Како осигурати отпорност на корозију сировина ваљкастих ланаца?
1. Избор материјала
1.1 Изаберите челик са јаком отпорношћу на корозију
Челик је главна сировина за ваљкасте ланце, а његова отпорност на корозију директно утиче на век трајања и перформансе ваљкастих ланаца. Избор челика са јаком отпорношћу на корозију је први корак ка обезбеђивању отпорности на корозију...ваљкасти ланци.
Примена материјала од нерђајућег челика: Нерђајући челик је један од најчешће коришћених челика отпорних на корозију. Садржи одређени удео хрома, који може формирати густи филм хром оксида на површини како би спречио контакт корозивне средине са унутрашњошћу челика. На пример, садржај хрома у нерђајућем челику 304 је око 18%, што има добру отпорност на корозију и погодно је за опште корозивне средине. У неким посебним срединама, као што су средине са морском водом са високим садржајем хлоридних јона, нерђајући челик 316 има јачу отпорност на тачкасту корозију због додавања молибденских елемената, а његова отпорност на корозију је око 30% већа од отпорности нерђајућег челика 304.
Отпорност легираног челика на корозију: Легирани челик може значајно побољшати отпорност челика на корозију додавањем различитих легирајућих елемената, као што су никл, бакар, титанијум итд. На пример, додавање никла може побољшати стабилност пасивационог филма челика, а бакар може побољшати отпорност челика на корозију у атмосферском окружењу. Након одговарајуће термичке обраде, неки легирани челици високе чврстоће могу формирати једноличан оксидни филм на површини, додатно побољшавајући њихову отпорност на корозију. Узимајући легирани челик који садржи никл и бакар као пример, његова брзина корозије у индустријском атмосферском окружењу је само 1/5 брзине корозије обичног угљеничног челика.
Утицај обраде површине челика на отпорност на корозију: Поред избора одговарајућег челика, обрада површине је такође важно средство за побољшање отпорности челика на корозију. На пример, слој цинка, никла и других метала се наноси на површину челика технологијом превлаке како би се формирала физичка баријера која спречава контакт корозивних медија са челиком. Поцинковани слој има добру отпорност на корозију у атмосферском окружењу, а његов век трајања отпорности на корозију може достићи деценије. Никловани слој има већу тврдоћу и бољу отпорност на хабање, а такође може ефикасно побољшати отпорност челика на корозију. Поред тога, хемијски третман конверзије филма, као што је фосфатирање, може формирати хемијски конверзијски филм на површини челика како би се побољшала отпорност на корозију и пријањање премаза на челик.
2. Површинска обрада
2.1 Цинчање
Цинкање је једна од важних метода за површинску обраду челика ваљкастих ланаца. Премазивањем челичне површине слојем цинка, њена отпорност на корозију може се ефикасно побољшати.
Принцип заштите поцинкованог слоја: Цинк формира густи филм цинк оксида у атмосферском окружењу, што може спречити контакт корозивне средине са челиком. Када је поцинковани слој оштећен, цинк ће такође деловати као жртвена анода која штити челик од корозије. Студије су показале да отпорност поцинкованог слоја на корозију може достићи деценије, а његова брзина корозије у општем атмосферском окружењу је само око 1/10 брзине корозије обичног челика.
Утицај процеса цинковања на отпорност на корозију: Уобичајени процеси цинковања укључују топло цинковање, електроцинковање итд. Слој цинка формиран топлом цинковањем је дебљи и има бољу отпорност на корозију, али се на површини могу појавити неке неравнине. Електроцинковање може контролисати дебљину слоја цинка како би површина била уједначенија и глатка. На пример, коришћењем процеса електроцинковања, дебљина слоја цинка може се контролисати између 5-15μм, а његова отпорност на корозију је упоредива са топлом цинковањем, а квалитет површине је бољи, што је погодно за производе са ваљкастим ланцима са високим захтевима за површину.
