Hvordan sikre korrosjonsmotstanden til råmaterialene i rullekjeder?

Hvordan sikre korrosjonsmotstanden til råmaterialene i rullekjeder?

1. Materialvalg
1.1 Velg stål med sterk korrosjonsbestandighet
Stål er det viktigste råmaterialet i rullekjeder, og korrosjonsmotstanden påvirker direkte levetiden og ytelsen til rullekjeder. Å velge stål med sterk korrosjonsmotstand er det første trinnet for å sikre korrosjonsmotstanden tilrullekjeder.
Bruk av rustfritt stål: Rustfritt stål er et av de vanligste korrosjonsbestandige ståltypene. Det inneholder en viss andel kromelementer, som kan danne en tett kromoksidfilm på overflaten for å forhindre at det korrosive mediet kommer i kontakt med innsiden av stålet. For eksempel er krominnholdet i 304 rustfritt stål omtrent 18 %, noe som har god korrosjonsbestandighet og er egnet for generelt korrosive miljøer. I noen spesielle miljøer, for eksempel sjøvannsmiljøer med høyt kloridioninnhold, har 316 rustfritt stål sterkere gropkorrosjonsmotstand på grunn av tilsetning av molybdenelementer, og korrosjonsmotstanden er omtrent 30 % høyere enn for 304 rustfritt stål.
Korrosjonsbestandighet i legert stål: Legert stål kan forbedre korrosjonsbestandigheten til stål betydelig ved å tilsette en rekke legeringselementer, som nikkel, kobber, titan, osv. For eksempel kan tilsetning av nikkel forbedre stabiliteten til passiveringsfilmen i stål, og kobber kan forbedre korrosjonsbestandigheten til stål i atmosfæriske omgivelser. Etter riktig varmebehandling kan noen høyfaste legeringsstål danne en jevn oksidfilm på overflaten, noe som ytterligere forbedrer korrosjonsbestandigheten. Hvis vi tar et legert stål som inneholder nikkel og kobber som et eksempel, er korrosjonshastigheten i et industrielt atmosfærisk miljø bare 1/5 av korrosjonshastigheten til vanlig karbonstål.
Effekten av ståloverflatebehandling på korrosjonsmotstand: I tillegg til å velge passende stål, er overflatebehandling også et viktig middel for å forbedre stålets korrosjonsmotstand. For eksempel belegges et lag av sink, nikkel og andre metaller på ståloverflaten gjennom platingteknologi for å danne en fysisk barriere som forhindrer at korrosive medier kommer i kontakt med stålet. Det galvaniserte laget har god korrosjonsmotstand i atmosfærisk miljø, og korrosjonsmotstandens levetid kan nå flere tiår. Det nikkelbelagte laget har høyere hardhet og bedre slitestyrke, og kan også effektivt forbedre stålets korrosjonsmotstand. I tillegg kan kjemisk konverteringsfilmbehandling, som fosfatering, danne en kjemisk konverteringsfilm på ståloverflaten for å forbedre korrosjonsmotstanden og beleggets heft.

2. Overflatebehandling
2.1 Galvanisering
Galvanisering er en av de viktigste metodene for overflatebehandling av rullekjedestål. Ved å belegge ståloverflaten med et lag med sink kan korrosjonsmotstanden forbedres effektivt.
Beskyttelsesprinsipp for det galvaniserte laget: Sink danner en tett sinkoksidfilm i det atmosfæriske miljøet, som kan forhindre at det korrosive mediet kommer i kontakt med stålet. Når det galvaniserte laget er skadet, vil sink også fungere som en offeranode for å beskytte stålet mot korrosjon. Studier har vist at korrosjonsmotstanden til det galvaniserte laget kan nå flere tiår, og korrosjonshastigheten i et generelt atmosfærisk miljø er bare omtrent 1/10 av den for vanlig stål.
Effekten av galvaniseringsprosessen på korrosjonsmotstand: Vanlige galvaniseringsprosesser inkluderer varmforsinking, elektrogalvanisering, osv. Sinklaget som dannes ved varmforsinking er tykkere og har bedre korrosjonsmotstand, men det kan forekomme ujevnheter på overflaten. Elektrogalvanisering kan kontrollere tykkelsen på sinklaget for å gjøre overflaten mer jevn og glatt. For eksempel, ved å bruke elektrogalvaniseringsprosessen, kan tykkelsen på sinklaget kontrolleres mellom 5-15 μm, og korrosjonsmotstanden er sammenlignbar med varmforsinking, og overflatekvaliteten er bedre, noe som er egnet for rullekjedeprodukter med høye overflatekrav.
