Frettande korrosion: orsaker och förebyggande

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 10:41

Frettingkorrosion är baserad på fysikaliska och kemiska processer som sker på molekylär nivå. I det första skedet dominerar elektrokemisk förstörelse. I kontaktzonen av metaller (eller metall med icke-metall) bildas oxider, på grund av vilka mekaniskt slitage aktiveras. Dessa två processer är nära besläktade och påverkar sammansättningarnas hållfasthetsegenskaper. Fenomenet fretting har studerats av forskare i mer än ett sekel, men dess förutsägelse är fortfarande dåligt utvecklad.

Description

Frettande korrosion är en av varianterna av spontan förstörelse av metallen. Denna process sker vid gränsytan mellan tätt berörande metall-metall- eller metall-icke-metall-par. Dess karakteristiska egenskap är närvaron av oscillerande rörelser med liten amplitud. Nötningskorrosion påverkar inte bara kolstål, utan även korrosionsbeständiga stål.

För uppkomsten av detta fenomen räcker det med en cyklisk amplitud på endast 0,025 mikron. Dess maximala värde kan vara 200-300 mikron. Externt manifesteras förstörelsen i utseendet av små sår, gnuggning, rivning,färgade fläckar, pulveraktiga avlagringar på kontaktytan.

Oxidliknande korrosionsprodukter av ståldelar har en annan färg - från rödaktig till mörkbrun. Det beror på materialmärket och driftsförhållandena. De kan inte lämna kontaktytan på grund av den lilla svängningsamplituden av ytornas ömsesidiga rörelser, vilket resulterar i att deras abrasiva effekt förstärks.

Den mest negativa konsekvensen av detta fenomen är utmattningsfel på delar. Förmågan att uppfatta cykliska belastningar i noderna reduceras upp till 5 gånger.

Bärfunktioner

Frettingkorrosion har följande skillnader från andra typer av slitage:

• Metalskador uppstår i fram- och återgående rörelse.
• Lokalisering av skador - endast i kontaktområdet för delar.
• Låg körhastighet i gnidningspar.
• Förstörelsen av oxidfilmer sker huvudsakligen på grund av tangentiella (tangentiala) krafter.
• Ruptur av svetsbryggor under härdning av ytor leder till att atomer lossnar och uppkomsten av utmattningssprickor.
• Rivna metallpartiklar oxiderar snabbt i luften.
• Korrosionsprodukter är aktivt involverade i den fortsatta slitageprocessen.

Orsaker och mekanism för fenomenet

Förenklat kan processen med slitning av korrosion representeras enligt följande:

• Flytta och deformera ytor.
• Metaloxidation.
• Förstörelse av oxidfilmer.
• Upptäckt av ren metall.
• Dess grepp med kontaktytan.
• Förstörelse av greppbroar.
• Ökad syrekoncentration i öppna områden.
• Repetition av korrosionscykeln, gradvis ökning av grottor.

Som ett resultat av den nötande verkan av lossnade partiklar, stiger även temperaturen i kontaktzonen (i vissa fall upp till 700 °C). Ett vitt lager bildas, bestående av förändrade metallstrukturer.

Följande huvudorsaker till slitningskorrosion identifieras:

• Dynamiska belastningar med låg amplitud i fasta anslutningar.
• Aggressiv yttre miljö.
• Temperaturfaktor.

Korrosionsprocessens karaktär beror på vilket stadium den befinner sig i. I det inledande skedet registrerades dominansen av oxidativa reaktioner på grund av elektrokemisk interaktion. Denna process saktas ner av användningen av kemiska kompositioner som försvagar verkan av en aggressiv miljö. Vi kommer att diskutera vilka korrosionsinhibitorer är nedan.

Materialets spänningstillstånd har tre komponenter - tryckkraften riktad vinkelrätt mot kontaktytan, alternerande skjuvspänningar och friktionskraft. Slitage under slitningskorrosion har karaktären av utmattningsbrott. Små sprickor smälter samman med tiden och metallbitar går av.