Одржавање и мере предострожности поцинкованог слоја: Поцинковани слој је потребно одржавати током употребе како би се избегла механичка оштећења. Ако је поцинковани слој оштећен, треба га благовремено поправити како би се спречило излагање челика корозивном медијуму. Поред тога, у неким посебним окружењима, као што су јаке киселе или алкалне средине, отпорност поцинкованог слоја на корозију ће бити донекле погођена, те је потребно одабрати одговарајући поступак поцинковања и накнадне заштитне мере у складу са специфичним окружењем.
2.2 Обрада никловањем
Никловање је још једна ефикасна метода за побољшање отпорности челика за ваљкасте ланце на корозију. Слој никловања има добру отпорност на корозију и отпорност на хабање.
Отпорност на корозију никловања: Никл има стабилна електрохемијска својства и може да формира стабилан пасивациони филм у многим корозивним срединама, чиме ефикасно спречава контакт корозивне средине са челиком. Отпорност на корозију слоја никловања је боља од слоја цинковања, посебно у окружењу које садржи хлоридне јоне, а његова отпорност на тачкасту корозију је јача. На пример, у окружењу морске воде које садржи хлоридне јоне, век отпорности на корозију слоја никловања је 3-5 пута дужи од слоја цинковања.
Процес никловања и његов утицај на перформансе: Уобичајени процеси никловања укључују галванизацију и хемијско никловање. Електролитични слој никла има високу тврдоћу и добру отпорност на хабање, али има високе захтеве за равност површине подлоге. Хемијско никловање може формирати једноличан премаз на површини непроводљиве подлоге, а дебљина и састав премаза могу се подесити помоћу параметара процеса. На пример, коришћењем процеса хемијског никловања, слој никловања дебљине 10-20μм може се формирати на површини челика ваљкастог ланца, а његова тврдоћа може достићи више од HV700, што не само да има добру отпорност на корозију, већ има и добру отпорност на хабање.
Примена и ограничења никловања: Никловање се широко користи у производима ваљкастих ланаца са високим захтевима за отпорност на корозију и отпорност на хабање, као што је случај у хемијској индустрији, прехрамбеној и другим индустријама. Међутим, процес никловања је релативно сложен и скуп, а у неким јако киселим и јако алкалним срединама, отпорност слоја никловања на корозију такође ће бити донекле ограничена. Поред тога, отпадне воде које настају током процеса никловања морају се строго третирати како би се избегло загађење животне средине.
3. Процес термичке обраде
3.1 Каљење и отпуштање
Каљење и отпуштање су кључни процеси за термичку обраду сировина за ваљкасте ланце. Комбинацијом каљења и отпуштања на високим температурама, свеобухватне перформансе челика могу се значајно побољшати, чиме се повећава његова отпорност на корозију.
Улога каљења и избор параметара: Каљење може брзо охладити челик, формирати структуре високе чврстоће као што је мартензит и побољшати тврдоћу и чврстоћу челика. За сировине за ваљкасте ланце, уобичајени медијуми за каљење укључују уље и воду. На пример, за неке легиране челике средњег садржаја угљеника, каљење у уљу може спречити стварање пукотина од каљења и постићи већу тврдоћу. Избор температуре каљења је кључан, генерално између 800℃-900℃, а тврдоћа након каљења може достићи HRC45-55. Иако је тврдоћа каљеног челика висока, унутрашњи заостали напон је велики, а жилавост лоша, па је потребно отпуштање на високој температури да би се побољшала ова својства.
Оптимизација отпуштања на високим температурама: Отпуштање на високим температурама се обично врши између 500℃-650℃, а време отпуштања је генерално 2-4 сата. Током процеса отпуштања, заостали напон у челику се ослобађа, тврдоћа се благо смањује, али се жилавост значајно побољшава и може се формирати стабилна отпушена трооститна структура, која има добра свеобухватна механичка својства и отпорност на корозију. Студије су показале да се отпорност челика на корозију након каљења и отпуштања може побољшати за 30%-50%. На пример, у индустријском атмосферском окружењу, брзина корозије сировина ваљкастих ланаца који су каљени и отпушени је само око 1/3 брзине корозије необрађеног челика. Поред тога, каљење и отпуштање такође могу побољшати перформансе замора челика, што је од великог значаја за дугорочну употребу ваљкастих ланаца под динамичким оптерећењима.
