Kuinka varmistaa rullaketjujen raaka-aineiden korroosionkestävyys?
1. Materiaalin valinta
1.1 Valitse teräs, jolla on vahva korroosionkestävyys
Teräs on rullaketjujen pääraaka-aine, ja sen korroosionkestävyys vaikuttaa suoraan rullaketjujen käyttöikään ja suorituskykyyn. Vahvan korroosionkestävyyden omaavan teräksen valitseminen on ensimmäinen askel ketjujen korroosionkestävyyden varmistamiseksi.rullaketjut.
Ruostumattoman teräksen käyttö: Ruostumaton teräs on yksi yleisesti käytetyistä korroosionkestävistä teräksistä. Se sisältää tietyn määrän kromielementtejä, jotka voivat muodostaa pinnalle tiheän kromioksidikalvon estäen syövyttävän väliaineen kosketuksen teräksen sisäosaan. Esimerkiksi 304-ruostumattoman teräksen kromipitoisuus on noin 18 %, mikä on hyvä korroosionkestävyys ja soveltuu yleisiin syövyttäviin ympäristöihin. Joissakin erityisympäristöissä, kuten merivesiympäristöissä, joissa on korkea kloridi-ionipitoisuus, 316-ruostumattomalla teräksellä on vahvempi pistekorroosionkestävyys molybdeenielementtien lisäämisen ansiosta, ja sen korroosionkestävyys on noin 30 % korkeampi kuin 304-ruostumattoman teräksen.
Seosteräksen korroosionkestävyys: Seosteräkseen voidaan merkittävästi parantaa teräksen korroosionkestävyyttä lisäämällä siihen erilaisia seosaineita, kuten nikkeliä, kuparia, titaania jne. Esimerkiksi nikkelin lisääminen voi parantaa teräksen passivointikalvon vakautta, ja kupari voi parantaa teräksen korroosionkestävyyttä ilmakehässä. Asianmukaisen lämpökäsittelyn jälkeen jotkut korkean lujuuden omaavat seosteräkset voivat muodostaa pinnalle tasaisen oksidikalvon, mikä parantaa entisestään niiden korroosionkestävyyttä. Esimerkiksi nikkeliä ja kuparia sisältävän seosteräksen korroosionopeus teollisessa ilmakehässä on vain 1/5 tavallisen hiiliteräksen korroosionopeudesta.
Teräksen pintakäsittelyn vaikutus korroosionkestävyyteen: Sopivan teräksen valinnan lisäksi pintakäsittely on tärkeä keino parantaa teräksen korroosionkestävyyttä. Esimerkiksi teräksen pinnalle pinnoitetaan pinnoitustekniikalla sinkki-, nikkeli- ja muiden metallien kerros, joka muodostaa fyysisen esteen, joka estää syövyttävien aineiden pääsyn teräkseen. Sinkityllä kerroksella on hyvä korroosionkestävyys ilmakehässä, ja sen korroosionkestävyysikä voi olla vuosikymmeniä. Nikkelipinnoitetulla kerroksella on suurempi kovuus ja parempi kulutuskestävyys, ja se voi myös tehokkaasti parantaa teräksen korroosionkestävyyttä. Lisäksi kemiallinen konversiokalvokäsittely, kuten fosfatointi, voi muodostaa teräksen pinnalle kemiallisen konversiokalvon, joka parantaa teräksen korroosionkestävyyttä ja pinnoitteen tarttumista.
2. Pintakäsittely
2.1 Sinkitys
Sinkitys on yksi tärkeimmistä menetelmistä rullaketjuteräksen pintakäsittelyssä. Päällystämällä teräspinta sinkkikerroksella voidaan tehokkaasti parantaa sen korroosionkestävyyttä.
Sinkityn kerroksen suojausperiaate: Sinkki muodostaa ilmakehässä tiheän sinkkioksidikalvon, joka voi estää syövyttävän väliaineen kosketuksen teräkseen. Kun sinkitty kerros vaurioituu, sinkki toimii myös uhrautuvana anodina suojaten terästä korroosiolta. Tutkimukset ovat osoittaneet, että sinkityn kerroksen korroosionkestävyys voi olla vuosikymmeniä, ja sen korroosionopeus yleisessä ilmakehässä on vain noin 1/10 tavallisen teräksen korroosionopeudesta.
