Коррозия – себептері, механизмі және алдын алу шаралары

Сипаттаманы pdf форматында жүктеп алыңыз

Қабат коррозиясы Бұл коррозия процестерінің бір мезгілде әсер етуі және екі жанасатын беттің салыстырмалы қозғалысы нәтижесінде пайда болатын металл бетінің тозуының бір түрі. Ол көбінесе шағын, қайталанатын ығысуларға, дірілдерге немесе микроқозғалыстарға ұшырайтын қосылыстарда кездеседі.
Әдебиетте бұл құбылыс көбінесе былай аталады тотығу коррозиясы.
Черепица коррозиясы негізінен бұрандалы қосылыстарда, кілттерде, мойынтіректерде, престеу қосылыстарында, муфталарда, электрлік контактілерде және екі бет қысымға ұшырайтын және бір уақытта бір-біріне қатысты өте аз қозғалыстар жасайтын басқа жерлерде пайда болады.

Фреттинг коррозиясы дегеніміз не?

Қабат коррозиясы келесі өзара әрекеттесудің нәтижесі болып табылады:

• үйкеліс күштері,
• беттер арасындағы микроқозғалыстарды,
• тотығу немесе басқа коррозиялық процестер.

Беттердің өзара қозғалысы кезінде қорғаныш, оксид немесе пассивті қабаттарға механикалық зақым келеді.
Содан кейін ашық металл оттегімен, ылғалмен немесе басқа қоршаған орта компоненттерімен әрекеттесуі мүмкін.
Пайда болған коррозия өнімдері қайтадан ұнтақталып, бетінің қозғалысымен жойылады.
Процесс мыңдаған немесе миллиондаған рет қайталануы мүмкін.

Фреттинг коррозиясы қалай пайда болады?

Механизмді бірнеше кезеңге жеңілдетуге болады:

1. екі бет белгілі бір қысым кезінде жанасып тұрады,
2. салыстырмалы қозғалыстар немесе дірілдер аз болады,
3. оксид немесе пассивті қабат механикалық зақымдалған,
4. ашық металл қоршаған ортамен әрекеттеседі,
5. коррозия өнімдері түзіледі,
6. кейінгі қозғалыстар олардың тозуына және құлауына әкеледі,
7. жаңа металл беті ашылды,
8. цикл өзін бірнеше рет қайталайды.

Нәтижесінде материалдың біртіндеп жоғалуы, саңылаулардың артуы және қосылыстың жұмыс жағдайларының нашарлауы байқалады.

Неліктен шағын қозғалыстар әсіресе қауіпті?

Шеге коррозиясы өте кішкентай қозғалыс амплитудаларында дамиды.
Сондықтан бір бетті екінші беттің үстінен тым көп жылжытудың қажеті жоқ.
Келесілер жеткілікті болуы мүмкін:

• машинаның дірілдірі,
• жүктеме астындағы микроқозғалыстарды,
• термиялық деформациялар,
• қысымның өзгеруі,
• циклдік жүктемелер,
• бұрандамен немесе пресс-фитинг қосылымындағы аздаған қозғалыстар.

Кішкентай қозғалыстар қорғаныс қабатын бірнеше рет бұзуға жеткілікті болуы мүмкін, сонымен бірге тозу өнімдерінің жанасу аймағынан оңай шығуына жол бермейді.

Қаптаманың коррозиясы және қаптаманың тозуы

Коррозия ұғымы торлы тормен тығыз байланысты тітіркендіргіш тозу, яғни шағын тербелмелі қозғалыстардан туындаған үйкеліс тозуы.
Айырмашылығы мынада:

• тітіркендіргіш тозу негізінен бетінің механикалық тозуын сипаттайды,
• тотығу коррозиясы тотығу және коррозия процестерінің қатысуын қосымша ескереді.

Іс жүзінде екі құбылыс та бір мезгілде пайда болады және оларды толығымен ажырату қиын.

