Роликті тізбектердің шикізатының коррозияға төзімділігін қалай қамтамасыз етуге болады?
1. Материалды таңдау
1.1 Коррозияға төзімділігі жоғары болатты таңдаңыз
Болат роликті шынжырлардың негізгі шикізаты болып табылады, және оның коррозияға төзімділігі роликті шынжырлардың қызмет ету мерзімі мен өнімділігіне тікелей әсер етеді. Коррозияға төзімділігі жоғары болатты таңдау - коррозияға төзімділікті қамтамасыз етудің алғашқы қадамы.роликті тізбектер.
Тот баспайтын болат материалдарын қолдану: Тот баспайтын болат - кең таралған коррозияға төзімді болаттардың бірі. Оның құрамында хром элементтерінің белгілі бір үлесі бар, олар коррозиялық ортаның болаттың ішкі жағына тиюіне жол бермеу үшін бетінде тығыз хром оксиді қабықшасын түзе алады. Мысалы, 304 тот баспайтын болаттың хром мөлшері шамамен 18% құрайды, бұл коррозияға жақсы төзімділікке ие және жалпы коррозиялық ортаға жарамды. Кейбір арнайы орталарда, мысалы, хлорид иондарының мөлшері жоғары теңіз суы орталарында, 316 тот баспайтын болат молибден элементтерін қосуға байланысты күштірек шұңқырға төзімділікке ие және оның коррозияға төзімділігі 304 тот баспайтын болатқа қарағанда шамамен 30% жоғары.
Легирленген болаттың коррозияға төзімділігі: Легирленген болат никель, мыс, титан және т.б. сияқты әртүрлі қорытпа элементтерін қосу арқылы болаттың коррозияға төзімділігін айтарлықтай жақсарта алады. Мысалы, никельді қосу болаттың пассивациялық қабықшасының тұрақтылығын жақсарта алады, ал мыс атмосфералық ортада болаттың коррозияға төзімділігін жақсарта алады. Тиісті термиялық өңдеуден кейін кейбір жоғары беріктіктегі легирленген болаттар бетінде біркелкі оксид қабықшасын түзе алады, бұл олардың коррозияға төзімділігін одан әрі арттырады. Мысал ретінде никель мен мыс бар легирленген болатты алсақ, оның өнеркәсіптік атмосфералық ортадағы коррозия жылдамдығы кәдімгі көміртекті болаттың 1/5 бөлігін ғана құрайды.
Болат бетін өңдеудің коррозияға төзімділігіне әсері: Тиісті болатты таңдаумен қатар, бетін өңдеу болаттың коррозияға төзімділігін арттырудың маңызды құралы болып табылады. Мысалы, коррозиялық ортаның болатқа тиюіне жол бермеу үшін физикалық тосқауыл жасау үшін мырыш, никель және басқа да металдар қабаты қаптау технологиясы арқылы болат бетіне қапталады. Гальванизацияланған қабат атмосфералық ортада жақсы коррозияға төзімділікке ие және оның коррозияға төзімділік мерзімі ондаған жылдарға жетуі мүмкін. Никельмен қапталған қабаттың қаттылығы жоғары және тозуға төзімділігі жақсы, сонымен қатар болаттың коррозияға төзімділігін тиімді түрде жақсарта алады. Сонымен қатар, фосфаттау сияқты химиялық түрлендіру пленкасын өңдеу болаттың коррозияға төзімділігін және жабынның адгезиясын жақсарту үшін болат бетінде химиялық түрлендіру пленкасын түзе алады.
2. Беттік өңдеу
2.1 Гальванизациялау
Гальванизациялау роликті болат бетін өңдеудің маңызды әдістерінің бірі болып табылады. Болат бетін мырыш қабатымен жабу арқылы оның коррозияға төзімділігін тиімді түрде жақсартуға болады.
Мырышталған қабаттың қорғаныс принципі: Мырыш атмосфералық ортада тығыз мырыш оксиді қабықшасын түзеді, бұл коррозиялық ортаның болатпен жанасуына жол бермейді. Мырышталған қабат зақымдалған кезде, мырыш болатты коррозиядан қорғау үшін құрбандық анод ретінде де әрекет етеді. Зерттеулер мырышталған қабаттың коррозияға төзімділігі ондаған жылдарға жетуі мүмкін екенін және оның жалпы атмосфералық ортадағы коррозия жылдамдығы қарапайым болаттың коррозия жылдамдығының шамамен 1/10 бөлігін ғана құрайтынын көрсетті.
