Bagaimana untuk memastikan ketahanan kakisan bahan mentah rantai penggelek?
1. Pemilihan bahan
1.1 Pilih keluli dengan rintangan kakisan yang kuat
Keluli merupakan bahan mentah utama rantai penggelek, dan rintangan kakisannya secara langsung mempengaruhi jangka hayat dan prestasi rantai penggelek. Memilih keluli dengan rintangan kakisan yang kuat adalah langkah pertama untuk memastikan rintangan kakisanrantai penggelek.
Penggunaan bahan keluli tahan karat: Keluli tahan karat adalah salah satu keluli tahan kakisan yang biasa digunakan. Ia mengandungi sebahagian tertentu unsur kromium, yang boleh membentuk filem kromium oksida yang padat pada permukaan untuk mengelakkan medium menghakis daripada bersentuhan dengan bahagian dalam keluli. Contohnya, kandungan kromium keluli tahan karat 304 adalah kira-kira 18%, yang mempunyai rintangan kakisan yang baik dan sesuai untuk persekitaran menghakis umum. Dalam beberapa persekitaran khas, seperti persekitaran air laut dengan kandungan ion klorida yang tinggi, keluli tahan karat 316 mempunyai rintangan bopeng yang lebih kuat kerana penambahan unsur molibdenum, dan rintangan kakisannya adalah kira-kira 30% lebih tinggi daripada keluli tahan karat 304.
Rintangan kakisan keluli aloi: Keluli aloi boleh meningkatkan rintangan kakisan keluli dengan ketara dengan menambah pelbagai unsur aloi, seperti nikel, kuprum, titanium, dan sebagainya. Contohnya, penambahan nikel boleh meningkatkan kestabilan filem pasif keluli, dan kuprum boleh meningkatkan rintangan kakisan keluli dalam persekitaran atmosfera. Selepas rawatan haba yang betul, sesetengah keluli aloi berkekuatan tinggi boleh membentuk filem oksida seragam pada permukaan, seterusnya meningkatkan rintangan kakisannya. Mengambil keluli aloi yang mengandungi nikel dan kuprum sebagai contoh, kadar kakisannya dalam persekitaran atmosfera perindustrian hanya 1/5 daripada keluli karbon biasa.
Kesan rawatan permukaan keluli terhadap rintangan kakisan: Selain memilih keluli yang sesuai, rawatan permukaan juga merupakan cara penting untuk meningkatkan rintangan kakisan keluli. Contohnya, lapisan zink, nikel dan logam lain disalut pada permukaan keluli melalui teknologi penyaduran untuk membentuk penghalang fizikal bagi mengelakkan media menghakis daripada bersentuhan dengan keluli. Lapisan tergalvani mempunyai rintangan kakisan yang baik dalam persekitaran atmosfera, dan jangka hayat rintangan kakisannya boleh mencapai beberapa dekad. Lapisan bersalut nikel mempunyai kekerasan yang lebih tinggi dan rintangan haus yang lebih baik, dan juga boleh meningkatkan rintangan kakisan keluli dengan berkesan. Di samping itu, rawatan filem penukaran kimia, seperti pengfosfatan, boleh membentuk filem penukaran kimia pada permukaan keluli untuk meningkatkan rintangan kakisan dan lekatan salutan keluli.
2. Rawatan permukaan
2.1 Galvanisasi
Galvanisasi merupakan salah satu kaedah penting untuk rawatan permukaan keluli rantai penggelek. Dengan menyalut permukaan keluli dengan lapisan zink, rintangan kakisannya dapat ditingkatkan dengan berkesan.
Prinsip perlindungan lapisan tergalvani: Zink membentuk filem zink oksida yang padat dalam persekitaran atmosfera, yang dapat mencegah medium menghakis daripada bersentuhan dengan keluli. Apabila lapisan tergalvani rosak, zink juga akan bertindak sebagai anod korban untuk melindungi keluli daripada kakisan. Kajian telah menunjukkan bahawa rintangan kakisan lapisan tergalvani boleh mencapai beberapa dekad, dan kadar kakisannya dalam persekitaran atmosfera umum hanya kira-kira 1/10 daripada keluli biasa.