Sinkitysprosessin vaikutus korroosionkestävyyteen: Yleisiä sinkitysprosesseja ovat kuumasinkitys, sähkösinkitys jne. Kuumasinkityksen muodostama sinkkikerros on paksumpi ja sillä on parempi korroosionkestävyys, mutta pinnassa voi esiintyä epätasaisuuksia. Sähkösinkitys voi säätää sinkkikerroksen paksuutta, jolloin pinnasta tulee tasaisempi ja sileämpi. Esimerkiksi sähkösinkitysprosessilla sinkkikerroksen paksuutta voidaan säätää 5-15 μm:n välillä, ja sen korroosionkestävyys on verrattavissa kuumasinkityksen vastaavaan ja pinnanlaatu on parempi, mikä sopii rullaketjutuotteille, joilla on korkeat pintavaatimukset.
Sinkityn kerroksen huolto ja varotoimet: Sinkitty kerros on huollettava käytön aikana mekaanisten vaurioiden välttämiseksi. Jos sinkitty kerros on vaurioitunut, se on korjattava ajoissa, jotta teräs ei altistu syövyttävälle väliaineelle. Lisäksi tietyissä erityisympäristöissä, kuten vahvasti happamissa tai emäksisissä ympäristöissä, sinkityn kerroksen korroosionkestävyys heikkenee jossain määrin, ja on tarpeen valita sopiva sinkitysprosessi ja sitä seuraavat suojatoimenpiteet tietyn ympäristön mukaan.
2.2 Nikkelipinnoituskäsittely
Nikkelipinnoitus on toinen tehokas menetelmä rullaketjuteräksen korroosionkestävyyden parantamiseksi. Nikkelipinnoituskerroksella on hyvä korroosionkestävyys ja kulutuskestävyys.
Nikkelipinnoitteen korroosionkestävyys: Nikkelillä on vakaat sähkökemialliset ominaisuudet ja se voi muodostaa vakaan passivointikalvon monissa syövyttävissä väliaineissa, mikä estää tehokkaasti syövyttävän väliaineen kosketuksen teräkseen. Nikkelipinnoitteen korroosionkestävyys on parempi kuin sinkkipinnoitteen, erityisesti kloridi-ioneja sisältävässä ympäristössä, ja sen pistekorroosionkestävyys on vahvempi. Esimerkiksi kloridi-ioneja sisältävässä merivesiympäristössä nikkelipinnoitteen korroosionkestävyysikä on 3–5 kertaa sinkkipinnoitteen käyttöikä.
Nikkelipinnoitusprosessi ja sen vaikutus suorituskykyyn: Yleisiä nikkelipinnoitusprosesseja ovat galvanointi ja kemiallinen nikkelipinnoitus. Galvanoidulla nikkelikerroksella on korkea kovuus ja hyvä kulutuskestävyys, mutta sillä on korkeat vaatimukset alustan pinnan tasaisuudelle. Kemiallinen nikkelipinnoitus voi muodostaa tasaisen pinnoitteen johtamattoman alustan pinnalle, ja pinnoitteen paksuutta ja koostumusta voidaan säätää prosessiparametrien avulla. Esimerkiksi kemiallista nikkelipinnoitusprosessia käyttämällä rullaketjuteräksen pinnalle voidaan muodostaa 10-20 μm paksuinen nikkelipinnoituskerros, jonka kovuus voi nousta yli HV700:aan, mikä ei ole ainoastaan hyvä korroosionkestävyys, vaan myös hyvä kulutuskestävyys.
Nikkelipinnoituksen käyttö ja rajoitukset: Nikkelipinnoitusta käytetään laajalti rullaketjutuotteissa, joilla on korkeat korroosionkestävyys- ja kulutuskestävyysvaatimukset, kuten kemianteollisuudessa, elintarviketeollisuudessa ja muilla teollisuudenaloilla. Nikkelipinnoitusprosessi on kuitenkin suhteellisen monimutkainen ja kallis, ja joissakin vahvoissa happo- ja emäksisissä ympäristöissä nikkelipinnoituskerroksen korroosionkestävyys on myös jossain määrin rajoitettu. Lisäksi nikkelipinnoitusprosessin aikana syntyvä jätevesi on käsiteltävä tarkasti ympäristön saastumisen välttämiseksi.
