Kako osigurati otpornost sirovina valjkastih lanaca na koroziju?

Kako osigurati otpornost sirovina valjkastih lanaca na koroziju?

1. Odabir materijala
1.1 Odaberite čelik s jakom otpornošću na koroziju
Čelik je glavna sirovina za valjkaste lance, a njegova otpornost na koroziju izravno utječe na vijek trajanja i performanse valjkastih lanaca. Odabir čelika s jakom otpornošću na koroziju prvi je korak u osiguravanju otpornosti na korozijuvaljkasti lanci.
Primjena materijala od nehrđajućeg čelika: Nehrđajući čelik jedan je od najčešće korištenih čelika otpornih na koroziju. Sadrži određeni udio kromovih elemenata, koji na površini mogu stvoriti gusti film kromovog oksida kako bi spriječili kontakt korozivnog medija s unutrašnjosti čelika. Na primjer, sadržaj kroma u nehrđajućem čeliku 304 je oko 18%, što ima dobru otpornost na koroziju i prikladno je za opća korozivna okruženja. U nekim posebnim okruženjima, poput okruženja s morskom vodom s visokim sadržajem kloridnih iona, nehrđajući čelik 316 ima jaču otpornost na točkasto koroziju zbog dodatka molibdena, a njegova otpornost na koroziju je oko 30% veća od one kod nehrđajućeg čelika 304.
Otpornost legiranog čelika na koroziju: Legirani čelik može značajno poboljšati otpornost čelika na koroziju dodavanjem raznih legirajućih elemenata, poput nikla, bakra, titana itd. Na primjer, dodavanje nikla može poboljšati stabilnost pasivizacijskog filma čelika, a bakar može poboljšati otpornost čelika na koroziju u atmosferskom okruženju. Nakon odgovarajuće toplinske obrade, neki visokočvrsti legirani čelici mogu formirati jednoličan oksidni film na površini, što dodatno poboljšava njihovu otpornost na koroziju. Uzimajući legirani čelik koji sadrži nikal i bakar kao primjer, njegova brzina korozije u industrijskom atmosferskom okruženju iznosi samo 1/5 brzine korozije običnog ugljičnog čelika.
Utjecaj površinske obrade čelika na otpornost na koroziju: Osim odabira prikladnog čelika, površinska obrada također je važno sredstvo za poboljšanje otpornosti čelika na koroziju. Na primjer, sloj cinka, nikla i drugih metala nanosi se na površinu čelika tehnologijom prevlačenja kako bi se stvorila fizička barijera koja sprječava kontakt korozivnih medija s čelikom. Pocinčani sloj ima dobru otpornost na koroziju u atmosferskom okruženju, a njegov vijek trajanja otpornosti na koroziju može doseći desetljeća. Niklani sloj ima veću tvrdoću i bolju otpornost na habanje te također može učinkovito poboljšati otpornost čelika na koroziju. Osim toga, kemijska obrada konverzijskog filma, poput fosfatiranja, može stvoriti kemijski konverzijski film na površini čelika kako bi se poboljšala otpornost na koroziju i prianjanje premaza čelika.

2. Površinska obrada
2.1 Pocinčavanje
Pocinčavanje je jedna od važnih metoda za površinsku obradu čelika valjkastih lanaca. Premazivanjem čelične površine slojem cinka može se učinkovito poboljšati njezina otpornost na koroziju.
Princip zaštite pocinčanog sloja: Cink u atmosferskom okruženju stvara gusti film cinkovog oksida koji može spriječiti kontakt korozivnog medija s čelikom. Kada je pocinčani sloj oštećen, cink će također djelovati kao žrtvena anoda za zaštitu čelika od korozije. Studije su pokazale da otpornost pocinčanog sloja na koroziju može doseći desetljeća, a njegova brzina korozije u općem atmosferskom okruženju je samo oko 1/10 one običnog čelika.
