了解旋转机械中的腐蚀
腐蚀 是金属表面因与环境发生电化学或化学反应而逐渐劣化，导致材料损失、表面粗糙度增加 点蚀, 并削弱机械部件。在旋转机械中，它侵蚀轴、轴承、齿轮、外壳和结构元件，造成应力集中，从而引发以下问题 疲劳 裂纹、粗糙表面加速 磨损, 严重的情况下，会因承重材料的损失而直接导致结构失效。腐蚀通常被视为一种缓慢、长期的降解机制，但它会急剧加速机械故障，这就是为什么必须通过精心选择材料、保护涂层、环境控制和缓蚀润滑剂来控制腐蚀的原因。
1. 定义：什么是腐蚀？
腐蚀的核心是精炼金属向能量更低、更稳定的化合物——通常是氧化物、氢氧化物或盐——的回归。大多数工业腐蚀是 电化学：它需要一个阳极（金属溶解的地方）、一个阴极（发生还原反应的地方）、它们之间的金属通道以及电解液（如湿气、冷凝水或工艺流体）。去掉其中任何一个，反应就会停止，这也是以下几乎所有预防策略的原理。
腐蚀很少单独发生。在旋转设备中，腐蚀通常与机械载荷结合在一起，因此实际的危险不仅仅是壁厚的损失，而是腐蚀的播种方式，以及为其他失效模式（疲劳开裂、磨蚀）提供养分的方式。 磨损, 如果一根轴因一般锈蚀只损失了十分之几毫米，可能不受影响，但如果同一根轴在键槽处出现一个尖锐的腐蚀凹坑，则可能发生灾难性故障。
2.机械腐蚀的类型
均匀（一般）腐蚀
- 外貌： 在整个暴露区域进行均匀的表面侵蚀。
- 例子： 未受保护的碳钢表面生锈。
- 速度： 可预测，量化为每年的材料损耗（密耳/年，或毫米/年）。
- 影响： 壁厚逐渐减小，表面粗糙度普遍增加。
- 风险： 最不危险的形式，因为其发展过程是可见的、可预测的，而且在设计时可以预留腐蚀余量。
点蚀
- 外貌： 局部侵蚀形成小孔或小坑。
- 机制： 特定点位的保护性钝化膜破裂，微小的阳极导致深度、集中的金属损耗。
- 危险： 每个凹坑都是一个应力集中点，可引发 疲劳 裂纹——其危害性远远超过其微小的损失体积所暗示的程度。
- 常见： 含氯化物环境中的不锈钢和铝。
- 检测： 目视检查和涡流测试。.
缝隙腐蚀
- 地点： 在缝隙中、垫圈下和螺纹连接处。.
- 机制： 被困在缝隙中的停滞溶液会变得缺氧并具有化学侵蚀性。
- 隐藏的性质 通常不拆卸就看不到。.
- 常见于 法兰、O 形圈下方和螺纹根部。.
电偶腐蚀
- 原因： 存在电解质时两种异种金属发生电接触。
- 例子： 在受到水污染的青铜轴承中运转的钢轴。
- 影响： 电化学活性更强（更趋阳极性）的金属优先腐蚀，而更贵金属则受到保护。
- 预防： 将异种金属进行电气隔离，或选择在电偶序中位置相近的材料。
应力腐蚀开裂（SCC）
- 机制： 持续的拉伸应力加上特定的腐蚀环境会导致裂纹扩展。
- 危险： 在应力远低于材料屈服强度的情况下，可能会导致突然的脆性失效。
- 常见组合 不锈钢与氯化物；黄铜与氨。.
- 预防： 材料选择、应力消除和环境控制。
微动腐蚀
- 机制： 过盈配合或螺栓连接处的微动加腐蚀，反复的微小滑动会剥离并重新氧化表面。
- 外貌： 红褐色氧化铁（“可可粉”）或细黑色粉末。
- 影响： 松动过盈配合并损坏配合表面。.
- 常见于 轴承与轴之间的接口和收缩配合受到 振动.
3.对机械部件的影响
轴承
- 表面点蚀引发疲劳 剥落 在滚道和滚动体上.
- 腐蚀碎屑会成为轴承内部的第三体磨粒。
- 腐蚀产物会污染润滑油并降低油膜强度。
- 轴承寿命可大幅缩短——可缩短 50–90%。
轴
- 腐蚀凹坑是疲劳裂纹的起始点，也是产生疲劳裂纹的前兆。 转子裂纹.