3. Lämpökäsittelyprosessi
3.1 Sammutus- ja päästökäsittely
Sammutus- ja päästökäsittely on keskeinen prosessi rullaketjujen raaka-aineiden lämpökäsittelyssä. Sammutus- ja korkean lämpötilan päästöyhdistelmällä teräksen kokonaisvaltaista suorituskykyä voidaan parantaa merkittävästi, mikä parantaa sen korroosionkestävyyttä.
Sammutus ja parametrien valinta: Sammutus voi jäähdyttää terästä nopeasti, muodostaa lujia rakenteita, kuten martensiittia, ja parantaa teräksen kovuutta ja lujuutta. Rullaketjujen raaka-aineina yleisesti käytettyjä sammutusaineita ovat öljy ja vesi. Esimerkiksi joidenkin keskihiilisten seosterästen kohdalla öljysammutus voi estää sammutushalkeamien syntymisen ja saavuttaa suuremman kovuuden. Sammutuslämpötilan valinta on ratkaisevan tärkeää, yleensä 800–900 °C, ja kovuus sammutuksen jälkeen voi olla HRC45–55. Vaikka sammutetun teräksen kovuus on korkea, sisäinen jäännösjännitys on suuri ja sitkeys huono, joten näiden ominaisuuksien parantamiseksi tarvitaan korkean lämpötilan päästöä.
Korkean lämpötilan päästön optimointi: Korkean lämpötilan päästö suoritetaan yleensä 500–650 °C:n lämpötilassa, ja päästöaika on yleensä 2–4 tuntia. Päästöprosessin aikana teräksen jäännösjännitys vapautuu, kovuus laskee hieman, mutta sitkeys paranee merkittävästi ja voidaan muodostaa vakaa karkaistu troostiittirakenne, jolla on hyvät kokonaisvaltaiset mekaaniset ominaisuudet ja korroosionkestävyys. Tutkimukset ovat osoittaneet, että teräksen korroosionkestävyyttä sammutuksen ja päästön jälkeen voidaan parantaa 30–50 %. Esimerkiksi teollisuusilmakehässä sammutettujen ja päästötettyjen rullaketjujen raaka-aineiden korroosionopeus on vain noin 1/3 käsittelemättömän teräksen korroosionopeudesta. Lisäksi sammutus ja päästö voivat myös parantaa teräksen väsymisominaisuuksia, mikä on erittäin tärkeää rullaketjujen pitkäaikaiselle käytölle dynaamisissa kuormissa.
Sammutus- ja päästökarkaisun vaikutusmekanismi korroosionkestävyyteen: Sammutus- ja päästökarkaisu parantavat teräksen mikrorakennetta, lisäävät sen pinnan kovuutta ja sitkeyttä ja siten parantavat sen kykyä vastustaa syövyttävien väliaineiden aiheuttamaa eroosiota. Toisaalta suurempi kovuus voi vähentää syövyttävän väliaineen mekaanista kulumista teräksen pinnalla ja vähentää korroosionopeutta; toisaalta vakaa organisaatiorakenne voi hidastaa syövyttävän väliaineen diffuusionopeutta ja viivästyttää korroosioreaktioiden esiintymistä. Samalla sammutus- ja päästökarkaisu voivat myös parantaa teräksen kestävyyttä vetyhaurastumista vastaan. Joissakin vetyioneja sisältävissä syövyttävissä ympäristöissä se voi tehokkaasti estää teräksen ennenaikaisen rikkoutumisen vetyhaurastumisen vuoksi.
4. Laaduntarkastus
4.1 Korroosionkestävyystestausmenetelmä
Rullaketjun raaka-aineiden korroosionkestävyystesti on keskeinen osa sen laadun varmistamista. Tieteellisten ja kohtuullisten testausmenetelmien avulla materiaalin korroosionkestävyys eri ympäristöissä voidaan arvioida tarkasti, mikä takaa tuotteen luotettavuuden.
1. Suolasumutesti
Suolasumutesti on kiihdytetty korroosiotestimenetelmä, joka simuloi merta tai kosteaa ympäristöä ja jota käytetään laajalti metallimateriaalien korroosionkestävyyden arviointiin.
