Kako zagotoviti korozijsko odpornost surovin valjčnih verig?

Kako zagotoviti korozijsko odpornost surovin valjčnih verig?

1. Izbira materiala
1.1 Izberite jeklo z močno korozijsko odpornostjo
Jeklo je glavna surovina za valjčne verige, njegova korozijska odpornost pa neposredno vpliva na življenjsko dobo in delovanje valjčnih verig. Izbira jekla z visoko korozijsko odpornostjo je prvi korak k zagotavljanju korozijske odpornosti.valjčne verige.
Uporaba nerjavečega jekla: Nerjaveče jeklo je eno najpogosteje uporabljenih jekel, odpornih proti koroziji. Vsebuje določen delež kromovih elementov, ki lahko na površini tvorijo gosto plast kromovega oksida, da preprečijo stik korozivnega medija z notranjostjo jekla. Na primer, vsebnost kroma v nerjavnem jeklu 304 je približno 18 %, kar pomeni dobro odpornost proti koroziji in primernost za splošna korozivna okolja. V nekaterih posebnih okoljih, kot je morska voda z visoko vsebnostjo kloridnih ionov, ima nerjavno jeklo 316 zaradi dodatka molibdena močnejšo odpornost proti jamkam, njegova odpornost proti koroziji pa je približno 30 % višja kot pri nerjavnem jeklu 304.
Odpornost legiranega jekla proti koroziji: Legirano jeklo lahko znatno izboljša odpornost jekla proti koroziji z dodajanjem različnih legirnih elementov, kot so nikelj, baker, titan itd. Dodatek niklja lahko na primer izboljša stabilnost pasivacijskega filma jekla, baker pa lahko izboljša korozijsko odpornost jekla v atmosferskem okolju. Po ustrezni toplotni obdelavi lahko nekatera visokotrdna legirana jekla na površini tvorijo enakomeren oksidni film, kar dodatno poveča njihovo korozijsko odpornost. Če za primer vzamemo legirano jeklo, ki vsebuje nikelj in baker, je njegova korozijska hitrost v industrijskem atmosferskem okolju le 1/5 korozijske hitrosti navadnega ogljikovega jekla.
Vpliv površinske obdelave jekla na odpornost proti koroziji: Poleg izbire primernega jekla je površinska obdelava pomembno sredstvo za izboljšanje korozijske odpornosti jekla. Na primer, plast cinka, niklja in drugih kovin se na površino jekla nanese s tehnologijo prevleke, da se tvori fizična pregrada, ki preprečuje stik korozivnih medijev z jeklom. Pocinkana plast ima dobro korozijsko odpornost v atmosferskem okolju, njena življenjska doba proti koroziji pa lahko doseže desetletja. Nikljana plast ima večjo trdoto in boljšo odpornost proti obrabi ter lahko učinkovito izboljša tudi korozijsko odpornost jekla. Poleg tega lahko kemična obdelava s filmom, kot je fosfatiranje, na površini jekla tvori film s filmom, ki izboljša korozijsko odpornost in oprijem premaza.

2. Površinska obdelava
2.1 Pocinkanje
Cinkanje je ena od pomembnih metod za obdelavo površine jekla valjčnih verig. S premazom jeklene površine s plastjo cinka se lahko učinkovito izboljša njena odpornost proti koroziji.
Načelo zaščite pocinkane plasti: Cink v atmosferskem okolju tvori gosto plast cinkovega oksida, ki preprečuje stik korozivnega medija z jeklom. Ko je pocinkana plast poškodovana, cink deluje tudi kot žrtvena anoda za zaščito jekla pred korozijo. Študije so pokazale, da lahko pocinkana plast traja več desetletij, njena korozijska stopnja v splošnem atmosferskem okolju pa je le približno 1/10 stopnje korozije navadnega jekla.
Vpliv postopka cinkanja na odpornost proti koroziji: Med običajne postopke cinkanja spadajo vroče cinkanje, elektrocinkanje itd. Cinkova plast, ki nastane pri vročem cinkanju, je debelejša in ima boljšo odpornost proti koroziji, vendar se na površini lahko pojavijo nekatere neenakomernosti. Elektrocinkanje lahko nadzoruje debelino cinkove plasti, da postane površina bolj enakomerna in gladka. Na primer, z uporabo postopka elektrocinkanja je mogoče nadzorovati debelino cinkove plasti med 5 in 15 μm, njena odpornost proti koroziji pa je primerljiva z vročim cinkanjem, kakovost površine pa je boljša, kar je primerno za izdelke z valjčnimi verigami z visokimi zahtevami glede površine.