Мырыштау процесінің коррозияға төзімділікке әсері: Мырыштау процестерінің кең таралған түрлеріне ыстықтай батыру, электрогальванизация және т.б. жатады. Ыстықтай батыру арқылы түзілген мырыш қабаты қалыңырақ және коррозияға төзімділігі жоғарырақ, бірақ бетінде кейбір тегіс еместіктер болуы мүмкін. Электрогальванизация мырыш қабатының қалыңдығын басқара алады, бұл бетті біркелкі және тегіс етеді. Мысалы, электрогальванизация процесін қолдану арқылы мырыш қабатының қалыңдығын 5-15 мкм аралығында басқаруға болады, ал оның коррозияға төзімділігі ыстықтай батырумен салыстыруға болады, ал бетінің сапасы жақсырақ, бұл бетіне жоғары талаптар қойылатын роликті тізбекті өнімдерге жарамды.
Мырышталған қабатты күтіп ұстау және сақтық шаралары: Механикалық зақымдануды болдырмау үшін мырышталған қабатты пайдалану кезінде күтіп ұстау қажет. Егер мырышталған қабат зақымдалған болса, болаттың коррозиялық ортаға ұшырауына жол бермеу үшін оны уақытында жөндеу керек. Сонымен қатар, күшті қышқыл немесе сілтілі орта сияқты кейбір арнайы орталарда мырышталған қабаттың коррозияға төзімділігі белгілі бір дәрежеде әсер етеді, сондықтан нақты ортаға сәйкес қолайлы мырыштау процесін және кейінгі қорғаныс шараларын таңдау қажет.
2.2 Никельмен қаптау
Никельмен қаптау - роликті шынжырлы болаттың коррозияға төзімділігін арттырудың тағы бір тиімді әдісі. Никельмен қаптау қабаты жақсы коррозияға және тозуға төзімділікке ие.
Никельмен қаптаудың коррозияға төзімділігі: Никель тұрақты электрохимиялық қасиеттерге ие және көптеген коррозиялық орталарда тұрақты пассивациялық пленка түзе алады, осылайша коррозиялық ортаның болатпен жанасуына тиімді түрде жол бермейді. Никельмен қаптау қабатының коррозияға төзімділігі мырышпен қаптау қабатына қарағанда жақсы, әсіресе хлорид иондары бар ортада, және оның шұңқырға төзімділігі күштірек. Мысалы, хлорид иондары бар теңіз суы ортасында никельмен қаптау қабатының коррозияға төзімділік мерзімі мырышпен қаптау қабатының коррозияға төзімділігінен 3-5 есе ұзақ.
Никельмен қаптау процесі және оның өнімділікке әсері: Никельмен қаптаудың кең таралған процестеріне гальваникалық қаптау және химиялық никельмен қаптау жатады. Гальваникалық қапталған никель қабаты жоғары қаттылыққа және жақсы тозуға төзімділікке ие, бірақ оның негіз бетінің тегістігіне қойылатын талаптары жоғары. Химиялық никельмен қаптау өткізбейтін негіз бетінде біркелкі жабын түзе алады, ал жабынның қалыңдығы мен құрамын процесс параметрлері арқылы реттеуге болады. Мысалы, химиялық никельмен қаптау процесін қолдану арқылы роликті тізбекті болаттың бетінде қалыңдығы 10-20 мкм болатын никельмен қаптау қабатын қалыптастыруға болады, ал оның қаттылығы HV700-ден асады, бұл тек жақсы коррозияға төзімділікпен қатар, сонымен қатар жақсы тозуға төзімділікке де ие.
Никельмен қаптаудың қолданылуы және шектеулері: Никельмен қаптау химия өнеркәсібінде, тамақ өңдеу өнеркәсібінде және басқа да салаларда коррозияға және тозуға төзімділікке жоғары талаптар қойылатын роликті тізбекті өнімдерде кеңінен қолданылады. Дегенмен, никельмен қаптау процесі салыстырмалы түрде күрделі және қымбат, ал кейбір күшті қышқылдық және күшті сілтілік орталарда никельмен қаптау қабатының коррозияға төзімділігі де белгілі бір дәрежеде шектеледі. Сонымен қатар, никельмен қаптау процесінде пайда болған ағынды суларды қоршаған ортаның ластануын болдырмау үшін қатаң тазарту қажет.
3. Жылумен өңдеу процесі
3.1 Қалпына келтіру және шынықтыру
Шынжырлы тізбекті шикізатты термиялық өңдеудің негізгі процесі - шынықтыру және шынықтыру. Шынықтыру мен жоғары температурада шынықтырудың үйлесімі арқылы болаттың кешенді өнімділігін айтарлықтай жақсартуға болады, осылайша оның коррозияға төзімділігін арттырады.
