Fretting korrosjon: årsaker og forebygging

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

Frettingskorrosjon er basert på fysiske og kjemiske prosesser som skjer på molekylært nivå. På det første stadiet dominerer elektrokjemisk ødeleggelse. I kontaktsonen til metaller (eller metall med ikke-metall) dannes oksider, på grunn av hvilken mekanisk slitasje aktiveres. Disse to prosessene er nært beslektet og påvirker styrkeegenskapene til sammenstillinger. Fenomenet fretting har blitt studert av forskere i mer enn et århundre, men spådommen er fortsatt dårlig utviklet.

Description

Frettingskorrosjon er en av variantene av spontan ødeleggelse av metallet. Denne prosessen skjer ved grensesnittet mellom tett kontakt metall-metall eller metall-ikke-metall-par. Dens karakteristiske trekk er tilstedeværelsen av oscillerende bevegelser med liten amplitude. Frittskorrosjon påvirker ikke bare karbonstål, men også korrosjonsbestandige stål.

For forekomsten av dette fenomenet er en syklisk amplitude på bare 0,025 mikron tilstrekkelig. Dens maksimale verdi kan være 200-300 mikron. Eksternt manifesteres ødeleggelsen i utseendet av små sår, gnidning, riving,fargede flekker, pulveraktige avleiringer på kontaktflaten.

Oksydlignende korrosjonsprodukter av ståldeler har en annen farge - fra rødlig til mørk brun. Det avhenger av materialets merke og driftsforhold. De kan ikke forlate kontaktområdet på grunn av den lille amplituden av oscillasjoner av den gjensidige bevegelsen av overflatene, som et resultat av at deres slipende effekt forsterkes.

Den mest negative konsekvensen av dette fenomenet er utmattelsessvikt i deler. Evnen til å oppfatte sykliske belastninger i nodene reduseres opptil 5 ganger.

Bærefunksjoner

Frettingskorrosjon har følgende forskjeller fra andre typer slitasje:

• Metallskade oppstår i frem- og tilbakegående bevegelse.
• Lokalisering av skade - kun i kontaktområdet til deler.
• Lav reisehastighet i rubbing-par.
• Ødeleggelsen av oksidfilmer skjer hovedsakelig på grunn av tangentielle (tangensielle) krefter.
• Ruptur av sveisebroer under herding av overflater fører til løsgjøring av atomer og utseende av utmattelsessprekker.
• Avrevne metallpartikler oksiderer raskt i luft.
• Korrosjonsprodukter er aktivt involvert i den videre slitasjeprosessen.

Årsaker og mekanismer til fenomenet

Forenklet sett kan prosessen med gnidningskorrosjon representeres som følger:

• Flytt og deformer overflater.
• Metaloksidasjon.
• Ødeleggelse av oksidfilmer.
• Oppdagelse av rent metall.
• Dens grep med kontaktflaten.
• Ødeleggelse av gripebroer.
• Økt oksygenkonsentrasjon i åpne områder.
• Repetisjon av korrosjonssyklusen, gradvis økning i huler.

Som et resultat av den abrasive virkningen av løsrevne partikler, stiger også temperaturen i kontaktsonen (i noen tilfeller opp til 700 °C). Det dannes et hvitt lag som består av endrede metallstrukturer.

Følgende hovedårsaker til slitasjekorrosjon er identifisert:

• Dynamiske belastninger med lav amplitude i faste forbindelser.
• Aggressivt ytre miljø.
• Temperaturfaktor.

Korrosjonsprosessens karakter avhenger av hvilket stadium den er på. I det innledende stadiet ble overvekt av oksidative reaksjoner på grunn av elektrokjemisk interaksjon registrert. Denne prosessen bremses ned ved bruk av kjemiske sammensetninger som svekker handlingen til et aggressivt miljø. Vi vil diskutere hvilke korrosjonshemmere som er nedenfor.

Materialets spenningstilstand har tre komponenter - trykkkraften rettet vinkelrett på kontaktflaten, vekslende skjærspenninger og friksjonskraft. Slitasje under slitasjekorrosjon har karakter av tretthetssvikt. Små sprekker smelter sammen over tid og metallbiter brytes av.

