Как да се гарантира устойчивостта на корозия на суровините за ролкови вериги?

Как да се гарантира устойчивостта на корозия на суровините за ролкови вериги?

1. Избор на материали
1.1 Изберете стомана със силна устойчивост на корозия
Стоманата е основната суровина за ролковите вериги, а нейната устойчивост на корозия пряко влияе върху експлоатационния живот и производителността на ролковите вериги. Изборът на стомана със силна устойчивост на корозия е първата стъпка за осигуряване на корозионна устойчивост на...ролкови вериги.
Приложение на материали от неръждаема стомана: Неръждаемата стомана е една от често използваните корозионноустойчиви стомани. Тя съдържа определено количество хромови елементи, които могат да образуват плътен филм от хромов оксид на повърхността, предотвратявайки контакта на корозивната среда с вътрешността на стоманата. Например, съдържанието на хром в неръждаема стомана 304 е около 18%, което я прави устойчива на корозия и е подходяща за общи корозивни среди. В някои специални среди, като например морска вода с високо съдържание на хлоридни йони, неръждаемата стомана 316 има по-силна устойчивост на питинг поради добавянето на молибденови елементи, а корозионната ѝ устойчивост е с около 30% по-висока от тази на неръждаема стомана 304.
Корозионна устойчивост на легирана стомана: Легираната стомана може значително да подобри корозионната ѝ устойчивост чрез добавяне на различни легиращи елементи, като никел, мед, титан и др. Например, добавянето на никел може да подобри стабилността на пасивационния филм на стоманата, а медта може да подобри корозионната устойчивост на стоманата в атмосферна среда. След подходяща термична обработка, някои високоякостни легирани стомани могат да образуват равномерен оксиден филм върху повърхността си, което допълнително повишава тяхната корозионна устойчивост. Вземайки за пример легирана стомана, съдържаща никел и мед, скоростта на корозия в индустриална атмосферна среда е само 1/5 от тази на обикновената въглеродна стомана.
Влияние на обработката на повърхността на стоманата върху устойчивостта на корозия: В допълнение към избора на подходяща стомана, обработката на повърхността също е важно средство за подобряване на корозионната устойчивост на стоманата. Например, слой от цинк, никел и други метали се нанася върху повърхността на стоманата чрез технология на покритие, за да се образува физическа бариера, предотвратяваща контакт на корозивни среди със стоманата. Поцинкованият слой има добра устойчивост на корозия в атмосферна среда и животът му на корозионна устойчивост може да достигне десетилетия. Никелираният слой има по-висока твърдост и по-добра износоустойчивост и може ефективно да подобри корозионната устойчивост на стоманата. Освен това, обработката с химическо преобразуване на филм, като фосфатиране, може да образува химическо преобразуване на филм върху повърхността на стоманата, за да подобри корозионната устойчивост и адхезията на покритието на стоманата.

2. Повърхностна обработка
2.1 Поцинковане
Поцинковането е един от важните методи за обработка на повърхността на стоманата на ролкови вериги. Чрез покриване на стоманената повърхност със слой цинк, нейната устойчивост на корозия може ефективно да се подобри.
Принцип на защита на поцинкования слой: Цинкът образува плътен цинков оксиден филм в атмосферната среда, който може да предотврати контакта на корозивната среда със стоманата. Когато поцинкованият слой е повреден, цинкът действа и като жертвен анод, за да предпази стоманата от корозия. Проучванията показват, че корозионната устойчивост на поцинкования слой може да достигне десетилетия, а скоростта на корозия в обща атмосферна среда е само около 1/10 от тази на обикновената стомана.
Влияние на процеса на поцинковане върху устойчивостта на корозия: Често срещаните процеси на поцинковане включват горещо поцинковане, електролитно поцинковане и др. Цинковият слой, образуван чрез горещо поцинковане, е по-дебел и има по-добра устойчивост на корозия, но по повърхността може да се появят някои неравности. Електролитно поцинковане може да контролира дебелината на цинковия слой, за да направи повърхността по-равномерна и гладка. Например, чрез използване на процеса на електролитно поцинковане, дебелината на цинковия слой може да се контролира между 5-15μm, а устойчивостта му на корозия е сравнима с тази на горещо поцинковане, а качеството на повърхността е по-добро, което е подходящо за продукти с ролкови вериги с високи изисквания за повърхността.
