Fretting korozija: uzroci i prevencija

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Fretting korozija je zasnovana na fizičkim i hemijskim procesima koji se odvijaju na molekularnom nivou. U prvoj fazi prevladava elektrohemijska destrukcija. U zoni kontakta metala (ili metala s nemetalom) nastaju oksidi zbog kojih se aktivira mehaničko habanje. Ova dva procesa su usko povezana i utiču na karakteristike čvrstoće sklopova. Fenomen frettinga proučavali su istraživači više od jednog stoljeća, ali njegovo predviđanje je još uvijek slabo razvijeno.

Opis

Fretting korozija je jedna od varijanti spontanog razaranja metala. Ovaj proces se odvija na granici parova metal-metal ili metal-nemetal u čvrstom kontaktu. Njegova karakteristična karakteristika je prisustvo oscilatornih kretanja male amplitude. Fretting korozija pogađa ne samo ugljične čelike, već i čelike otporne na koroziju.

Za pojavu ovog fenomena dovoljna je ciklična amplituda od samo 0,025 mikrona. Njegova maksimalna vrijednost može biti 200-300 mikrona. Izvana, destrukcija se manifestuje pojavom malih čireva, trljanja, kidanja,obojene mrlje, praškaste naslage na kontaktnoj površini.

Proizvodi korozije nalik oksidu čeličnih dijelova imaju različitu boju - od crvenkaste do tamno smeđe. Zavisi od marke materijala i uslova rada. Ne mogu napustiti kontaktnu površinu zbog male amplitude oscilacija međusobnog kretanja površina, zbog čega je pojačan njihov abrazivni učinak.

Najnegativnija posljedica ove pojave je kvar dijelova od zamora. Sposobnost opažanja cikličnih opterećenja u čvorovima smanjena je do 5 puta.

Obilježja nošenja

Fretting korozija ima sljedeće razlike od ostalih vrsta habanja:

• Oštećenje metala nastaje u povratnom kretanju.
• Lokalizacija oštećenja - samo u kontaktnoj zoni delova.
• Mala brzina putovanja u paru za trljanje.
• Destrukcija oksidnih filmova nastaje uglavnom zbog tangencijalnih (tangencijalnih) sila.
• Puskanje mostova za zavarivanje tokom postavljanja površina dovodi do odvajanja atoma i pojave zamornih pukotina.
• Otkinute metalne čestice brzo oksidiraju u zraku.
• Proizvodi korozije su aktivno uključeni u dalji proces habanja.

Uzroci i mehanizam pojave

Pojednostavljeno, proces fretting korozije može se predstaviti na sljedeći način:

• Pomičite i deformirajte površine.
• Oksidacija metala.
• Destrukcija oksidafilmovi.
• Otkriće čistog metala.
• Prihvat kontaktne površine.
• Rušenje mostova za hvatanje.
• Povećana koncentracija kiseonika na otvorenim područjima.
• Ponavljanje ciklusa korozije, postepeno povećanje kaverni.

Kao rezultat abrazivnog djelovanja odvojenih čestica, temperatura u kontaktnoj zoni također raste (u nekim slučajevima i do 700°C). Formira se bijeli sloj koji se sastoji od izmijenjenih metalnih struktura.

Identifikovani su sljedeći glavni uzroci korozije:

• Dinamička opterećenja niske amplitude u fiksnim vezama.
• Agresivno vanjsko okruženje.
• Temperaturni faktor.

Priroda procesa korozije zavisi od toga u kojoj se fazi nalazi. U početnoj fazi zabilježena je dominacija oksidativnih reakcija zbog elektrohemijske interakcije. Ovaj proces se usporava upotrebom hemijskih sastava koji slabe dejstvo agresivnog okruženja. U nastavku ćemo raspravljati o tome koji su inhibitori korozije.

Napregnuto stanje materijala ima tri komponente - tlačnu silu usmjerenu okomito na kontaktnu površinu, naizmjenična posmična naprezanja i silu trenja. Habanje tokom fretting korozije ima karakter zamornog loma. Male pukotine se vremenom spajaju i komadi metala se lome.