Testausperiaate: Rullaketjunäyte asetetaan suolasumutestikammioon siten, että näytepinta altistuu jatkuvasti tietylle suolasumutepitoisuudelle. Suolasumun kloridi-ionit kiihdyttävät metallipinnan korroosioreaktiota. Näytteen korroosionkestävyys arvioidaan tarkkailemalla näytteen korroosioastetta tietyn ajanjakson sisällä. Esimerkiksi kansainvälisen standardin ISO 9227 mukaisesti neutraali suolasumutesti suoritetaan 5 % NaCl-liuoksen pitoisuudella, noin 35 °C:n lämpötilassa ja yleensä 96 tunnin testiajalla.
Tulosten arviointi: Korroosionkestävyys arvioidaan indikaattoreiden, kuten korroosiotuotteiden, pistekorroosiosyvyyden ja näytteen pinnan korroosionopeuden, perusteella. Ruostumattomasta teräksestä valmistetuilla rullaketjuilla 96 tunnin suolasumutestin jälkeen pinnan pistekorroosiosyvyyden tulisi olla alle 0,1 mm ja korroosionopeuden alle 0,1 mm/vuosi, jotta ne täyttävät yleisten teollisuusympäristöjen käyttövaatimukset. Seosteräksestä valmistetuilla rullaketjuilla sinkityksen tai nikkelipinnoituksen jälkeen suolasumutestin tulosten tulisi täyttää korkeammat standardit. Esimerkiksi 96 tunnin suolasumutestin jälkeen nikkelipinnoitetulla rullaketjulla ei ole näkyvää korroosiota pinnalla ja pistekorroosiosyvyys on alle 0,05 mm.
2. Sähkökemiallinen testi
Sähkökemiallinen testaus voi antaa syvemmän ymmärryksen materiaalien korroosionkestävyydestä mittaamalla metallien sähkökemiallista käyttäytymistä syövyttävissä väliaineissa.
Polarisaatiokäyrän testi: Rullaketjunäytettä käytetään työelektrodina ja se upotetaan syövyttävään väliaineeseen (kuten 3,5-prosenttiseen NaCl-liuokseen tai 0,1 mol/l H₂SO₄-liuokseen), ja sen polarisaatiokäyrä tallennetaan sähkökemiallisella työasemalla. Polarisaatiokäyrä voi heijastaa parametreja, kuten materiaalin korroosiovirrantiheyttä ja korroosiopotentiaalia. Esimerkiksi 316-ruostumattomasta teräksestä valmistetulle rullaketjulle korroosiovirrantiheyden 3,5-prosenttisessa NaCl-liuoksessa tulisi olla alle 1 μA/cm² ja korroosiopotentiaalin lähellä -0,5 V (suhteessa kyllästettyyn kalomelielektrodiin), mikä osoittaa sen hyvän korroosionkestävyyden.
Sähkökemiallinen impedanssispektroskopia (EIS) -testi: EIS-testillä voidaan mitata materiaalin varauksensiirtoimpedanssi ja diffuusioimpedanssi syövyttävässä väliaineessa ja arvioida sen pintakalvon eheyttä ja vakautta. Materiaalin korroosionkestävyys voidaan arvioida analysoimalla parametreja, kuten kapasitiivista valokaarta ja aikavakiota impedanssispektrissä. Esimerkiksi karkaistun ja päästetyn rullaketjuteräksen varauksensiirtoimpedanssin tulisi olla yli 10⁴Ω·cm² EIS-testissä, mikä osoittaa, että sen pintakalvolla on hyvä suojaava vaikutus.
3. Upotustesti
Upotuskoe on korroosiotestimenetelmä, joka simuloi todellista käyttöympäristöä. Rullaketjunäyte upotetaan tiettyyn syövyttävään väliaineeseen pitkäksi aikaa sen korroosiokäyttäytymisen ja suorituskyvyn muutosten havaitsemiseksi.
Testausolosuhteet: Valitse sopiva syövyttävä väliaine rullaketjun todellisen käyttöympäristön mukaan, kuten hapan liuos (rikkihappo, suolahappo jne.), emäksinen liuos (natriumhydroksidi jne.) tai neutraali liuos (kuten merivesi). Testauslämpötilaa säädetään yleensä huoneenlämmössä tai todellisessa käyttölämpötila-alueella, ja testiaika on yleensä useista viikoista useisiin kuukausiin. Esimerkiksi kemiallisissa ympäristöissä käytettävät rullaketjut upotetaan 3-prosenttiseen H₂SO₄-liuokseen 40 °C:ssa 30 päiväksi.