Vzdrževanje in previdnostni ukrepi za pocinkano plast: Pocinkano plast je treba med uporabo vzdrževati, da se preprečijo mehanske poškodbe. Če je pocinkana plast poškodovana, jo je treba pravočasno popraviti, da se prepreči izpostavljenost jekla korozivnemu mediju. Poleg tega bo v nekaterih posebnih okoljih, kot so močno kisla ali alkalna okolja, korozijska odpornost pocinkane plasti do neke mere prizadeta, zato je treba izbrati primeren postopek pocinkanja in nadaljnje zaščitne ukrepe glede na specifično okolje.
2.2 Nikljanje
Nikljanje je še ena učinkovita metoda za izboljšanje korozijske odpornosti jekla valjčnih verig. Sloj niklja ima dobro korozijsko odpornost in odpornost proti obrabi.
Odpornost niklja proti koroziji: Nikelj ima stabilne elektrokemijske lastnosti in lahko v številnih korozivnih medijih tvori stabilen pasivacijski film, s čimer učinkovito preprečuje stik korozivnega medija z jeklom. Odpornost nikljeve plasti proti koroziji je boljša od odpornosti cinkove plasti, zlasti v okolju, ki vsebuje kloridne ione, in njena odpornost proti koroziji je močnejša. Na primer, v morskem okolju, ki vsebuje kloridne ione, je življenjska doba nikljeve plasti proti koroziji 3-5-krat daljša od življenjske dobe cinkove plasti.
Postopek nikljanja in njegov vpliv na delovanje: Pogosti postopki nikljanja vključujejo galvanizacijo in kemično nikljanje. Elektrolitično nikljeva plast ima visoko trdoto in dobro odpornost proti obrabi, vendar ima visoke zahteve glede ravnosti površine substrata. Kemično nikljanje lahko tvori enakomerno prevleko na površini neprevodnega substrata, debelino in sestavo prevleke pa je mogoče prilagajati s procesnimi parametri. Na primer, s postopkom kemičnega nikljanja se lahko na površini jekla valjčne verige oblikuje plast niklja z debelino 10-20 μm, katere trdota lahko doseže več kot HV700, kar ima ne le dobro odpornost proti koroziji, ampak tudi dobro odpornost proti obrabi.
Uporaba in omejitve nikljanja: Nikljanje se pogosto uporablja v izdelkih z valjčnimi verigami z visokimi zahtevami glede odpornosti proti koroziji in obrabi, na primer v kemični industriji, živilskopredelovalni in drugih industrijah. Vendar je postopek nikljanja relativno zapleten in drag, v nekaterih močno kislih in močno alkalnih okoljih pa je korozijska odpornost sloja nikljanja do neke mere omejena. Poleg tega je treba odpadno vodo, ki nastane med postopkom nikljanja, strogo prečistiti, da se prepreči onesnaževanje okolja.

3. Postopek toplotne obdelave
3.1 Kaljenje in popuščanje
Kaljenje in popuščanje sta ključna postopka za toplotno obdelavo surovin za valjčne verige. S kombinacijo kaljenja in popuščanja pri visokih temperaturah je mogoče znatno izboljšati celovito delovanje jekla in s tem povečati njegovo odpornost proti koroziji.
Vloga kaljenja in izbira parametrov: Kaljenje lahko hitro ohladi jeklo, oblikuje visoko trdnostne strukture, kot je martenzit, ter izboljša trdoto in trdnost jekla. Za surovine za valjčne verige se pogosto uporabljata kalilna medija olje in voda. Na primer, pri nekaterih srednjeogljičnih legiranih jeklih lahko kaljenje v olju prepreči nastanek razpok zaradi kaljenja in doseže večjo trdoto. Izbira temperature kaljenja je ključnega pomena, običajno med 800 ℃ in 900 ℃, trdota po kaljenju pa lahko doseže HRC45-55. Čeprav je trdota kaljenega jekla visoka, je notranja preostala napetost velika in žilavost slaba, zato je za izboljšanje teh lastnosti potrebno popuščanje pri visoki temperaturi.
Optimizacija popuščanja pri visokih temperaturah: Popuščanje pri visokih temperaturah se običajno izvaja med 500 ℃ in 650 ℃, čas popuščanja pa je običajno 2–4 ure. Med postopkom popuščanja se sprostijo preostale napetosti v jeklu, trdota se nekoliko zmanjša, vendar se žilavost znatno izboljša in lahko se oblikuje stabilna popuščena troostitna struktura, ki ima dobre celovite mehanske lastnosti in odpornost proti koroziji. Študije so pokazale, da se lahko korozijska odpornost jekla po kaljenju in popuščanju izboljša za 30–50 %. Na primer, v industrijskem atmosferskem okolju je stopnja korozije surovin kaljenih in popuščanih valjčnih verig le približno 1/3 stopnje korozije neobdelanega jekla. Poleg tega lahko kaljenje in popuščanje izboljša tudi odpornost jekla proti utrujenosti, kar je zelo pomembno za dolgoročno uporabo valjčnih verig pri dinamičnih obremenitvah.