Шынықтырудың рөлі және параметрлерді таңдау: Шынықтыру болатты тез салқындатып, мартенсит сияқты жоғары беріктік құрылымдарды түзіп, болаттың қаттылығы мен беріктігін жақсарта алады. Роликті тізбекті шикізат үшін жиі қолданылатын шынықтыру орталарына май мен су жатады. Мысалы, кейбір орташа көміртекті қорытпалы болаттар үшін маймен шынықтыру шынықтыру жарықтарының пайда болуына жол бермей, жоғары қаттылыққа қол жеткізе алады. Шынықтыру температурасын таңдау өте маңызды, әдетте 800℃-900℃ аралығында, ал шынықтырудан кейінгі қаттылық HRC45-55-ке жетуі мүмкін. Шынықтырылған болаттың қаттылығы жоғары болғанымен, ішкі қалдық кернеу үлкен және беріктігі нашар, сондықтан бұл қасиеттерді жақсарту үшін жоғары температурада шынықтыру қажет.
Жоғары температурада шынықтыруды оңтайландыру: Жоғары температурада шынықтыру әдетте 500℃-650℃ аралығында жүзеге асырылады, және шынықтыру уақыты әдетте 2-4 сағатты құрайды. Шынықтыру процесінде болаттағы қалдық кернеу босатылады, қаттылық аздап төмендейді, бірақ беріктігі айтарлықтай жақсарады және жақсы кешенді механикалық қасиеттерге және коррозияға төзімділікке ие тұрақты шыныққан троостит құрылымын қалыптастыруға болады. Зерттеулер көрсеткендей, шынықтыру мен шынықтырудан кейін болаттың коррозияға төзімділігін 30%-50%-ға жақсартуға болады. Мысалы, өнеркәсіптік атмосфералық ортада шынықтыру мен шынықтырудан өткен роликті тізбектердің шикізатының коррозия жылдамдығы өңделмеген болаттың шамамен 1/3 бөлігін құрайды. Сонымен қатар, шынықтыру және шынықтыру болаттың шаршау өнімділігін де жақсарта алады, бұл динамикалық жүктемелер кезінде роликті тізбектерді ұзақ мерзімді пайдалану үшін өте маңызды.
Шынықтыру және шынықтырудың коррозияға төзімділікке әсер ету механизмі: Шынықтыру және шынықтыру болаттың микроқұрылымын жақсартады, оның беткі қаттылығы мен беріктігін жақсартады, осылайша оның коррозиялық ортаның эрозиясына қарсы тұру қабілетін арттырады. Бір жағынан, жоғары қаттылық болат бетіндегі коррозиялық ортаның механикалық тозуын азайтып, коррозия жылдамдығын төмендетуі мүмкін; екінші жағынан, тұрақты ұйымдастырушылық құрылым коррозиялық ортаның диффузия жылдамдығын баяулатып, коррозиялық реакциялардың пайда болуын кешіктіруі мүмкін. Сонымен қатар, шынықтыру және шынықтыру болаттың сутегінің морттығына төзімділігін де жақсарта алады. Сутегі иондары бар кейбір коррозиялық орталарда ол болаттың сутегінің морттығына байланысты мерзімінен бұрын бұзылуының алдын алады.
4. Сапаны тексеру
4.1 Коррозияға төзімділікті сынау әдісі
Роликті тізбектің шикізатының коррозияға төзімділігін тексеру оның сапасын қамтамасыз етудегі маңызды буын болып табылады. Ғылыми және ақылға қонымды сынақ әдістері арқылы материалдың әртүрлі ортадағы коррозияға төзімділігін дәл бағалауға болады, осылайша өнімнің сенімділігіне кепілдік беріледі.
1. Тұзды шашырату сынағы
Тұзды шашырату сынағы - мұхитты немесе ылғалды ортаны модельдейтін және металл материалдарының коррозияға төзімділігін бағалау үшін кеңінен қолданылатын жеделдетілген коррозияға қарсы сынақ әдісі.
