Como garantir a resistência à corrosão das matérias-primas das correntes de rolos?

Como garantir a resistência à corrosão das matérias-primas das correntes de rolos?

1. Seleção de materiais
1.1 Selecione aço com alta resistência à corrosão
O aço é a principal matéria-prima das correntes de rolos, e sua resistência à corrosão afeta diretamente a vida útil e o desempenho dessas correntes. Selecionar um aço com alta resistência à corrosão é o primeiro passo para garantir a resistência à corrosão das correntes.correntes de rolos.
Aplicações de materiais de aço inoxidável: O aço inoxidável é um dos aços resistentes à corrosão mais utilizados. Ele contém uma certa proporção de cromo, que forma uma película densa de óxido de cromo na superfície, impedindo que o meio corrosivo entre em contato com o interior do aço. Por exemplo, o aço inoxidável 304 possui um teor de cromo de cerca de 18%, o que lhe confere boa resistência à corrosão e o torna adequado para ambientes corrosivos em geral. Em alguns ambientes especiais, como água do mar com alta concentração de íons cloreto, o aço inoxidável 316 apresenta maior resistência à corrosão por pite devido à adição de molibdênio, sendo sua resistência à corrosão cerca de 30% superior à do aço inoxidável 304.
Resistência à corrosão do aço-liga: A resistência à corrosão do aço-liga pode ser significativamente melhorada pela adição de diversos elementos de liga, como níquel, cobre, titânio, etc. Por exemplo, a adição de níquel pode melhorar a estabilidade da película de passivação do aço, e o cobre pode melhorar a resistência à corrosão do aço em ambientes atmosféricos. Após tratamento térmico adequado, alguns aços-liga de alta resistência podem formar uma película de óxido uniforme na superfície, aumentando ainda mais sua resistência à corrosão. Tomando como exemplo um aço-liga contendo níquel e cobre, sua taxa de corrosão em um ambiente atmosférico industrial é apenas 1/5 da de um aço carbono comum.
Efeito do tratamento superficial do aço na resistência à corrosão: Além da seleção do aço adequado, o tratamento superficial também é um meio importante para melhorar a resistência à corrosão do aço. Por exemplo, uma camada de zinco, níquel e outros metais é depositada na superfície do aço por meio de tecnologia de galvanoplastia para formar uma barreira física que impede o contato de agentes corrosivos com o aço. A camada galvanizada apresenta boa resistência à corrosão em ambiente atmosférico, podendo sua vida útil atingir décadas. A camada niquelada possui maior dureza e melhor resistência ao desgaste, podendo também melhorar efetivamente a resistência à corrosão do aço. Além disso, o tratamento de película de conversão química, como a fosfatização, pode formar uma película de conversão química na superfície do aço para melhorar a resistência à corrosão e a adesão do revestimento.

2. Tratamento de superfície
2.1 Galvanização
A galvanização é um dos métodos importantes para o tratamento da superfície do aço das correntes de rolos. Ao revestir a superfície do aço com uma camada de zinco, sua resistência à corrosão pode ser efetivamente melhorada.
Princípio de proteção da camada galvanizada: O zinco forma uma densa película de óxido de zinco no ambiente atmosférico, que impede o contato do meio corrosivo com o aço. Quando a camada galvanizada é danificada, o zinco também atua como um ânodo de sacrifício, protegendo o aço da corrosão. Estudos demonstraram que a resistência à corrosão da camada galvanizada pode durar décadas, e sua taxa de corrosão em um ambiente atmosférico comum é apenas cerca de 1/10 da do aço comum.
Efeito do processo de galvanização na resistência à corrosão: Os processos comuns de galvanização incluem galvanização a quente, eletrogalvanização, etc. A camada de zinco formada pela galvanização a quente é mais espessa e apresenta melhor resistência à corrosão, mas pode apresentar algumas irregularidades na superfície. A eletrogalvanização permite controlar a espessura da camada de zinco, tornando a superfície mais uniforme e lisa. Por exemplo, utilizando o processo de eletrogalvanização, a espessura da camada de zinco pode ser controlada entre 5 e 15 μm, e sua resistência à corrosão é comparável à da galvanização a quente, com melhor qualidade superficial, sendo adequada para produtos de correntes de rolos com altos requisitos de acabamento superficial.