Utjecaj postupka pocinčavanja na otpornost na koroziju: Uobičajeni postupci pocinčavanja uključuju vruće pocinčavanje, elektrogalvanizaciju itd. Sloj cinka nastao vrućim pocinčavanjem je deblji i ima bolju otpornost na koroziju, ali na površini se mogu pojaviti neke neravnine. Elektrogalvanizacijom se može kontrolirati debljina sloja cinka kako bi površina bila ujednačenija i glatkija. Na primjer, korištenjem postupka elektrogalvanizacije, debljina sloja cinka može se kontrolirati između 5-15 μm, a njegova otpornost na koroziju usporediva je s onom kod vrućeg pocinčavanja, a kvaliteta površine je bolja, što je pogodno za proizvode od valjkastih lanaca s visokim zahtjevima za površinom.
Održavanje i mjere opreza za pocinčani sloj: Pocinčani sloj potrebno je održavati tijekom upotrebe kako bi se izbjegla mehanička oštećenja. Ako je pocinčani sloj oštećen, treba ga na vrijeme popraviti kako bi se spriječilo izlaganje čelika korozivnom mediju. Osim toga, u nekim posebnim okruženjima, poput jako kiselih ili lužnatih okruženja, otpornost pocinčanog sloja na koroziju bit će do određene mjere narušena te je potrebno odabrati odgovarajući postupak pocinčavanja i naknadne zaštitne mjere prema specifičnom okruženju.
2.2 Obrada niklanjem
Niklanje je još jedna učinkovita metoda za poboljšanje otpornosti čelika valjkastih lanaca na koroziju. Sloj niklanja ima dobru otpornost na koroziju i otpornost na habanje.
Otpornost na koroziju niklanja: Nikal ima stabilna elektrokemijska svojstva i može stvoriti stabilan pasivizacijski film u mnogim korozivnim medijima, čime učinkovito sprječava kontakt korozivnog medija s čelikom. Otpornost na koroziju sloja niklanja bolja je od one sloja cinkanja, posebno u okruženju koje sadrži kloridne ione, a otpornost na koroziju je jača. Na primjer, u okruženju morske vode koje sadrži kloridne ione, vijek trajanja otpornosti na koroziju sloja niklanja je 3-5 puta duži od sloja cinkanja.
Proces niklanja i njegov utjecaj na performanse: Uobičajeni procesi niklanja uključuju galvanizaciju i kemijsko niklanje. Elektrolitički sloj nikla ima visoku tvrdoću i dobru otpornost na habanje, ali ima visoke zahtjeve za ravnost površine podloge. Kemijsko niklanje može stvoriti ujednačen premaz na površini neprovodljive podloge, a debljina i sastav premaza mogu se podesiti parametrima procesa. Na primjer, korištenjem procesa kemijskog niklanja, na površini čelika valjkastog lanca može se stvoriti sloj nikla debljine 10-20 μm, a njegova tvrdoća može doseći više od HV700, što ne samo da ima dobru otpornost na koroziju, već i dobru otpornost na habanje.
Primjena i ograničenja niklanja: Niklanje se široko koristi u proizvodima valjkastih lanaca s visokim zahtjevima za otpornost na koroziju i otpornost na habanje, kao što je to slučaj u kemijskoj industriji, preradi hrane i drugim industrijama. Međutim, proces niklanja je relativno složen i skup, a u nekim jakim kiselim i jakim lužnatim okruženjima, otpornost sloja nikla na koroziju također će biti do određene mjere ograničena. Osim toga, otpadne vode nastale tijekom procesa niklanja moraju se strogo pročišćavati kako bi se izbjeglo onečišćenje okoliša.

3. Postupak toplinske obrade
3.1 Obrada kaljenjem i otpuštanjem
Kaljenje i otpuštanje ključni su procesi toplinske obrade sirovina za valjkaste lance. Kombinacijom kaljenja i otpuštanja na visokim temperaturama mogu se značajno poboljšati sveobuhvatne performanse čelika, čime se povećava njegova otpornost na koroziju.