Сынақ принципі: Роликті тізбек үлгісі тұз шашыратқыш сынақ камерасына орналастырылады, осылайша үлгі беті белгілі бір концентрациядағы тұз шашыратқыш ортаға үздіксіз ұшырайды. Тұз шашыратқышындағы хлорид иондары металл бетінің коррозия реакциясын жеделдетеді. Үлгінің коррозияға төзімділігі белгілі бір уақыт аралығында үлгінің коррозия дәрежесін бақылау арқылы бағаланады. Мысалы, ISO 9227 халықаралық стандартына сәйкес, бейтарап тұз шашыратқыш сынағы 5% NaCl ерітіндісінің тұз шашыратқыш концентрациясымен, шамамен 35°C температурада бақыланатын және әдетте 96 сағаттық сынақ уақытымен жүргізіледі.
Нәтижені бағалау: Коррозияға төзімділік коррозия өнімдері, ойықтардың пайда болу тереңдігі және үлгі бетіндегі коррозия жылдамдығы сияқты көрсеткіштерге негізделіп бағаланады. Тот баспайтын болаттан жасалған роликті шынжырлар үшін 96 сағаттық тұзды шашырату сынағынан кейін жалпы өнеркәсіптік ортаның пайдалану талаптарын қанағаттандыру үшін беткі ойықтардың пайда болу тереңдігі 0,1 мм-ден аз, ал коррозия жылдамдығы жылына 0,1 мм-ден аз болуы керек. Легирленген болаттан жасалған роликті шынжырлар үшін мырыштау немесе никельмен қаптаудан кейін тұзды шашырату сынағының нәтижелері жоғары стандарттарға сәйкес келуі керек. Мысалы, 96 сағаттық тұзды шашырату сынағынан кейін никельмен қапталған роликті шынжырдың бетінде айқын коррозия болмайды және ойықтардың пайда болу тереңдігі 0,05 мм-ден аз.
2. Электрохимиялық сынақ
Электрохимиялық сынақтар коррозиялық ортадағы металдардың электрохимиялық мінез-құлқын өлшеу арқылы материалдардың коррозияға төзімділігін тереңірек түсінуге мүмкіндік береді.
Поляризация қисығын сынау: Роликті тізбек үлгісі жұмыс электроды ретінде пайдаланылады және коррозиялық ортаға (мысалы, 3,5% NaCl ерітіндісі немесе 0,1 моль/л H₂SO₄ ерітіндісі) батырылады, ал оның поляризация қисығы электрохимиялық жұмыс станциясымен жазылады. Поляризация қисығы материалдың коррозия тогының тығыздығы және коррозия потенциалы сияқты параметрлерді көрсете алады. Мысалы, 316 тот баспайтын болаттан жасалған роликті тізбек үшін 3,5% NaCl ерітіндісіндегі коррозия тогының тығыздығы 1μA/см²-ден аз болуы керек, ал коррозия потенциалы -0,5 В-қа жақын болуы керек (қаныққан каломель электродына қатысты), бұл оның коррозияға жақсы төзімділігін көрсетеді.
Электрохимиялық импеданс спектроскопиясы (ЭХС) сынағы: ЭХС сынағы коррозиялық ортадағы материалдың заряд тасымалдау кедергісін және диффузиялық кедергісін өлшеп, оның беттік қабықшасының тұтастығы мен тұрақтылығын бағалай алады. Материалдың коррозияға төзімділігін импеданс спектріндегі сыйымдылық доғасы және уақыт тұрақтысы сияқты параметрлерді талдау арқылы бағалауға болады. Мысалы, сөндірілген және шыныққан роликті тізбекті болаттың заряд тасымалдау кедергісі ЭХС сынағында 10⁴Ω·см²-ден жоғары болуы керек, бұл оның беттік қабықшасының жақсы қорғаныс әсері бар екенін көрсетеді.
3. Батыру сынағы
Батыру сынағы - нақты пайдалану ортасын модельдейтін коррозияға сынақ әдісі. Роликті тізбек үлгісі коррозияға төзімділік пен өнімділік өзгерістерін бақылау үшін белгілі бір коррозиялық ортаға ұзақ уақыт батырылады.
Сынақ шарттары: Ролик тізбегінің нақты пайдалану ортасына сәйкес тиісті коррозиялық ортаны таңдаңыз, мысалы, қышқыл ерітінді (күкірт қышқылы, тұз қышқылы және т.б.), сілтілі ерітінді (натрий гидроксиді және т.б.) немесе бейтарап ерітінді (мысалы, теңіз суы). Сынақ температурасы әдетте бөлме температурасында немесе нақты пайдалану температурасы диапазонында бақыланады және сынақ уақыты әдетте бірнеше аптадан бірнеше айға дейін болады. Мысалы, химиялық ортада қолданылатын ролик тізбектері үшін олар 3% H₂SO₄ ерітіндісіне 40°C температурада 30 күн бойы батырылады.