Tulosten analyysi: Korroosionkestävyyttä arvioidaan mittaamalla indikaattoreita, kuten massahäviötä, mittamuutosta ja näytteen mekaanisten ominaisuuksien muutosta. Massahäviöaste on tärkeä indikaattori korroosioasteen mittaamiseksi. Ruostumattomasta teräksestä valmistettujen rullaketjujen massahäviöasteen 30 päivän upotuskokeen jälkeen tulisi olla alle 0,5 %. Seosteräksestä valmistettujen rullaketjujen massahäviöasteen tulisi olla alle 0,2 % pintakäsittelyn jälkeen. Lisäksi näytteen mekaanisten ominaisuuksien, kuten vetolujuuden ja kovuuden, muutokset on testattava sen varmistamiseksi, että se täyttää edelleen käyttövaatimukset korroosioalttiissa ympäristössä.
4. Paikan päällä tehtävä ripustuskoe
Paikan päällä tehtävässä ripustuskokeessa rullaketjunäyte altistetaan suoraan todelliselle käyttöympäristölle ja arvioidaan korroosionkestävyys tarkkailemalla sen korroosiota pitkään.
Testausjärjestely: Valitse edustava todellinen käyttöympäristö, kuten kemian työpaja, offshore-alusta, elintarviketehdas jne., ja ripusta tai kiinnitä rullaketjunäyte laitteeseen tietyin väliajoin. Testausaika on yleensä useista kuukausista useisiin vuosiin, jotta näytteen korroosionkestävyys todellisessa ympäristössä voidaan havaita täysin.
Tulosten tallennus ja analysointi: Tarkkaile ja testaa näytteitä säännöllisesti ja kirjaa tiedot, kuten pinnan korroosio ja korroosiotuotteiden morfologia. Esimerkiksi kemian työpajaympäristössä vuoden kestäneen ripustuskokeen jälkeen nikkelipäällysteisen rullaketjun pinnalla ei ole selviä korroosiojälkiä, kun taas galvanoidun rullaketjun pinnalla voi esiintyä pieniä syöpymiä. Vertaamalla eri materiaalien ja käsittelyprosessien näytteiden korroosiota todellisessa ympäristössä, sen korroosionkestävyys voidaan arvioida tarkemmin, mikä tarjoaa tärkeän perustan tuotteen materiaalivalinnalle ja suunnittelulle.
5. Yhteenveto
Rullaketjujen raaka-aineiden korroosionkestävyyden varmistaminen on systemaattinen projekti, johon liittyy useita vaiheita, kuten materiaalivalinta, pintakäsittely, lämpökäsittelyprosessi ja tiukka laadunvalvonta. Valitsemalla sopivia, korroosionkestäviä teräsmateriaaleja, kuten ruostumatonta terästä ja seosterästä, ja yhdistämällä pintakäsittelyprosesseja, kuten sinkitystä ja nikkelöintiä, rullaketjujen korroosionkestävyyttä voidaan parantaa merkittävästi. Lämpökäsittelyprosessissa tapahtuva sammutus- ja päästökäsittely parantaa teräksen kokonaisvaltaista suorituskykyä optimoimalla sammutus- ja päästöparametreja, jolloin sillä on parempi korroosionkestävyys ja mekaaniset ominaisuudet monimutkaisissa ympäristöissä.
Laaduntarkastuksen osalta erilaisten testausmenetelmien, kuten suolasuihkutestin, sähkökemiallisen testin, upotustestin ja paikan päällä tapahtuvan ripustustestin, käyttö tarjoaa tieteellisen perustan rullaketjujen raaka-aineiden korroosionkestävyyden kattavalle arvioinnille. Nämä testausmenetelmät voivat simuloida erilaisia todellisia käyttöympäristöjä ja havaita tarkasti materiaalien korroosionkestävyyden ja suorituskyvyn muutokset erilaisissa olosuhteissa, mikä varmistaa tuotteen luotettavuuden ja kestävyyden todellisissa sovelluksissa.
Yleisesti ottaen edellä mainittujen linkkien koordinoidun optimoinnin avulla rullaketjujen raaka-aineiden korroosionkestävyyttä voidaan parantaa tehokkaasti, pidentää niiden käyttöikää ja täyttää käyttövaatimukset eri teollisuusympäristöissä.
Julkaisuaika: 16.4.2025