כיצד להבטיח את עמידותם בפני קורוזיה של חומרי הגלם של שרשראות גלילים?

כיצד להבטיח את עמידותם בפני קורוזיה של חומרי הגלם של שרשראות גלילים?

1. בחירת חומרים
1.1 בחר פלדה בעלת עמידות חזקה בפני קורוזיה
פלדה היא חומר הגלם העיקרי של שרשראות גלילים, ועמידותה בפני קורוזיה משפיעה ישירות על חיי השירות והביצועים של שרשראות גלילים. בחירת פלדה בעלת עמידות חזקה בפני קורוזיה היא הצעד הראשון להבטחת עמידות בפני קורוזיה של שרשראות גלילים.שרשראות גלילים.
יישום חומרי נירוסטה: נירוסטה היא אחת הפלדות הנפוצות ביותר עמידות בפני קורוזיה. היא מכילה שיעור מסוים של יסודות כרום, שיכולים ליצור שכבת תחמוצת כרום צפופה על פני השטח כדי למנוע מגע של חומר קורוזיבי עם פנים הפלדה. לדוגמה, תכולת הכרום של נירוסטה 304 היא כ-18%, בעלת עמידות טובה בפני קורוזיה ומתאימה לסביבות קורוזיביות כלליות. בסביבות מיוחדות מסוימות, כגון סביבות מי ים עם תכולת יוני כלוריד גבוהה, לפלדת נירוסטה 316 יש עמידות חזקה יותר בפני חורים עקב תוספת של יסודות מוליבדן, ועמידותה בפני קורוזיה גבוהה בכ-30% מזו של נירוסטה 304.
עמידות בפני קורוזיה של פלדת סגסוגת: פלדת סגסוגת יכולה לשפר משמעותית את עמידות הקורוזיה של פלדה על ידי הוספת מגוון יסודות סגסוגת, כגון ניקל, נחושת, טיטניום וכו'. לדוגמה, הוספת ניקל יכולה לשפר את יציבות סרט הפסיבציה של הפלדה, ונחושת יכולה לשפר את עמידות הקורוזיה של הפלדה בסביבה אטמוספרית. לאחר טיפול בחום נאות, חלק מפלדות הסגסוגת בעלות חוזק גבוה יכולות ליצור סרט תחמוצת אחיד על פני השטח, מה שמשפר עוד יותר את עמידותן בפני קורוזיה. אם ניקח לדוגמה פלדת סגסוגת המכילה ניקל ונחושת, קצב הקורוזיה שלה בסביבה אטמוספרית תעשייתית הוא רק 1/5 מזה של פלדת פחמן רגילה.
השפעת טיפול פני השטח של פלדה על עמידות בפני קורוזיה: בנוסף לבחירת פלדה מתאימה, טיפול פני השטח הוא גם אמצעי חשוב לשיפור עמידות הקורוזיה של פלדה. לדוגמה, שכבה של אבץ, ניקל ומתכות אחרות מצופות על פני הפלדה באמצעות טכנולוגיית ציפוי כדי ליצור מחסום פיזי המונע מגע של חומרים קורוזיביים עם הפלדה. לשכבה המגולוונת עמידות טובה בפני קורוזיה בסביבה אטמוספרית, ועמידותה בפני קורוזיה יכולה להגיע לעשרות שנים. לשכבה המצופה ניקל יש קשיות גבוהה יותר ועמידות טובה יותר בפני שחיקה, והיא יכולה גם לשפר ביעילות את עמידות הקורוזיה של הפלדה. בנוסף, טיפול בסרט המרה כימי, כגון פוספטציה, יכול ליצור סרט המרה כימי על פני הפלדה כדי לשפר את עמידות הקורוזיה ואת הידבקות הציפוי של הפלדה.

2. טיפול פני השטח
2.1 גלוון
גלוון הוא אחת השיטות החשובות לטיפול פני השטח של שרשראות גלילים בפלדה. על ידי ציפוי פני השטח של הפלדה בשכבת אבץ, ניתן לשפר ביעילות את עמידותה בפני קורוזיה.
עקרון ההגנה של השכבה המגולוונת: אבץ יוצר שכבת תחמוצת אבץ צפופה בסביבה אטמוספרית, שיכולה למנוע מהמדיום הקורוזי לגעת בפלדה. כאשר השכבה המגולוונת ניזוקה, האבץ ישמש גם כאנודת קורבן להגנה על הפלדה מפני קורוזיה. מחקרים הראו שעמידות הקורוזיה של השכבה המגולוונת יכולה להגיע לעשרות שנים, וקצב הקורוזיה שלה בסביבה אטמוספרית כללית הוא רק כעשירת מקצב הקורוזיה של פלדה רגילה.
