Zrozumienie korozji w maszynach wirujących
Definicja: Czym jest korozja?
Korozja to stopniowe pogarszanie się stanu powierzchni metalowych poprzez reakcje elektrochemiczne lub chemiczne z otoczeniem, powodujące utratę materiału, chropowatość powierzchni, wżery, i osłabienie elementów mechanicznych. W maszynach obrotowych korozja wpływa na wały, łożyska, przekładnie, obudowy i elementy konstrukcyjne, powodując koncentracje naprężeń, które mogą inicjować zmęczenie pęknięcia, szorstkość powierzchni, która przyspiesza nosić, a w skrajnych przypadkach powodując bezpośrednie uszkodzenia konstrukcyjne na skutek utraty materiału.
Choć korozja jest często postrzegana jako powolny, długoterminowy mechanizm degradacji, może ona znacznie przyspieszyć uszkodzenia mechaniczne i należy jej zapobiegać poprzez dobór odpowiednich materiałów, powłoki ochronne, kontrolę środowiska i stosowanie środków smarnych zapobiegających korozji.
Rodzaje korozji w maszynach
1. Korozja jednorodna (ogólna)
- Wygląd: Równomierny atak powierzchniowy na odsłoniętym obszarze
- Przykład: Rdzewienie niezabezpieczonych powierzchni stalowych
- Wskaźnik: Przewidywalne, mierzone jako strata materiału w ciągu roku (mile/rok)
- Efekt: Stopniowe zmniejszanie grubości ścianki, chropowatość powierzchni
- Najmniej niebezpieczne: Widoczny i przewidywalny postęp
2. Korozja wżerowa
- Wygląd: Zlokalizowany atak powodujący powstawanie małych wgłębień lub dołków
- Mechanizm: Rozkład folii ochronnych w określonych miejscach
- Niebezpieczeństwo: Wżery działają jak punkty koncentracji naprężeń, powodując pęknięcia zmęczeniowe
- Wspólne włączenie: Stale nierdzewne, aluminium w środowiskach chlorkowych
- Wykrywanie: Kontrola wizualna, badanie prądami wirowymi
3. Korozja szczelinowa
- Lokalizacja: W szczelinach, pod uszczelkami, w połączeniach gwintowanych
- Mechanizm: Zalegający roztwór w szczelinie staje się agresywny
- Ukryta natura: Często niewidoczne bez demontażu
- Powszechne w: Kołnierze, pod pierścienie uszczelniające, korzenie gwintów
4. Korozja galwaniczna
- Przyczyna: Różne metale w kontakcie elektrycznym z obecnym elektrolitem
- Przykład: Wał stalowy w łożysku brązowym z zanieczyszczeniem wodnym
- Efekt: Metale bardziej anodowe (aktywne) korodują preferencyjnie
- Zapobieganie: Izoluj różne metale, używaj kompatybilnych materiałów
5. Pękanie korozyjne naprężeniowe (SCC)
- Mechanizm: Naprężenie rozciągające + środowisko korozyjne = wzrost pęknięć
- Niebezpieczeństwo: Może spowodować nagłą awarię przy naprężeniach znacznie poniżej granicy plastyczności
- Popularne kombinacje: Stal nierdzewna + chlorki; mosiądz + amoniak
- Zapobieganie: Dobór materiałów, redukcja stresu, kontrola środowiska
6. Korozja cierna
- Mechanizm: Mikroruchy + korozja w miejscach połączeń wciskanych lub śrubowych
- Wygląd: Proch czerwonobrązowy (tlenek żelaza) lub czarny
- Efekt: Rozluźnia połączenia, powoduje uszkodzenia powierzchni
- Powszechne w: Interfejsy łożysko-wał, pasowania skurczowe narażone na drgania
Wpływ na elementy maszyn
Namiar
- Wżery powierzchniowe powodują łuszczenie zmęczeniowe
- Pozostałości korozji działają jako materiał ścierny
- Zanieczyszczenie środka smarnego produktami korozji
- Znacznie skrócona żywotność łożysk (możliwa redukcja 50-90%)
Wały
- Wżery korozyjne działają jako miejsca inicjacji pęknięć zmęczeniowych
