Hvordan sikrer man korrosionsbestandigheden af ​​råmaterialerne i rullekæder?

Hvordan sikrer man korrosionsbestandigheden af ​​råmaterialerne i rullekæder?

1. Materialevalg
1.1 Vælg stål med stærk korrosionsbestandighed
Stål er det vigtigste råmateriale i rullekæder, og dets korrosionsbestandighed påvirker direkte rullekædernes levetid og ydeevne. Valg af stål med stærk korrosionsbestandighed er det første skridt til at sikre korrosionsbestandigheden afrullekæder.
Anvendelse af rustfrit stålmaterialer: Rustfrit stål er et af de almindeligt anvendte korrosionsbestandige ståltyper. Det indeholder en vis andel kromelementer, som kan danne en tæt kromoxidfilm på overfladen for at forhindre det korrosive medium i at komme i kontakt med stålets inderside. For eksempel er kromindholdet i 304 rustfrit stål omkring 18%, hvilket har god korrosionsbestandighed og er egnet til generelle korrosive miljøer. I nogle specielle miljøer, såsom havvandsmiljøer med højt kloridionindhold, har 316 rustfrit stål stærkere modstand mod grubetæring på grund af tilsætning af molybdænelementer, og dets korrosionsbestandighed er omkring 30% højere end 304 rustfrit stål.
Korrosionsbestandighed af legeret stål: Legeret stål kan forbedre stålets korrosionsbestandighed betydeligt ved at tilføje en række forskellige legeringselementer, såsom nikkel, kobber, titanium osv. For eksempel kan tilsætning af nikkel forbedre stabiliteten af ​​stålets passiveringsfilm, og kobber kan forbedre stålets korrosionsbestandighed i det atmosfæriske miljø. Efter korrekt varmebehandling kan nogle højstyrkelegerede ståltyper danne en ensartet oxidfilm på overfladen, hvilket yderligere forbedrer deres korrosionsbestandighed. Hvis vi tager et legeret stål, der indeholder nikkel og kobber, som eksempel, er dets korrosionshastighed i et industrielt atmosfærisk miljø kun 1/5 af almindeligt kulstofståls.
Effekten af ​​ståloverfladebehandling på korrosionsbestandighed: Ud over at vælge egnet stål er overfladebehandling også et vigtigt middel til at forbedre stålets korrosionsbestandighed. For eksempel belægges et lag af zink, nikkel og andre metaller på stålets overflade ved hjælp af belægningsteknologi for at danne en fysisk barriere, der forhindrer korrosionsstoffer i at komme i kontakt med stålet. Det galvaniserede lag har god korrosionsbestandighed i det atmosfæriske miljø, og dets korrosionsbestandighed kan nå årtier. Det forniklede lag har højere hårdhed og bedre slidstyrke og kan også effektivt forbedre stålets korrosionsbestandighed. Derudover kan kemisk konverteringsfilmbehandling, såsom fosfatering, danne en kemisk konverteringsfilm på stålets overflade for at forbedre korrosionsbestandigheden og belægningens vedhæftning.

2. Overfladebehandling
2.1 Galvanisering
Galvanisering er en af ​​de vigtige metoder til overfladebehandling af rullekædestål. Ved at belægge ståloverfladen med et lag zink kan dens korrosionsbestandighed forbedres effektivt.
Beskyttelsesprincip for det galvaniserede lag: Zink danner en tæt zinkoxidfilm i det atmosfæriske miljø, som kan forhindre det korrosive medium i at komme i kontakt med stålet. Når det galvaniserede lag beskadiges, vil zink også fungere som en offeranode for at beskytte stålet mod korrosion. Undersøgelser har vist, at korrosionsbestandigheden af ​​det galvaniserede lag kan nå årtier, og dets korrosionshastighed i et generelt atmosfærisk miljø er kun omkring 1/10 af almindeligt ståls.
Virkningen af ​​galvaniseringsprocessen på korrosionsbestandighed: Almindelige galvaniseringsprocesser omfatter varmgalvanisering, elektrogalvanisering osv. Zinklaget dannet ved varmgalvanisering er tykkere og har bedre korrosionsbestandighed, men der kan forekomme ujævnheder på overfladen. Elektrogalvanisering kan kontrollere tykkelsen af ​​zinklaget for at gøre overfladen mere ensartet og glat. For eksempel kan tykkelsen af ​​zinklaget ved hjælp af elektrogalvaniseringsprocessen kontrolleres mellem 5-15 μm, og dets korrosionsbestandighed er sammenlignelig med varmgalvanisering, og overfladekvaliteten er bedre, hvilket er egnet til rullekædeprodukter med høje overfladekrav.