Manutenção e precauções da camada galvanizada: A camada galvanizada precisa de manutenção durante o uso para evitar danos mecânicos. Se a camada galvanizada for danificada, deve ser reparada imediatamente para evitar que o aço seja exposto a meios corrosivos. Além disso, em alguns ambientes especiais, como ambientes fortemente ácidos ou alcalinos, a resistência à corrosão da camada galvanizada será afetada em certa medida, sendo necessário selecionar um processo de galvanização adequado e medidas de proteção subsequentes de acordo com o ambiente específico.
2.2 Tratamento de niquelagem
O revestimento de níquel é outro método eficaz para melhorar a resistência à corrosão do aço das correntes de rolos. A camada de níquel apresenta boa resistência à corrosão e ao desgaste.
Resistência à corrosão do revestimento de níquel: O níquel possui propriedades eletroquímicas estáveis ​​e pode formar uma película passivante estável em diversos meios corrosivos, prevenindo eficazmente o contato do meio corrosivo com o aço. A resistência à corrosão da camada de níquel é superior à da camada de zinco, especialmente em ambientes com íons cloreto, apresentando maior resistência à corrosão por pite. Por exemplo, em água do mar com íons cloreto, a vida útil da camada de níquel é de 3 a 5 vezes maior que a da camada de zinco.
Processo de niquelagem e seu impacto no desempenho: Os processos comuns de niquelagem incluem a galvanoplastia e a niquelagem química. A camada de níquel obtida por galvanoplastia apresenta alta dureza e boa resistência ao desgaste, porém exige alta planicidade da superfície do substrato. A niquelagem química, por sua vez, forma um revestimento uniforme sobre a superfície de um substrato não condutor, e a espessura e a composição do revestimento podem ser ajustadas por meio dos parâmetros do processo. Por exemplo, utilizando o processo de niquelagem química, é possível formar uma camada de níquel com espessura de 10 a 20 μm na superfície do aço de uma corrente de rolos, cuja dureza pode atingir valores superiores a HV700, proporcionando não apenas boa resistência à corrosão, mas também ao desgaste.
Aplicações e limitações da niquelagem: A niquelagem é amplamente utilizada em correntes de rolos com altas exigências de resistência à corrosão e ao desgaste, como nas indústrias química, alimentícia e outras. No entanto, o processo de niquelagem é relativamente complexo e dispendioso, e em alguns ambientes com ácidos ou álcalis fortes, a resistência à corrosão da camada de níquel também será limitada. Além disso, as águas residuais geradas durante o processo de niquelagem precisam ser tratadas rigorosamente para evitar a poluição ambiental.

3. Processo de tratamento térmico
3.1 Tratamento de têmpera e revenido
O tratamento de têmpera e revenido é um processo fundamental no tratamento térmico de matérias-primas para correntes de rolos. Através da combinação da têmpera e do revenido em alta temperatura, o desempenho geral do aço pode ser significativamente melhorado, aumentando assim sua resistência à corrosão.
O papel da têmpera e a seleção de parâmetros: A têmpera permite o resfriamento rápido do aço, a formação de estruturas de alta resistência, como a martensita, e o aumento da dureza e da resistência do aço. Para matérias-primas de correntes de rolos, os meios de têmpera mais comuns são óleo e água. Por exemplo, para alguns aços-liga de médio carbono, a têmpera em óleo pode evitar a formação de trincas de têmpera e resultar em maior dureza. A seleção da temperatura de têmpera é crucial, geralmente entre 800 °C e 900 °C, e a dureza após a têmpera pode atingir HRC 45-55. Embora a dureza do aço temperado seja alta, a tensão residual interna é elevada e a tenacidade é baixa, sendo necessário o revenido em alta temperatura para melhorar essas propriedades.
Otimização do revenimento em alta temperatura: O revenimento em alta temperatura geralmente é realizado entre 500 °C e 650 °C, com um tempo de revenimento de 2 a 4 horas. Durante o processo de revenimento, a tensão residual no aço é liberada, a dureza diminui ligeiramente, mas a tenacidade aumenta significativamente, e uma estrutura de troostita revenida estável pode ser formada, apresentando boas propriedades mecânicas e resistência à corrosão. Estudos demonstraram que a resistência à corrosão do aço após têmpera e revenimento pode ser melhorada em 30% a 50%. Por exemplo, em um ambiente atmosférico industrial, a taxa de corrosão das matérias-primas de correntes de rolos que foram temperadas e revenidas é de apenas cerca de 1/3 da do aço não tratado. Além disso, a têmpera e o revenimento também podem melhorar o desempenho à fadiga do aço, o que é de grande importância para o uso prolongado de correntes de rolos sob cargas dinâmicas.
