Kroescorrosie: oorzaken en preventie

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Kroescorrosie is gebaseerd op fysische en chemische processen die plaatsvinden op moleculair niveau. In de eerste fase overheerst elektrochemische vernietiging. In de contactzone van metalen (of metaal met niet-metaal) worden oxiden gevormd, waardoor mechanische slijtage wordt geactiveerd. Deze twee processen zijn nauw verwant en beïnvloeden de sterkte-eigenschappen van assemblages. Het fenomeen piekeren wordt al meer dan een eeuw door onderzoekers bestudeerd, maar de voorspelling ervan is nog steeds slecht ontwikkeld.

Beschrijving

Kroescorrosie is een van de vormen van spontane vernietiging van het metaal. Dit proces vindt plaats op het grensvlak van nauw contact met metaal-metaal of metaal-niet-metaalparen. Het karakteristieke kenmerk is de aanwezigheid van oscillerende bewegingen met een kleine amplitude. Fretting-corrosie treft niet alleen koolstofstaal, maar ook corrosiebestendig staal.

Voor het optreden van dit fenomeen is een cyclische amplitude van slechts 0,025 micron voldoende. De maximale waarde kan 200-300 micron zijn. Uiterlijk manifesteert de vernietiging zich in het verschijnen van kleine zweren, wrijven, scheuren,gekleurde vlekken, poederachtige afzettingen op het contactoppervlak.

Oxide-achtige corrosieproducten van stalen onderdelen hebben een andere kleur - van roodachtig tot donkerbruin. Het hangt af van het merk materiaal en de bedrijfsomstandigheden. Ze kunnen het contactoppervlak niet verlaten vanwege de kleine trillingsamplitude van de onderlinge beweging van de oppervlakken, waardoor hun schurende werking wordt versterkt.

Het meest negatieve gevolg van dit fenomeen is het vermoeien van onderdelen. Het vermogen om cyclische belastingen in de knooppunten waar te nemen, wordt tot 5 keer verminderd.

Draagkenmerken

Slijtagecorrosie heeft de volgende verschillen met andere soorten slijtage:

• Metaalbeschadiging treedt op bij heen en weer gaande beweging.
• Lokalisatie van schade - alleen in het contactgebied van onderdelen.
• Lage rijsnelheid in wrijfpaar.
• De vernietiging van oxidefilms vindt voornamelijk plaats door tangentiële (tangentiale) krachten.
• Breuk van lasbruggen tijdens het uitharden van oppervlakken leidt tot loslating van atomen en het ontstaan van vermoeiingsscheuren.
• Afgescheurde metaaldeeltjes oxideren snel in de lucht.
• Corrosieproducten worden actief betrokken bij het verdere slijtageproces.

Oorzaken en mechanisme van het fenomeen

Simpelweg kan het proces van fretting-corrosie als volgt worden weergegeven:

• Verplaats en vervorm oppervlakken.
• Metaaloxidatie.
• Vernietiging van oxidefilms.
• Ontdekking van puur metaal.
• De grip met het contactoppervlak.
• Vernietiging van grijpbruggen.
• Verhoogde zuurstofconcentratie in open ruimtes.
• Herhaling van de corrosiecyclus, geleidelijke toename van cavernes.

Door de schurende werking van losgemaakte deeltjes stijgt ook de temperatuur in de contactzone (in sommige gevallen tot 700°C). Er wordt een witte laag gevormd, bestaande uit gewijzigde metalen structuren.

De volgende hoofdoorzaken van fretting-corrosie worden geïdentificeerd:

• Dynamische belastingen met lage amplitude in vaste verbindingen.
• Agressieve externe omgeving.
• Temperatuurfactor.

De aard van het corrosieproces hangt af van het stadium waarin het zich bevindt. In de beginfase werd het overwicht van oxidatieve reacties als gevolg van elektrochemische interactie geregistreerd. Dit proces wordt vertraagd door het gebruik van chemische samenstellingen die de werking van een agressieve omgeving verzwakken. We zullen hieronder bespreken wat corrosieremmers zijn.

De gespannen toestand van het materiaal bestaat uit drie componenten - de drukkracht die loodrecht op het contactoppervlak is gericht, afwisselende schuifspanningen en wrijvingskracht. Slijtage tijdens wrijvingscorrosie heeft het karakter van vermoeiingsbreuk. Kleine scheurtjes smelten na verloop van tijd samen en stukjes metaal breken af.

