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旋转机械中的腐蚀是什么？预防方法

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了解旋转机械中的腐蚀

定义：什么是腐蚀？

腐蚀 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、表面粗糙度增加等现象。, 点蚀, 腐蚀会导致机械部件性能下降。在旋转机械中，腐蚀会影响轴、轴承、齿轮、外壳和结构件，造成应力集中，从而引发故障。 疲劳 裂纹、粗糙表面加速 穿, 在严重情况下，还会因材料损失而导致直接的结构性破坏。.

虽然腐蚀通常被认为是一种缓慢的、长期的劣化机制，但它会显著加速机械故障，必须通过正确的材料选择、保护涂层、环境控制和防腐蚀润滑剂来防止腐蚀。.

机械腐蚀的类型

1. 均匀（一般）腐蚀

  • 外貌： 即使是暴露区域的表面也受到攻击
  • 例子： 未防护钢表面的锈蚀
  • 速度： 可预测的，以每年物质损失量（mils/年）量化
  • 影响： 壁厚逐渐减小，表面粗糙度降低
  • 最不危险的： 可见且可预测的进展

2. 点蚀

  • 外貌： 局部攻击造成小空腔或凹坑
  • 机制： 特定位置保护膜的破损
  • 危险： 凹坑会造成应力集中，从而引发疲劳裂纹。
  • 常用功能： 氯化物环境中的不锈钢和铝
  • 检测： 目视检查、涡流检测

3.缝隙腐蚀

  • 地点： 在缝隙中、垫片下方、螺纹连接处
  • 机制： 缝隙中停滞的溶液会变得具有腐蚀性。
  • 隐秘的自然： 通常不拆解是看不到的。
  • 常见地点： 法兰、O形圈下方、螺纹根部

4. 电偶腐蚀

  • 原因： 不同金属与电解液发生电接触
  • 例子： 钢轴，青铜轴承，含水污染
  • 影响： 阳极性（活性）更强的金属优先发生腐蚀。
  • 预防： 将不同的金属隔离，使用相容的材料

5. 应力腐蚀开裂 (SCC)

  • 机制： 拉应力 + 腐蚀环境 = 裂纹扩展
  • 危险： 即使在远低于屈服强度的应力下，也可能导致突然失效。
  • 常用组合： 不锈钢+氯化物；黄铜+氨
  • 预防： 材料选择、应力消除、环境控制

6. 微动腐蚀

  • 机制： 微动 + 过盈配合或螺栓连接处的腐蚀
  • 外貌： 红棕色（氧化铁）或黑色火药
  • 影响： 松动，造成表面损伤
  • 常见地点： 轴承轴接口、过盈配合在振动中

对机械部件的影响

轴承

  • 表面点蚀引发疲劳剥落
  • 腐蚀碎屑起到磨料的作用
  • 润滑剂受到腐蚀产物的污染
  • 轴承寿命大幅缩短（可能缩短 50-90%）

轴

  • 腐蚀坑是疲劳裂纹萌生的源头。
  • 降低有效直径和强度
  • 表面粗糙度会影响轴承和密封件的运行。
  • 压入配合处的微动会导致部件松动。

齿轮

  • 牙齿表面腐蚀会加速点蚀疲劳。
  • 增加表面粗糙度和噪声
  • 腐蚀表面润滑性能差。
  • 牙根腐蚀会降低牙根的弯曲强度。

结构部件

  • 截面损失导致承载能力降低
  • 腐蚀坑处的应力集中
  • 外观和可靠性问题
  • 地基锚栓腐蚀导致 松弛

检测方法

目视检查

  • 检查是否有锈蚀、变色、凹坑。
  • 检查是否有腐蚀产物（白色、绿色或红色沉积物）
  • 检查紧固件是否有锈蚀或老化迹象
  • 检查接缝处是否有渗漏（表明存在缝隙腐蚀）

振动分析

  • 腐蚀造成的表面粗糙化会增加高频振动
  • 点蚀产生的冲击特征与机械缺陷类似。
  • 次生效应：腐蚀引发的裂纹会产生特征信号

无损检测

  • 超声波检测： 测量剩余壁厚
  • 涡流： 检测表面腐蚀和点蚀
  • 磁性颗粒： 揭示腐蚀引发的裂纹
  • 放射成像： 在难以触及的区域显示出内部腐蚀

油分析

  • 水分含量检测（卡尔·费休法）
  • 腐蚀性污染物（酸、盐）
  • 腐蚀产生的金属颗粒
  • 酸性条件下的pH值测试

预防和控制

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： 避免使用电偶或采用隔离方式
  • 年级选择： 根据特定的腐蚀环境选择合适的材料

防护涂层

  • 画： 结构钢的屏障保护
  • 电镀： 用于关键表面的铬、镍、锌
  • 热镀锌： 适用于户外/潮湿环境的镀锌层
  • 特种涂料： 环氧树脂、陶瓷、热喷涂，适用于严苛环境

润滑

  • 含防锈剂和防腐蚀剂的润滑剂
  • 排除潮气和污染物
  • 保持油膜保护表面
  • 定期更换机油以去除水分和酸性物质

环境控制

  • 有效密封，防止水分渗入
  • 封闭式设备的除湿
  • 通风以防止冷凝
  • 户外设备外壳
  • 控制温度以避免冷凝循环

设计实践

  • 避开缝隙，因为腐蚀可能隐藏在那里。
  • 需设置排水口以排出积水
  • 设计便于清洁和检查的通道
  • 在某些应用中使用牺牲阳极

腐蚀虽然主要是一种化学过程，但它对旋转机械的机械性能有着深远的影响。腐蚀会引发疲劳裂纹、加速磨损并造成表面缺陷，因此，通过选择合适的材料、采取防护措施和控制环境来预防腐蚀，对于确保机械的长期可靠性和安全性至关重要。.

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