Механизам утицаја каљења и отпуштања на отпорност на корозију: Каљење и отпуштање побољшава микроструктуру челика, побољшава његову површинску тврдоћу и жилавост, и тиме побољшава његову способност да се одупре ерозији корозивним медијима. С једне стране, већа тврдоћа може смањити механичко хабање корозивне средине на површини челика и смањити брзину корозије; с друге стране, стабилна организациона структура може успорити брзину дифузије корозивне средине и одложити појаву корозионих реакција. Истовремено, каљење и отпуштање такође може побољшати отпорност челика на водоничну кртост. У неким корозивним срединама које садрже водоникове јоне, може ефикасно спречити прерано ломљење челика услед водоничне кртости.
4. Инспекција квалитета
4.1 Метода испитивања отпорности на корозију
Тест отпорности на корозију сировина ваљкастог ланца је кључна карика у обезбеђивању његовог квалитета. Кроз научне и разумне методе испитивања, отпорност материјала на корозију у различитим окружењима може се прецизно проценити, чиме се гарантује поузданост производа.
1. Тест соља
Тест сољене прскалице је убрзана метода испитивања корозије која симулира океан или влажно окружење и широко се користи за процену отпорности металних материјала на корозију.
Принцип испитивања: Узорак ваљкастог ланца се ставља у комору за испитивање сољу тако да је површина узорка континуирано изложена одређеној концентрацији сољу. Јони хлорида у сољу ће убрзати реакцију корозије металне површине. Отпорност узорка на корозију се процењује посматрањем степена корозије узорка у одређеном временском периоду. На пример, у складу са међународним стандардом ISO 9227, тест неутралне сољу се спроводи са концентрацијом сољу од 5% раствора NaCl, контролисаном температуром на око 35°C и временом испитивања обично 96 сати.
Процена резултата: Отпорност на корозију се процењује на основу индикатора као што су производи корозије, дубина тачкасте корозије и брзина корозије на површини узорка. Код ланаца ваљка од нерђајућег челика, након 96-часовног теста у соној прскалици, дубина површинске тачкасте корозије треба да буде мања од 0,1 мм, а брзина корозије треба да буде мања од 0,1 мм/годишње како би се испунили захтеви употребе у општим индустријским окружењима. Код ланаца ваљка од легираног челика, након поцинковања или никловања, резултати теста у соној прскалици треба да испуњавају више стандарде. На пример, након 96-часовног теста у соној прскалици, ланац ваљка са никлованим премазом нема очигледне корозије на површини, а дубина тачкасте корозије је мања од 0,05 мм.
2. Електрохемијски тест
Електрохемијско испитивање може пружити дубље разумевање отпорности материјала на корозију мерењем електрохемијског понашања метала у корозивним срединама.
Тест криве поларизације: Узорак ваљкастог ланца се користи као радна електрода и уроњен је у корозивну средину (као што је 3,5% раствор NaCl или 0,1 mol/L раствор H₂SO₄), а његова крива поларизације се снима електрохемијском радном станицом. Крива поларизације може одражавати параметре као што су густина струје корозије и потенцијал корозије материјала. На пример, за ваљкасти ланац од нерђајућег челика 316, густина струје корозије у 3,5% раствору NaCl треба да буде мања од 1μA/cm², а потенцијал корозије треба да буде близу -0,5V (у односу на засићену каломел електроду), што указује на добру отпорност на корозију.
Тест електрохемијске импедансне спектроскопије (EIS): EIS тест може да мери импедансу преноса наелектрисања и дифузиону импедансу материјала у корозивној средини како би се проценио интегритет и стабилност његовог површинског филма. Отпорност материјала на корозију може се проценити анализом параметара као што су капацитивни лук и временска константа у спектру импедансе. На пример, импеданса преноса наелектрисања челика ваљкастог ланца који је каљен и отпушен треба да буде већа од 10⁴Ω·cm² у EIS тесту, што указује да његов површински филм има добар заштитни ефекат.