Kesan proses pegalvanisasi terhadap rintangan kakisan: Proses pegalvanisasi biasa termasuk pegalvanisasi celup panas, pegalvanisasi elektro, dan sebagainya. Lapisan zink yang terbentuk melalui pegalvanisasi celup panas adalah lebih tebal dan mempunyai rintangan kakisan yang lebih baik, tetapi sedikit ketidakrataan mungkin berlaku pada permukaan. Pegalvanisasi elektro dapat mengawal ketebalan lapisan zink untuk menjadikan permukaan lebih seragam dan licin. Contohnya, dengan menggunakan proses pegalvanisasi elektro, ketebalan lapisan zink dapat dikawal antara 5-15μm, dan rintangan kakisannya setanding dengan pegalvanisasi celup panas, dan kualiti permukaannya lebih baik, yang sesuai untuk produk rantai penggelek dengan keperluan permukaan yang tinggi.
Penyelenggaraan dan langkah berjaga-jaga lapisan tergalvani: Lapisan tergalvani perlu diselenggara semasa penggunaan untuk mengelakkan kerosakan mekanikal. Jika lapisan tergalvani rosak, ia perlu dibaiki tepat pada masanya untuk mengelakkan keluli daripada terdedah kepada medium menghakis. Di samping itu, dalam beberapa persekitaran khas, seperti persekitaran berasid atau alkali yang kuat, rintangan kakisan lapisan tergalvani akan terjejas sehingga tahap tertentu, dan perlu memilih proses penggalvanan yang sesuai dan langkah perlindungan seterusnya mengikut persekitaran tertentu.
2.2 Rawatan penyaduran nikel
Penyaduran nikel merupakan satu lagi kaedah berkesan untuk meningkatkan rintangan kakisan keluli rantai penggelek. Lapisan penyaduran nikel mempunyai rintangan kakisan dan rintangan haus yang baik.
Rintangan kakisan penyaduran nikel: Nikel mempunyai sifat elektrokimia yang stabil dan boleh membentuk filem pasif yang stabil dalam banyak media menghakis, sekali gus berkesan menghalang medium menghakis daripada bersentuhan dengan keluli. Rintangan kakisan lapisan penyaduran nikel adalah lebih baik daripada lapisan penyaduran zink, terutamanya dalam persekitaran yang mengandungi ion klorida, dan rintangan lubangnya lebih kuat. Contohnya, dalam persekitaran air laut yang mengandungi ion klorida, jangka hayat rintangan kakisan lapisan penyaduran nikel adalah 3-5 kali ganda daripada lapisan penyaduran zink.
Proses penyaduran nikel dan kesannya terhadap prestasi: Proses penyaduran nikel biasa termasuk penyaduran elektro dan penyaduran nikel kimia. Lapisan nikel bersadur elektro mempunyai kekerasan yang tinggi dan rintangan haus yang baik, tetapi ia mempunyai keperluan yang tinggi untuk kerataan permukaan substrat. Penyaduran nikel kimia boleh membentuk salutan seragam pada permukaan substrat bukan konduktif, dan ketebalan serta komposisi salutan boleh diselaraskan melalui parameter proses. Contohnya, dengan menggunakan proses penyaduran nikel kimia, lapisan penyaduran nikel dengan ketebalan 10-20μm boleh dibentuk pada permukaan keluli rantai penggelek, dan kekerasannya boleh mencapai lebih daripada HV700, yang bukan sahaja mempunyai rintangan kakisan yang baik, tetapi juga mempunyai rintangan haus yang baik.
Aplikasi dan batasan penyaduran nikel: Penyaduran nikel digunakan secara meluas dalam produk rantai penggelek dengan keperluan rintangan kakisan dan rintangan haus yang tinggi, seperti dalam industri kimia, pemprosesan makanan dan industri lain. Walau bagaimanapun, proses penyaduran nikel agak kompleks dan mahal, dan dalam beberapa persekitaran asid kuat dan alkali kuat, rintangan kakisan lapisan penyaduran nikel juga akan terhad pada tahap tertentu. Di samping itu, air sisa yang dihasilkan semasa proses penyaduran nikel perlu dirawat dengan ketat untuk mengelakkan pencemaran alam sekitar.