Vedlikehold og forholdsregler for det galvaniserte laget: Det galvaniserte laget må vedlikeholdes under bruk for å unngå mekanisk skade. Hvis det galvaniserte laget er skadet, bør det repareres i tide for å forhindre at stålet blir utsatt for korrosive medier. I tillegg vil korrosjonsmotstanden til det galvaniserte laget bli påvirket i noen spesielle miljøer, som for eksempel sterkt sure eller alkaliske miljøer, og det er nødvendig å velge en passende galvaniseringsprosess og påfølgende beskyttelsestiltak i henhold til det spesifikke miljøet.
2.2 Nikkelbeleggbehandling
Nikkelbelegg er en annen effektiv metode for å forbedre korrosjonsmotstanden til rullekjedestål. Nikkelbelegglaget har god korrosjonsmotstand og slitestyrke.
Korrosjonsbestandighet ved nikkelbelegg: Nikkel har stabile elektrokjemiske egenskaper og kan danne en stabil passiveringsfilm i mange korrosive medier, og dermed effektivt forhindre at det korrosive mediet kommer i kontakt med stålet. Korrosjonsbestandigheten til nikkelbelegglaget er bedre enn sinkbelegglaget, spesielt i miljøer som inneholder kloridioner, og motstanden mot gropkorrosjon er sterkere. For eksempel, i et sjøvannsmiljø som inneholder kloridioner, er korrosjonsbestandigheten til nikkelbelegglaget 3–5 ganger så lang som sinkbelegglaget.
Nikkelbeleggingsprosess og dens innvirkning på ytelse: Vanlige nikkelbeleggingsprosesser inkluderer galvanisering og kjemisk nikkelbelegg. Det galvaniserte nikkellaget har høy hardhet og god slitestyrke, men det har høye krav til flatheten på substratoverflaten. Kjemisk nikkelbelegg kan danne et jevnt belegg på overflaten av et ikke-ledende substrat, og tykkelsen og sammensetningen av belegget kan justeres gjennom prosessparametere. For eksempel, ved å bruke den kjemiske nikkelbeleggingsprosessen, kan et nikkelbelegglag med en tykkelse på 10-20 μm dannes på overflaten av rullekjedestålet, og hardheten kan nå mer enn HV700, som ikke bare har god korrosjonsbestandighet, men også god slitestyrke.
Anvendelse og begrensninger ved nikkelbelegg: Nikkelbelegg er mye brukt i rullekjedeprodukter med høye krav til korrosjonsbestandighet og slitestyrke, for eksempel i kjemisk industri, næringsmiddelindustrien og andre industrier. Nikkelbeleggprosessen er imidlertid relativt kompleks og kostbar, og i noen sterke syre- og alkalimiljøer vil korrosjonsbestandigheten til nikkelbelegglaget også være begrenset til en viss grad. I tillegg må avløpsvannet som genereres under nikkelbeleggprosessen behandles strengt for å unngå miljøforurensning.

3. Varmebehandlingsprosess
3.1 Bråkjøling og anløping
Bråkjøling og anløping er en nøkkelprosess for varmebehandling av råmaterialer til rullekjeder. Gjennom kombinasjonen av bråkjøling og høytemperaturanløping kan stålets samlede ytelse forbedres betydelig, og dermed forbedres korrosjonsmotstanden.
Rollen til bråkjøling og parametervalg: Bråkjøling kan raskt avkjøle stål, danne høyfaste strukturer som martensitt, og forbedre stålets hardhet og styrke. For råvarer til rullekjeder er vanlige bråkjølingsmedier olje og vann. For eksempel, for noen legeringsstål med middels karboninnhold, kan oljebråkjøling unngå dannelse av bråkjølingssprekker og oppnå høyere hardhet. Valg av bråkjølingstemperatur er avgjørende, vanligvis mellom 800 ℃-900 ℃, og hardheten etter bråkjøling kan nå HRC45-55. Selv om hardheten til det bråkjølte stålet er høy, er den indre restspenningen stor og seigheten dårlig, så høytemperaturherding er nødvendig for å forbedre disse egenskapene.
Optimalisering av høytemperaturherding: Høytemperaturherding utføres vanligvis mellom 500 ℃-650 ℃, og herdingstiden er vanligvis 2-4 timer. Under herdingsprosessen frigjøres restspenningen i stålet, hardheten reduseres noe, men seigheten forbedres betydelig, og det kan dannes en stabil herdet troostittstruktur som har gode omfattende mekaniske egenskaper og korrosjonsbestandighet. Studier har vist at korrosjonsmotstanden til stål etter bråkjøling og herding kan forbedres med 30%-50%. For eksempel, i et industrielt atmosfærisk miljø er korrosjonshastigheten til råmaterialene i rullekjeder som har blitt bråkjølt og herdet bare omtrent 1/3 av korrosjonshastigheten til ubehandlet stål. I tillegg kan bråkjøling og herding også forbedre utmattingsegenskapene til stål, noe som er av stor betydning for langsiktig bruk av rullekjeder under dynamiske belastninger.
