Ako zabezpečiť odolnosť surovín valčekových reťazí proti korózii?

Ako zabezpečiť odolnosť surovín valčekových reťazí proti korózii?

1. Výber materiálu
1.1 Vyberte oceľ so silnou odolnosťou proti korózii
Oceľ je hlavnou surovinou pre valčekové reťaze a jej odolnosť voči korózii priamo ovplyvňuje životnosť a výkon valčekových reťazí. Výber ocele so silnou odolnosťou voči korózii je prvým krokom k zabezpečeniu odolnosti voči korózii.valčekové reťaze.
Použitie nerezových materiálov: Nerezová oceľ je jednou z bežne používaných ocelí odolných voči korózii. Obsahuje určitý podiel chrómových prvkov, ktoré môžu na povrchu tvoriť hustý film oxidu chrómu, aby sa zabránilo kontaktu korozívneho média s vnútrom ocele. Napríklad obsah chrómu v nerezovej oceli 304 je približne 18 %, čo má dobrú odolnosť voči korózii a je vhodné pre všeobecné korozívne prostredie. V niektorých špeciálnych prostrediach, ako je napríklad prostredie s morskou vodou s vysokým obsahom chloridových iónov, má nerezová oceľ 316 silnejšiu odolnosť voči jamkovej tvorbe vďaka pridaniu molybdénu a jej odolnosť voči korózii je približne o 30 % vyššia ako u nehrdzavejúcej ocele 304.
Odolnosť legovanej ocele proti korózii: Legovaná oceľ môže výrazne zlepšiť odolnosť ocele proti korózii pridaním rôznych legujúcich prvkov, ako je nikel, meď, titán atď. Napríklad pridanie niklu môže zlepšiť stabilitu pasivačného filmu ocele a meď môže zlepšiť odolnosť ocele proti korózii v atmosférickom prostredí. Po správnom tepelnom spracovaní môžu niektoré vysokopevnostné legované ocele vytvoriť na povrchu rovnomerný oxidový film, čo ďalej zvyšuje ich odolnosť proti korózii. Napríklad legovaná oceľ obsahujúca nikel a meď je v priemyselnom atmosférickom prostredí iba 1/5 rýchlosti korózie bežnej uhlíkovej ocele.
Vplyv povrchovej úpravy ocele na odolnosť proti korózii: Okrem výberu vhodnej ocele je povrchová úprava tiež dôležitým prostriedkom na zlepšenie odolnosti ocele proti korózii. Napríklad, vrstva zinku, niklu a iných kovov sa nanesie na povrch ocele pomocou technológie pokovovania, aby sa vytvorila fyzická bariéra, ktorá zabraňuje kontaktu korozívnych médií s oceľou. Pozinkovaná vrstva má dobrú odolnosť proti korózii v atmosférickom prostredí a jej životnosť proti korózii môže dosiahnuť desaťročia. Poniklovaná vrstva má vyššiu tvrdosť a lepšiu odolnosť proti opotrebovaniu a môže tiež účinne zlepšiť odolnosť ocele proti korózii. Okrem toho, chemická konverzná vrstva, ako je fosfátovanie, môže vytvoriť na povrchu ocele chemickú konverznú vrstvu, ktorá zlepšuje odolnosť proti korózii a priľnavosť povlaku ocele.

2. Povrchová úprava
2.1 Zinkovanie
Galvanizácia je jednou z dôležitých metód povrchovej úpravy ocele valčekových reťazí. Potiahnutím oceľového povrchu vrstvou zinku sa dá účinne zlepšiť jeho odolnosť proti korózii.
Princíp ochrany pozinkovanej vrstvy: Zinok tvorí v atmosférickom prostredí hustý film oxidu zinočnatého, ktorý môže zabrániť kontaktu korozívneho média s oceľou. Keď je pozinkovaná vrstva poškodená, zinok pôsobí aj ako obetná anóda na ochranu ocele pred koróziou. Štúdie ukázali, že odolnosť pozinkovanej vrstvy voči korózii môže dosiahnuť desaťročia a jej rýchlosť korózie v bežnom atmosférickom prostredí je len približne 1/10 rýchlosti korózie bežnej ocele.
