Kiwango cha kutu ni kigezo cha vipengele vingi ambacho kinategemea hali ya mazingira ya nje na sifa za ndani za nyenzo. Katika nyaraka za kawaida na za kiufundi, kuna vikwazo fulani juu ya maadili yanayoruhusiwa ya uharibifu wa chuma wakati wa uendeshaji wa vifaa na miundo ya ujenzi ili kuhakikisha uendeshaji wao usio na shida. Katika uhandisi, hakuna njia ya jumla ya kuamua kiwango cha kutu. Hii ni kutokana na utata wa kuzingatia mambo yote. Mbinu inayotegemewa zaidi ni kusoma historia ya uendeshaji wa kituo.
Vigezo
Kwa sasa, viwango kadhaa vya kutu vinatumika katika muundo wa kihandisi:
- Kulingana na njia ya moja kwa moja ya tathmini: kupunguzwa kwa wingi wa sehemu ya chuma kwa kila uso wa kitengo - kiashirio cha uzito (kinachopimwa kwa gramu kwa 1 m2 kwa saa 1); kina cha uharibifu (au upenyezaji wa mchakato wa kutu), mm / mwaka; kiasi cha awamu ya gesi iliyotolewa ya bidhaa za kutu; urefu wa muda ambao uharibifu wa kwanza wa kutu unaonekana; idadi ya vituo vya kutu kwa kila eneo la kitengonyuso zilizoonekana kwa muda fulani.
- Inakadiria isivyo moja kwa moja: nguvu ya sasa ya ulikaji wa kielektroniki; upinzani wa umeme; mabadiliko ya sifa za kimwili na za kiufundi.
Kiashirio cha kwanza cha uthamini wa moja kwa moja ndicho kinachojulikana zaidi.
Mbinu za kukokotoa
Kwa ujumla, upungufu wa uzito ambao huamua kiwango cha kutu cha chuma hupatikana kwa fomula ifuatayo:
Vkp=q/(St), ambapo q ni kupungua kwa uzito wa chuma, g;
S - eneo la uso ambalo nyenzo ilihamishwa, m2;
t - kipindi cha saa, saa
Kwa karatasi ya chuma na makombora yaliyotengenezwa kwayo, bainisha faharasa ya kina (mm/mwaka):
H=m/t, m ni kina cha kupenya ndani ya chuma.
Kuna uhusiano ufuatao kati ya kiashirio cha kwanza na cha pili kilichoelezwa hapo juu:
H=8, 76Vkp/ρ, ambapo ρ ni msongamano wa nyenzo.
Mambo makuu yanayoathiri kiwango cha kutu
Vikundi vifuatavyo vya vipengele huathiri kasi ya uharibifu wa metali:
- ndani, inayohusiana na asili ya kimwili na kemikali ya nyenzo (muundo wa awamu, muundo wa kemikali, ukali wa uso wa sehemu, mabaki na mikazo ya uendeshaji katika nyenzo, na wengine);
- nje (hali ya mazingira, kasi ya kusogea kwa chombo chenye ulikaji, halijoto, muundo wa angahewa, uwepo wa vizuizi au vichochezi, na wengine);
- mitambo (maendeleo ya nyufa za kutu, uharibifu wa chuma chini ya hatua ya mizigo ya mzunguko,cavitation na fretting corrosion);
- vipengele vya kubuni (uteuzi wa daraja la chuma, mapengo kati ya sehemu, mahitaji ya ukali).
Sifa za kimwili na kemikali
Vigezo muhimu zaidi vya kutu ndani ni zifuatazo:
- Uthabiti wa Thermodynamic. Kuamua katika ufumbuzi wa maji, michoro za kumbukumbu za Pourbaix hutumiwa, pamoja na mhimili wa abscissa ambao pH ya kati hupangwa, na pamoja na mhimili wa kuratibu, uwezo wa redox. Mabadiliko yanayowezekana katika mwelekeo mzuri inamaanisha utulivu mkubwa wa nyenzo. Kwa kuzingatia, inafafanuliwa kama uwezo wa kawaida wa usawa wa chuma. Kwa uhalisia, nyenzo huharibika kwa viwango tofauti.