Vedligeholdelse og forholdsregler for det galvaniserede lag: Det galvaniserede lag skal vedligeholdes under brug for at undgå mekaniske skader. Hvis det galvaniserede lag er beskadiget, skal det repareres i tide for at forhindre, at stålet udsættes for det korrosive medium. Derudover vil det galvaniserede lags korrosionsbestandighed blive påvirket i visse særlige miljøer, såsom stærkt sure eller alkaliske miljøer, og det er nødvendigt at vælge en passende galvaniseringsproces og efterfølgende beskyttelsesforanstaltninger i henhold til det specifikke miljø.
2.2 Forniklingsbehandling
Nikkelbelægning er en anden effektiv metode til at forbedre korrosionsbestandigheden af ​​rullekædestål. Nikkelbelægningslaget har god korrosionsbestandighed og slidstyrke.
Korrosionsbestandighed ved nikkelbelægning: Nikkel har stabile elektrokemiske egenskaber og kan danne en stabil passiveringsfilm i mange korrosive medier, hvorved det korrosive medium effektivt forhindres i at komme i kontakt med stålet. Nikkelbelægningslagets korrosionsbestandighed er bedre end zinkbelægningslagets, især i miljøer med kloridioner, og dets modstand mod grubetæring er stærkere. For eksempel er nikkelbelægningslagets korrosionsbestandighed i et havvandsmiljø med kloridioner 3-5 gange så lang som zinkbelægningslagets.
Nikkelbelægningsproces og dens indvirkning på ydeevne: Almindelige nikkelbelægningsprocesser omfatter elektroplettering og kemisk nikkelbelægning. Det elektropletterede nikkellag har en høj hårdhed og god slidstyrke, men det har høje krav til substratoverfladen. Kemisk nikkelbelægning kan danne en ensartet belægning på overfladen af ​​et ikke-ledende substrat, og belægningens tykkelse og sammensætning kan justeres gennem procesparametre. For eksempel kan der ved hjælp af den kemiske nikkelbelægningsproces dannes et nikkelbelægningslag med en tykkelse på 10-20 μm på overfladen af ​​rullekædestålet, og dets hårdhed kan nå mere end HV700, hvilket ikke kun har god korrosionsbestandighed, men også god slidstyrke.
Anvendelse og begrænsninger af nikkelbelægning: Nikkelbelægning anvendes i vid udstrækning i rullekædeprodukter med høje krav til korrosionsbestandighed og slidstyrke, såsom i den kemiske industri, fødevareforarbejdning og andre industrier. Nikkelbelægningsprocessen er dog relativt kompleks og dyr, og i nogle miljøer med stærke sure og stærke alkaliske forhold vil korrosionsbestandigheden af ​​nikkelbelægningslaget også være begrænset til en vis grad. Derudover skal spildevandet, der genereres under nikkelbelægningsprocessen, behandles strengt for at undgå miljøforurening.

3. Varmebehandlingsproces
3.1 Hærdnings- og tempereringsbehandling
Hærdning og anløbning er en nøgleproces til varmebehandling af råmaterialer til rullekæder. Ved at kombinere hærdning og højtemperaturanløbning kan stålets samlede ydeevne forbedres betydeligt og dermed forbedre dets korrosionsbestandighed.
Rollen af ​​bratkøling og parametervalg: Brændning kan hurtigt afkøle stål, danne højstyrkestrukturer såsom martensit og forbedre stålets hårdhed og styrke. For råmaterialer til rullekæder omfatter almindeligt anvendte bratkølingsmedier olie og vand. For eksempel kan oliebrændning for nogle legeringsstål med mellemkulstofindhold undgå dannelse af bratkølingsrevner og opnå højere hårdhed. Valget af bratkølingstemperatur er afgørende, generelt mellem 800 ℃-900 ℃, og hårdheden efter bratkøling kan nå HRC45-55. Selvom hårdheden af ​​det bratkølede stål er høj, er den indre restspænding stor, og sejheden er dårlig, så højtemperaturhærdning er nødvendig for at forbedre disse egenskaber.
Optimering af højtemperaturanløbning: Højtemperaturanløbning udføres normalt mellem 500℃-650℃, og anløbningstiden er generelt 2-4 timer. Under anløbningsprocessen frigives restspændingen i stålet, hårdheden falder en smule, men sejheden forbedres betydeligt, og der kan dannes en stabil anløbningsstruktur med gode omfattende mekaniske egenskaber og korrosionsbestandighed. Undersøgelser har vist, at stålets korrosionsbestandighed efter bratkøling og anløbning kan forbedres med 30%-50%. For eksempel er korrosionshastigheden for råmaterialerne i rullekæder, der er blevet bratkølet og anløbet, i et industrielt atmosfærisk miljø kun omkring 1/3 af korrosionshastigheden for ubehandlet stål. Derudover kan bratkøling og anløbning også forbedre stålets udmattelsesegenskaber, hvilket er af stor betydning for den langvarige brug af rullekæder under dynamiske belastninger.