Поддръжка и предпазни мерки за поцинкования слой: Поцинкованият слой трябва да се поддържа по време на употреба, за да се избегнат механични повреди. Ако поцинкованият слой е повреден, той трябва да се поправи своевременно, за да се предотврати излагането на стоманата на корозивна среда. Освен това, в някои специфични среди, като например силно киселинни или алкални среди, корозионната устойчивост на поцинкования слой ще бъде засегната до известна степен и е необходимо да се избере подходящ процес на поцинковане и последващи защитни мерки в зависимост от конкретната среда.
2.2 Никелиране
Никелирането е друг ефективен метод за подобряване на корозионната устойчивост на стоманата на ролковите вериги. Никелираният слой има добра устойчивост на корозия и износоустойчивост.
Корозионна устойчивост на никелиране: Никелът има стабилни електрохимични свойства и може да образува стабилен пасивационен филм в много корозивни среди, като по този начин ефективно предотвратява контакта на корозивната среда със стоманата. Корозионната устойчивост на никелирания слой е по-добра от тази на цинковия слой, особено в среда, съдържаща хлоридни йони, а устойчивостта му на точкова корозия е по-силна. Например, в среда с морска вода, съдържаща хлоридни йони, корозионната устойчивост на никелирания слой е 3-5 пъти по-висока от тази на цинковия слой.
Процес на никелиране и неговото влияние върху производителността: Често срещаните процеси на никелиране включват галванопластика и химическо никелиране. Електролитичният никелов слой има висока твърдост и добра износоустойчивост, но има високи изисквания за плоскост на повърхността на основата. Химическото никелиране може да образува равномерно покритие върху повърхността на непроводящ субстрат, а дебелината и съставът на покритието могат да се регулират чрез параметрите на процеса. Например, чрез използване на процеса на химическо никелиране, върху повърхността на стоманата на ролковата верига може да се образува никелов слой с дебелина 10-20μm, а твърдостта му може да достигне повече от HV700, което не само има добра устойчивост на корозия, но и добра износоустойчивост.
Приложение и ограничения на никелирането: Никелирането се използва широко в продукти за ролкови вериги с високи изисквания за устойчивост на корозия и износоустойчивост, като например в химическата промишленост, хранително-вкусовата промишленост и други индустрии. Процесът на никелиране обаче е сравнително сложен и скъп, а в някои силно киселинни и силно алкални среди корозионната устойчивост на никелирания слой също ще бъде ограничена до известна степен. Освен това, отпадъчните води, генерирани по време на процеса на никелиране, трябва да бъдат стриктно пречистени, за да се избегне замърсяване на околната среда.

3. Процес на термична обработка
3.1 Закаляване и отпускане
Закаляването и отпускането са ключов процес за термична обработка на суровини за ролкови вериги. Чрез комбинацията от закаляване и високотемпературно отпускане, цялостните характеристики на стоманата могат да бъдат значително подобрени, като по този начин се повишава нейната устойчивост на корозия.
Ролята на закаляването и изборът на параметри: Закаляването може бързо да охлади стоманата, да образува високоякостни структури като мартензит и да подобри твърдостта и якостта на стоманата. За суровините за ролкови вериги, често използваните закалителни среди включват масло и вода. Например, за някои средновъглеродни легирани стомани, закаляването в масло може да избегне образуването на пукнатини от закаляване и да постигне по-висока твърдост. Изборът на температура на закаляване е от решаващо значение, обикновено между 800℃-900℃, а твърдостта след закаляване може да достигне HRC45-55. Въпреки че твърдостта на закалената стомана е висока, вътрешното остатъчно напрежение е голямо, а жилавостта е ниска, така че е необходимо отпускане при висока температура, за да се подобрят тези свойства.
Оптимизация на отпускането при висока температура: Отпускането при висока температура обикновено се извършва между 500℃-650℃, а времето за отпускане обикновено е 2-4 часа. По време на процеса на отпускане остатъчното напрежение в стоманата се освобождава, твърдостта леко намалява, но жилавостта се подобрява значително и може да се образува стабилна отпусната трооститна структура, която има добри комплексни механични свойства и устойчивост на корозия. Проучванията показват, че корозионната устойчивост на стоманата след закаляване и отпускане може да се подобри с 30%-50%. Например, в индустриална атмосферна среда скоростта на корозия на суровините на ролковите вериги, които са били закалени и отпуснати, е само около 1/3 от тази на необработената стомана. Освен това, закаляването и отпускането могат също да подобрят устойчивостта на умора на стоманата, което е от голямо значение за дългосрочната употреба на ролковите вериги при динамични натоварвания.