- Msimamo wa atomi katika jedwali la upimaji la elementi za kemikali. Metali zinazoshambuliwa zaidi na kutu ni madini ya alkali na alkali ya ardhini. Kasi ya kutu hupungua kadiri nambari ya atomiki inavyoongezeka.
- Muundo wa kioo. Ina athari ya utata juu ya uharibifu. Muundo wa coarse-grained yenyewe haina kusababisha kuongezeka kwa kutu, lakini ni nzuri kwa ajili ya maendeleo ya uharibifu wa kuchagua intergranular ya mipaka ya nafaka. Vyuma na aloi zilizo na mgawanyo usio sawa wa awamu hushika kutu sawasawa, wakati zile zilizo na usambazaji usio sare hushika kutu kulingana na utaratibu wa kuzingatia. Mpangilio wa pande zote wa awamu hufanya kazi ya anode na cathode katika mazingira ya fujo.
- Nishati isiyolingana ya atomi kwenye kimiani ya fuwele. Atomi zilizo na nishati ya juu zaidi ziko kwenye pembe za nyusomicroroughnesses na ni vituo hai vya myeyuko wakati wa kutu wa kemikali. Kwa hiyo, machining makini ya sehemu za chuma (kusaga, polishing, kumaliza) huongeza upinzani wa kutu. Athari hii pia inafafanuliwa na uundaji wa filamu mnene na zinazoendelea zaidi za oksidi kwenye nyuso laini.
Athari ya asidi ya wastani
Katika mchakato wa kutu kwa kemikali, mkusanyiko wa ioni za hidrojeni huathiri mambo yafuatayo:
- umumunyifu wa bidhaa za kutu;
- uundaji wa filamu za oksidi kinga;
- kiwango cha uharibifu wa chuma.
Wakati pH iko katika anuwai ya yuniti 4-10 (mmumunyo wa tindikali), ulikaji wa chuma hutegemea nguvu ya kupenya kwa oksijeni kwenye uso wa kitu. Katika miyeyusho ya alkali, kiwango cha kutu hupungua kwanza kwa sababu ya upenyezaji wa uso, na kisha, kwa pH >13, huongezeka kama matokeo ya kufutwa kwa filamu ya oksidi ya kinga.
Kwa kila aina ya chuma kuna utegemezi wake wa ukubwa wa uharibifu kwenye asidi ya myeyusho. Metali za kifahari (Pt, Ag, Au) ni sugu kwa kutu katika mazingira ya tindikali. Zn, Al huharibiwa haraka katika asidi na alkali. Ni na Cd hustahimili alkali lakini hushika kutu kwa urahisi katika asidi.
Mtungo na mkusanyiko wa suluhu zisizoegemea upande wowote
Kiwango cha kutu katika miyeyusho isiyo na upande hutegemea zaidi sifa za chumvi na ukolezi wake:
- Wakati wa hidrolisisi ya chumvi katikakatika mazingira yenye ulikaji, ayoni huundwa ambayo hufanya kazi kama vichochezi au vizuizi (vizuizi) vya uharibifu wa metali.
- Michanganyiko inayoongeza pH pia huongeza kasi ya mchakato wa uharibifu (kwa mfano, soda ash), na wale ambao hupunguza asidi hupunguza (ammonium chloride).
- Mbele ya kloridi na sulfati kwenye suluhisho, uharibifu huwashwa hadi mkusanyiko fulani wa chumvi ufikiwe (ambayo inaelezewa na uimarishaji wa mchakato wa anode chini ya ushawishi wa kloridi na ioni za sulfuri), na kisha hupungua polepole kutokana na kupungua kwa umumunyifu wa oksijeni.
Baadhi ya aina za chumvi zinaweza kutengeneza filamu isiyoyeyuka (kwa mfano, iron phosphate). Hii husaidia kulinda chuma kutokana na uharibifu zaidi. Kipengele hiki hutumika wakati wa kuweka vizuia kutu.