Građevinski čvorovi

Fretting korozija karakteristika montažnih jedinica,nominalno nepokretna. Najčešće se uništavanje metala opaža u sljedećim vrstama spojeva:

• Vijcima.
• Zakivanje.
• Slotted.
• Kontaktirajte električnu službu.
• Castle.
• Toothed Hirths.
• Flanged.
• Stiskanje (ležajevi, diskovi, točkovi, spojnice vratila, osovine i glavčine točkova).
• Površine za opruge i ostalo.

Fretting korozija vijčanih spojeva je uzrokovana habanjem navojnog dijela i pojavom curenja u zazoru. To je olakšano smanjenjem zatezanja tijekom rada, samoodvrtanjem spojeva zbog opterećenja vibracijama. Međutim, povećanje momenta zatezanja nije garancija smanjenja korozije fretinga, jer u tom slučaju može doći do otpornog zavarivanja površina. Kao rezultat toga, rad navojne veze će se odvijati u nepovoljnim uslovima zateznih napona.

Intenzitet frakture

Brzina fretting korozije zavisi od nekoliko desetina faktora. Najvažnije su:

• Ambijentalna atmosfera (korozija se brže odvija u vazduhu). Ova pojava se takođe primećuje u vakuumu, azotu i helijumu.
• Amplituda i frekvencija oscilatornih kretanja (brzina trenja). Odnos između stope loma i amplitude je skoro linearan.
• Pritisak (opterećenje) u kontaktnoj zoni i drugi uslovi rada. Sa značajnim opterećenjem, dubina oštećenja se povećava.
• Tvrdoća osnovnog metala i zaštitni premazi dijelova, hrapavost kontaktapovršine.
• Tehnološki faktori (način dobijanja obratka, zaostala naprezanja, tačnost obrade i krutost sklopljenog sklopa).
• Svojstva oksidnih proizvoda koji nastaju zbog trošenja.
• Temperatura. U većini slučajeva njegove negativne vrijednosti doprinose većoj korozivnosti. Pozitivne temperature povoljno utiču na performanse jedinice samo do određene kritične vrednosti. Kada se pregrije, brzina razaranja se povećava.
• Otpornost proizvoda na habanje.

Metode borbe

Idealni načini za rješavanje ovog fenomena ne postoje. Da bi se to smanjilo, poduzimaju se sljedeće mjere:

• Smanjenje relativnog pomaka povećanjem sila trenja. Povećanje hrapavosti, pritiska ili promjena konfiguracije dijelova. Prva metoda je najefikasnija ako je jedan od elemenata nemetal. Trenje se takođe može povećati galvanizacijom bakrom, kalajem ili kadmijumom.
• Ukoliko je eliminacija vibracija nemoguća, onda je potreban obrnuti metod - smanjenje sile trenja upotrebom fosfatnih, olovnih ili indijskih premaza, kao i uvođenjem maziva. Kao dio potonjeg, preporučuje se korištenje aditiva za inhibitore korozije. Ova metoda prenosi slajd u srednje okruženje.
• Povećanje tvrdoće jednog od dijelova (toplinska obrada, mehaničko kaljenje). Ova mjera smanjuje međusobno prianjanjespojne površine i smanjuju habanje.

Maziva na bazi ulja i masti efikasno smanjuju trošenje kontakta. Najčešće se koriste njihove konzistentne vrste - tvari koje su na temperaturi od 25 °C gust materijal nalik na mast. Fosfatni i anodni metalni premazi doprinose njegovom zadržavanju na površinama.

Šta su inhibitori korozije

U slučaju destrukcije materijala prema vrsti trošenja, uglavnom se koriste inhibitori kontaktnog tipa. Usporavaju koroziju u agresivnom okruženju, a princip njihovog djelovanja zasniva se na stvaranju teško rastvorljivih jedinjenja sa ionima metala.

Inhibitori kontakta uključuju hromate, nitrite, benzoate, fosfate i druga jedinjenja. Ispunjavanje praznine plastičnim materijalima između dijelova koji se spajaju ne samo da ih štiti od korozije, već i potiče brtvljenje. Inhibitori kontakta uključuju kompozicije "Vital", SIM, M-1 i druge. Spisak inhibitora i preporuke za njihovu upotrebu mogu se naći u GOST 9.014-78.