Uloga kaljenja i odabira parametara: Kaljenje može brzo ohladiti čelik, formirati strukture visoke čvrstoće poput martenzita te poboljšati tvrdoću i čvrstoću čelika. Za sirovine za valjkaste lance, uobičajeno korišteni mediji za kaljenje uključuju ulje i vodu. Na primjer, za neke legirane čelike srednjeg udjela ugljika, kaljenje u ulju može spriječiti stvaranje pukotina od kaljenja i postići veću tvrdoću. Odabir temperature kaljenja je ključan, obično između 800 ℃-900 ℃, a tvrdoća nakon kaljenja može doseći HRC45-55. Iako je tvrdoća kaljenog čelika visoka, unutarnje zaostalo naprezanje je veliko, a žilavost slaba, pa je za poboljšanje tih svojstava potrebno popuštanje na visokim temperaturama.
Optimizacija popuštanja na visokim temperaturama: Popuštanje na visokim temperaturama obično se provodi između 500 ℃ i 650 ℃, a vrijeme popuštanja obično je 2-4 sata. Tijekom procesa popuštanja, zaostala naprezanja u čeliku se oslobađaju, tvrdoća se neznatno smanjuje, ali se žilavost značajno poboljšava i može se formirati stabilna popuštena troostitna struktura koja ima dobra sveobuhvatna mehanička svojstva i otpornost na koroziju. Studije su pokazale da se otpornost čelika na koroziju nakon kaljenja i popuštanja može poboljšati za 30%-50%. Na primjer, u industrijskom atmosferskom okruženju, brzina korozije sirovina valjkastih lanaca koji su kaljeni i popušteni iznosi samo oko 1/3 one kod netretiranog čelika. Osim toga, kaljenje i popuštanje također mogu poboljšati otpornost čelika na zamor, što je od velikog značaja za dugotrajnu upotrebu valjkastih lanaca pod dinamičkim opterećenjima.
Mehanizam utjecaja kaljenja i otpuštanja na otpornost na koroziju: Kaljenje i otpuštanje poboljšava mikrostrukturu čelika, poboljšava njegovu površinsku tvrdoću i žilavost, te time povećava njegovu sposobnost otpora eroziji uzrokovanoj korozivnim medijima. S jedne strane, veća tvrdoća može smanjiti mehaničko trošenje korozivnog medija na površini čelika i smanjiti brzinu korozije; s druge strane, stabilna organizacijska struktura može usporiti brzinu difuzije korozivnog medija i odgoditi pojavu korozijskih reakcija. Istovremeno, kaljenje i otpuštanje također mogu poboljšati otpornost čelika na vodikovu krhkost. U nekim korozivnim okruženjima koja sadrže vodikove ione, mogu učinkovito spriječiti prerano uništenje čelika zbog vodikove krhkosti.

4. Inspekcija kvalitete
4.1 Metoda ispitivanja otpornosti na koroziju
Ispitivanje otpornosti na koroziju sirovina valjkastog lanca ključna je karika u osiguravanju njegove kvalitete. Znanstvenim i razumnim metodama ispitivanja može se točno procijeniti otpornost materijala na koroziju u različitim okruženjima, čime se jamči pouzdanost proizvoda.
1. Test slane magle
Ispitivanje slanom maglom je ubrzana metoda ispitivanja korozije koja simulira ocean ili vlažno okruženje i široko se koristi za procjenu otpornosti metalnih materijala na koroziju.
Princip ispitivanja: Uzorak valjkastog lanca stavlja se u komoru za ispitivanje slanom maglom tako da je površina uzorka kontinuirano izložena određenoj koncentraciji slane magle. Kloridni ioni u slanoj magli ubrzat će korozijsku reakciju metalne površine. Otpornost uzorka na koroziju procjenjuje se promatranjem stupnja korozije uzorka unutar određenog vremenskog razdoblja. Na primjer, u skladu s međunarodnim standardom ISO 9227, ispitivanje neutralne slane magle provodi se s koncentracijom slane magle od 5% otopine NaCl, kontroliranom temperaturom na oko 35°C i vremenom ispitivanja obično 96 sati.