Нәтижелерді талдау: Коррозияға төзімділік үлгінің масса жоғалтуы, өлшемінің өзгеруі және механикалық қасиеттерінің өзгеруі сияқты көрсеткіштерді өлшеу арқылы бағаланады. Масса жоғалту жылдамдығы коррозия дәрежесін өлшеудің маңызды көрсеткіші болып табылады. Тот баспайтын болаттан жасалған роликті шынжырлар үшін 30 күндік батыру сынағынан кейін масса жоғалту жылдамдығы 0,5%-дан аз болуы керек. Легирленген болаттан жасалған роликті шынжырлар үшін беттік өңдеуден кейін масса жоғалту жылдамдығы 0,2%-дан аз болуы керек. Сонымен қатар, үлгінің созылу беріктігі мен қаттылығы сияқты механикалық қасиеттеріндегі өзгерістер де коррозиялық ортада пайдалану талаптарына сай келетініне көз жеткізу үшін тексерілуі керек.
4. Орында ілу сынағы
Орындық жерде ілу сынағы роликті тізбек үлгісін нақты пайдалану ортасына тікелей әсер ету және оның коррозиясын ұзақ уақыт бақылау арқылы коррозияға төзімділікті бағалау болып табылады.
Сынақ ұйымдастыру: Химиялық цех, теңіз платформасы, тамақ өңдеу зауыты және т.б. сияқты нақты пайдалану ортасын таңдап, роликті тізбек үлгісін жабдыққа белгілі бір аралықпен іліп қойыңыз немесе бекітіңіз. Нақты ортадағы үлгінің коррозияға төзімділігін толық бақылау үшін сынақ уақыты әдетте бірнеше айдан бірнеше жылға дейін созылады.
Нәтижелерді жазу және талдау: Үлгілерді үнемі бақылап, сынап көріңіз, сондай-ақ беткі коррозия және коррозия өнімінің морфологиясы сияқты ақпаратты жазып алыңыз. Мысалы, химиялық шеберхана ортасында 1 жылдық ілу сынағынан кейін никельмен қапталған ролик тізбегінің бетінде айқын коррозия ізі қалмайды, ал мырышталған ролик тізбегінің бетінде аздаған шұңқырлар пайда болуы мүмкін. Әртүрлі материалдардың үлгілерінің коррозиясын және нақты ортадағы өңдеу процестерін салыстыру арқылы оның коррозияға төзімділігін дәлірек бағалауға болады, бұл өнімнің материалын таңдау және жобалау үшін маңызды негіз болады.
5. Қысқаша мазмұны
Роликті тізбектің шикізатының коррозияға төзімділігін қамтамасыз ету жүйелі жоба болып табылады, ол материалды таңдау, бетті өңдеу, термиялық өңдеу процесі және қатаң сапаны тексеру сияқты бірнеше буындарды қамтиды. Тот баспайтын болат және қорытпалы болат сияқты коррозияға төзімділігі жоғары қолайлы болат материалдарды таңдау және мырыштау және никельмен қаптау сияқты бетті өңдеу процестерін біріктіру арқылы роликті тізбектердің коррозияға төзімділігін айтарлықтай жақсартуға болады. Термиялық өңдеу процесіндегі шынықтыру және шынықтыру өңдеуі шынықтыру және шынықтыру параметрлерін оңтайландыру арқылы болаттың кешенді өнімділігін одан әрі арттырады, осылайша ол күрделі ортада коррозияға төзімділігі мен механикалық қасиеттерін жақсартады.
Сапаны тексеру тұрғысынан тұзды шашырату сынағы, электрохимиялық сынақ, батыру сынағы және орнында ілу сынағы сияқты әртүрлі сынақ әдістерін қолдану роликті тізбекті шикізаттың коррозияға төзімділігін жан-жақты бағалауға ғылыми негіз береді. Бұл сынақ әдістері әртүрлі нақты пайдалану орталарын модельдей алады және әртүрлі жағдайларда материалдардың коррозияға төзімділігі мен өнімділік өзгерістерін дәл анықтай алады, осылайша өнімнің нақты қолданыстарда сенімділігі мен беріктігін қамтамасыз етеді.
Жалпы алғанда, жоғарыда аталған буындарды үйлестірілген оңтайландыру арқылы роликті тізбек шикізатының коррозияға төзімділігін тиімді түрде жақсартуға, оның қызмет ету мерзімін ұзартуға және әртүрлі өндірістік орталарда пайдалану талаптарын қанағаттандыруға болады.
Жарияланған уақыты: 16 сәуір 2025 ж.