השפעת תהליך הגלוון על עמידות בפני קורוזיה: תהליכי גלוון נפוצים כוללים גלוון בטבילה חמה, גלוון אלקטרו וכו'. שכבת האבץ הנוצרת על ידי גלוון בטבילה חמה עבה יותר ובעלת עמידות טובה יותר בפני קורוזיה, אך ייתכנו חוסר אחידות מסוים על פני השטח. גלוון אלקטרו יכול לשלוט בעובי שכבת האבץ כדי להפוך את פני השטח לאחיד וחלק יותר. לדוגמה, באמצעות תהליך גלוון אלקטרו, ניתן לשלוט בעובי שכבת האבץ בין 5-15 מיקרומטר, ועמידותה בפני קורוזיה דומה לזו של גלוון בטבילה חמה, ואיכות פני השטח טובה יותר, דבר המתאים למוצרי שרשראות גלילים עם דרישות פני שטח גבוהות.
תחזוקה ואמצעי זהירות של השכבה המגולוונת: יש לתחזק את השכבה המגולוונת במהלך השימוש כדי למנוע נזק מכני. אם השכבה המגולוונת ניזוקה, יש לתקן אותה בזמן כדי למנוע חשיפה של הפלדה לסביבה קורוזיבית. בנוסף, בסביבות מיוחדות מסוימות, כגון סביבות חומציות או בסיסיות חזקות, עמידות הקורוזיה של השכבה המגולוונת תושפע במידה מסוימת, ויש צורך לבחור תהליך גלוון מתאים ואמצעי הגנה נוספים בהתאם לסביבה הספציפית.
2.2 טיפול ציפוי ניקל
ציפוי ניקל הוא שיטה יעילה נוספת לשיפור עמידות בפני קורוזיה של פלדת שרשרת גלילים. לשכבת ציפוי הניקל עמידות טובה בפני קורוזיה ועמידות טובה בפני שחיקה.
עמידות בפני קורוזיה של ציפוי ניקל: לניקל תכונות אלקטרוכימיות יציבות והוא יכול ליצור שכבת פסיבציה יציבה במגוון רחב של חומרים קורוזיביים, ובכך למנוע ביעילות מגע של חומר קורוזיבי עם הפלדה. עמידות הקורוזיה של שכבת ציפוי הניקל טובה יותר מזו של שכבת ציפוי האבץ, במיוחד בסביבה המכילה יוני כלוריד, ועמידותה בפני חורים חזקה יותר. לדוגמה, בסביבת מי ים המכילה יוני כלוריד, אורך חיי העמידות בפני קורוזיה של שכבת ציפוי הניקל הוא פי 3-5 מזה של שכבת ציפוי האבץ.
תהליך ציפוי ניקל והשפעתו על הביצועים: תהליכי ציפוי ניקל נפוצים כוללים ציפוי אלקטרוליטי וציפוי ניקל כימי. לשכבת הניקל האלקטרוליטית יש קשיות גבוהה ועמידות טובה בפני שחיקה, אך יש לה דרישות גבוהות לשטיחות פני השטח של המצע. ציפוי ניקל כימי יכול ליצור ציפוי אחיד על פני השטח של מצע לא מוליך, וניתן להתאים את עובי הציפוי וההרכב שלו באמצעות פרמטרי התהליך. לדוגמה, באמצעות תהליך ציפוי ניקל כימי, ניתן ליצור שכבת ציפוי ניקל בעובי של 10-20 מיקרומטר על פני השטח של פלדת שרשרת הגלילים, וקשיחותה יכולה להגיע ליותר מ-HV700, שיש לה לא רק עמידות טובה בפני קורוזיה, אלא גם עמידות טובה בפני שחיקה.
יישום ומגבלות של ציפוי ניקל: ציפוי ניקל נמצא בשימוש נרחב במוצרי שרשראות גלילים עם דרישות גבוהות לעמידות בפני קורוזיה ועמידות בפני שחיקה, כגון בתעשייה הכימית, עיבוד מזון ותעשיות אחרות. עם זאת, תהליך ציפוי הניקל הוא מורכב ויקר יחסית, ובסביבות חומציות חזקות ובסיסיות חזקות, עמידות הקורוזיה של שכבת ציפוי הניקל גם היא תהיה מוגבלת במידה מסוימת. בנוסף, יש לטפל בקפדנות בשפכים הנוצרים במהלך תהליך ציפוי הניקל כדי למנוע זיהום סביבתי.