- 断面损失会降低有效直径和强度。
- 表面粗糙度会降低轴承和密封件的运行性能。
- 压合处的微动磨损会使安装的部件松动，并改变转子的平衡状态。
齿轮
- 齿面腐蚀会加速接触（点蚀）疲劳。
- 表面粗糙度增加会产生噪音和啮合损耗。
- 被腐蚀的齿面保持润滑油的能力较差，会加剧磨损循环。
- 齿根腐蚀会降低弯曲强度 - 另请参见 齿轮缺陷.
结构部件
- 断面损失导致承载能力降低。
- 腐蚀坑的应力集中.
- 外观受损，整体可靠性降低。
- 地基锚固螺栓腐蚀会导致机械 松弛 并软化支撑刚度。
4. 检测方法
目视检查
- 查看是否有生锈、变色和点蚀现象。
- 检查腐蚀产物——白色、绿色或红色沉积物。
- 检查紧固件是否生锈或老化。
- 注意接头处是否有渗水现象，这是缝隙腐蚀隐患的征兆。
振动分析
腐蚀并不是低频的主要产生因素。 振动, 但其机械后果在振动程序中非常明显：
由于症状出现缓慢，因此需要定期 趋势分析 对整体水平和轴承频率带进行监测，是在腐蚀导致的损坏加速之前就将其捕捉到的切实可行的方法。
无损检测
怀疑有腐蚀时， 无损检测 直接量化：
- 超声波检测： 测量剩余壁厚。
- 涡流 通过传感器检测表面腐蚀和点蚀。 涡流探头.
- 磁性粒子 显示腐蚀引发的表面裂纹。
- 放射成像： 在无法进入的区域显示出内部腐蚀。
油分析
机油分析 在机械故障之前，抓住化学问题：
- 水含量检测（卡尔费休试验）。
- 腐蚀性污染物，如酸和盐。
- 腐蚀释放的金属颗粒。
- pH 值检测，以确定酸性和促腐蚀条件。
5. 预防与控制
材料选择
- 耐腐蚀合金 不锈钢、青铜、适用于恶劣环境的特种合金
- 材料兼容性： 避免电偶，或隔离异种金属。
- 等级选择： 将特定合金与特定腐蚀环境相匹配。
防护涂层
- 油漆： 结构钢的屏障保护。
- 电镀： 铬、镍或锌用于关键表面。
- 镀锌： 锌涂层适用于室外或潮湿环境。
- 特种涂料： 环氧树脂、陶瓷、热喷涂，适用于严苛环境
润滑
- 使用含防锈剂和防腐蚀剂的润滑剂。
- 将湿气和污染物排除在系统之外。.
- 保持持续的油膜，保护表面 - 参见 轴承润滑.
- 按时更换机油，清除积水和酸性物质。
环境控制
- 有效密封防潮。.
- 为封闭式设备除湿。.
- 通风，防止冷凝。.
- 室外设备外壳。.
- 温度控制，避免反复冷凝循环。.
设计实践
- 避免腐蚀藏匿和集中的缝隙。.
- 提供排水系统，防止湿气积聚。.
- 设计便于清洁和检查。.
- 在适合采用阴极保护的地方使用牺牲阳极。
6.腐蚀与平衡工作流程
腐蚀会悄无声息地破坏平衡质量。从一侧损失的材料 转子, 如果在腐蚀斑块上有产品积聚，或者平衡砝码在松动、松脱的配合上蠕动，这些都会改变质量分布，并推高 1× 响应。 不平衡 响应。因此，应在清洁或维修后重新检查在使用中被腐蚀的转子，而不是假定其完好无损。在现场，使用便携式双通道分析仪，如 Balanset-1A, 它可以测量机器自身轴承的 1 倍振幅和相位，让您修正新的重点，并验证机器的运行状况。 残余不平衡量 对照相应的 ISO 21940-11 等级。将振动检查与无损检测壁厚测量相结合，可以全面了解腐蚀转子的机械和结构健康状况。
腐蚀虽然主要是一种化学过程，但在旋转机械中会产生深远的机械后果。腐蚀在引发疲劳裂纹、加速磨损和造成表面缺陷方面的作用，使得通过合理的材料选择、保护措施和环境控制来预防腐蚀成为长期可靠性和安全性的关键。