Vplyv procesu zinkovania na odolnosť proti korózii: Medzi bežné procesy zinkovania patrí žiarové zinkovanie, galvanické zinkovanie atď. Zinková vrstva vytvorená žiarovým zinkovaním je hrubšia a má lepšiu odolnosť proti korózii, ale na povrchu sa môžu vyskytnúť určité nerovnosti. Galvanické zinkovanie umožňuje regulovať hrúbku zinkovej vrstvy, aby bol povrch rovnomernejší a hladší. Napríklad použitím procesu galvanického zinkovania je možné regulovať hrúbku zinkovej vrstvy medzi 5-15 μm a jej odolnosť proti korózii je porovnateľná s odolnosťou žiarového zinkovania a kvalita povrchu je lepšia, čo je vhodné pre valčekové reťaze s vysokými požiadavkami na povrch.
Údržba a bezpečnostné opatrenia týkajúce sa pozinkovanej vrstvy: Pozinkovaná vrstva sa musí počas používania udržiavať, aby sa predišlo mechanickému poškodeniu. Ak je pozinkovaná vrstva poškodená, mala by sa včas opraviť, aby sa zabránilo vystaveniu ocele korozívnemu médiu. Okrem toho v niektorých špeciálnych prostrediach, ako sú silné kyslé alebo zásadité prostredia, bude odolnosť pozinkovanej vrstvy proti korózii do určitej miery ovplyvnená a je potrebné zvoliť vhodný proces zinkovania a následné ochranné opatrenia podľa konkrétneho prostredia.
2.2 Niklovanie
Niklovanie je ďalšou účinnou metódou na zlepšenie odolnosti ocele valčekových reťazí proti korózii. Vrstva niklovania má dobrú odolnosť proti korózii a opotrebovaniu.
Odolnosť niklu proti korózii: Nikel má stabilné elektrochemické vlastnosti a môže v mnohých korozívnych prostrediach tvoriť stabilný pasivačný film, čím účinne zabraňuje kontaktu korozívneho média s oceľou. Odolnosť niklovej vrstvy proti korózii je lepšia ako odolnosť zinku, najmä v prostredí obsahujúcom chloridové ióny, a jej odolnosť voči jamkovej tvorbe je silnejšia. Napríklad v prostredí morskej vody obsahujúcom chloridové ióny je životnosť niklovej vrstvy proti korózii 3 až 5-krát dlhšia ako u zinku.
Proces niklovania a jeho vplyv na výkon: Medzi bežné procesy niklovania patrí galvanické pokovovanie a chemické niklovanie. Galvanicky pokovovaná vrstva niklu má vysokú tvrdosť a dobrú odolnosť proti opotrebovaniu, ale kladie vysoké požiadavky na rovinnosť povrchu substrátu. Chemické niklovanie môže vytvoriť rovnomerný povlak na povrchu nevodivého substrátu a hrúbku a zloženie povlaku je možné upraviť pomocou procesných parametrov. Napríklad použitím procesu chemického niklovania je možné na povrchu ocele valčekovej reťaze vytvoriť vrstvu niklovania s hrúbkou 10 – 20 μm a jej tvrdosť môže dosiahnuť viac ako HV700, čo má nielen dobrú odolnosť proti korózii, ale aj dobrú odolnosť proti opotrebovaniu.
Použitie a obmedzenia niklovania: Niklovanie sa široko používa vo výrobkoch valčekových reťazí s vysokými požiadavkami na odolnosť proti korózii a opotrebeniu, napríklad v chemickom priemysle, potravinárskom priemysle a iných odvetviach. Proces niklovania je však pomerne zložitý a nákladný a v niektorých silne kyslých a silne alkalických prostrediach bude odolnosť niklovania voči korózii do určitej miery obmedzená. Okrem toho je potrebné dôkladne čistiť odpadovú vodu vznikajúcu počas procesu niklovania, aby sa zabránilo znečisteniu životného prostredia.