Mecanismo de influência da têmpera e revenido na resistência à corrosão: A têmpera e o revenido melhoram a microestrutura do aço, aumentando sua dureza superficial e tenacidade, e, consequentemente, sua capacidade de resistir à erosão por meios corrosivos. Por um lado, uma maior dureza pode reduzir o desgaste mecânico causado pelo meio corrosivo na superfície do aço e diminuir a taxa de corrosão; por outro lado, uma estrutura organizacional estável pode retardar a difusão do meio corrosivo e atrasar a ocorrência de reações de corrosão. Ao mesmo tempo, a têmpera e o revenido também podem melhorar a resistência do aço à fragilização por hidrogênio. Em alguns ambientes corrosivos que contêm íons de hidrogênio, esse processo pode prevenir eficazmente a falha prematura do aço devido à fragilização por hidrogênio.

4. Inspeção de Qualidade
4.1 Método de teste de resistência à corrosão
O teste de resistência à corrosão das matérias-primas da corrente de rolos é um elo fundamental para garantir sua qualidade. Por meio de métodos de teste científicos e adequados, a resistência à corrosão do material em diferentes ambientes pode ser avaliada com precisão, proporcionando assim uma garantia para a confiabilidade do produto.
1. Teste de névoa salina
O teste de névoa salina é um método de teste de corrosão acelerada que simula um ambiente oceânico ou úmido e é amplamente utilizado para avaliar a resistência à corrosão de materiais metálicos.
Princípio do Teste: A amostra da corrente de rolos é colocada em uma câmara de teste de névoa salina, de modo que sua superfície fique continuamente exposta a uma determinada concentração de névoa salina. Os íons cloreto presentes na névoa salina aceleram a reação de corrosão da superfície metálica. A resistência à corrosão da amostra é avaliada observando-se o grau de corrosão ao longo de um determinado período. Por exemplo, de acordo com a norma internacional ISO 9227, um teste de névoa salina neutra é realizado com uma solução de NaCl a 5%, temperatura controlada em torno de 35 °C e duração de teste geralmente de 96 horas.
Avaliação dos resultados: A resistência à corrosão é avaliada com base em indicadores como produtos de corrosão, profundidade de pitting e taxa de corrosão na superfície da amostra. Para correntes de rolos de aço inoxidável, após um teste de névoa salina de 96 horas, a profundidade de pitting na superfície deve ser inferior a 0,1 mm e a taxa de corrosão deve ser inferior a 0,1 mm/ano para atender aos requisitos de uso em ambientes industriais gerais. Para correntes de rolos de aço-liga, após galvanização ou niquelagem, os resultados do teste de névoa salina devem atender a padrões mais elevados. Por exemplo, após um teste de névoa salina de 96 horas, a corrente de rolos niquelada não apresenta corrosão visível na superfície e a profundidade de pitting é inferior a 0,05 mm.
2. Teste eletroquímico
Os testes eletroquímicos podem proporcionar uma compreensão mais profunda da resistência à corrosão dos materiais, medindo o comportamento eletroquímico dos metais em meios corrosivos.
Teste da curva de polarização: A amostra da corrente de rolos é utilizada como eletrodo de trabalho e imersa em um meio corrosivo (como solução de NaCl a 3,5% ou solução de H₂SO₄ a 0,1 mol/L), e sua curva de polarização é registrada por uma estação de trabalho eletroquímica. A curva de polarização pode refletir parâmetros como a densidade de corrente de corrosão e o potencial de corrosão do material. Por exemplo, para uma corrente de rolos de aço inoxidável 316, a densidade de corrente de corrosão em solução de NaCl a 3,5% deve ser inferior a 1 μA/cm², e o potencial de corrosão deve ser próximo de -0,5 V (em relação ao eletrodo de calomelano saturado), o que indica que ela possui boa resistência à corrosão.
Teste de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS): O teste de EIS mede a impedância de transferência de carga e a impedância de difusão do material em meio corrosivo para avaliar a integridade e a estabilidade de sua película superficial. A resistência à corrosão do material pode ser avaliada pela análise de parâmetros como o arco capacitivo e a constante de tempo no espectro de impedância. Por exemplo, a impedância de transferência de carga do aço para correntes de rolos temperado e revenido deve ser superior a 10⁴ Ω·cm² no teste de EIS, o que indica que sua película superficial possui um bom efeito protetor.