Mekanismen for påvirkning af bratkøling og anløbning på korrosionsbestandighed: Bratkøling og anløbning forbedrer stålets mikrostruktur, forbedrer dets overfladehårdhed og sejhed og dermed dets evne til at modstå erosion fra korrosive medier. På den ene side kan højere hårdhed reducere det mekaniske slid af det korrosive medium på stålets overflade og reducere korrosionshastigheden; på den anden side kan en stabil organisationsstruktur sænke diffusionshastigheden af ​​det korrosive medium og forsinke forekomsten af ​​korrosionsreaktioner. Samtidig kan bratkøling og anløbning også forbedre stålets modstandsdygtighed over for hydrogenforsprødning. I nogle korrosive miljøer, der indeholder hydrogenioner, kan det effektivt forhindre stålet i at svigte for tidligt på grund af hydrogenforsprødning.

4. Kvalitetsinspektion
4.1 Metode til test af korrosionsbestandighed
Korrosionsbestandighedstesten af ​​rullekædens råmaterialer er et nøgleled i at sikre dens kvalitet. Gennem videnskabelige og rimelige testmetoder kan materialets korrosionsbestandighed i forskellige miljøer vurderes nøjagtigt, hvilket giver en garanti for produktets pålidelighed.
1. Saltspraytest
Saltspraytesten er en accelereret korrosionstestmetode, der simulerer et hav eller et fugtigt miljø og er meget anvendt til at evaluere korrosionsbestandigheden af ​​metalmaterialer.
Testprincip: Rullekædeprøven placeres i et salttågetestkammer, så prøveoverfladen kontinuerligt udsættes for en bestemt koncentration af salttågemiljø. Kloridionerne i salttågen vil accelerere korrosionsreaktionen på metaloverfladen. Prøvens korrosionsbestandighed evalueres ved at observere graden af ​​korrosion inden for en bestemt tidsperiode. For eksempel udføres en neutral salttågetest i overensstemmelse med den internationale standard ISO 9227 med en salttågekoncentration på 5% NaCl-opløsning, en temperatur kontrolleret til ca. 35°C og en testtid på normalt 96 timer.
Resultatevaluering: Korrosionsbestandigheden evalueres ud fra indikatorer som korrosionsprodukter, grubedybde og korrosionshastighed på prøveoverfladen. For rullekæder af rustfrit stål bør grubedybden på overfladen efter en 96-timers salttågetest være mindre end 0,1 mm, og korrosionshastigheden bør være mindre end 0,1 mm/år for at opfylde kravene i generelle industrielle miljøer. For rullekæder af legeret stål bør resultaterne af salttågetesten efter galvanisering eller fornikling opfylde højere standarder. For eksempel viser den forniklede rullekæde efter en 96-timers salttågetest ingen tydelig korrosion på overfladen, og grubedybden er mindre end 0,05 mm.
2. Elektrokemisk test
Elektrokemisk testning kan give en dybere forståelse af materialers korrosionsbestandighed ved at måle metallers elektrokemiske adfærd i korrosive medier.
Polarisationskurvetest: Rullekædeprøven bruges som arbejdselektrode og nedsænkes i et korrosivt medium (såsom 3,5% NaCl-opløsning eller 0,1 mol/L H₂SO₄-opløsning), og dens polarisationskurve registreres af en elektrokemisk arbejdsstation. Polarisationskurven kan afspejle parametre som materialets korrosionsstrømtæthed og korrosionspotentiale. For eksempel, for en rullekæde af rustfrit stål i 316, bør korrosionsstrømtætheden i en 3,5% NaCl-opløsning være mindre end 1 μA/cm², og korrosionspotentialet bør være tæt på -0,5 V (i forhold til den mættede kalomelelektrode), hvilket indikerer, at den har god korrosionsbestandighed.
Elektrokemisk impedansspektroskopi (EIS) test: EIS-testen kan måle materialets ladningsoverføringsimpedans og diffusionsimpedans i det korrosive medium for at evaluere integriteten og stabiliteten af ​​dets overfladefilm. Materialets korrosionsbestandighed kan bedømmes ved at analysere parametre som den kapacitive lysbue og tidskonstanten i impedansspektret. For eksempel bør ladningsoverføringsimpedansen for rullekædestål, der er blevet afkølet og anløbet, være større end 10⁴Ω·cm² i EIS-testen, hvilket indikerer, at dets overfladefilm har en god beskyttende effekt.