Оксид қабатының рөлі

Көптеген металдарда табиғи түрде оксид қабаты пайда болады.
Тот баспайтын болаттар жағдайында бұл хром қосылыстарын қамтитын өте жұқа пассивті қабат.
Микроқозғалыстар кезінде бұл қабат циклдік түрде болуы мүмкін:

• зақымдалған,
• тозған,
• ойнады,
• қайтадан жойылды.

Егер механикалық жою процесі тиімді бетті қалпына келтіруден жылдамырақ болса, қарқынды тозу пайда болуы мүмкін.

Коррозия өнімдерін герметизациялау

Фреттинг коррозиясының тән ерекшелігі - ұсақ тозу және тотығу өнімдерінің түзілуі.
Болат жағдайында олар келесі түстерге ие болуы мүмкін:

• қызыл-қоңыр,
• қою қызыл,
• қоңыр,
• қара.

Бұл өнімдер тот немесе ұсақ ұнтақ сияқты болуы мүмкін.
Олардың жанасу нүктесінде болуы фреттинг коррозиясының дамуының алғашқы белгілерінің бірі болуы мүмкін.

Фреттинг коррозиясынан зақымдалған бет қандай көрінеді?

Теріде келесі белгілер пайда болуы мүмкін:

• күңгірт аймақтар,
• қара немесе қоңыр реңктердің пайда болуы,
• сызаттар,
• жергілікті депрессиялар,
• сыдырылулар,
• ұсақ сынықтар,
• тотыққан ұнтақтың іздері.

Неғұрлым дамыған кезеңде жергілікті материалдық шығындар орын алуы мүмкін және жанасу бетінің геометриясы өзгеруі мүмкін.

Фреттинг коррозиясы қай жерде жиі кездеседі?

Типтік пайда болу орындары:

• бұрандалы қосылыстар,
• пресс-фитинг қосылымдары,
• мойынтіректер,
• біліктер мен тығындар,
• кірістер,
• сплайндар,
• ілінісулер,
• жағалар,
• электрлік контактілер,
• құбыр қосылыстары,
• турбина компоненттері,
• дірілге ұшырайтын құрылымдық элементтер.

Болт қосылыстарындағы перде коррозиясы

Болтпен бекітілген қосылыстар, егер олар салыстырмалы түрде аз қозғалыстарға ұшыраса, әсіресе қаңқа коррозиясына ұшырайды.
Олар келесі себептерден туындауы мүмкін:

• дірілдер,
• айнымалы жүктемелер,
• бұранданың дұрыс қатайтылмауы,
• құрылымның деформациясы,
• жылулық циклдар.

Егер қысым тым төмен болса, беттер бір-біріне қатысты жергілікті түрде қозғалуы мүмкін.
Егер ол өте үлкен болса, жергілікті жанасу кернеулері артады.
Сондықтан, қауіпті азайту үшін дұрыс орнату өте маңызды.

Престік қосылыстардағы коррозияның пайда болуы

Басып бекіту қосылыстарында микроқозғалыстар келесі себептер бойынша пайда болуы мүмкін:

• айнымалы жүктемелер,
• дірілдер,
• біліктің ауытқуы,
• температураның өзгеруі,
• дұрыс емес сәйкестік.

Білік-орталық шекарасында немесе басқа престеу беттерінде патрон коррозиясы пайда болуы мүмкін.
Уақыт өте келе бұл буындардың босаңсуының артуына және буындардың тұрақтылығының төмендеуіне әкелуі мүмкін.

Мойынтіректердегі перде коррозиясы

Мойынтіректерде бұл құбылыс мойынтірек сақинасы мен білік немесе корпус арасында пайда болуы мүмкін.
Егер сақина отыратын бетке қатысты аздап қозғалса, жыртылу пайда болуы мүмкін.
Симптомдарға мыналар кіруі мүмкін:

• қара іздері,
• тот басқан ұнтақ,
• жергілікті сызаттар,
• дене бітімінің нашарлауы,
• дірілдің жоғарылауы.

