Hur säkerställer man korrosionsbeständigheten hos råmaterialen i rullkedjor?
1. Materialval
1.1 Välj stål med stark korrosionsbeständighet
Stål är det viktigaste råmaterialet för rullkedjor, och dess korrosionsbeständighet påverkar direkt rullkedjornas livslängd och prestanda. Att välja stål med stark korrosionsbeständighet är det första steget för att säkerställa korrosionsbeständigheten hos...rullkedjor.
Användning av rostfritt stål: Rostfritt stål är ett vanligt förekommande korrosionsbeständigt stål. Det innehåller en viss andel kromelement, vilket kan bilda en tät kromoxidfilm på ytan för att förhindra att det korrosiva mediet kommer i kontakt med stålets insida. Till exempel är kromhalten i 304 rostfritt stål cirka 18 %, vilket har god korrosionsbeständighet och är lämplig för allmänt korrosiva miljöer. I vissa speciella miljöer, såsom havsvattenmiljöer med hög kloridjonhalt, har 316 rostfritt stål starkare punkteringsmotstånd på grund av tillsatsen av molybdenelement, och dess korrosionsbeständighet är cirka 30 % högre än för 304 rostfritt stål.
Korrosionsbeständighet hos legerat stål: Legerat stål kan avsevärt förbättra stålets korrosionsbeständighet genom att tillsätta en mängd olika legeringselement, såsom nickel, koppar, titan etc. Till exempel kan tillsats av nickel förbättra stabiliteten hos stålets passiveringsfilm, och koppar kan förbättra stålets korrosionsbeständighet i atmosfärisk miljö. Efter korrekt värmebehandling kan vissa höghållfasta legeringsstål bilda en enhetlig oxidfilm på ytan, vilket ytterligare förbättrar deras korrosionsbeständighet. Om man tar ett legerat stål som innehåller nickel och koppar som exempel, är dess korrosionshastighet i en industriell atmosfärisk miljö bara 1/5 av den för vanligt kolstål.
Effekten av stålytbehandling på korrosionsbeständighet: Förutom att välja lämpligt stål är ytbehandling också ett viktigt sätt att förbättra stålets korrosionsbeständighet. Till exempel pläteras ett lager av zink, nickel och andra metaller på stålytan genom pläteringsteknik för att bilda en fysisk barriär som förhindrar att korrosiva medier kommer i kontakt med stålet. Det galvaniserade lagret har god korrosionsbeständighet i atmosfärisk miljö och dess korrosionsbeständighet kan uppgå till årtionden. Det nickelpläterade lagret har högre hårdhet och bättre slitstyrka och kan också effektivt förbättra stålets korrosionsbeständighet. Dessutom kan kemisk omvandlingsfilmbehandling, såsom fosfatering, bilda en kemisk omvandlingsfilm på stålytan för att förbättra korrosionsbeständigheten och beläggningens vidhäftning.
2. Ytbehandling
2.1 Galvanisering
Galvanisering är en av de viktigaste metoderna för ytbehandling av rullkedjors stål. Genom att belägga stålytan med ett lager zink kan dess korrosionsbeständighet förbättras effektivt.
Skyddsprincip för det galvaniserade lagret: Zink bildar en tät zinkoxidfilm i den atmosfäriska miljön, vilket kan förhindra att det korrosiva mediet kommer i kontakt med stålet. När det galvaniserade lagret skadas kommer zink också att fungera som en offeranod för att skydda stålet från korrosion. Studier har visat att korrosionsbeständigheten hos det galvaniserade lagret kan nå årtionden, och dess korrosionshastighet i en allmän atmosfärisk miljö är endast cirka 1/10 av den för vanligt stål.
Galvaniseringsprocessens effekt på korrosionsbeständighet: Vanliga galvaniseringsprocesser inkluderar varmförzinkning, elektrogalvanisering etc. Zinkskiktet som bildas genom varmförzinkning är tjockare och har bättre korrosionsbeständighet, men viss ojämnhet kan förekomma på ytan. Elektrogalvanisering kan kontrollera zinkskiktets tjocklek för att göra ytan mer enhetlig och jämn. Genom att använda elektrogalvaniseringsprocessen kan till exempel zinkskiktets tjocklek kontrolleras mellan 5-15 μm, och dess korrosionsbeständighet är jämförbar med varmförzinkning, och ytkvaliteten är bättre, vilket är lämpligt för rullkedjeprodukter med höga ytkrav.