Evaluacija rezultata: Otpornost na koroziju procjenjuje se na temelju pokazatelja kao što su produkti korozije, dubina korozije i brzina korozije na površini uzorka. Za valjkaste lance od nehrđajućeg čelika, nakon 96-satnog ispitivanja slanom vodom, dubina korozije na površini trebala bi biti manja od 0,1 mm, a brzina korozije trebala bi biti manja od 0,1 mm/godišnje kako bi se zadovoljili zahtjevi korištenja u općim industrijskim okruženjima. Za valjkaste lance od legiranog čelika, nakon pocinčavanja ili niklanja, rezultati ispitivanja slanom vodom trebali bi zadovoljavati više standarde. Na primjer, nakon 96-satnog ispitivanja slanom vodom, poniklani valjkasti lanac nema vidljivu koroziju na površini, a dubina korozije je manja od 0,05 mm.
2. Elektrokemijsko ispitivanje
Elektrokemijsko ispitivanje može pružiti dublje razumijevanje otpornosti materijala na koroziju mjerenjem elektrokemijskog ponašanja metala u korozivnim medijima.
Ispitivanje krivulje polarizacije: Uzorak valjkastog lanca koristi se kao radna elektroda i uranja u korozivni medij (kao što je 3,5%-tna otopina NaCl ili 0,1 mol/L otopina H₂SO₄), a njegova krivulja polarizacije bilježi se elektrokemijskom radnom stanicom. Krivulja polarizacije može odražavati parametre kao što su gustoća struje korozije i potencijal korozije materijala. Na primjer, za valjkasti lanac od nehrđajućeg čelika 316, gustoća struje korozije u 3,5%-tnoj otopini NaCl trebala bi biti manja od 1μA/cm², a potencijal korozije trebao bi biti blizu -0,5V (u odnosu na zasićenu kalomel elektrodu), što ukazuje na dobru otpornost na koroziju.
Ispitivanje elektrokemijske impedancijske spektroskopije (EIS): EIS testom se mogu mjeriti impedancija prijenosa naboja i difuzijska impedancija materijala u korozivnom mediju kako bi se procijenila cjelovitost i stabilnost njegovog površinskog filma. Otpornost materijala na koroziju može se procijeniti analizom parametara kao što su kapacitivni luk i vremenska konstanta u spektru impedancije. Na primjer, impedancija prijenosa naboja čelika valjkastog lanca koji je kaljen i popušten treba biti veća od 10⁴Ω·cm² u EIS testu, što ukazuje na to da njegov površinski film ima dobar zaštitni učinak.
3. Ispitivanje uranjanjem
Ispitivanje uranjanjem je metoda ispitivanja korozije koja simulira stvarno okruženje upotrebe. Uzorak valjkastog lanca uranja se u određeni korozivni medij dulje vrijeme kako bi se promatralo njegovo ponašanje u pogledu korozije i promjene performansi.
Uvjeti ispitivanja: Odaberite odgovarajući korozivni medij prema stvarnom okruženju upotrebe valjkastog lanca, kao što je kisela otopina (sumporna kiselina, klorovodična kiselina itd.), alkalna otopina (natrijev hidroksid itd.) ili neutralna otopina (kao što je morska voda). Temperatura ispitivanja općenito se kontrolira na sobnoj temperaturi ili u stvarnom rasponu temperature upotrebe, a vrijeme ispitivanja obično je od nekoliko tjedana do nekoliko mjeseci. Na primjer, valjkasti lanci koji se koriste u kemijskim okruženjima uranjaju se u 3%-tnu otopinu H₂SO₄ na 40°C tijekom 30 dana.