3. Teste de imersão
O teste de imersão é um método de teste de corrosão que simula o ambiente de uso real. A amostra da corrente de rolos é imersa em um meio corrosivo específico por um longo período para observar seu comportamento de corrosão e as alterações de desempenho.
Condições de teste: Selecione o meio corrosivo apropriado de acordo com o ambiente de uso real da corrente de rolos, como solução ácida (ácido sulfúrico, ácido clorídrico, etc.), solução alcalina (hidróxido de sódio, etc.) ou solução neutra (como água do mar). A temperatura de teste é geralmente controlada à temperatura ambiente ou na faixa de temperatura de uso real, e o tempo de teste geralmente varia de algumas semanas a alguns meses. Por exemplo, para correntes de rolos usadas em ambientes químicos, elas são imersas em solução de H₂SO₄ a 3% a 40 °C por 30 dias.
Análise dos resultados: A resistência à corrosão é avaliada por meio da medição de indicadores como perda de massa, alteração dimensional e alteração das propriedades mecânicas da amostra. A taxa de perda de massa é um indicador importante para medir o grau de corrosão. Para correntes de rolos de aço inoxidável, a taxa de perda de massa após 30 dias de teste de imersão deve ser inferior a 0,5%. Para correntes de rolos de aço-liga, a taxa de perda de massa deve ser inferior a 0,2% após o tratamento superficial. Além disso, as alterações nas propriedades mecânicas, como resistência à tração e dureza da amostra, também devem ser testadas para garantir que ela ainda atenda aos requisitos de uso em um ambiente corrosivo.
4. Teste de suspensão no local
O teste de suspensão no local consiste em expor diretamente a amostra da corrente de rolos ao ambiente de uso real e avaliar a resistência à corrosão, observando-a durante um longo período.
Configuração do teste: Selecione um ambiente de uso real representativo, como uma oficina química, plataforma offshore, fábrica de processamento de alimentos, etc., e pendure ou fixe a amostra da corrente de rolos no equipamento em intervalos regulares. O período de teste geralmente varia de alguns meses a alguns anos para garantir que o comportamento da corrosão da amostra no ambiente real possa ser totalmente observado.
Registro e análise de resultados: Observe e teste as amostras regularmente, registrando informações como corrosão superficial e morfologia dos produtos de corrosão. Por exemplo, em um ambiente de oficina química, após 1 ano de teste de suspensão, não há marcas de corrosão visíveis na superfície da corrente de rolos niquelada, enquanto uma pequena quantidade de corrosão por pite pode aparecer na superfície da corrente de rolos galvanizada. Comparando a corrosão de amostras de diferentes materiais e processos de tratamento no ambiente real, sua resistência à corrosão pode ser avaliada com mais precisão, fornecendo uma base importante para a seleção de materiais e o projeto do produto.

5. Resumo
Garantir a resistência à corrosão das matérias-primas das correntes de rolos é um projeto sistemático que envolve múltiplas etapas, como seleção de materiais, tratamento de superfície, processo de tratamento térmico e rigorosa inspeção de qualidade. Ao selecionar materiais de aço adequados com alta resistência à corrosão, como aço inoxidável e aço-liga, e combinar processos de tratamento de superfície como galvanização e niquelagem, a resistência à corrosão das correntes de rolos pode ser significativamente melhorada. O tratamento de têmpera e revenido no processo de tratamento térmico aprimora ainda mais o desempenho geral do aço, otimizando os parâmetros de têmpera e revenido, de modo que ele apresente melhor resistência à corrosão e propriedades mecânicas em ambientes complexos.
Em termos de inspeção de qualidade, a aplicação de diversos métodos de teste, como o teste de névoa salina, o teste eletroquímico, o teste de imersão e o teste de suspensão em campo, fornece uma base científica para avaliar de forma abrangente a resistência à corrosão das matérias-primas das correntes de rolos. Esses métodos de teste podem simular diferentes ambientes de uso reais e detectar com precisão o comportamento da corrosão e as alterações de desempenho dos materiais sob diversas condições, garantindo assim a confiabilidade e a durabilidade do produto em aplicações reais.
De forma geral, por meio da otimização coordenada dos elos acima mencionados, a resistência à corrosão das matérias-primas das correntes de rolos pode ser efetivamente melhorada, sua vida útil pode ser prolongada e os requisitos de uso em diferentes ambientes industriais podem ser atendidos.