Coroziunea și eroziunea metalelor: cauze și metode de protecție

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Influențele externe chimice, mecanice și electrice apar adesea în mediile de operare a produselor metalice. Ca urmare, cu întreținerea necorespunzătoare a unor astfel de elemente, precum și cu ignorarea standardelor de siguranță, pot exista riscuri de deformare și deteriorare a structurilor și pieselor. Acest lucru se datorează proceselor emergente de coroziune și eroziune a metalelor, care pe termen lung contribuie la distrugerea completă a structurii produsului.

De ce apare rugina

Într-o reacție corozivă, condițiile pentru distrugerea structurală a produselor metalice sunt create prin contactul cu medii chimice și electrochimice. În primul caz, materialul intră în contact cu produse petroliere, cărbune, sare și alte minerale. Curentul electric nu este implicat în acest caz. Mediul principal de operare poate fi un gaz uscat sau un lichid neconductor. Soiurile ușoare au cel mai mare efect distructiv.produse petroliere precum kerosenul și benzina. În special, corpul unui tanc de transport offshore poate fi afectat de compușii sulfului și de reziduurile acide prezente în compoziția lor.

În coroziunea electrochimică, există și un efect de curent. Distrugerea complexă cu eroziunea metalelor va fi însoțită de uzură mecanică. Situația poate fi complicată de faptul că influențele externe în sine vor fi determinate de caracteristicile mediului natural - de exemplu, reacțiile chimice cu electroliții pot avea loc în apa de mare. Corpul metalic în sine este un material eterogen ca structură, ceea ce duce la prezența perechilor microgalvanice. Aceștia, împreună cu secțiunile metalice ale structurii, acționează ca anozi, creând condiții pentru procesul de coroziune.

Cauze ale eroziunii

În termeni generali, eroziunea se referă la uzura mecanică, în urma căreia produsul se poate modifica în dimensiune, formă, greutate și alte caracteristici. Care este cauza eroziunii metalelor? Procese fizice de influență externă care reduc rezistența microvolumelor stratului de suprafață al unei structuri sau al unei părți separate. În plus, mediile care acţionează nu sunt doar factori mecanici, cum ar fi contactul direct cu abrazivi duri.

Acestea pot fi medii active termice, gazoase și chimice și pot acționa atât independent, cât și ca un adiționalfactor de uzură. De exemplu, fluxurile de gaz contribuie la mișcarea particulelor solide în circuitul de livrare a amestecurilor de lucru prin conductă, ceea ce are un efect distructiv indirect asupra suprafețelor metalice.

Metode pentru protejarea metalelor împotriva coroziunii

Practica arată că 80% din condițiile de protecție a materialelor împotriva coroziunii sunt stabilite în etapa de pregătire a suprafeței. Restul de 20% sunt deja furnizate în timpul funcționării. Aproximativ același raport al eficacității măsurilor de protecție se observă în erodarea metalelor, atunci când se utilizează mijloace de minimizare a uzurii pieselor de prelucrat.

Principalele domenii de protecție anticorozivă includ structurală, pasivă și activă. Protecția structurală se datorează utilizării aliajelor speciale pe bază de oțel inoxidabil, oțel Corten și metale neferoase. Metodele active presupun schimbarea structurii materialului cu un dublu strat electric - o metodă de protecție electrochimică. În ceea ce privește metodele pasive, acestea presupun utilizarea unor acoperiri speciale care împiedică formarea unui element coroziv.

Soiuri de tratament termic al metalelor

Un grup de metode pentru prelucrarea tehnologică a semifabricatelor metalice, care se concentrează, de asemenea, pe o modificare structurală a stratului de suprafață pentru a proteja împotriva coroziunii. Se disting următoarele tipuri de astfel de procesări:

• Recoace. Tratament termic, în care metalul este încălzit, urmat de răcire treptată.
• Întărire. LAotelurile si aliajele lor pot servi ca produse tinta. În timpul întăririi, structura se recristalizează, iar după menținerea materialului la o temperatură critică, urmează răcirea. O structură de neechilibru se formează într-o piesă care a suferit o astfel de prelucrare, care este un factor limitativ în alegerea acestei metode.
• Vacanță. O metodă alternativă de tratare termică a metalului în raport cu întărirea, care poate acționa și ca pas auxiliar în schimbarea structurii. În orice caz, în timpul implementării sale, solicitările excesive din oțel sunt îndepărtate, ceea ce duce la creșterea calităților anticorozive.
• Normalizare. Prelucrare similară recoacerii. Diferența este că în timpul recoacerii, răcirea are loc într-un cuptor, în timp ce în timpul normalizării, are loc în aer.

Metode pentru protejarea metalelor de eroziune

Directia principala in protectia materialelor metalice impotriva eroziunii este dezvoltarea de acoperiri speciale. În special, metalizarea sub forma aplicării unui aliaj anticoroziv pe piesa de prelucrat mărește calitățile chimice și mecanice ale structurii. Ca rezultat, uzura este redusă, iar designul piesei își poate menține performanța anterioară.

Sunt dezvoltate, de asemenea, acoperiri nemetalice rezistente la uzură pentru aplicații specifice. De exemplu, eroziunea metalelor, formată în condițiile frecării suprafețelor, se găsește adesea în piesele vehiculelor. Pentru acest tip de protecție se folosesc compuși de tip diamant, ceramici și combinați cu rezistență și duritate crescute.

Funcțiiprotecție împotriva eroziunii gazelor

În acest caz, se pune accent nu pe protecția mecanică a pieselor, ci pe izolarea chimico-fizică. Se pot folosi atât moduri speciale de păstrare și depozitare a materialelor, cât și lubrifianți speciali care previn eroziunea metalelor. Protecția și prevenirea uzurii se bazează și pe izolarea termică.

În această direcție se folosesc materiale precum cromul pur și nairitul marca NT. Dezavantajul cromului este că se caracterizează printr-o lipsă de duritate și ductilitate. Din acest motiv, este rareori folosit ca element de izolație structurală. În ceea ce privește nairitul, pe baza acestuia se realizează amestecuri lichide de gumare prin care se formează etanșări monolitice rezistente la uzură.

Metodă de protecție prin pulverizare termică

Aceasta este o tehnologie de protecție versatilă care este potrivită atât pentru prevenirea coroziunii, cât și pentru izolarea mecanică a uzurii. Tehnica aplicării sale constă în faptul că particulele de zinc sunt aplicate pe suprafața piesei cu un jet de gaz. Spre deosebire de alte metode de metalizare, această metodă formează un strat protector de până la zeci de microni grosime. Astfel, sunt prevenite procesele de eroziune care au loc în nodurile echipamentelor inginerești, precum și în rețelele de transport și în marile conducte petroliere.

Concluzie

Procesele de impact negativ asupra structurilor metalice obligă companiile operaționale să cheltuiascăsume mari pentru întreţinerea acestora. În același timp, cele mai eficiente mijloace de protecție, de regulă, sunt mai scumpe. Pe de altă parte, studiile preliminare ale condițiilor de utilizare a produselor pentru riscurile de formare a ruginii sau eroziune a metalelor pot minimiza astfel de costuri. Faptul este că multe proprietăți tehnice și de protecție ale structurilor critice sunt stabilite în etapa de selecție a aliajului. Prin alierea și introducerea de aditivi modificatori în etapa de fabricație a piesei, este posibil să se asigure acesteia calități de protecție optime.