākas enerģijas, stabilākā savienojumā — parasti oksīdā, hidroksīdā vai sālī. Lielākā daļa rūpnieciskās korozijas ir elektroķīmiskais: tam nepieciešams anods (kurā metāls izšķīst), katods (kurā notiek reducēšanas reakcija), metāla ceļš starp tiem un elektrolīts, piemēram, mitrums, kondensāts vai procesa šķidrums. Ja kāds no šiem elementiem tiek noņemts, reakcija apstājas, un tieši uz šo principu balstās gandrīz visas turpmāk minētās novēršanas stratēģijas.
Korozija reti darbojas atsevišķi. Rotējošās iekārtās tā parasti apvienojas ar mehānisko slodzi, tāpēc praktiskais risks ir ne tikai sienas biezuma zudums, bet arī tas, kā korozija izraisa un veicina citus bojājumu veidus — noguruma plīsumus, abrazīvo nodilumu valkāt, savienojuma neprecizitāte un smērvielas noārdīšanās. Vārpsta, kas vispārējās rūsas dēļ zaudējusi dažas desmitdaļas milimetra, var darboties bez problēmām, taču tā pati vārpsta ar vienu asu korozijas bedrīti pie tapskrūves var izraisīt katastrofālu atteici.
2. Korozijas veidi mašīnās
Vienmērīga (vispārēja) korozija
- Izskats: Vienmērīga virsmas apstrāde visā atklātajā platībā.
- Piemērs: Neaizsargātu oglekļa tērauda virsmu rūsēšana.
- Likme: Paredzams, izsakāms kā materiālie zaudējumi gadā (miljonās gadā jeb mm/gadā).
- Efekts: Pakāpeniska sienu biezuma samazināšanās un vispārēja virsmas raupjuma palielināšanās.
- Risks: Vismazāk bīstama forma, jo korozijas attīstība ir redzama un paredzama, un to var ņemt vērā, aprēķinot korozijas pielaidi.
Pittinga korozija
- Izskats: Lokāls bojājums, kas rada nelielas dobumiņas vai bedrītes.
- Mehānisms: Aizsargājošās pasīvās plēves bojāšanās noteiktās vietās, kur neliels anods izraisa dziļu, koncentrētu metāla zudumu.
- Bīstamība: Katra bedrīte darbojas kā sprieguma koncentrācijas vieta, kas var izraisīt nogurums plaisa — daudz bīstamāka, nekā liecina tās nelielais apjoms.
- Bieži par: Nerūsējošais tērauds un alumīnijs vidē, kurā ir hlorīdi.
- Atklāšana: Vizuālā pārbaude un virpuļstrāvu pārbaude.
Korozija spraugās
- Atrašanās vieta: Pārsegumos, zem blīvēm un vītņotajos savienojumos.
- Mehānisms: Plīsumā ieslodzītais nekustīgs šķīdums zaudē skābekli un kļūst ķīmiski agresīvs.
- Slēptais raksturs: Bieži vien to nevar pamanīt, ja neizjauc.
- Kopējā vietnē: Uz atlokiem, zem O-gredzeniem un pie vītņu pamatnes.
Galvaniskā korozija
- Iemesls: Divi atšķirīgi metāli, kas atrodas elektriskā kontaktā ar elektrolītu.
- Piemērs: Tērauda vārpsta, kas griežas bronzas gultnī, kurā ir iekļuvusi ūdens piesārņojums.
- Efekts: Jo anodiskāks (elektroķīmiski aktīvāks) metāls, jo tas korozijas ietekmei pakļauts vispirms, savukārt cēlākais metāls paliek aizsargāts.
- Profilakse: Elektriski izolējiet atšķirīgus metālus vai izvēlieties materiālus, kas galvaniskajā sērijā atrodas tuvu viens otram.
Stresa korozijas plīsumi (SCC)
- Mehānisms: Ilgstoša stiepes spriedze kopā ar īpaši korozīvu vidi veicina plaisu izplatīšanos.
- Bīstamība: Var izraisīt pēkšņu, trausli izskatošu lūzumu pie slodzēm, kas ir ievērojami mazākas par materiāla plūstamības robežu.
- Bieži sastopamas kombinācijas: Nerūsējošais tērauds ar hlorīdiem; misiņš ar amonjaku.