3. Proces tepelného spracovania
3.1 Kalenie a popúšťanie
Kalenie a popúšťanie je kľúčovým procesom tepelného spracovania surovín pre valčekové reťaze. Kombináciou kalenia a popúšťania za vysokej teploty možno výrazne zlepšiť komplexné vlastnosti ocele, a tým zvýšiť jej odolnosť proti korózii.
Úloha kalenia a výber parametrov: Kalenie môže rýchlo ochladiť oceľ, vytvoriť vysokopevnostné štruktúry, ako je martenzit, a zlepšiť tvrdosť a pevnosť ocele. Pre suroviny na valčekové reťaze sa bežne používanými kaliacimi médiami používajú olej a voda. Napríklad pri niektorých stredne uhlíkových legovaných oceliach môže kalenie v oleji zabrániť vzniku trhlín pri kalení a dosiahnuť vyššiu tvrdosť. Výber teploty kalenia je kľúčový, zvyčajne medzi 800 ℃ a 900 ℃ a tvrdosť po kalení môže dosiahnuť HRC45-55. Hoci je tvrdosť kalené ocele vysoká, vnútorné zvyškové napätie je veľké a húževnatosť je nízka, takže na zlepšenie týchto vlastností je potrebné popúšťanie pri vysokej teplote.
Optimalizácia vysokoteplotného popúšťania: Vysokoteplotné popúšťanie sa zvyčajne vykonáva pri teplote 500 ℃ – 650 ℃ a doba popúšťania je zvyčajne 2 – 4 hodiny. Počas procesu popúšťania sa uvoľňuje zvyškové napätie v oceli, tvrdosť sa mierne znižuje, ale húževnatosť sa výrazne zlepšuje a môže sa vytvoriť stabilná popúšťaná troostitová štruktúra, ktorá má dobré komplexné mechanické vlastnosti a odolnosť proti korózii. Štúdie ukázali, že odolnosť ocele proti korózii po kalení a popúšťaní sa môže zlepšiť o 30 % – 50 %. Napríklad v priemyselnom atmosférickom prostredí je rýchlosť korózie surovín valčekových reťazí, ktoré boli kalené a popúšťané, len približne 1/3 v porovnaní s neupravenou oceľou. Okrem toho kalenie a popúšťanie môže tiež zlepšiť únavové vlastnosti ocele, čo má veľký význam pre dlhodobé používanie valčekových reťazí pri dynamickom zaťažení.
Mechanizmus vplyvu kalenia a popúšťania na odolnosť proti korózii: Kalenie a popúšťanie zlepšuje mikroštruktúru ocele, zlepšuje jej povrchovú tvrdosť a húževnatosť, a tým zvyšuje jej schopnosť odolávať erózii spôsobenej korozívnymi médiami. Na jednej strane môže vyššia tvrdosť znížiť mechanické opotrebovanie korozívneho média na povrchu ocele a znížiť rýchlosť korózie; na druhej strane stabilná organizačná štruktúra môže spomaliť rýchlosť difúzie korozívneho média a oddialiť výskyt koróznych reakcií. Zároveň môže kalenie a popúšťanie tiež zlepšiť odolnosť ocele voči vodíkovému krehnutiu. V niektorých korozívnych prostrediach obsahujúcich vodíkové ióny môže účinne zabrániť predčasnému zlyhaniu ocele v dôsledku vodíkového krehnutia.

4. Kontrola kvality
4.1 Metóda skúšania odolnosti proti korózii
Skúška odolnosti surovín valčekovej reťaze proti korózii je kľúčovým článkom pri zabezpečovaní jej kvality. Pomocou vedeckých a primeraných testovacích metód je možné presne vyhodnotiť odolnosť materiálu proti korózii v rôznych prostrediach, čím sa zaručí spoľahlivosť produktu.
1. Test soľnou hmlou
Skúška soľnou hmlou je zrýchlená metóda testovania korózie, ktorá simuluje oceán alebo vlhké prostredie a je široko používaná na hodnotenie odolnosti kovových materiálov voči korózii.