Bouwknopen

Fretting-corrosie kenmerkend voor montage-eenheden,nominaal onroerend. Meestal wordt de vernietiging van het metaal waargenomen in de volgende soorten verbindingen:

• Vastgebout.
• Klinken.
• Slotted.
• Contact elektrisch.
• Kasteel.
• Tandhirths.
• Geflensd.
• Knijppassing (lagers, schijven, wielen, askoppelingen, assen en wielnaven).
• Verenlageroppervlakken en andere.

Kroescorrosie van boutverbindingen wordt veroorzaakt door slijtage van het schroefdraadgedeelte en het optreden van lekken in de opening. Dit wordt mogelijk gemaakt door een afname van het aandraaien tijdens bedrijf, het zelf losdraaien van verbindingen als gevolg van trillingsbelastingen. Een verhoging van het aanhaalmoment is echter geen garantie voor een vermindering van de wrijvingscorrosie, omdat in dit geval weerstandslassen van de oppervlakken kan optreden. Als gevolg hiervan zal het werk van de schroefdraadverbinding plaatsvinden in ongunstige omstandigheden van trekspanningen.

Fractuurintensiteit

De snelheid van fretting-corrosie hangt af van enkele tientallen factoren. De belangrijkste zijn:

• Omgevingsatmosfeer (corrosie verloopt sneller in lucht). Dit fenomeen wordt ook waargenomen in vacuüm, stikstof en helium.
• Amplitude en frequentie van oscillerende bewegingen (wrijvingssnelheid). De relatie tussen breuksnelheid en amplitude is bijna lineair.
• Druk (belasting) in de contactzone en andere bedrijfsomstandigheden. Bij een aanzienlijke belasting neemt de diepte van de schade toe.
• Hardheid van onedel metaal en beschermende coatings van onderdelen, ruwheid van contactoppervlakken.
• Technologische factoren (methode voor het verkrijgen van het werkstuk, restspanningen, bewerkingsnauwkeurigheid en stijfheid van het geassembleerde samenstel).
• Eigenschappen van oxideproducten als gevolg van slijtage.
• Temperatuur. In de meeste gevallen dragen de negatieve waarden bij aan een hogere corrosiviteit. Positieve temperaturen hebben slechts een gunstige invloed op de prestaties van de unit tot een bepaalde kritische waarde. Bij oververhitting neemt de vernietigingssnelheid toe.
• Slijtvastheid van slijtageproducten.

Strijdmethoden

Ideale manieren om met dit fenomeen om te gaan, bestaan niet. Om het te verminderen, worden de volgende maatregelen genomen:

• Reductie relatieve verplaatsing door wrijvingskrachten te vergroten. Toenemende ruwheid, druk of wijzigen van de configuratie van onderdelen. De eerste methode is het meest effectief als een van de elementen een niet-metaal is. Wrijving kan ook worden verhoogd door galvaniseren met koper, tin of cadmium.
• Als het elimineren van trillingen onmogelijk is, is de omgekeerde methode vereist - het verminderen van de wrijvingskracht door het gebruik van fosfaat-, lood- of indiumcoatings, evenals het introduceren van smeermiddelen. Als onderdeel van dit laatste wordt aanbevolen om corrosieremmende additieven te gebruiken. Deze methode brengt de dia over naar een tussenliggende omgeving.
• Verhogen van de hardheid van een van de onderdelen (warmtebehandeling, mechanische uitharding). Deze maatregel vermindert de onderlinge hechtingpasvlakken en slijtage verminderen.

Smeermiddelen op olie- en vetbasis verminderen effectief contactslijtage. Meestal worden hun consistente typen gebruikt - stoffen die bij een temperatuur van 25 ° C een dik, zalfachtig materiaal zijn. Fosfaat- en anodische metaalcoatings dragen bij aan de retentie ervan op oppervlakken.

Wat zijn corrosieremmers

In het geval van materiaalvernietiging door het type wrijvingsslijtage, worden voornamelijk contacttype-remmers gebruikt. Ze vertragen corrosie in een agressieve omgeving en het principe van hun werking is gebaseerd op de vorming van slecht oplosbare verbindingen met metaalionen.

Contactremmers omvatten chromaten, nitrieten, benzoaten, fosfaten en andere verbindingen. Het vullen van de opening met plastic materialen tussen de bijpassende delen beschermt ze niet alleen tegen corrosie, maar bevordert ook de afdichting. Contactremmers omvatten samenstellingen "Vital", SIM, M-1 en andere. Een lijst met remmers en aanbevelingen voor het gebruik ervan is te vinden in GOST 9.014-78.