Механизмът на влияние на закаляването и отпускането върху корозионната устойчивост: Закаляването и отпускането подобряват микроструктурата на стоманата, подобряват нейната повърхностна твърдост и жилавост и по този начин повишават способността ѝ да устои на ерозия от корозивни среди. От една страна, по-високата твърдост може да намали механичното износване на корозивната среда върху повърхността на стоманата и да намали скоростта на корозия; от друга страна, стабилната организационна структура може да забави скоростта на дифузия на корозивната среда и да забави появата на корозивни реакции. В същото време закаляването и отпускането могат също да подобрят устойчивостта на стоманата на водородно крехкост. В някои корозивни среди, съдържащи водородни йони, те могат ефективно да предотвратят преждевременното разрушаване на стоманата поради водородно крехкост.

4. Контрол на качеството
4.1 Метод за изпитване на устойчивост на корозия
Изпитването за устойчивост на корозия на суровините на ролковата верига е ключово звено за осигуряване на нейното качество. Чрез научни и разумни методи за изпитване, устойчивостта на корозия на материала в различни среди може да бъде точно оценена, като по този начин се гарантира надеждността на продукта.
1. Тест със солен спрей
Тестът със солен спрей е ускорен метод за изпитване на корозия, който симулира океанска или влажна среда и се използва широко за оценка на корозионната устойчивост на метални материали.
Принцип на изпитването: Пробата от ролкова верига се поставя в камера за изпитване със солен спрей, така че повърхността на пробата е непрекъснато изложена на определена концентрация от солен спрей. Хлоридните йони в солния спрей ускоряват корозионната реакция на металната повърхност. Корозионната устойчивост на пробата се оценява чрез наблюдение на степента на корозия на пробата в рамките на определен период от време. Например, в съответствие с международния стандарт ISO 9227, изпитването с неутрален солен спрей се провежда с концентрация на солен спрей от 5% разтвор на NaCl, контролирана температура от около 35°C и време на изпитване обикновено 96 часа.
Оценка на резултатите: Устойчивостта на корозия се оценява въз основа на показатели като продукти на корозия, дълбочина на корозия и скорост на корозия върху повърхността на пробата. За ролкови вериги от неръждаема стомана, след 96-часов тест в солен спрей, дълбочината на повърхностната корозия трябва да бъде по-малка от 0,1 мм, а скоростта на корозия трябва да бъде по-малка от 0,1 мм/година, за да се отговаря на изискванията за употреба в общите индустриални среди. За ролкови вериги от легирана стомана, след поцинковане или никелиране, резултатите от теста в солен спрей трябва да отговарят на по-високи стандарти. Например, след 96-часов тест в солен спрей, никелираната ролкова верига няма видима корозия по повърхността и дълбочината на корозия е по-малка от 0,05 мм.
2. Електрохимичен тест
Електрохимичното изпитване може да осигури по-задълбочено разбиране на корозионната устойчивост на материалите чрез измерване на електрохимичното поведение на металите в корозивни среди.
Изпитване на поляризационна крива: Пробата от ролкова верига се използва като работен електрод и се потапя в корозивна среда (като 3,5% разтвор на NaCl или 0,1 mol/L разтвор на H₂SO₄), а нейната поляризационна крива се записва от електрохимична работна станция. Поляризационната крива може да отразява параметри като плътността на корозионния ток и корозионния потенциал на материала. Например, за ролкова верига от неръждаема стомана 316, плътността на корозионния ток в 3,5% разтвор на NaCl трябва да бъде по-малка от 1μA/cm², а корозионният потенциал трябва да е близо до -0,5V (спрямо наситен каломелов електрод), което показва, че тя има добра корозионна устойчивост.
Тест с електрохимична импедансна спектроскопия (EIS): EIS тестът може да измери импеданса на пренос на заряд и дифузионния импеданс на материала в корозивна среда, за да оцени целостта и стабилността на повърхностния му филм. Корозионната устойчивост на материала може да се прецени чрез анализ на параметри като капацитивната дъга и времевата константа в импедансния спектър. Например, импедансът на пренос на заряд на стоманата на ролковата верига, която е била закалена и темперирана, трябва да бъде по-голям от 10⁴Ω·cm² в EIS теста, което показва, че повърхностният му филм има добър защитен ефект.