- Profilakse: Materiālu izvēle, spriedzes noņemšana un vides kontroles pasākumi.
Berzes korozija
- Mehānisms: Mikrokustības un korozija presētajās savienojumos vai skrūvju savienojumos, kur atkārtota neliela slīdēšana nodilina un atkārtoti oksidē virsmu.
- Izskats: Sarkanīgi brūns dzelzsoksīds („kakao“) vai smalks melns pulveris.
- Efekts: Atbrīvo piespiedu savienojumus un bojā savienojamo virsmu.
- Kopējā vietnē: Gultņu un vārpstas savienojumi un termiskās savienojums, kas pakļauti vibrācija.
3. Ietekme uz mašīnu detaļām
Gultņi
- Virsmas korozija izraisa nogurumu lobīšanās uz sliedēm un rullīšiem.
- Korozijas atliekas kļūst par trešā ķermeņa abrazīvo vielu gultņa iekšienē.
- Korozijas produkti piesārņo smērvielu un pasliktina eļļas plēves īpašības.
- Gultņu kalpošanas laiks var ievērojami samazināties — iespējams samazinājums par 50–90 %.
Šahtas
- Korozijas bedrītes darbojas kā noguruma plīsumu veidošanās sākumpunkti, kas ir priekšnoteikums saplaisājis rotors.
- Šķērsgriezuma zudums samazina faktisko diametru un izturību.
- Virsmas raupjums pasliktina gultņu un blīvju darbību.
- Berze presētajos savienojumos izraisa uzstādīto detaļu atslābumu un maina rotora līdzsvara stāvokli.
Zobrati
- Zobu virsmas korozija paātrina kontakta (pittinga) nogurumu.
- Palielināta virsmas raupjuma dēļ palielinās troksnis un saķeres zudumi.
- Korozijas skartie sāni slikti notur smērvielu, tādējādi paātrinot nodilumu.
- Zobu sakņu korozija samazina lieces izturību — skatīt arī pārnesumu defekti.
Konstrukcijas komponenti
- Samazināta nestspēja profila zuduma dēļ.
- Spriedzes koncentrācija korozijas bedrītēs.
- Pasliktināts izskats un samazināta vispārējā uzticamība.
- Pamatnes stiprinājuma skrūves korozija, kas izraisa mehānisku vaļīgums un mīkstina balsta stingrību.
4. Atklāšanas metodes
Vizuāla pārbaude
- Pārbaudiet, vai nav rūsas, krāsas izmaiņu un korozijas bedrīšu.
- Pārbaudiet, vai nav korozijas produktu — balti, zaļi vai sarkani nogulsnējumi.
- Pārbaudiet, vai stiprinājumiem nav rūsas vai bojājumu.
- Pievērsiet uzmanību šķidruma noplūdēm savienojumos, kas liecina par slēptu plaisu koroziju.
Vibrāciju analīze
Korozija nav galvenais zemas frekvences avots vibrācija, taču tās mehāniskās sekas ir ļoti labi pamanāmas vibrāciju programmā:
- Korozijas ietekmē raupjas virsmas rada plaša spektra augstfrekvences vibrācijas.
- Iedobumi rada trieciena pēdas, kas līdzinās lokāliem mehāniskiem defektiem.
- Vislielākā nozīme ir sekundārajām sekām: korozijas izraisīts plīsumi rada raksturīgo 2× harmoniskais plaisājuša vārpstas izliekums un korozijas skarti gultņi liecina par klasisku gultņa defekts frekvences.
Tā kā simptomi parādās lēnām, periodiski tendences Vispārējo līmeņu un frekvenču joslu uzraudzība ir praktisks veids, kā laicīgi atklāt korozijas izraisītus bojājumus, pirms tie pasliktinās.
Nesagraujošā testēšana
Ja rodas aizdomas par koroziju, nerūpnieciskā pārbaude to tieši izsaka skaitļos:
- Ultraskaņas pārbaude: izmēra atlikušo sienas biezumu.
- Virpuļstrāva: ar virpuļstrāvas zonde.
- Magnētiskā daļiņa: atklāj korozijas izraisītus virsmas plīsumus.
- Rentgenogrāfija: liecina par iekšējo koroziju grūti pieejamās vietās.