Электрлік контактілердің коррозияға төзімділігі

Электр қосылымдарында да герметикалық коррозия маңызды мәселе болуы мүмкін.
Кішкентай дірілдер контактілердің беткі қабатын зақымдауы және оксидтің пайда болуына әкелуі мүмкін.
Тотығу өнімдері контактінің электрлік кедергісін арттыруы мүмкін.
Нәтижесінде келесі жағдайлар орын алуы мүмкін:

• тұрақсыз байланыс,
• төзімділіктің артуы,
• жергілікті жылыту,
• сигнал кедергісі,
• қосылымның сәтсіздігі.

Байланыс қысымының әсері

Беттер арасындағы қысым өте маңызды.
Тым аз қысым салыстырмалы түрде үлкен ығысуларға әкелуі мүмкін.
Өз кезегінде, өте жоғары қысым жоғары жанасу кернеулеріне және жергілікті беттің деформациясына әкелуі мүмкін.
Ең қолайлы жағдайлар мыналарға байланысты:

• материал,
• қосылыс геометриясы,
• қозғалыс түрі,
• тербеліс амплитудалары,
• майлау,
• температура.

Қозғалыс амплитудасының әсері

Әсіресе, перде коррозиясы шағын тербелмелі қозғалыстармен байланысты.
Амплитуданың өзгеруі басым тозу механизмінің өзгеруіне әкелуі мүмкін.
Өте кішкентай амплитудаларда бетінің кейбір бөліктері қозғалмайтын күйінде қалуы мүмкін, ал басқа аймақтар жергілікті тайғанаққа ұшырайды.
Үлкен амплитудаларда беттің толық ығысуы және механикалық тозу қарқындырақ болуы мүмкін.

Діріл жиілігінің әсері

Жиіліктің артуы белгілі бір уақыт ішінде үйкеліс циклдерінің санын көбейтеді.
Бұл беткі қабаттардың бұзылу жылдамдығын арттыруы мүмкін.
Дегенмен, жиіліктің әсері мыналарға байланысты:

• қозғалыс амплитудалары,
• төмен түсіру күші,
• материал,
• температура,
• қоршаған орта,
• майлау.

Ылғал мен оттегінің әсері

Ылғал мен оттегі коррозия процестерінің жылдамдығын арттыруы мүмкін.
Дегенмен, тығыз жабық байланыс аймағында оттегінің тұтынылуына, коррозия өнімдерінің жиналуына және орта алмасуының шектеулі болуына байланысты жағдайлар уақыт өте келе өзгеруі мүмкін.
Сондықтан, нақты механизм ашық беттегі қарапайым үйкеліске қарағанда күрделірек болуы мүмкін.

Тот баспайтын болаттар және қаңқа коррозиясы

Тот баспайтын болаттар пассивті қабатпен қорғалған, бірақ бұл қабат механикалық зақымдалуы мүмкін.
Дірілге немесе микроқозғалыстарға ұшыраған қосылыстарда пассивті қабат бірнеше рет жыртылуы мүмкін.
Әрбір зақымданудан кейін болат қайта пассивтенуге тырысады.
Егер беттер қозғала берсе, жаңадан пайда болған қабатты қайтадан алып тастауға болады.
Сондықтан, тіпті классикалық коррозияға өте жақсы төзімділік те фреттинг коррозиясына толық төзімділікті білдірмейді.

304L және 316L және фреттинг коррозиясы

Стоун 1.4307 / 304л i 1.4404 / 316л көптеген орталарда жақсы коррозияға төзімділікке ие.
316L құрамында молибденнің болуына байланысты көптеген хлоридті орталарда локализацияланған коррозияға жоғары төзімділік көрсетеді.
Фреттинг коррозиясы жағдайында қосылыстың беріктігі тек коррозиялық қасиеттермен ғана емес, сонымен қатар мыналармен де анықталады:

• беттік қысым,
• қозғалыс амплитудасы,
• твардошч,
• бетінің жағдайы,
• майлау,
• қосылыс геометриясы.

Осы себепті, 304L-ден 316L-ге ауыстыру әрқашан рамалық коррозия мәселесін шеше бермейді.