Princíp testu: Vzorka valčekovej reťaze sa umiestni do testovacej komory so soľnou hmlou tak, aby bol povrch vzorky nepretržite vystavený prostrediu soľnej hmly s určitou koncentráciou. Chloridové ióny v soľnej hmle urýchľujú korozívnu reakciu kovového povrchu. Odolnosť vzorky proti korózii sa hodnotí pozorovaním stupňa korózie vzorky v určitom časovom období. Napríklad v súlade s medzinárodnou normou ISO 9227 sa test v neutrálnom soľnom hmle vykonáva s koncentráciou soľného hmly 5 % roztoku NaCl, pri teplote kontrolovanej na približne 35 °C a čase testu zvyčajne 96 hodín.
Vyhodnotenie výsledkov: Odolnosť proti korózii sa hodnotí na základe ukazovateľov, ako sú produkty korózie, hĺbka jamkovej korózie a rýchlosť korózie na povrchu vzorky. V prípade valčekových reťazí z nehrdzavejúcej ocele by po 96-hodinovej skúške soľnou hmlou mala byť hĺbka jamkovej korózie na povrchu menšia ako 0,1 mm a rýchlosť korózie by mala byť menšia ako 0,1 mm/rok, aby sa splnili požiadavky na použitie vo všeobecnom priemyselnom prostredí. V prípade valčekových reťazí z legovanej ocele by po zinkovaní alebo niklovaní mali výsledky skúšky soľnou hmlou spĺňať vyššie štandardy. Napríklad po 96-hodinovej skúške soľnou hmlou nemá poniklovaná valčeková reťaz na povrchu žiadnu zjavnú koróziu a hĺbka jamkovej korózie je menšia ako 0,05 mm.
2. Elektrochemický test
Elektrochemické testovanie môže poskytnúť hlbšie pochopenie odolnosti materiálov voči korózii meraním elektrochemického správania kovov v korozívnych prostrediach.
Test polarizačnej krivky: Vzorka valčekovej reťaze sa použije ako pracovná elektróda a ponorí sa do korozívneho média (ako je 3,5 % roztok NaCl alebo 0,1 mol/l roztok H₂SO₄) a jej polarizačná krivka sa zaznamená elektrochemickou pracovnou stanicou. Polarizačná krivka môže odrážať parametre, ako je hustota korózneho prúdu a korózny potenciál materiálu. Napríklad pre valčekovú reťaz z nehrdzavejúcej ocele 316 by hustota korózneho prúdu v 3,5 % roztoku NaCl mala byť menšia ako 1 μA/cm² a korózny potenciál by mal byť blízky -0,5 V (v porovnaní s nasýtenou kalomelovou elektródou), čo naznačuje, že má dobrú odolnosť voči korózii.
Test elektrochemickou impedančnou spektroskopiou (EIS): Test EIS dokáže merať impedanciu prenosu náboja a difúznu impedanciu materiálu v korozívnom médiu a vyhodnotiť tak integritu a stabilitu jeho povrchového filmu. Odolnosť materiálu voči korózii možno posúdiť analýzou parametrov, ako je kapacitný oblúk a časová konštanta v impedančnom spektre. Napríklad impedancia prenosu náboja kalené a popúšťané ocele valčekovej reťaze by mala byť v teste EIS väčšia ako 10⁴Ω·cm², čo naznačuje, že jeho povrchový film má dobrý ochranný účinok.
3. Ponorný test
Ponorná skúška je metóda korózneho testu, ktorá simuluje skutočné prostredie používania. Vzorka valčekovej reťaze sa na dlhý čas ponorí do špecifického korozívneho média, aby sa pozorovalo jej správanie pri korózii a zmeny výkonu.
Skúšobné podmienky: Vyberte vhodné korozívne médium podľa skutočného prostredia použitia valčekovej reťaze, ako napríklad kyslý roztok (kyselina sírová, kyselina chlorovodíková atď.), alkalický roztok (hydroxid sodný atď.) alebo neutrálny roztok (napríklad morská voda). Skúšobná teplota sa vo všeobecnosti reguluje na izbovú teplotu alebo v skutočnom rozsahu teplôt použitia a doba skúšky je zvyčajne niekoľko týždňov až niekoľko mesiacov. Napríklad valčekové reťaze používané v chemickom prostredí sa ponoria do 3 % roztoku H₂SO₄ pri teplote 40 °C na 30 dní.