Analiza rezultata: Otpornost na koroziju procjenjuje se mjerenjem pokazatelja kao što su gubitak mase, promjena dimenzija i promjena mehaničkih svojstava uzorka. Stopa gubitka mase važan je pokazatelj za mjerenje stupnja korozije. Za valjkaste lance od nehrđajućeg čelika, stopa gubitka mase nakon 30 dana ispitivanja uranjanjem trebala bi biti manja od 0,5%. Za valjkaste lance od legiranog čelika, stopa gubitka mase trebala bi biti manja od 0,2% nakon površinske obrade. Osim toga, treba testirati i promjene mehaničkih svojstava kao što su vlačna čvrstoća i tvrdoća uzorka kako bi se osiguralo da i dalje može zadovoljiti zahtjeve upotrebe u korozivnom okruženju.
4. Ispitivanje vješanjem na licu mjesta
Ispitivanje vješanjem na licu mjesta služi izravnom izlaganju uzorka valjkastog lanca stvarnom okruženju upotrebe i procjeni otpornosti na koroziju promatranjem korozije tijekom duljeg vremena.
Raspored ispitivanja: Odaberite reprezentativno stvarno okruženje upotrebe, kao što je kemijska radionica, platforma na moru, pogon za preradu hrane itd., te objesite ili pričvrstite uzorak valjkastog lanca na opremu u određenim intervalima. Vrijeme ispitivanja obično je od nekoliko mjeseci do nekoliko godina kako bi se osiguralo da se korozijsko ponašanje uzorka u stvarnom okruženju može u potpunosti promatrati.
Bilježenje i analiza rezultata: Redovito promatrajte i testirajte uzorke te bilježite informacije poput površinske korozije i morfologije produkata korozije. Na primjer, u kemijskoj radionici, nakon 1 godine ispitivanja vješanjem, na površini poniklanog valjkastog lanca nema vidljivih tragova korozije, dok se na površini pocinčanog valjkastog lanca može pojaviti mala količina točkaste korozije. Usporedbom korozije uzoraka različitih materijala i procesa obrade u stvarnom okruženju, njegova otpornost na koroziju može se preciznije procijeniti, što pruža važnu osnovu za odabir materijala i dizajn proizvoda.

5. Sažetak
Osiguravanje otpornosti sirovina valjkastih lanaca na koroziju sustavni je projekt koji uključuje više karika kao što su odabir materijala, površinska obrada, proces toplinske obrade i stroga kontrola kvalitete. Odabirom prikladnih čeličnih materijala s jakom otpornošću na koroziju, poput nehrđajućeg čelika i legiranog čelika, te kombiniranjem procesa površinske obrade poput pocinčavanja i niklanja, otpornost valjkastih lanaca na koroziju može se značajno poboljšati. Kaljenje i otpuštanje u procesu toplinske obrade dodatno poboljšava sveobuhvatne performanse čelika optimizacijom parametara kaljenja i otpuštanja, tako da ima bolju otpornost na koroziju i mehanička svojstva u složenim okruženjima.
Što se tiče inspekcije kvalitete, primjena različitih metoda ispitivanja kao što su ispitivanje slanom maglom, elektrokemijsko ispitivanje, ispitivanje uranjanjem i ispitivanje vješanjem na licu mjesta pruža znanstvenu osnovu za sveobuhvatnu procjenu otpornosti sirovina za valjkaste lance na koroziju. Ove metode ispitivanja mogu simulirati različita stvarna okruženja upotrebe i točno otkriti ponašanje korozije i promjene performansi materijala pod različitim uvjetima, čime se osigurava pouzdanost i trajnost proizvoda u stvarnim primjenama.
Općenito, koordiniranom optimizacijom gore navedenih veza, otpornost sirovina za valjkaste lance na koroziju može se učinkovito poboljšati, produžiti njihov vijek trajanja i ispuniti zahtjevi upotrebe u različitim industrijskim okruženjima.