3. תהליך טיפול בחום
3.1 טיפול מרווה וריסוס
טיפול מרווה וריסוס הוא תהליך מפתח לטיפול בחום של חומרי גלם של שרשראות גלילים. באמצעות שילוב של מרווה וריסוס בטמפרטורה גבוהה, ניתן לשפר משמעותית את הביצועים המקיפים של פלדה, ובכך לשפר את עמידותה בפני קורוזיה.
תפקיד החימום ובחירת הפרמטרים: חימום יכול לקרר במהירות פלדה, ליצור מבנים בעלי חוזק גבוה כמו מרטנזיט, ולשפר את הקשיות והחוזק של הפלדה. עבור חומרי גלם לשרשראות גלילים, חומרי חימום נפוצים כוללים שמן ומים. לדוגמה, עבור פלדות סגסוגת בעלות אחוז פחמן בינוני, חימום בשמן יכול למנוע יצירת סדקי חימום ולהשיג קשיות גבוהה יותר. בחירת טמפרטורת החימום היא קריטית, בדרך כלל בין 800℃-900℃, והקשיות לאחר החימום יכולה להגיע ל-HRC45-55. למרות שקשיות הפלדה המרותקת גבוהה, המאמץ השיורי הפנימי גדול והקשיחות ירודה, ולכן נדרש הרפיה בטמפרטורה גבוהה כדי לשפר תכונות אלה.
אופטימיזציה של הרפיה בטמפרטורה גבוהה: הרפיה בטמפרטורה גבוהה מתבצעת בדרך כלל בין 500℃-650℃, וזמן ההרפיה הוא בדרך כלל 2-4 שעות. במהלך תהליך ההרפיה, המאמץ השיורי בפלדה משתחרר, הקשיות יורדת מעט, אך הקשיחות משתפרת משמעותית, וניתן ליצור מבנה טרוסטיט מחוסם יציב, בעל תכונות מכניות מקיפות טובות ועמידות בפני קורוזיה. מחקרים הראו כי ניתן לשפר את עמידות הקורוזיה של פלדה לאחר מרווה ומרפיה ב-30%-50%. לדוגמה, בסביבה אטמוספרית תעשייתית, קצב הקורוזיה של חומרי הגלם של שרשראות גלילים שעברו מרווה ומרפיה הוא רק כשליש מזה של פלדה לא מטופלת. בנוסף, מרווה ומרפיה יכולים גם לשפר את ביצועי העייפות של הפלדה, דבר בעל משמעות רבה לשימוש ארוך טווח בשרשראות גלילים תחת עומסים דינמיים.
מנגנון השפעת מרווה וריפוי על עמידות בפני קורוזיה: מרווה וריפוי משפרים את המיקרו-מבנה של פלדה, משפרים את קשיות פני השטח שלה ואת קשיחותה, ובכך משפרים את יכולתה לעמוד בפני שחיקה על ידי מדיה קורוזיבית. מצד אחד, קשיות גבוהה יותר יכולה להפחית את הבלאי המכני של התווך הקורוזי על פני הפלדה ולהפחית את קצב הקורוזיה; מצד שני, מבנה ארגוני יציב יכול להאט את קצב הדיפוזיה של התווך הקורוזי ולעכב את התרחשותן של תגובות קורוזיה. יחד עם זאת, מרווה וריפוי יכולים גם לשפר את עמידות הפלדה בפני שבירות מימן. בסביבות קורוזיביות מסוימות המכילות יוני מימן, הם יכולים למנוע ביעילות את כישלון הפלדה בטרם עת עקב שבירות מימן.

4. בדיקת איכות
4.1 שיטת בדיקת עמידות בפני קורוזיה
בדיקת עמידות בפני קורוזיה של חומרי הגלם של שרשרת הגלילים היא חוליה מרכזית בהבטחת איכותה. באמצעות שיטות בדיקה מדעיות וסבירות, ניתן להעריך במדויק את עמידות החומר בפני קורוזיה בסביבות שונות, ובכך לספק ערובה לאמינות המוצר.
1. בדיקת ריסוס מלח
בדיקת ריסוס מלח היא שיטת בדיקת קורוזיה מואצת המדמה אוקיינוס ​​או סביבה לחה ונמצאת בשימוש נרחב להערכת עמידות בפני קורוזיה של חומרי מתכת.