3. Nedsænkningstest
Nedsænkningstesten er en korrosionstestmetode, der simulerer det faktiske brugsmiljø. Rullekædeprøven nedsænkes i et specifikt korrosivt medium i lang tid for at observere dens korrosionsadfærd og ændringer i ydeevne.
Testbetingelser: Vælg passende ætsende medier i henhold til rullekædens faktiske brugsmiljø, såsom sur opløsning (svovlsyre, saltsyre osv.), alkalisk opløsning (natriumhydroxid osv.) eller neutral opløsning (såsom havvand). Testtemperaturen styres generelt ved stuetemperatur eller det faktiske brugstemperaturområde, og testtiden er normalt flere uger til flere måneder. For eksempel nedsænkes rullekæder, der anvendes i kemiske miljøer, i en 3% H₂SO₄-opløsning ved 40°C i 30 dage.
Resultatanalyse: Korrosionsbestandigheden evalueres ved at måle indikatorer såsom massetab, dimensionsændring og ændring i prøvens mekaniske egenskaber. Massetabshastigheden er en vigtig indikator for at måle korrosionsgraden. For rullekæder i rustfrit stål bør massetabshastigheden efter 30 dages nedsænkningstest være mindre end 0,5 %. For rullekæder i legeret stål bør massetabshastigheden være mindre end 0,2 % efter overfladebehandling. Derudover bør ændringer i mekaniske egenskaber såsom trækstyrke og hårdhed af prøven også testes for at sikre, at den stadig kan opfylde brugskravene i et korrosivt miljø.
4. Ophængningstest på stedet
Hængetesten på stedet går ud på at udsætte rullekædeprøven direkte for det faktiske brugsmiljø og evaluere korrosionsbestandigheden ved at observere dens korrosion over lang tid.
Testarrangement: Vælg et repræsentativt faktisk brugsmiljø, såsom et kemisk værksted, en offshore-platform, et fødevareforarbejdningsanlæg osv., og hæng eller fastgør rullekædeprøven på udstyret med et bestemt interval. Testtiden er normalt flere måneder til flere år for at sikre, at prøvens korrosionsadfærd i det faktiske miljø kan observeres fuldt ud.
Resultatregistrering og -analyse: Observer og test prøverne regelmæssigt, og registrer oplysninger såsom overfladekorrosion og korrosionsproduktmorfologi. For eksempel er der i et kemisk værkstedsmiljø efter 1 års hængende test intet tydeligt korrosionsmærke på overfladen af ​​den forniklede rullekæde, mens der kan forekomme en lille smule grubetæring på overfladen af ​​den galvaniserede rullekæde. Ved at sammenligne korrosionen af ​​prøver af forskellige materialer og behandlingsprocesser i det faktiske miljø kan dens korrosionsbestandighed vurderes mere præcist, hvilket giver et vigtigt grundlag for materialevalg og design af produktet.

5. Resumé
At sikre korrosionsbestandigheden af ​​råmaterialerne i rullekæden er et systematisk projekt, der involverer flere led, såsom materialevalg, overfladebehandling, varmebehandlingsproces og streng kvalitetskontrol. Ved at vælge egnede stålmaterialer med stærk korrosionsbestandighed, såsom rustfrit stål og legeret stål, og kombinere overfladebehandlingsprocesser som galvanisering og fornikling, kan rullekædernes korrosionsbestandighed forbedres betydeligt. Hærdnings- og anløbningsbehandlingen i varmebehandlingsprocessen forbedrer yderligere stålets samlede ydeevne ved at optimere hærdnings- og anløbningsparametrene, så det har bedre korrosionsbestandighed og mekaniske egenskaber i komplekse miljøer.
Med hensyn til kvalitetskontrol giver anvendelsen af ​​forskellige testmetoder, såsom saltspraytest, elektrokemisk test, nedsænkningstest og hængetest på stedet, et videnskabeligt grundlag for en omfattende evaluering af korrosionsbestandigheden af ​​rullekæderåmaterialer. Disse testmetoder kan simulere forskellige faktiske brugsmiljøer og nøjagtigt detektere ændringer i materialers korrosionsadfærd og ydeevne under forskellige forhold og derved sikre produktets pålidelighed og holdbarhed i faktiske anvendelser.
Generelt kan korrosionsbestandigheden af ​​rullekæderåmaterialer forbedres effektivt, levetiden forlænges, og brugskravene i forskellige industrielle miljøer opfyldes gennem koordineret optimering af ovenstående forbindelser.