Byggeknuter

Fretting-korrosjon karakteristisk for monteringsenheter,nominelt ubevegelig. Oftest observeres ødeleggelsen av metallet i følgende typer ledd:

• Bolted.
• Riveting.
• Slotted.
• Kontakt elektrisk.
• Castle.
• Toothed Hirths.
• Flanged.
• Squeeze fit (lager, skiver, hjul, akselkoblinger, aksler og hjulnav).
• Fjærbærende overflater og andre.

Frettingskorrosjon av boltede ledd er forårsaket av slitasje på den gjengede delen og utseende av lekkasjer i gapet. Dette forenkles av en reduksjon i stramming under drift, selvskruing av ledd på grunn av vibrasjonsbelastninger. En økning i tiltrekkingsmomentet er imidlertid ikke en garanti for en reduksjon i slitasjekorrosjon, siden det i dette tilfellet kan oppstå motstandssveising av overflatene. Som et resultat vil arbeidet med den gjengede forbindelsen skje under ugunstige forhold med strekkspenninger.

bruddintensitet

Frekvent korrosjon avhenger av flere dusin faktorer. De viktigste er:

• Omgivende atmosfære (korrosjon går raskere i luft). Dette fenomenet er også observert i vakuum, nitrogen og helium.
• Amplitude og frekvens av oscillerende bevegelser (friksjonshastighet). Forholdet mellom bruddhastighet og amplitude er nesten lineært.
• Trykk (belastning) i kontaktsonen og andre driftsforhold. Med en betydelig belastning øker skadedybden.
• Hardhet av uedelt metall og beskyttende belegg av deler, ruhet ved kontaktoverflater.
• Teknologiske faktorer (metode for å oppnå arbeidsstykket, restspenninger, maskineringsnøyaktighet og stivhet av den sammensatte sammenstillingen).
• Egenskapene til oksidprodukter som følge av slitasje.
• Temperatur. I de fleste tilfeller bidrar dens negative verdier til høyere korrosivitet. Positive temperaturer påvirker kun ytelsen til enheten gunstig opp til en viss kritisk verdi. Ved overoppheting øker ødeleggelseshastigheten.
• Slitasjebestandighet for slitasjeprodukter.

Kampmetoder

Ideelle måter å håndtere dette fenomenet på finnes ikke. For å redusere det, er følgende tiltak iverksatt:

• Reduserer relativ forskyvning ved å øke friksjonskreftene. Øke ruhet, trykk eller endre konfigurasjonen av deler. Den første metoden er den mest effektive hvis ett av elementene er et ikke-metall. Friksjonen kan også økes ved galvanisering med kobber, tinn eller kadmium.
• Hvis eliminering av vibrasjoner er umulig, kreves den omvendte metoden - å redusere friksjonskraften ved å bruke fosfat-, bly- eller indiumbelegg, samt å introdusere smøremidler. Som en del av sistnevnte anbefales det å bruke korrosjonshemmende tilsetningsstoffer. Denne metoden overfører lysbildet til et mellommiljø.
• Økning av hardheten til en av delene (varmebehandling, mekanisk herding). Dette tiltaket reduserer den gjensidige adhesjonenmatchende overflater og redusere slitasje.

Olje- og fettbaserte smøremidler reduserer effektivt kontaktslitasje. Oftest brukes deres konsistente typer - stoffer som ved en temperatur på 25 ° C er et tykt, salvelignende materiale. Fosfat- og anodiske metallbelegg bidrar til å holde på overflater.

Hva er korrosjonshemmere

Ved materialødeleggelse på grunn av type slitasje, brukes hovedsakelig kontakttypehemmere. De bremser korrosjon i et aggressivt miljø, og prinsippet for deres virkning er basert på dannelsen av tungtløselige forbindelser med metallioner.

Kontakthemmere inkluderer kromater, nitritter, benzoater, fosfater og andre forbindelser. Å fylle gapet med plastmaterialer mellom de parrende delene beskytter dem ikke bare mot korrosjon, men fremmer også tetning. Kontakthemmere inkluderer komposisjoner "Vital", SIM, M-1 og andre. En liste over inhibitorer og anbefalinger for deres bruk finnes i GOST 9.014-78.