עקרון הבדיקה: דגימת שרשרת הגלילים מונחת בתא בדיקת ריסוס מלח כך שפני הדגימה חשופים ברציפות לסביבת ריסוס מלח בריכוז מסוים. יוני הכלוריד בריסוס המלח יאיצו את תגובת הקורוזיה של פני המתכת. עמידות הדגימה בפני קורוזיה מוערכת על ידי התבוננות במידת הקורוזיה של הדגימה בפרק זמן מסוים. לדוגמה, בהתאם לתקן הבינלאומי ISO 9227, בדיקת ריסוס מלח ניטרלית מתבצעת עם ריכוז ריסוס מלח של 5% תמיסת NaCl, טמפרטורה מבוקרת של כ-35 מעלות צלזיוס, וזמן בדיקה של בדרך כלל 96 שעות.
הערכת תוצאות: עמידות בפני קורוזיה מוערכת על סמך אינדיקטורים כגון תוצרי קורוזיה, עומק הבורות וקצב הקורוזיה על פני השטח של הדגימה. עבור שרשראות גלילים מפלדת אל-חלד, לאחר בדיקת ריסוס מלח של 96 שעות, עומק הבורות על פני השטח צריך להיות פחות מ-0.1 מ"מ וקצב הקורוזיה צריך להיות פחות מ-0.1 מ"מ לשנה כדי לעמוד בדרישות השימוש של סביבות תעשייתיות כלליות. עבור שרשראות גלילים מפלדת סגסוגת, לאחר גלוון או ציפוי ניקל, תוצאות בדיקת ריסוס המלח צריכות לעמוד בסטנדרטים גבוהים יותר. לדוגמה, לאחר בדיקת ריסוס מלח של 96 שעות, לשרשרת הגלילים המצופה ניקל אין קורוזיה ניכרת על פני השטח ועומק הבורות קטן מ-0.05 מ"מ.
2. בדיקה אלקטרוכימית
בדיקות אלקטרוכימיות יכולות לספק הבנה מעמיקה יותר של עמידות בפני קורוזיה של חומרים על ידי מדידת ההתנהגות האלקטרוכימית של מתכות במדיה קורוזיבית.
בדיקת עקומת הקיטוב: דגימת שרשרת הגלילים משמשת כאלקטרודת עבודה וטבולה בתווך קורוזיבי (כגון תמיסת NaCl 3.5% או תמיסת H₂SO₄ 0.1 מול/ליטר), ועקומת הקיטוב שלה נרשמת על ידי תחנת עבודה אלקטרוכימית. עקומת הקיטוב יכולה לשקף פרמטרים כגון צפיפות זרם הקורוזיה ופוטנציאל הקורוזיה של החומר. לדוגמה, עבור שרשרת גלילים מפלדת אל-חלד 316, צפיפות זרם הקורוזיה בתמיסת NaCl 3.5% צריכה להיות פחות מ-1μA/cm², ופוטנציאל הקורוזיה צריך להיות קרוב ל-0.5V- (יחסית לאלקטרודת קלומל רוויה), דבר המצביע על עמידות טובה בפני קורוזיה.
בדיקת ספקטרוסקופיית עכבה אלקטרוכימית (EIS): בדיקת EIS יכולה למדוד את עכבת העברת המטען ואת עכבת הדיפוזיה של החומר בתווך קורוזיבי כדי להעריך את שלמות ויציבות שכבת פני השטח שלו. ניתן לשפוט את עמידות החומר בפני קורוזיה על ידי ניתוח פרמטרים כגון קשת קיבולית וקבוע זמן בספקטרום העכבה. לדוגמה, עכבת העברת המטען של פלדת שרשרת גלילים שעברה קירור וחישול צריכה להיות גדולה מ-10⁴Ω·cm² בבדיקת EIS, דבר המצביע על כך שלשכבת פני השטח שלה יש אפקט מגן טוב.
3. מבחן טבילה
בדיקת הטבילה היא שיטת בדיקת קורוזיה המדמה את סביבת השימוש בפועל. דגימת שרשרת הגלילים טובלת בתווך קורוזיבי ספציפי למשך זמן רב כדי לבחון את התנהגות הקורוזיה והשינויים בביצועיה.
תנאי בדיקה: יש לבחור מדיה קורוזיבית מתאימה בהתאם לסביבת השימוש בפועל של שרשרת הגלילים, כגון תמיסה חומצית (חומצה גופרתית, חומצה הידרוכלורית וכו'), תמיסה בסיסית (נתרן הידרוקסיד וכו') או תמיסה ניטרלית (כגון מי ים). טמפרטורת הבדיקה נשלטת בדרך כלל בטמפרטורת החדר או בטווח טמפרטורות השימוש בפועל, וזמן הבדיקה הוא בדרך כלל מספר שבועות עד מספר חודשים. לדוגמה, עבור שרשראות גלילים המשמשות בסביבות כימיות, הן טובלות בתמיסת 3% H₂SO₄ בטמפרטורה של 40 מעלות צלזיוס למשך 30 יום.