Underhåll och försiktighetsåtgärder för det galvaniserade lagret: Det galvaniserade lagret måste underhållas under användning för att undvika mekaniska skador. Om det galvaniserade lagret är skadat bör det repareras i tid för att förhindra att stålet utsätts för korrosivt medium. Dessutom kommer korrosionsbeständigheten hos det galvaniserade lagret att påverkas i viss mån i vissa speciella miljöer, såsom starka sura eller alkaliska miljöer, och det är nödvändigt att välja en lämplig galvaniseringsprocess och efterföljande skyddsåtgärder i enlighet med den specifika miljön.
2.2 Nickelpläteringsbehandling
Nickelplätering är en annan effektiv metod för att förbättra korrosionsbeständigheten hos rullkedjestål. Nickelpläteringsskiktet har god korrosionsbeständighet och slitstyrka.
Nickelpläteringens korrosionsbeständighet: Nickel har stabila elektrokemiska egenskaper och kan bilda en stabil passiveringsfilm i många korrosiva medier, vilket effektivt förhindrar att det korrosiva mediet kommer i kontakt med stålet. Nickelpläteringsskiktets korrosionsbeständighet är bättre än zinkpläteringsskiktets, särskilt i miljöer som innehåller kloridjoner, och dess gropfrätningsbeständighet är starkare. Till exempel, i en havsvattenmiljö som innehåller kloridjoner, är nickelpläteringsskiktets korrosionsbeständighet 3-5 gånger längre än zinkpläteringsskiktets.
Nickelpläteringsprocessen och dess inverkan på prestanda: Vanliga nickelpläteringsprocesser inkluderar elektroplätering och kemisk nickelplätering. Det elektropläterade nickelskiktet har hög hårdhet och god slitstyrka, men det har höga krav på substratytans planhet. Kemisk nickelplätering kan bilda en enhetlig beläggning på ytan av ett icke-ledande substrat, och beläggningens tjocklek och sammansättning kan justeras genom processparametrar. Till exempel, genom att använda den kemiska nickelpläteringsprocessen kan ett nickelpläteringsskikt med en tjocklek på 10-20 μm bildas på ytan av rullkedjestålet, och dess hårdhet kan nå mer än HV700, vilket inte bara har god korrosionsbeständighet, utan också god slitstyrka.
Tillämpning och begränsningar av nickelplätering: Nickelplätering används ofta i rullkedjeprodukter med höga krav på korrosionsbeständighet och slitstyrka, såsom inom kemisk industri, livsmedelsbearbetning och andra industrier. Nickelpläteringsprocessen är dock relativt komplex och kostsam, och i vissa starka sura och starka alkaliska miljöer kommer korrosionsbeständigheten hos nickelpläteringsskiktet också att vara begränsad till en viss grad. Dessutom måste avloppsvattnet som genereras under nickelpläteringsprocessen renas noggrant för att undvika miljöföroreningar.
3. Värmebehandlingsprocess
3.1 Härdnings- och anlöpningsbehandling
Härdning och anlöpning är en viktig process för värmebehandling av råmaterial till rullkedjor. Genom kombinationen av härdning och högtemperaturanlöpning kan stålets övergripande prestanda förbättras avsevärt, vilket ökar dess korrosionsbeständighet.
Rollen av kylning och parameterval: Kylning kan snabbt kyla stål, bilda höghållfasta strukturer som martensit och förbättra stålets hårdhet och hållfasthet. För råmaterial till rullkedjor är vanliga kylmedier olja och vatten. Till exempel, för vissa legeringsstål med medelhög kolhalt kan oljekylning undvika att det uppstår sprickor i kylningen och ge högre hårdhet. Valet av kyltemperatur är avgörande, vanligtvis mellan 800 ℃-900 ℃, och hårdheten efter kylning kan nå HRC45-55. Även om hårdheten hos det kylda stålet är hög, är den inre restspänningen stor och segheten dålig, så högtemperaturanlöpning krävs för att förbättra dessa egenskaper.
Optimering av högtemperaturanlöpning: Högtemperaturanlöpning utförs vanligtvis mellan 500℃-650℃, och anlöpningstiden är i allmänhet 2-4 timmar. Under anlöpningsprocessen frigörs kvarvarande spänningar i stålet, hårdheten minskar något, men segheten förbättras avsevärt, och en stabil anlöpt troostitstruktur kan bildas, som har goda övergripande mekaniska egenskaper och korrosionsbeständighet. Studier har visat att korrosionsbeständigheten hos stål efter kylning och anlöpning kan förbättras med 30%-50%. Till exempel, i en industriell atmosfärisk miljö är korrosionshastigheten för råmaterialen i rullkedjor som har kylts och anlöpts endast cirka 1/3 av den för obehandlat stål. Dessutom kan kylning och anlöpning också förbättra stålets utmattningsprestanda, vilket är av stor betydelse för långsiktig användning av rullkedjor under dynamiska belastningar.