Дуплексті 2205 және фреттингтік коррозия

Сталь 1.4462 / дуплекс 2205 304L және 316L аустениттік болаттармен салыстырғанда механикалық беріктігі жоғары.
Бұл байланыс тозуына ұшыраған кейбір қосылымдарда пайдалы болуы мүмкін.
Сонымен қатар, жергілікті коррозияға жақсы төзімділік электрохимиялық процестердің қатысуын шектеуі мүмкін.
Дегенмен, бұл тітіркенуге толық қарсылық дегенді білдірмейді.
Егер қалыптан тыс байланыс жағдайлары, дірілдер және микроқозғалыстар орын алса, дуплексті бет те тозуы мүмкін.

Қақпақ коррозиясы және саңылаулардың коррозиясы

Екі механизм де беттердің жанасу нүктелерінде дамуы мүмкін, бірақ олардың әртүрлі себептері бар.

Фреттинг коррозиясы және эрозия коррозиясы

Фреттинг және эрозия коррозиясы да бірдей құбылыс емес.

Қабаттардың коррозиясы және желімнің тозуы

Жабысқақ тозу екі беттегі жергілікті кедір-бұдырлар бір-біріне жабысып, қозғалыс кезінде жыртылып кеткенде пайда болады.
Беттер арасында материалдың ауысуына және ұстамаға әкелуі мүмкін.
Фреттинг коррозиясында қозғалыс әдетте шағын және тербелмелі болады, тозу өнімдерінің тотығуы да маңызды рөл атқарады.
Дегенмен, екі механизм де бір мезгілде пайда болуы мүмкін.

Фреттинг коррозиясы және шаршау коррозиясы

Ұзақ мерзімді фреттеу жергілікті беткі зақымға әкелуі мүмкін, содан кейін ол кернеу шоғырлану нүктесіне айналады.
Егер элемент бір мезгілде циклдік жүктемеге ұшыраса, ол дамуы мүмкін шаршауды басу, яғни үйкеліс шаршауы.
Бұл процесс жанасу аймағында шаршау жарықтарының пайда болуына әкелуі мүмкін.
Сондықтан, коррозия мен шаршау бір-бірін күшейте алады.

Фрейзер коррозиясын қалай болдырмауға болады?

Қаптама коррозиясын азайтудың ең маңызды жолы - беттер арасындағы салыстырмалы қозғалысты азайту немесе жою.
Бұған келесі жолдармен қол жеткізуге болады:

• бұрандалы қосылыстарды дұрыс қатайту,
• компоненттердің дұрыс орналасуы,
• дірілді азайту,
• резонансты жою,
• құрылымның қаттылығын арттыру,
• элементтерді дұрыс қолдау,
• тиісті майлауды қолдану,
• тиісті үйкеліс жұп материалдарын таңдау,
• тиісті беткі жабындарды пайдалану,
• стресс концентрациясын төмендету,
• бетінің жағдайын бақылау.

Майлаудың рөлі

Майлау беткі қабаттың тікелей жанасуын азайтып, үйкеліс коэффициентін төмендетуі мүмкін.
Сондай-ақ, ол ылғал мен оттегінің жанасу аймағына қол жеткізуін шектеуі мүмкін.
Дегенмен, майлаудың тиімділігі мыналарға байланысты:

• қозғалыс түрі,
• қысым,
• температура,
• беткі материал,
• майлағыш түрі.

Өте аз қозғалыстар мен жоғары қысымдарда майлағыш жанасу аймағынан біртіндеп ығыстырылуы мүмкін, сондықтан оны таңдау нақты жұмыс жағдайларына сәйкес келуі керек.

Қорғаныш жабындарының маңыздылығы

Қаптамалар үйкелісті азайта алады, бетінің қаттылығын арттыра алады немесе екі материалды бөле алады.
Қолданылуына байланысты, басқалармен қатар, келесілер қолданылады:

• металл жабындары,
• қатты жабындар,
• үйкеліс деңгейі төмен жабындар,
• майлау қабаттары,
• қаттылықты арттыратын беттік өңдеулер.

Дегенмен, жабын негізге жақсы жабысып, қайталанатын жанасу жүктемелеріне төзімді болуы керек.

Неліктен тот баспайтын болатты таңдау жеткіліксіз болуы мүмкін?