3. Proses rawatan haba
3.1 Rawatan pelindapkejutan dan penyesuian
Rawatan pelindapkejutan dan penyesuian merupakan proses utama untuk rawatan haba bahan mentah rantai penggelek. Melalui gabungan pelindapkejutan dan penyesuian suhu tinggi, prestasi komprehensif keluli dapat ditingkatkan dengan ketara, sekali gus meningkatkan ketahanan kakisannya.
Peranan pelindapkejutan dan pemilihan parameter: Pelindapkejutan boleh menyejukkan keluli dengan cepat, membentuk struktur berkekuatan tinggi seperti martensit, dan meningkatkan kekerasan dan kekuatan keluli. Untuk bahan mentah rantai penggelek, media pelindapkejutan yang biasa digunakan termasuk minyak dan air. Contohnya, untuk sesetengah keluli aloi karbon sederhana, pelindapkejutan minyak boleh mengelakkan penghasilan retakan pelindapkejutan dan mendapatkan kekerasan yang lebih tinggi. Pemilihan suhu pelindapkejutan adalah penting, biasanya antara 800℃-900℃, dan kekerasan selepas pelindapkejutan boleh mencapai HRC45-55. Walaupun kekerasan keluli yang dilindapkejutan adalah tinggi, tegasan baki dalaman adalah besar dan ketahanannya adalah lemah, jadi pembajaan suhu tinggi diperlukan untuk meningkatkan sifat-sifat ini.
Pengoptimuman pembajaan suhu tinggi: Pembajaan suhu tinggi biasanya dijalankan antara 500℃-650℃, dan masa pembajaan biasanya 2-4 jam. Semasa proses pembajaan, tegasan baki dalam keluli dilepaskan, kekerasan berkurangan sedikit, tetapi ketahanannya bertambah baik dengan ketara, dan struktur troostit pembajaan yang stabil dapat dibentuk, yang mempunyai sifat mekanikal komprehensif yang baik dan rintangan kakisan. Kajian telah menunjukkan bahawa rintangan kakisan keluli selepas pelindapkejutan dan pembajaan dapat ditingkatkan sebanyak 30%-50%. Contohnya, dalam persekitaran atmosfera perindustrian, kadar kakisan bahan mentah rantai penggelek yang telah dilindapkejutan dan dibajaan hanya sekitar 1/3 daripada keluli yang tidak dirawat. Di samping itu, pelindapkejutan dan pembajaan juga dapat meningkatkan prestasi keletihan keluli, yang sangat penting untuk penggunaan rantai penggelek jangka panjang di bawah beban dinamik.
Mekanisme pengaruh pelindapkejutan dan pembajaan terhadap rintangan kakisan: Pelindapkejutan dan pembajaan meningkatkan mikrostruktur keluli, meningkatkan kekerasan dan ketahanan permukaannya, dan dengan itu meningkatkan keupayaannya untuk menahan hakisan oleh media menghakis. Di satu pihak, kekerasan yang lebih tinggi dapat mengurangkan haus mekanikal medium menghakis pada permukaan keluli dan mengurangkan kadar kakisan; di pihak lain, struktur organisasi yang stabil dapat memperlahankan kadar resapan medium menghakis dan melambatkan berlakunya tindak balas kakisan. Pada masa yang sama, pelindapkejutan dan pembajaan juga dapat meningkatkan ketahanan keluli terhadap kerapuhan hidrogen. Dalam beberapa persekitaran menghakis yang mengandungi ion hidrogen, ia dapat mencegah keluli daripada gagal lebih awal akibat kerapuhan hidrogen dengan berkesan.
4. Pemeriksaan Kualiti
4.1 Kaedah Ujian Rintangan Kakisan
Ujian rintangan kakisan bahan mentah rantai penggelek merupakan penghubung utama dalam memastikan kualitinya. Melalui kaedah ujian yang saintifik dan munasabah, rintangan kakisan bahan dalam persekitaran yang berbeza boleh dinilai dengan tepat, sekali gus memberikan jaminan kebolehpercayaan produk.
1. Ujian Semburan Garam
Ujian semburan garam ialah kaedah ujian kakisan dipercepatkan yang mensimulasikan persekitaran lautan atau lembap dan digunakan secara meluas untuk menilai rintangan kakisan bahan logam.