Byggknutar

Frätningskorrosion som är karakteristisk för monteringsenheter,nominellt orörlig. Oftast observeras förstörelsen av metallen i följande typer av leder:

• Bolted.
• Nitande.
• Slotted.
• Kontakta el.
• Castle.
• Toothed Hirths.
• Flänsad.
• Klämpassning (lager, skivor, hjul, axelkopplingar, axlar och hjulnav).
• Fjäderlagerytor och andra.

Frätningskorrosion av skruvförband orsakas av slitage på den gängade delen och uppkomsten av läckor i springan. Detta underlättas av en minskning av åtdragning under drift, självskruvning av leder på grund av vibrationsbelastningar. En ökning av åtdragningsmomentet är dock inte en garanti för en minskning av nötningskorrosion, eftersom motståndssvetsning av ytorna i detta fall kan förekomma. Som ett resultat kommer arbetet med den gängade anslutningen att ske under ogynnsamma förhållanden med dragspänningar.

Frakturintensitet

Hastigheten av nötningskorrosion beror på flera dussin faktorer. De viktigaste är:

• Omgivande atmosfär (korrosion fortskrider snabbare i luft). Detta fenomen observeras även i vakuum, kväve och helium.
• Amplitud och frekvens för oscillerande rörelser (friktionshastighet). Förhållandet mellan sprickhastighet och amplitud är nästan linjärt.
• Tryck (belastning) i kontaktzonen och andra driftsförhållanden. Med en betydande belastning ökar skadans djup.
• Hårdhet hos oädel metall och skyddande beläggningar på delar, ojämn kontaktytor.
• Teknologiska faktorer (metod för att erhålla arbetsstycket, restspänningar, bearbetningsnoggrannhet och styvhet hos den sammansatta enheten).
• Egenskaper hos oxidprodukter till följd av slitage.
• Temperatur. I de flesta fall bidrar dess negativa värden till högre korrosivitet. Positiva temperaturer påverkar endast enhetens prestanda positivt upp till ett visst kritiskt värde. Vid överhettning ökar förstöringshastigheten.
• Nötningsbeständighet hos slitageprodukter.

Kampmetoder

Ideala sätt att hantera detta fenomen finns inte. För att minska den vidtas följande åtgärder:

• Minskar relativ förskjutning genom att öka friktionskrafterna. Öka grovhet, tryck eller ändra konfigurationen av delar. Den första metoden är den mest effektiva om ett av elementen är en icke-metall. Friktionen kan också ökas genom galvanisering med koppar, tenn eller kadmium.
• Om eliminering av vibrationer är omöjligt krävs den omvända metoden - reducering av friktionskraften genom att använda fosfat-, bly- eller indiumbeläggningar, samt införa smörjmedel. Som en del av det senare rekommenderas att använda korrosionsinhibitoriska tillsatser. Denna metod överför bilden till en mellanliggande miljö.
• Öka hårdheten på en av delarna (värmebehandling, mekanisk härdning). Denna åtgärd minskar den inbördes vidhäftningenpassande ytor och minska slitaget.

Olje- och fettbaserade smörjmedel minskar effektivt kontaktslitage. Oftast används deras konsekventa typer - ämnen som vid en temperatur på 25 ° C är ett tjockt, salvliknande material. Fosfat- och anodmetallbeläggningar bidrar till att de bibehålls på ytor.

Vad är korrosionsinhibitorer

Vid materialförstöring på grund av typen av slitage, används huvudsakligen kontakttypshämmare. De bromsar korrosion i en aggressiv miljö, och principen för deras verkan är baserad på bildandet av svårlösliga föreningar med metalljoner.

Kontaktinhibitorer inkluderar kromater, nitriter, bensoater, fosfater och andra föreningar. Att fylla gapet med plastmaterial mellan de matchande delarna skyddar dem inte bara från korrosion, utan främjar också tätning. Kontaktinhibitorer inkluderar kompositioner "Vital", SIM, M-1 och andra. En lista över inhibitorer och rekommendationer för deras användning finns i GOST 9.014-78.