3. Тест урањања
Тест урањања је метода испитивања корозије која симулира стварно окружење употребе. Узорак ваљкастог ланца се урања у одређени корозивни медијум на дуже време како би се посматрало његово понашање у корозивном стању и промене у перформансама.
Услови испитивања: Изаберите одговарајући корозивни медијум у складу са стварним окружењем употребе ваљкастог ланца, као што је кисели раствор (сумпорна киселина, хлороводонична киселина, итд.), алкални раствор (натријум хидроксид, итд.) или неутрални раствор (као што је морска вода). Температура испитивања се генерално контролише на собној температури или у стварном опсегу температуре употребе, а време испитивања је обично од неколико недеља до неколико месеци. На пример, за ваљкасте ланце који се користе у хемијским срединама, они се урањају у 3% раствор H₂SO₄ на 40°C током 30 дана.
Анализа резултата: Отпорност на корозију се процењује мерењем индикатора као што су губитак масе, промена димензија и промена механичких својстава узорка. Стопа губитка масе је важан индикатор за мерење степена корозије. За ваљкасте ланце од нерђајућег челика, стопа губитка масе након 30 дана теста урањања треба да буде мања од 0,5%. За ваљкасте ланце од легираног челика, стопа губитка масе треба да буде мања од 0,2% након површинске обраде. Поред тога, промене механичких својстава као што су затезна чврстоћа и тврдоћа узорка такође треба тестирати како би се осигурало да и даље може да испуни захтеве употребе у корозивном окружењу.
4. Тест вешања на лицу места
Тест висења на лицу места служи да се узорак ваљкастог ланца директно изложи стварном окружењу употребе и процени отпорност на корозију посматрањем његове корозије током дужег времена.
Организација испитивања: Изаберите репрезентативно стварно окружење за употребу, као што је хемијска радионица, платформа на мору, постројење за прераду хране итд., и окачите или причврстите узорак ваљкастог ланца на опрему у одређеним интервалима. Време испитивања је обично од неколико месеци до неколико година како би се осигурало да се понашање узорка у погледу корозије у стварном окружењу може у потпуности посматрати.
Забележавање и анализа резултата: Редовно посматрајте и тестирајте узорке и бележите информације као што су површинска корозија и морфологија производа корозије. На пример, у окружењу хемијске радионице, након 1 године теста висења, нема очигледних трагова корозије на површини никлованог ваљкастог ланца, док се на површини поцинкованог ваљкастог ланца може појавити мала количина тачкастог удубљења. Поређењем корозије узорака различитих материјала и процеса обраде у стварном окружењу, његова отпорност на корозију може се прецизније проценити, што пружа важну основу за избор материјала и дизајн производа.
5. Резиме
Обезбеђивање отпорности на корозију сировина ваљкастих ланаца је систематски пројекат, који обухвата вишеструке карике као што су избор материјала, површинска обрада, процес термичке обраде и строга контрола квалитета. Избором одговарајућих челичних материјала са јаком отпорношћу на корозију, као што су нерђајући челик и легирани челик, и комбиновањем процеса површинске обраде као што су цинковање и никловање, отпорност ваљкастих ланаца на корозију може се значајно побољшати. Каљење и отпуштање у процесу термичке обраде додатно побољшава свеобухватне перформансе челика оптимизацијом параметара каљења и отпуштања, тако да има бољу отпорност на корозију и механичка својства у сложеним окружењима.
Што се тиче контроле квалитета, примена различитих метода испитивања као што су тест соља, електрохемијски тест, тест урањања и тест вешања на лицу места пружа научну основу за свеобухватну процену отпорности сировина за ваљкасте ланце на корозију. Ове методе испитивања могу симулирати различита стварна окружења употребе и прецизно детектовати понашање корозије и промене перформанси материјала под различитим условима, чиме се осигурава поузданост и трајност производа у стварним применама.
Генерално, кроз координирану оптимизацију горе наведених веза, отпорност сировина за ваљкасте ланце на корозију може се ефикасно побољшати, продужити њихов век трајања и испунити захтеви употребе у различитим индустријским окружењима.
Време објаве: 16. април 2025.