Prinsip Ujian: Sampel rantai penggelek diletakkan di dalam ruang ujian semburan garam supaya permukaan sampel sentiasa terdedah kepada kepekatan persekitaran semburan garam tertentu. Ion klorida dalam semburan garam akan mempercepatkan tindak balas kakisan permukaan logam. Rintangan kakisan sampel dinilai dengan memerhatikan tahap kakisan sampel dalam tempoh masa tertentu. Contohnya, selaras dengan piawaian antarabangsa ISO 9227, ujian semburan garam neutral dijalankan dengan kepekatan semburan garam 5% larutan NaCl, suhu dikawal pada kira-kira 35°C, dan masa ujian biasanya 96 jam.
Penilaian keputusan: Rintangan kakisan dinilai berdasarkan petunjuk seperti produk kakisan, kedalaman lubang, dan kadar kakisan pada permukaan sampel. Bagi rantai penggelek keluli tahan karat, selepas ujian semburan garam selama 96 jam, kedalaman lubang permukaan hendaklah kurang daripada 0.1mm dan kadar kakisan hendaklah kurang daripada 0.1mm/tahun untuk memenuhi keperluan penggunaan persekitaran perindustrian umum. Bagi rantai penggelek keluli aloi, selepas penyaduran galvani atau nikel, keputusan ujian semburan garam hendaklah memenuhi piawaian yang lebih tinggi. Contohnya, selepas ujian semburan garam selama 96 jam, rantai penggelek bersadur nikel tidak mempunyai kakisan yang jelas pada permukaan dan kedalaman lubang kurang daripada 0.05mm.
2. Ujian elektrokimia
Pengujian elektrokimia dapat memberikan pemahaman yang lebih mendalam tentang ketahanan kakisan bahan dengan mengukur sifat elektrokimia logam dalam media menghakis.
Ujian lengkung pengkutuban: Sampel rantai penggelek digunakan sebagai elektrod kerja dan direndam dalam medium menghakis (seperti larutan NaCl 3.5% atau larutan H₂SO₄ 0.1mol/L), dan lengkung pengkutubannya direkodkan oleh stesen kerja elektrokimia. Lengkung pengkutuban boleh mencerminkan parameter seperti ketumpatan arus kakisan dan potensi kakisan bahan. Contohnya, untuk rantai penggelek keluli tahan karat 316, ketumpatan arus kakisan dalam larutan NaCl 3.5% hendaklah kurang daripada 1μA/cm², dan potensi kakisan hendaklah hampir dengan -0.5V (berbanding elektrod kalomel tepu), yang menunjukkan bahawa ia mempunyai rintangan kakisan yang baik.
Ujian Spektroskopi Impedans Elektrokimia (EIS): Ujian EIS boleh mengukur impedans pemindahan cas dan impedans resapan bahan dalam medium menghakis untuk menilai integriti dan kestabilan filem permukaannya. Rintangan kakisan bahan boleh dinilai dengan menganalisis parameter seperti arka kapasitif dan pemalar masa dalam spektrum impedans. Contohnya, impedans pemindahan cas keluli rantai penggelek yang telah dipadamkan dan dibaja hendaklah lebih besar daripada 10⁴Ω·cm² dalam ujian EIS, yang menunjukkan bahawa filem permukaannya mempunyai kesan perlindungan yang baik.
3. Ujian rendaman
Ujian rendaman merupakan kaedah ujian kakisan yang mensimulasikan persekitaran penggunaan sebenar. Sampel rantai penggelek direndam dalam medium menghakis tertentu untuk jangka masa yang lama bagi memerhatikan perubahan tingkah laku dan prestasi kakisannya.
Keadaan ujian: Pilih media menghakis yang sesuai mengikut persekitaran penggunaan sebenar rantai penggelek, seperti larutan berasid (asid sulfurik, asid hidroklorik, dll.), larutan alkali (natrium hidroksida, dll.) atau larutan neutral (seperti air laut). Suhu ujian biasanya dikawal pada suhu bilik atau julat suhu penggunaan sebenar, dan masa ujian biasanya beberapa minggu hingga beberapa bulan. Contohnya, untuk rantai penggelek yang digunakan dalam persekitaran kimia, ia direndam dalam larutan 3% H₂SO₄ pada suhu 40°C selama 30 hari.