3. Тест за потапяне
Изпитването чрез потапяне е метод за изпитване на корозия, който симулира реалната среда на употреба. Пробата от ролкова верига се потапя в специфична корозивна среда за продължителен период от време, за да се наблюдава нейното корозионно поведение и промените в производителността.
Условия на изпитване: Изберете подходяща корозивна среда в зависимост от действителната среда на употреба на ролковата верига, като например киселинен разтвор (сярна киселина, солна киселина и др.), алкален разтвор (натриев хидроксид и др.) или неутрален разтвор (като морска вода). Температурата на изпитване обикновено се контролира на стайна температура или в действителния температурен диапазон на употреба, а времето за изпитване обикновено е от няколко седмици до няколко месеца. Например, ролковите вериги, използвани в химическа среда, се потапят в 3% разтвор на H₂SO₄ при 40°C за 30 дни.
Анализ на резултатите: Устойчивостта на корозия се оценява чрез измерване на показатели като загуба на маса, промяна в размерите и промяна в механичните свойства на пробата. Степента на загуба на маса е важен показател за измерване на степента на корозия. За ролкови вериги от неръждаема стомана, степента на загуба на маса след 30 дни тест с потапяне трябва да бъде по-малка от 0,5%. За ролкови вериги от легирана стомана, степента на загуба на маса трябва да бъде по-малка от 0,2% след обработка на повърхността. Освен това, промените в механичните свойства, като якост на опън и твърдост на пробата, също трябва да бъдат тествани, за да се гарантира, че тя все още може да отговаря на изискванията за употреба в корозивна среда.
4. Тест за окачване на място
Изпитването за окачване на място е директно излагане на пробата от ролкова верига на реалната работна среда и оценка на устойчивостта на корозия чрез наблюдение на корозията ѝ за продължителен период от време.
Организация на изпитването: Изберете представителна реална среда за употреба, като например химически цех, офшорна платформа, завод за преработка на храни и др., и окачете или закрепете образеца от ролкова верига върху оборудването през определен интервал. Времето за изпитване обикновено е от няколко месеца до няколко години, за да се гарантира, че корозионното поведение на образеца в реалната среда може да се наблюдава напълно.
Записване и анализ на резултатите: Редовно наблюдавайте и тествайте пробите и записвайте информация като повърхностна корозия и морфология на корозионните продукти. Например, в среда на химически цех, след 1 година тест на окачване, няма видими следи от корозия по повърхността на никелираната ролкова верига, докато по повърхността на поцинкованата ролкова верига може да се появи малко количество точкова корозия. Чрез сравняване на корозията на проби от различни материали и процеси на обработка в реалната среда, може да се оцени по-точно тяхната корозионна устойчивост, което осигурява важна основа за избора на материал и проектирането на продукта.

5. Обобщение
Осигуряването на корозионна устойчивост на суровините за ролковите вериги е систематичен проект, включващ множество звена, като например избор на материали, повърхностна обработка, процес на термична обработка и строг контрол на качеството. Чрез избора на подходящи стоманени материали със силна корозионна устойчивост, като неръждаема стомана и легирана стомана, и комбинирането на процеси на повърхностна обработка като поцинковане и никелиране, корозионната устойчивост на ролковите вериги може да бъде значително подобрена. Закаляването и отпускането в процеса на термична обработка допълнително подобряват цялостните характеристики на стоманата чрез оптимизиране на параметрите на закаляване и отпускане, така че тя да има по-добра корозионна устойчивост и механични свойства в сложни среди.
По отношение на контрола на качеството, прилагането на различни методи за изпитване, като например тест със солен спрей, електрохимичен тест, тест с потапяне и тест с окачване на място, осигурява научна основа за цялостна оценка на корозионната устойчивост на суровините за ролкови вериги. Тези методи за изпитване могат да симулират различни реални условия на употреба и точно да открият корозионното поведение и промените в характеристиките на материалите при различни условия, като по този начин гарантират надеждността и дълготрайността на продукта в реални приложения.
Като цяло, чрез координираната оптимизация на горните звена, корозионната устойчивост на суровините за ролкови вериги може да бъде ефективно подобрена, експлоатационният им живот може да бъде удължен и да бъдат изпълнени изискванията за употреба в различни индустриални среди.