Mekanismen for påvirkning av bråkjøling og anløping på korrosjonsmotstand: Bråkjøling og anløping forbedrer stålets mikrostruktur, forbedrer overflatehardheten og seigheten, og dermed styrker dets evne til å motstå erosjon fra korrosive medier. På den ene siden kan høyere hardhet redusere mekanisk slitasje av det korrosive mediet på ståloverflaten og redusere korrosjonshastigheten; på den andre siden kan en stabil organisasjonsstruktur redusere diffusjonshastigheten til det korrosive mediet og forsinke forekomsten av korrosjonsreaksjoner. Samtidig kan bråkjøling og anløping også forbedre stålets motstand mot hydrogenforsprøning. I noen korrosive miljøer som inneholder hydrogenioner, kan det effektivt forhindre at stålet svikter for tidlig på grunn av hydrogenforsprøning.

4. Kvalitetsinspeksjon
4.1 Metode for testing av korrosjonsbestandighet
Korrosjonsmotstandstesten av råmaterialene i rullekjeden er et viktig ledd i å sikre kvaliteten. Gjennom vitenskapelige og rimelige testmetoder kan materialets korrosjonsmotstand i forskjellige miljøer evalueres nøyaktig, og dermed gi en garanti for produktets pålitelighet.
1. Saltspraytest
Saltspraytesten er en akselerert korrosjonstestmetode som simulerer et hav eller fuktig miljø og er mye brukt for å evaluere korrosjonsmotstanden til metallmaterialer.
Testprinsipp: Rullekjedeprøven plasseres i et saltspraytestkammer slik at prøveoverflaten kontinuerlig eksponeres for en viss konsentrasjon av saltspraymiljø. Kloridionene i saltsprayen vil akselerere korrosjonsreaksjonen på metalloverflaten. Korrosjonsmotstanden til prøven evalueres ved å observere korrosjonsgraden til prøven innen en viss tidsperiode. For eksempel, i samsvar med den internasjonale standarden ISO 9227, utføres en nøytral saltspraytest med en saltspraykonsentrasjon på 5 % NaCl-løsning, en temperatur kontrollert til omtrent 35 °C og en testtid på vanligvis 96 timer.
Resultatevaluering: Korrosjonsmotstanden evalueres basert på indikatorer som korrosjonsprodukter, gropdybde og korrosjonshastighet på prøveoverflaten. For rullekjeder i rustfritt stål bør gropdybden på overflaten være mindre enn 0,1 mm og korrosjonshastigheten mindre enn 0,1 mm/år etter en 96-timers saltspraytest for å oppfylle brukskravene i generelle industrielle miljøer. For rullekjeder i legert stål bør resultatene av saltspraytesten oppfylle høyere standarder etter galvanisering eller nikkelbelegg. For eksempel, etter en 96-timers saltspraytest har den nikkelbelagte rullekjeden ingen åpenbar korrosjon på overflaten, og gropdybden er mindre enn 0,05 mm.
2. Elektrokjemisk test
Elektrokjemisk testing kan gi en dypere forståelse av materialers korrosjonsmotstand ved å måle den elektrokjemiske oppførselen til metaller i korrosive medier.
Polarisasjonskurvetest: Rullekjedeprøven brukes som arbeidselektrode og senkes ned i et korrosivt medium (som 3,5 % NaCl-løsning eller 0,1 mol/L H₂SO₄-løsning), og polarisasjonskurven registreres av en elektrokjemisk arbeidsstasjon. Polarisasjonskurven kan gjenspeile parametere som korrosjonsstrømtettheten og korrosjonspotensialet til materialet. For eksempel, for rullekjede i rustfritt stål 316, bør korrosjonsstrømtettheten i 3,5 % NaCl-løsning være mindre enn 1 μA/cm², og korrosjonspotensialet bør være nær -0,5 V (i forhold til mettet kalomelelektrode), noe som indikerer at den har god korrosjonsbestandighet.
Elektrokjemisk impedansspektroskopi (EIS)-test: EIS-testen kan måle ladningsoverføringsimpedansen og diffusjonsimpedansen til materialet i det korrosive mediet for å evaluere integriteten og stabiliteten til overflatefilmen. Materialets korrosjonsmotstand kan bedømmes ved å analysere parametere som den kapasitive lysbuen og tidskonstanten i impedansspekteret. For eksempel bør ladningsoverføringsimpedansen til rullekjedestålet som har blitt bråkjølt og anløpt være større enn 10⁴Ω·cm² i EIS-testen, noe som indikerer at overflatefilmen har en god beskyttende effekt.