Mekanismen för hur härdning och anlöpning påverkar korrosionsbeständigheten: Härdning och anlöpning förbättrar stålets mikrostruktur, förbättrar dess ythårdhet och seghet och ökar därmed dess förmåga att motstå erosion från korrosiva medier. Å ena sidan kan högre hårdhet minska det mekaniska slitaget av det korrosiva mediet på stålets yta och minska korrosionshastigheten; å andra sidan kan en stabil organisationsstruktur bromsa diffusionshastigheten för det korrosiva mediet och fördröja förekomsten av korrosionsreaktioner. Samtidigt kan härdning och anlöpning också förbättra stålets motståndskraft mot väteförsprödning. I vissa korrosiva miljöer som innehåller vätejoner kan det effektivt förhindra att stålet går sönder i förtid på grund av väteförsprödning.
4. Kvalitetskontroll
4.1 Metod för test av korrosionsbeständighet
Korrosionsbeständighetstestet av råmaterialen i rullkedjan är en viktig länk för att säkerställa dess kvalitet. Genom vetenskapliga och rimliga testmetoder kan materialets korrosionsbeständighet i olika miljöer utvärderas noggrant, vilket ger en garanti för produktens tillförlitlighet.
1. Saltspraytest
Saltspraytestet är en accelererad korrosionstestmetod som simulerar en havsmiljö eller fuktig miljö och används ofta för att utvärdera korrosionsbeständigheten hos metallmaterial.
Testprincip: Rullkedjeprovet placeras i en saltspraytestkammare så att provytan kontinuerligt exponeras för en viss koncentration av saltspraymiljö. Kloridjonerna i saltsprayen accelererar korrosionsreaktionen på metallytan. Provets korrosionsbeständighet utvärderas genom att observera korrosionsgraden inom en viss tidsperiod. Till exempel, i enlighet med den internationella standarden ISO 9227, utförs ett neutralt saltspraytest med en saltspraykoncentration på 5 % NaCl-lösning, en temperatur kontrollerad vid cirka 35 °C och en testtid på vanligtvis 96 timmar.
Resultatutvärdering: Korrosionsbeständigheten utvärderas baserat på indikatorer som korrosionsprodukter, gropfrätningsdjup och korrosionshastighet på provytan. För rullkedjor av rostfritt stål bör gropfrätningsdjupet på ytan vara mindre än 0,1 mm och korrosionshastigheten mindre än 0,1 mm/år efter ett 96-timmars saltspraytest för att uppfylla användningskraven i allmänna industriella miljöer. För rullkedjor av legerat stål bör saltspraytestresultaten uppfylla högre standarder efter galvanisering eller nickelplätering. Till exempel, efter ett 96-timmars saltspraytest har den nickelpläterade rullkedjan ingen uppenbar korrosion på ytan och gropfrätningsdjupet är mindre än 0,05 mm.
2. Elektrokemiskt test
Elektrokemisk testning kan ge en djupare förståelse av materials korrosionsbeständighet genom att mäta metallers elektrokemiska beteende i korrosiva medier.
Polarisationskurvtest: Rullkedjans prov används som arbetselektrod och nedsänks i ett korrosivt medium (såsom 3,5 % NaCl-lösning eller 0,1 mol/L H₂SO₄-lösning), och dess polarisationskurva registreras av en elektrokemisk arbetsstation. Polarisationskurvan kan återspegla parametrar som materialets korrosionsströmtäthet och korrosionspotential. Till exempel, för en rullkedja i rostfritt stål 316, bör korrosionsströmtätheten i 3,5 % NaCl-lösning vara mindre än 1 μA/cm², och korrosionspotentialen bör vara nära -0,5 V (i förhållande till en mättad kalomelelektrod), vilket indikerar att den har god korrosionsbeständighet.
Elektrokemisk impedansspektroskopi (EIS)-test: EIS-testet kan mäta materialets laddningsöverföringsimpedans och diffusionsimpedans i det korrosiva mediet för att utvärdera ytfilmens integritet och stabilitet. Materialets korrosionsbeständighet kan bedömas genom att analysera parametrar som den kapacitiva bågen och tidskonstanten i impedansspektrumet. Till exempel bör laddningsöverföringsimpedansen för rullkedjestålet som har härdats och anlöpts vara större än 10⁴Ω·cm² i EIS-testet, vilket indikerar att dess ytfilm har en god skyddande effekt.