- Zmniejsza efektywną średnicę i wytrzymałość
- Chropowatość powierzchni wpływa na działanie łożysk i uszczelnień
- Dociskanie elementów powoduje ich poluzowanie
Koła zębate
- Korozja powierzchni zęba przyspiesza zmęczenie wżerowe
- Zwiększa chropowatość powierzchni i hałas
- Skorodowane powierzchnie mają słabe właściwości smarne
- Korozja korzeni zębów zmniejsza wytrzymałość na zginanie
Elementy konstrukcyjne
- Zmniejszona nośność w wyniku utraty przekroju
- Koncentracja naprężeń w wżerach korozyjnych
- Obawy dotyczące wyglądu i niezawodności
- Korozja śruby kotwiącej fundamentu powodująca rozluźnienie
Metody wykrywania
Kontrola wizualna
- Sprawdź, czy nie ma rdzy, przebarwień, wżerów
- Sprawdź, czy nie ma produktów korozji (białych, zielonych lub czerwonych osadów)
- Sprawdź elementy złączne pod kątem rdzy lub zużycia
- Sprawdź, czy nie ma wycieków w złączach (co wskazuje na korozję szczelinową)
Analiza drgań
- Powierzchnie zgrubione przez korozję zwiększają częstotliwość drgań
- Wżery powodują ślady uderzeń podobne do uszkodzeń mechanicznych
- Efekty wtórne: pęknięcia inicjowane korozją pozostawiają charakterystyczne ślady
Badania nieniszczące
- Badania ultradźwiękowe: Pomiar pozostałej grubości ścianki
- Prądy wirowe: Wykrywa korozję powierzchniową i wżery
- Cząstka magnetyczna: Ujawnia pęknięcia powstałe w wyniku korozji
- Radiografia: Wykazuje korozję wewnętrzną w niedostępnych miejscach
Analiza oleju
- Wykrywanie zawartości wody (test Karla Fischera)
- Zanieczyszczenia żrące (kwasy, sole)
- Cząstki metalu pochodzące z korozji
- Badanie pH w warunkach kwaśnych
Zapobieganie i kontrola
Wybór materiałów
- Stopy odporne na korozję: Stal nierdzewna, brąz, stopy specjalne do trudnych warunków
- Zgodność materiałów: Unikaj par galwanicznych lub stosuj izolację
- Wybór klasy: Dopasuj materiał do konkretnego środowiska korozyjnego
Powłoki ochronne
- Farba: Ochrona barierowa stali konstrukcyjnej
- Platerowanie: Chrom, nikiel, cynk do powierzchni krytycznych
- Cynkowanie: Powłoka cynkowa do zastosowań zewnętrznych/mokrych
- Powłoki specjalistyczne: Epoksyd, ceramika, natrysk termiczny do trudnych warunków
Smarowanie
- Smary z inhibitorami rdzy i korozji
- Wyklucz wilgoć i zanieczyszczenia
- Utrzymuje warstwę oleju chroniącą powierzchnie
- Regularna wymiana oleju w celu usunięcia wody i kwasów
Kontrola środowiska
- Skuteczne uszczelnienie zapobiegające wilgoci
- Osuszanie urządzeń zamkniętych
- Wentylacja zapobiegająca kondensacji
- Obudowy do urządzeń zewnętrznych
- Kontroluj temperaturę, aby uniknąć cykli kondensacji
Praktyki projektowe
- Unikaj szczelin, w których może gromadzić się korozja
- Zapewnij drenaż w celu uniknięcia gromadzenia się wilgoci
- Projekt umożliwiający dostęp do czyszczenia i inspekcji
- W niektórych zastosowaniach należy stosować anody ofiarne
Korozja, choć jest przede wszystkim procesem chemicznym, ma poważne konsekwencje mechaniczne w maszynach wirujących. Jej rola w inicjowaniu pęknięć zmęczeniowych, przyspieszaniu zużycia i tworzeniu defektów powierzchniowych sprawia, że zapobieganie korozji poprzez odpowiedni dobór materiałów, środki ochronne i kontrolę warunków środowiskowych jest niezbędne dla zapewnienia długotrwałej niezawodności i bezpieczeństwa maszyn.
Kategorie:
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 