Mehanizem vpliva kaljenja in popuščanja na odpornost proti koroziji: Kaljenje in popuščanje izboljša mikrostrukturo jekla, izboljša njegovo površinsko trdoto in žilavost ter s tem poveča njegovo odpornost proti eroziji zaradi korozivnih medijev. Po eni strani lahko višja trdota zmanjša mehansko obrabo korozivnega medija na površini jekla in zmanjša hitrost korozije; po drugi strani pa lahko stabilna organizacijska struktura upočasni hitrost difuzije korozivnega medija in odloži pojav korozijskih reakcij. Hkrati lahko kaljenje in popuščanje izboljša tudi odpornost jekla proti vodikovi krhkosti. V nekaterih korozivnih okoljih, ki vsebujejo vodikove ione, lahko učinkovito prepreči prezgodnji odpad jekla zaradi vodikove krhkosti.

4. Pregled kakovosti
4.1 Metoda preskušanja odpornosti proti koroziji
Preizkus korozijske odpornosti surovin valjčne verige je ključni člen pri zagotavljanju njene kakovosti. Z znanstvenimi in razumnimi preskusnimi metodami je mogoče natančno oceniti korozijsko odpornost materiala v različnih okoljih, s čimer se zagotovi zanesljivost izdelka.
1. Preskus s solno pršilo
Preskus s solno meglo je pospešena metoda korozijskega testiranja, ki simulira ocean ali vlažno okolje in se pogosto uporablja za ocenjevanje korozijske odpornosti kovinskih materialov.
Načelo preskusa: Vzorec valjčne verige se postavi v preskusno komoro s solno meglico, tako da je površina vzorca nenehno izpostavljena določeni koncentraciji solne megle. Kloridni ioni v solni megli pospešijo korozijsko reakcijo kovinske površine. Odpornost vzorca proti koroziji se oceni z opazovanjem stopnje korozije vzorca v določenem časovnem obdobju. Na primer, v skladu z mednarodnim standardom ISO 9227 se preskus z nevtralno solno meglico izvaja s koncentracijo solne megle 5 % NaCl, pri temperaturi, nadzorovani na približno 35 °C, in običajno 96 urami.
Vrednotenje rezultatov: Odpornost proti koroziji se ocenjuje na podlagi kazalnikov, kot so korozijski produkti, globina korozije in stopnja korozije na površini vzorca. Pri valjčnih verigah iz nerjavečega jekla mora biti po 96-urnem preskusu s solno meglo globina korozije na površini manjša od 0,1 mm, stopnja korozije pa manjša od 0,1 mm/leto, da se izpolnijo zahteve uporabe v splošnih industrijskih okoljih. Pri valjčnih verigah iz legiranega jekla morajo po cinkanju ali nikljanju rezultati preskusa s solno meglo izpolnjevati višje standarde. Na primer, po 96-urnem preskusu s solno meglo ponikljana valjčna veriga nima očitne korozije na površini, globina korozije pa je manjša od 0,05 mm.
2. Elektrokemični test
Elektrokemijsko testiranje lahko zagotovi globlje razumevanje korozijske odpornosti materialov z merjenjem elektrokemijskega obnašanja kovin v korozivnih medijih.
Preskus polarizacijske krivulje: Vzorec valjčne verige se uporabi kot delovna elektroda in potopi v korozivni medij (kot je 3,5 % raztopina NaCl ali 0,1 mol/L raztopina H₂SO₄), njegova polarizacijska krivulja pa se zabeleži z elektrokemijsko delovno postajo. Polarizacijska krivulja lahko odraža parametre, kot sta gostota korozijskega toka in korozijski potencial materiala. Na primer, za valjčno verigo iz nerjavečega jekla 316 mora biti gostota korozijskega toka v 3,5 % raztopini NaCl manjša od 1 μA/cm², korozijski potencial pa mora biti blizu -0,5 V (glede na nasičeno kalomelovo elektrodo), kar kaže na dobro korozijsko odpornost.
Preskus elektrokemijske impedančne spektroskopije (EIS): Preskus EIS lahko izmeri impedanco prenosa naboja in difuzijsko impedanco materiala v korozivnem mediju, da se oceni celovitost in stabilnost njegove površinske folije. Odpornost materiala proti koroziji je mogoče oceniti z analizo parametrov, kot sta kapacitivni oblok in časovna konstanta v impedančnem spektru. Na primer, impedanca prenosa naboja kaljenega in popuščanega jekla valjčne verige mora biti v preskusu EIS večja od 10⁴Ω·cm², kar kaže na dober zaščitni učinek površinske folije.