3. Immersionstest
Nedsänkningstestet är en korrosionstestmetod som simulerar den faktiska användningsmiljön. Rullkedjeprovet nedsänks i ett specifikt korrosivt medium under en längre tid för att observera dess korrosionsbeteende och prestandaförändringar.
Testförhållanden: Välj lämpligt korrosivt medium beroende på rullkedjans faktiska användningsmiljö, såsom sur lösning (svavelsyra, saltsyra etc.), alkalisk lösning (natriumhydroxid etc.) eller neutral lösning (t.ex. havsvatten). Testtemperaturen kontrolleras vanligtvis vid rumstemperatur eller det faktiska användningstemperaturintervallet, och testtiden är vanligtvis flera veckor till flera månader. Till exempel, för rullkedjor som används i kemiska miljöer, doppas de i 3 % H₂SO₄-lösning vid 40 °C i 30 dagar.
Resultatanalys: Korrosionsbeständigheten utvärderas genom att mäta indikatorer som massförlust, dimensionsförändring och förändring av mekaniska egenskaper hos provet. Massförlusthastigheten är en viktig indikator för att mäta korrosionsgraden. För rullkedjor i rostfritt stål bör massförlusthastigheten efter 30 dagars nedsänkningstest vara mindre än 0,5 %. För rullkedjor i legerat stål bör massförlusthastigheten vara mindre än 0,2 % efter ytbehandling. Dessutom bör förändringar i mekaniska egenskaper som draghållfasthet och hårdhet hos provet också testas för att säkerställa att det fortfarande kan uppfylla användningskraven i en korrosiv miljö.
4. Upphängningstest på plats
Hängtestet på plats går ut på att direkt exponera rullkedjans prov för den faktiska användningsmiljön och utvärdera korrosionsbeständigheten genom att observera dess korrosion under en längre tid.
Testupplägg: Välj en representativ faktisk användningsmiljö, såsom en kemisk verkstad, offshore-plattform, livsmedelsbearbetningsanläggning etc., och häng eller fixera rullkedjeprovet på utrustningen med ett visst intervall. Testtiden är vanligtvis flera månader till flera år för att säkerställa att provets korrosionsbeteende i den faktiska miljön kan observeras fullt ut.
Resultatregistrering och analys: Observera och testa proverna regelbundet och registrera information såsom ytkorrosion och korrosionsproduktens morfologi. Till exempel, i en kemisk verkstadsmiljö, efter 1 års hängande testning, finns det inga uppenbara korrosionsmärken på ytan av den förnicklade rullkedjan, medan en liten mängd gropbildning kan förekomma på ytan av den galvaniserade rullkedjan. Genom att jämföra korrosionen hos prover av olika material och behandlingsprocesser i den faktiska miljön kan dess korrosionsbeständighet utvärderas mer exakt, vilket ger en viktig grund för materialval och design av produkten.
5. Sammanfattning
Att säkerställa korrosionsbeständigheten hos råmaterialen i rullkedjor är ett systematiskt projekt som involverar flera länkar som materialval, ytbehandling, värmebehandlingsprocess och strikt kvalitetskontroll. Genom att välja lämpliga stålmaterial med stark korrosionsbeständighet, såsom rostfritt stål och legerat stål, och kombinera ytbehandlingsprocesser som galvanisering och nickelplätering, kan rullkedjornas korrosionsbeständighet förbättras avsevärt. Härdnings- och anlöpningsbehandlingen i värmebehandlingsprocessen förbättrar ytterligare stålets övergripande prestanda genom att optimera härdnings- och anlöpningsparametrarna, så att det får bättre korrosionsbeständighet och mekaniska egenskaper i komplexa miljöer.
När det gäller kvalitetskontroll ger tillämpningen av olika testmetoder, såsom saltspraytest, elektrokemiskt test, nedsänkningstest och hängtest på plats, en vetenskaplig grund för att heltäckande utvärdera korrosionsbeständigheten hos rullkedjeråmaterial. Dessa testmetoder kan simulera olika faktiska användningsmiljöer och noggrant detektera korrosionsbeteende och prestandaförändringar hos material under olika förhållanden, vilket säkerställer produktens tillförlitlighet och hållbarhet i faktiska tillämpningar.
Generellt sett, genom samordnad optimering av ovanstående länkar, kan korrosionsbeständigheten hos rullkedjeråvaror effektivt förbättras, dess livslängd förlängas och användningskraven i olika industriella miljöer uppfyllas.
Publiceringstid: 16 april 2025