Analýza výsledkov: Odolnosť voči korózii sa hodnotí meraním ukazovateľov, ako je strata hmotnosti, zmena rozmerov a zmena mechanických vlastností vzorky. Miera straty hmotnosti je dôležitým ukazovateľom na meranie stupňa korózie. Pri valčekových reťaziach z nehrdzavejúcej ocele by mala byť miera straty hmotnosti po 30 dňoch ponornej skúšky menšia ako 0,5 %. Pri valčekových reťaziach z legovanej ocele by mala byť miera straty hmotnosti po povrchovej úprave menšia ako 0,2 %. Okrem toho by sa mali testovať aj zmeny mechanických vlastností, ako je pevnosť v ťahu a tvrdosť vzorky, aby sa zabezpečilo, že stále spĺňa požiadavky na použitie v korozívnom prostredí.
4. Skúška zavesenia na mieste
Závesná skúška na mieste spočíva v priamom vystavení vzorky valčekovej reťaze skutočnému prostrediu používania a vyhodnotení odolnosti proti korózii dlhodobým pozorovaním jej korózie.
Usporiadanie testu: Vyberte reprezentatívne prostredie skutočného použitia, ako napríklad chemickú dielňu, pobrežnú plošinu, závod na spracovanie potravín atď., a zaveste alebo upevnite vzorku valčekovej reťaze na zariadenie v určitých intervaloch. Čas testu je zvyčajne niekoľko mesiacov až niekoľko rokov, aby sa zabezpečilo, že korózne správanie vzorky v skutočnom prostredí je možné plne pozorovať.
Zaznamenávanie a analýza výsledkov: Vzorky pravidelne pozorujte a testujte a zaznamenávajte informácie, ako je povrchová korózia a morfológia produktov korózie. Napríklad v prostredí chemickej dielne sa po roku testu zavesenia na povrchu poniklovanej valčekovej reťaze nevyskytujú žiadne zjavné stopy korózie, zatiaľ čo na povrchu pozinkovanej valčekovej reťaze sa môže objaviť malé množstvo jamkovej korózie. Porovnaním korózie vzoriek rôznych materiálov a procesov úpravy v reálnom prostredí je možné presnejšie vyhodnotiť ich odolnosť voči korózii, čo poskytuje dôležitý základ pre výber materiálu a návrh produktu.

5. Zhrnutie
Zabezpečenie odolnosti surovín valčekových reťazí proti korózii je systematický projekt, ktorý zahŕňa viacero článkov, ako je výber materiálu, povrchová úprava, proces tepelného spracovania a prísna kontrola kvality. Výberom vhodných oceľových materiálov so silnou odolnosťou proti korózii, ako je nehrdzavejúca oceľ a legovaná oceľ, a kombináciou procesov povrchovej úpravy, ako je zinkovanie a niklovanie, je možné výrazne zlepšiť odolnosť valčekových reťazí proti korózii. Kalenie a popúšťanie v procese tepelného spracovania ďalej zlepšuje komplexný výkon ocele optimalizáciou parametrov kalenia a popúšťania, takže má lepšiu odolnosť proti korózii a mechanické vlastnosti v zložitých prostrediach.
Pokiaľ ide o kontrolu kvality, použitie rôznych testovacích metód, ako je skúška soľnou hmlou, elektrochemická skúška, skúška ponorením a skúška zavesením na mieste, poskytuje vedecký základ pre komplexné hodnotenie odolnosti surovín valčekových reťazí proti korózii. Tieto testovacie metódy dokážu simulovať rôzne skutočné prostredia použitia a presne zistiť korózne správanie a zmeny výkonu materiálov za rôznych podmienok, čím sa zabezpečí spoľahlivosť a trvanlivosť produktu v skutočných aplikáciách.
Vo všeobecnosti možno koordinovanou optimalizáciou vyššie uvedených článkov účinne zlepšiť odolnosť surovín valčekových reťazí proti korózii, predĺžiť ich životnosť a splniť požiadavky na použitie v rôznych priemyselných prostrediach.