ניתוח תוצאות: עמידות הקורוזיה מוערכת על ידי מדידת אינדיקטורים כגון אובדן מסה, שינוי מימדי ושינוי בתכונות מכניות של הדגימה. קצב אובדן המסה הוא אינדיקטור חשוב למדידת מידת הקורוזיה. עבור שרשראות גלילים מפלדת אל-חלד, קצב אובדן המסה לאחר 30 ימי בדיקת טבילה צריך להיות פחות מ-0.5%. עבור שרשראות גלילים מפלדת סגסוגת, קצב אובדן המסה צריך להיות פחות מ-0.2% לאחר טיפול פני השטח. בנוסף, יש לבדוק גם את השינויים בתכונות מכניות כגון חוזק מתיחה וקשיחות של הדגימה כדי להבטיח שהיא עדיין יכולה לעמוד בדרישות השימוש בסביבה קורוזיבית.
4. בדיקת תלייה באתר
מבחן התלייה באתר הוא לחשוף ישירות את דגימת שרשרת הגלילים לסביבת השימוש בפועל ולהעריך את עמידות הקורוזיה על ידי התבוננות בקורוזיה במשך זמן רב.
סידור הבדיקה: בחר סביבת שימוש מייצגת בפועל, כגון סדנה כימית, פלטפורמה ימית, מפעל לעיבוד מזון וכו', ותלה או קבע את דגימת שרשרת הגלילים על הציוד במרווח זמן מסוים. זמן הבדיקה הוא בדרך כלל מספר חודשים עד מספר שנים כדי להבטיח שניתן יהיה לצפות באופן מלא בהתנהגות הקורוזיה של הדגימה בסביבה בפועל.
רישום וניתוח תוצאות: יש לצפות ולבדוק את הדגימות באופן קבוע, ולרשום מידע כגון קורוזיה על פני השטח ומורפולוגיה של תוצר הקורוזיה. לדוגמה, בסביבת סדנה כימית, לאחר שנה של בדיקת תלייה, אין סימן קורוזיה ברור על פני השטח של שרשרת הגלילים המצופה ניקל, בעוד שעשויה להופיע כמות קטנה של בורות על פני השטח של שרשרת הגלילים המגולוונת. על ידי השוואת הקורוזיה של דגימות מחומרים שונים ותהליכי טיפול שונים בסביבה בפועל, ניתן להעריך את עמידות הקורוזיה שלהן בצורה מדויקת יותר, מה שמספק בסיס חשוב לבחירת החומרים ולתכנון המוצר.

5. סיכום
הבטחת עמידות בפני קורוזיה של חומרי הגלם של שרשרת הגלילים היא פרויקט שיטתי, הכולל שלבים מרובים כגון בחירת חומרים, טיפול פני שטח, תהליך טיפול בחום ובדיקת איכות קפדנית. על ידי בחירת חומרי פלדה מתאימים בעלי עמידות חזקה בפני קורוזיה, כגון נירוסטה ופלדת סגסוגת, ושילוב תהליכי טיפול פני שטח כגון גלוון וציפוי ניקל, ניתן לשפר משמעותית את עמידות הקורוזיה של שרשראות הגלילים. טיפול הריכוך והחישול בתהליך הטיפול בחום משפר עוד יותר את הביצועים המקיפים של הפלדה על ידי אופטימיזציה של פרמטרי הריכוך והחישול, כך שתהיה לה עמידות טובה יותר בפני קורוזיה ותכונות מכניות בסביבות מורכבות.
מבחינת בדיקת איכות, יישום שיטות בדיקה שונות כגון בדיקת ריסוס מלח, בדיקה אלקטרוכימית, בדיקת טבילה ובדיקת תלייה באתר מספק בסיס מדעי להערכה מקיפה של עמידות הקורוזיה של חומרי גלם של שרשראות גלילים. שיטות בדיקה אלו יכולות לדמות סביבות שימוש שונות בפועל ולזהות במדויק את התנהגות הקורוזיה ושינויי הביצועים של חומרים בתנאים שונים, ובכך להבטיח את אמינות ועמידות המוצר ביישומים בפועל.
באופן כללי, באמצעות אופטימיזציה מתואמת של הקישורים הנ"ל, ניתן לשפר ביעילות את עמידות הקורוזיה של חומרי גלם של שרשרת גלילים, להאריך את חיי השירות שלה ולעמוד בדרישות השימוש בסביבות תעשייתיות שונות.