Коррозия тек материалдың химиялық төзімділігімен ғана байланысты емес.
Тіпті өте жоғары коррозияға төзімді тот баспайтын болат та келесі жағдайларда қатты қажалуы мүмкін:

• дірілдер пайда болады,
• қосылым дұрыс орнатылмаған,
• қысым дұрыс емес,
• тиісті майлаудың болмауы,
• беттер үздіксіз микроқозғалыстарды орындайды.

Сондықтан тиімді қорғаныс, ең алдымен, қосылыстың дизайнын және жұмыс жағдайларын жақсартуды қажет етеді.

Фреттинг коррозиясын қалай анықтауға болады?

Қосылымдардың жағдайын бағалау үшін келесі әдістер қолданылады:

• бетін тексеру,
• қоңыр немесе қою тозуға төзімді өнімдердің бар-жоғын тексеру,
• клиренс өлшемдері,
• дірілді басқару,
• бөлшектеуден кейінгі беткі жағдайды бағалау,
• зақымдануды талдау кезінде микроскопиялық зерттеулер.

Маңызды компоненттерде көрінетін босаңсыған жерлер немесе жарықтар пайда болғанға дейін фретингке ұшыраған жерлерді тексерген жөн.

Коррозияның алдын алу – ең маңызды қорытындылар

Қабат коррозиясы бір мезгілде әсер ету нәтижесінде пайда болады микроқозғалыстар, үйкеліс және коррозия процестері.
Ол көбінесе қысым астында болатын және бір-біріне қатысты өте аз қозғалыстар жасайтын екі бет арасында дамиды.
Циклдік үйкеліс қорғаныш қабаттарын бұзады, жаңа металды ашады және тотығу өнімдерінің пайда болуына әкеледі, содан кейін олар қайтадан үйкеледі.
Әдеттегі орын алу орындары бұрандалы қосылыстар, мойынтіректер, престеу қосылыстары, біліктер, күпшектер, электр контактілері және дірілге ұшырайтын элементтер.
Тот баспайтын болаттар жағдайында пассивті қабат бірнеше рет бұзылуы және қайта құрылуы мүмкін, сондықтан жоғары коррозияға төзімділік тек қана герметикалық кедергіге кепілдік бермейді.
Фреттинг коррозиясын азайтудың ең тиімді жолы - микроқозғалыстарды жою, сәйкестікті және қысымды дұрыс таңдау, дірілді шектеу және бетті дұрыс майлау мен дайындау.

Коррозия материалға, қоршаған ортаға және пайдалану жағдайларына байланысты әртүрлі механизмдер арқылы пайда болуы мүмкін. Коррозияның басқа түрлері туралы біліңіз:

Болат пен металдардың коррозиясының түрлері

Болат пен металдардың біркелкі коррозиясы
Тот баспайтын болаттардың шұңқырлы коррозиясы
Тот баспайтын болаттардың саңылау коррозиясы
Тот баспайтын болаттың аралық түйіршік коррозиясы
Стресстік коррозиялық крекинг SCC
Гальваникалық коррозия
Эрозиялық коррозия
Кавитация коррозиясы
Коррозиядан шаршау
Қабат коррозиясы
Микробиологиялық коррозия MIC
Жоғары температуралы коррозия

Коррозияның қоршаған ортаға байланысты жіктелуі

Теңіз коррозиясы – теңіз суындағы болат пен металдардың коррозиясы
Атмосфералық коррозия
Жердің коррозиясы
Тұщы және өнеркәсіптік судағы коррозия
Хлоридті ортадағы коррозия
Қышқыл ортадағы коррозия
Сілтілі ортадағы коррозия
Газдардағы және пайдаланылған газдардағы коррозия
Ағынды сулар мен кәріз жүйелеріндегі коррозия
Химиялық және мұнай-химиялық ортадағы коррозия

Ұқсас тақырыптар

CPT – тот баспайтын болаттар мен никель қорытпаларының коррозиясының маңызды температурасы
PREN – тот баспайтын болаттың коррозияға төзімділік индексі
CCT – тот баспайтын болаттар мен никель қорытпаларының критикалық саңылау коррозиясының температурасы