3. Immersionstest
Nedsenkingstesten er en korrosjonstestmetode som simulerer det faktiske bruksmiljøet. Rullekjedeprøven nedsenkes i et spesifikt korrosivt medium i lang tid for å observere korrosjonsadferden og ytelsesendringer.
Testforhold: Velg passende korrosivt medium i henhold til rullekjedets faktiske bruksmiljø, for eksempel sur løsning (svovelsyre, saltsyre osv.), alkalisk løsning (natriumhydroksid osv.) eller nøytral løsning (som sjøvann). Testtemperaturen kontrolleres vanligvis ved romtemperatur eller det faktiske brukstemperaturområdet, og testtiden er vanligvis flere uker til flere måneder. For eksempel, for rullekjeder som brukes i kjemiske miljøer, senkes de ned i 3 % H₂SO₄-løsning ved 40 °C i 30 dager.
Resultatanalyse: Korrosjonsmotstanden evalueres ved å måle indikatorer som massetap, dimensjonsendring og endring i mekaniske egenskaper hos prøven. Massetapsraten er en viktig indikator for å måle korrosjonsgraden. For rullekjeder i rustfritt stål bør massetapsraten etter 30 dagers nedsenkingstest være mindre enn 0,5 %. For rullekjeder i legert stål bør massetapsraten være mindre enn 0,2 % etter overflatebehandling. I tillegg bør endringer i mekaniske egenskaper som strekkfasthet og hardhet hos prøven også testes for å sikre at den fortsatt kan oppfylle brukskravene i et korrosivt miljø.
4. Hengetest på stedet
Hengetesten på stedet går ut på å eksponere rullekjedeprøven direkte for det faktiske bruksmiljøet og evaluere korrosjonsmotstanden ved å observere korrosjonen over lengre tid.
Testopplegg: Velg et representativt faktisk bruksmiljø, for eksempel et kjemisk verksted, offshore-plattform, næringsmiddelforedlingsanlegg osv., og heng eller fest rullekjedeprøven på utstyret med et visst intervall. Testtiden er vanligvis flere måneder til flere år for å sikre at prøvens korrosjonsoppførsel i det faktiske miljøet kan observeres fullt ut.
Resultatregistrering og -analyse: Observer og test prøvene regelmessig, og registrer informasjon som overflatekorrosjon og korrosjonsproduktmorfologi. For eksempel, i et kjemisk verkstedmiljø, etter 1 år med hengende testing, er det ingen åpenbare korrosjonsmerker på overflaten av den nikkelbelagte rullekjeden, mens en liten mengde gropdannelse kan forekomme på overflaten av den galvaniserte rullekjeden. Ved å sammenligne korrosjonen av prøver av forskjellige materialer og behandlingsprosesser i det faktiske miljøet, kan korrosjonsmotstanden evalueres mer nøyaktig, noe som gir et viktig grunnlag for materialvalg og design av produktet.

5. Sammendrag
Å sikre korrosjonsmotstanden til råmaterialene i rullekjeden er et systematisk prosjekt som involverer flere ledd som materialvalg, overflatebehandling, varmebehandlingsprosess og streng kvalitetskontroll. Ved å velge passende stålmaterialer med sterk korrosjonsmotstand, som rustfritt stål og legert stål, og kombinere overflatebehandlingsprosesser som galvanisering og nikkelbelegg, kan korrosjonsmotstanden til rullekjeder forbedres betydelig. Herde- og anløpingsbehandlingen i varmebehandlingsprosessen forbedrer stålets omfattende ytelse ytterligere ved å optimalisere herde- og anløpingsparametrene, slik at det får bedre korrosjonsmotstand og mekaniske egenskaper i komplekse miljøer.
Når det gjelder kvalitetsinspeksjon, gir bruken av ulike testmetoder som saltspraytest, elektrokjemisk test, nedsenkingstest og hengende test på stedet et vitenskapelig grunnlag for en omfattende evaluering av korrosjonsmotstanden til råvarer i rullekjeder. Disse testmetodene kan simulere ulike faktiske bruksmiljøer og nøyaktig oppdage korrosjonsatferd og ytelsesendringer for materialer under ulike forhold, og dermed sikre produktets pålitelighet og holdbarhet i faktiske applikasjoner.
Generelt sett, gjennom koordinert optimalisering av koblingene ovenfor, kan korrosjonsmotstanden til rullekjederåmaterialer forbedres effektivt, levetiden forlenges og brukskravene i forskjellige industrielle miljøer oppfylles.