Analisis keputusan: Rintangan kakisan dinilai dengan mengukur petunjuk seperti kehilangan jisim, perubahan dimensi, dan perubahan sifat mekanikal sampel. Kadar kehilangan jisim merupakan petunjuk penting untuk mengukur tahap kakisan. Bagi rantai penggelek keluli tahan karat, kadar kehilangan jisim selepas 30 hari ujian rendaman hendaklah kurang daripada 0.5%. Bagi rantai penggelek keluli aloi, kadar kehilangan jisim hendaklah kurang daripada 0.2% selepas rawatan permukaan. Di samping itu, perubahan dalam sifat mekanikal seperti kekuatan tegangan dan kekerasan sampel juga harus diuji untuk memastikan ia masih dapat memenuhi keperluan penggunaan dalam persekitaran yang menghakis.
4. Ujian gantung di tapak
Ujian gantung di tapak adalah untuk mendedahkan sampel rantai penggelek secara langsung kepada persekitaran penggunaan sebenar dan menilai rintangan kakisan dengan memerhatikan kakisannya untuk masa yang lama.
Pengaturan ujian: Pilih persekitaran penggunaan sebenar yang mewakili, seperti bengkel kimia, platform luar pesisir, kilang pemprosesan makanan, dan sebagainya, dan gantungkan atau pasangkan sampel rantai penggelek pada peralatan pada selang masa tertentu. Masa ujian biasanya beberapa bulan hingga beberapa tahun untuk memastikan bahawa kelakuan kakisan sampel dalam persekitaran sebenar dapat diperhatikan sepenuhnya.
Perekodan dan analisis keputusan: Perhatikan dan uji sampel secara berkala, dan catatkan maklumat seperti kakisan permukaan dan morfologi produk kakisan. Contohnya, dalam persekitaran bengkel kimia, selepas 1 tahun ujian gantung, tiada tanda kakisan yang jelas pada permukaan rantai penggelek bersalut nikel, manakala sedikit bopeng mungkin muncul pada permukaan rantai penggelek tergalvani. Dengan membandingkan kakisan sampel bahan yang berbeza dan proses rawatan dalam persekitaran sebenar, rintangan kakisannya boleh dinilai dengan lebih tepat, menyediakan asas penting untuk pemilihan bahan dan reka bentuk produk.
5. Ringkasan
Memastikan rintangan kakisan bahan mentah rantai penggelek merupakan projek sistematik yang melibatkan pelbagai pautan seperti pemilihan bahan, rawatan permukaan, proses rawatan haba dan pemeriksaan kualiti yang ketat. Dengan memilih bahan keluli yang sesuai dengan rintangan kakisan yang kuat, seperti keluli tahan karat dan keluli aloi, dan menggabungkan proses rawatan permukaan seperti pegalvani dan penyaduran nikel, rintangan kakisan rantai penggelek boleh diperbaiki dengan ketara. Rawatan pelindapkejutan dan pembajaan dalam proses rawatan haba meningkatkan lagi prestasi komprehensif keluli dengan mengoptimumkan parameter pelindapkejutan dan pembajaan, supaya ia mempunyai rintangan kakisan dan sifat mekanikal yang lebih baik dalam persekitaran yang kompleks.
Dari segi pemeriksaan kualiti, penggunaan pelbagai kaedah ujian seperti ujian semburan garam, ujian elektrokimia, ujian rendaman dan ujian gantung di tapak menyediakan asas saintifik untuk menilai secara komprehensif rintangan kakisan bahan mentah rantai penggelek. Kaedah ujian ini boleh mensimulasikan persekitaran penggunaan sebenar yang berbeza dan mengesan dengan tepat tingkah laku kakisan dan perubahan prestasi bahan di bawah pelbagai keadaan, sekali gus memastikan kebolehpercayaan dan ketahanan produk dalam aplikasi sebenar.
Secara amnya, melalui pengoptimuman yang diselaraskan bagi pautan di atas, rintangan kakisan bahan mentah rantai penggelek boleh diperbaiki dengan berkesan, hayat perkhidmatannya boleh dilanjutkan, dan keperluan penggunaan dalam persekitaran perindustrian yang berbeza boleh dipenuhi.
Masa siaran: 16-Apr-2025