3. Preskus potopitve
Potopni preskus je metoda korozijskega preizkusa, ki simulira dejansko uporabno okolje. Vzorec valjčne verige se za dalj časa potopi v specifičen korozivni medij, da se opazuje njegovo korozijsko obnašanje in spremembe v delovanju.
Preskusni pogoji: Izberite ustrezen korozivni medij glede na dejansko okolje uporabe valjčne verige, kot so kisla raztopina (žveplova kislina, klorovodikova kislina itd.), alkalna raztopina (natrijev hidroksid itd.) ali nevtralna raztopina (kot je morska voda). Preskusna temperatura se običajno nadzoruje pri sobni temperaturi ali dejanskem temperaturnem območju uporabe, čas preskusa pa je običajno od nekaj tednov do nekaj mesecev. Na primer, valjčne verige, ki se uporabljajo v kemičnem okolju, se 30 dni potopijo v 3 % raztopino H₂SO₄ pri 40 °C.
Analiza rezultatov: Odpornost proti koroziji se ocenjuje z merjenjem kazalnikov, kot so izguba mase, sprememba dimenzij in sprememba mehanskih lastnosti vzorca. Stopnja izgube mase je pomemben kazalnik za merjenje stopnje korozije. Pri valjčnih verigah iz nerjavečega jekla mora biti stopnja izgube mase po 30 dneh potopitvenega preskusa manjša od 0,5 %. Pri valjčnih verigah iz legiranega jekla mora biti stopnja izgube mase po površinski obdelavi manjša od 0,2 %. Poleg tega je treba preskusiti tudi spremembe mehanskih lastnosti, kot sta natezna trdnost in trdota vzorca, da se zagotovi, da še vedno izpolnjuje zahteve uporabe v korozivnem okolju.
4. Preizkus obešanja na kraju samem
Preskus obešanja na kraju samem je namenjen neposredni izpostavitvi vzorca valjčne verige dejanskemu okolju uporabe in oceni odpornost proti koroziji z dolgotrajnim opazovanjem korozije.
Načrt testiranja: Izberite reprezentativno dejansko uporabno okolje, kot je kemična delavnica, platforma na morju, obrat za predelavo hrane itd., in vzorec valjčne verige obesite ali pritrdite na opremo v določenih intervalih. Čas testiranja je običajno od nekaj mesecev do nekaj let, da se zagotovi popolno opazovanje korozijskega obnašanja vzorca v dejanskem okolju.
Beleženje in analiza rezultatov: Redno opazujte in testirajte vzorce ter beležite podatke, kot so površinska korozija in morfologija korozijskih produktov. Na primer, v kemični delavnici po enem letu preizkusa visenja na površini ponikljane valjčne verige ni očitnih sledi korozije, medtem ko se na površini pocinkane valjčne verige lahko pojavi majhna količina jamk. S primerjavo korozije vzorcev različnih materialov in postopkov obdelave v dejanskem okolju je mogoče natančneje oceniti njihovo odpornost proti koroziji, kar je pomembna osnova za izbiro materiala in načrtovanje izdelka.

5. Povzetek
Zagotavljanje korozijske odpornosti surovin valjčnih verig je sistematičen projekt, ki vključuje več členov, kot so izbira materiala, površinska obdelava, postopek toplotne obdelave in strog nadzor kakovosti. Z izbiro ustreznih jeklenih materialov z visoko korozijsko odpornostjo, kot sta nerjaveče jeklo in legirano jeklo, ter z združevanjem postopkov površinske obdelave, kot sta cinkanje in nikljanje, se lahko korozijska odpornost valjčnih verig znatno izboljša. Kaljenje in popuščanje v postopku toplotne obdelave dodatno izboljša celovito delovanje jekla z optimizacijo parametrov kaljenja in popuščanja, tako da ima boljšo korozijsko odpornost in mehanske lastnosti v kompleksnih okoljih.
Kar zadeva pregled kakovosti, uporaba različnih preskusnih metod, kot so preskus s solno meglico, elektrokemični preskus, preskus potopitve in preskus obešanja na kraju samem, zagotavlja znanstveno podlago za celovito oceno korozijske odpornosti surovin za valjčne verige. Te preskusne metode lahko simulirajo različna dejanska okolja uporabe in natančno zaznajo korozijsko obnašanje in spremembe delovanja materialov v različnih pogojih, s čimer se zagotovi zanesljivost in trajnost izdelka v dejanski uporabi.
Na splošno se lahko z usklajeno optimizacijo zgornjih povezav učinkovito izboljša odpornost surovin valjčnih verig proti koroziji, podaljša njihova življenjska doba in izpolnijo zahteve uporabe v različnih industrijskih okoljih.