Eļļas analīze
Eļļas analīze pamanīt ķīmiju, pirms mehānika sāk streikot:
- Ūdens satura noteikšana (Kārļa Fišera tests).
- Korozīvi piesārņotāji, piemēram, skābes un sāļi.
- Korozijas rezultātā atbrīvotās metāla daļiņas.
- pH pārbaude, lai noteiktu skābus apstākļus, kas veicina koroziju.
5. Profilakse un kontrole
Materiālu izvēle
- Korozijizturīgi sakausējumi: Nerūsējošais tērauds, bronza, speciāli sakausējumi skarbiem apstākļiem
- Materiālu savietojamība: izvairieties no galvaniskajiem pāriem vai izolējiet atšķirīgos metālus.
- Klases izvēle: piemērot konkrēto sakausējumu konkrētajai korozīvajai videi.
Aizsargpārklājumi
- Krāsa: aizsardzība pret koroziju konstrukciju tēraudam.
- Apšuvums: hroms, niķelis vai cinks kritiskajām virsmām.
- Cinkošana: cinka pārklājums lietošanai ārpus telpām vai mitrā vidē.
- Speciālie pārklājumi: Epoksīda, keramikas, termiskais aerosols skarbiem apstākļiem
Eļļošana
- Izmantojiet smērvielas, kuru sastāvā ir rūsas un korozijas inhibitori.
- No sistēmas jāizvada mitrums un piemaisījumi.
- Nodrošiniet nepārtrauktu eļļas plēvi, kas aizsargā virsmu — skatīt gultņu eļļošana.
- Veiciet eļļas maiņu saskaņā ar grafiku, lai atbrīvotos no uzkrāta ūdens un skābēm.
Vides kontrole
- Efektīva hermētizācija, lai nepieļautu mitruma iekļūšanu.
- Mitruma noņemšana slēgtām iekārtām.
- Ventilācija, lai novērstu kondensāta veidošanos.
- Korpusi āra iekārtām.
- Temperatūras kontrole, lai novērstu atkārtotus kondensācijas ciklus.
Dizaina prakse
- Izvairieties no spraugām, kurās var uzkrāties un koncentrēties korozija.
- Nodrošiniet drenāžu, lai mitrums nevarētu uzkrāties.
- Konstrukcija, kas nodrošina piekļuvi tīrīšanai un pārbaudei.
- Gadījumos, kad ir nepieciešama katodiskā aizsardzība, izmantojiet upurējamās anodes.
6. Korozija un balansēšanas darba plūsma
Korozija nemanāmi pasliktina svara kvalitāti. Materiāls, kas zaudēts no vienas puses rotors, uzkrājumi uz korozijas skartajām vietām vai balansēšanas svars, kas pakāpeniski pārvietojas uz nodilušu, atslābušu stiprinājumu, – tas viss maina masas sadalījumu un palielina 1× nelīdzsvarotība reakcija. Tāpēc rotoru, kas ekspluatācijas laikā ir sācis rūsēt, pēc tīrīšanas vai remonta vajadzētu pārbaudīt atkārtoti, nevis uzskatīt par darba kārtībā esošu. Ekspluatācijas apstākļos to veic bez izjaukšanas, izmantojot portatīvu divkanālu analizatoru, piemēram, Balanset-1A, kas mēra 1× amplitūdu un fāzi mašīnas gultņos, ļauj izlabot jauno nelīdzsvarotību un pārbauda atlikušais disbalanss salīdzinājumā ar atbilstošo ISO 21940-11 klasi. Kombinējot šo vibrāciju pārbaudi ar sienas biezuma mērījumiem, izmantojot neiznīcinošo testēšanu (NDT), var iegūt pilnīgu priekšstatu gan par korozijas skartā rotora mehānisko, gan strukturālo stāvokli.
Korozija, lai gan galvenokārt ir ķīmisks process, rotējošajās iekārtās rada būtiskas mehāniskas sekas. Tās loma noguruma plīsumu veidošanā, nodiluma paātrināšanā un virsmas defektu rašanos dēļ padara profilaksi — izmantojot pareizu materiālu izvēli, aizsardzības pasākumus un vides kontroles pasākumus — par būtisku priekšnosacījumu ilgtermiņa uzticamībai un drošībai.