Corrosion inhibitors
Vizuizi vya kutu (au vizuizi) hutofautiana katika utaratibu wao wa kutenda kwenye mchakato wa redox:
- Anodi. Shukrani kwao, filamu ya passiv inaundwa. Kundi hili linajumuisha misombo kulingana na chromates na bichromates, nitrati na nitrites. Aina ya mwisho ya inhibitors hutumiwa kwa ulinzi wa ushirikiano wa sehemu. Wakati wa kutumia vizuizi vya kutu, ni muhimu kwanza kuamua mkusanyiko wao wa chini wa kinga, kwani kuongeza kwa kiasi kidogo kunaweza kusababisha kuongezeka kwa kasi ya uharibifu.
- Cathode. Utaratibu wa hatua yao unategemea kupungua kwa mkusanyiko wa oksijeni na, ipasavyo, kupungua kwa mchakato wa cathodic.
- Kulinda Ngao. Vizuizi hivi hutenga uso wa chuma kwa kutengeneza misombo isiyoyeyuka ambayo huwekwa kama safu ya kinga.
Kundi la mwisho linajumuisha vizuia kutu, ambavyo pia hutumika kusafisha oksidi. Kawaida huwa na asidi ya fosforasi. Chini ya ushawishi wake, phosphating ya chuma hutokea - uundaji wa safu kali ya kinga ya phosphates isiyoweza kuingizwa. Neutralizers hutumiwa na bunduki ya dawa au roller. Baada ya dakika 25-30, uso hupata rangi nyeupe-kijivu. Baada ya muundo kukauka, rangi na vanishi huwekwa.
Kitendo cha kiufundi
Ongezeko la kutu katika mazingira ya fujo huwezeshwa na aina kama hizi za vitendo vya kiufundi kama vile:
- Ndani (wakati wa ukingo au matibabu ya joto) na nje (chini ya ushawishi wa mzigo unaowekwa nje) mikazo. Matokeo yake, inhomogeneity ya electrochemical hutokea, utulivu wa thermodynamic wa nyenzo hupungua, na uharibifu wa kutu huundwa. Hasa haraka ni uharibifu chini ya mizigo yenye nguvu (nyufa hutengenezwa katika ndege za perpendicular) mbele ya anions oxidizing, kwa mfano, NaCl. Mfano wa kawaida wa vifaa vinavyokabiliwa na uharibifu wa aina hii ni sehemu za boilers za mvuke.
- Kitendo badilika kinachobadilika, mtetemo (uchovu wa kutu). Kuna upungufu mkubwa wa kikomo cha uchovu, microcracks nyingi huundwa, ambayo kisha kuunganisha katika moja kubwa. Nambarimizunguko ya kushindwa kwa kiasi kikubwa inategemea kemikali na awamu ya utungaji wa metali na aloi. Ekseli za pampu, chemchemi, blau za turbine na vifaa vingine vinakabiliwa na ulikaji kama huo.
- Msuguano wa sehemu. Kutu ya haraka ni kwa sababu ya kuvaa kwa mitambo ya filamu za kinga kwenye uso wa sehemu na mwingiliano wa kemikali na mazingira. Katika kioevu, kiwango cha uharibifu ni cha chini kuliko hewani.
- Athari ya Cavitation. Cavitation hutokea wakati mwendelezo wa mtiririko wa kioevu unakiukwa kama matokeo ya kuundwa kwa Bubbles za utupu ambazo huanguka na kuunda athari ya pulsating. Matokeo yake, uharibifu wa kina wa asili ya ndani hutokea. Aina hii ya kutu mara nyingi huonekana katika vifaa vya kemikali.
Vigezo vya Kubuni
Unapounda vipengele vinavyofanya kazi katika hali ya fujo, ni lazima izingatiwe kuwa kiwango cha kutu huongezeka katika hali zifuatazo:
- metali zisizofanana zinapogusana (kadiri tofauti inavyokuwa kubwa katika uwezo wa elektrodi kati yao, ndivyo nguvu ya sasa ya mchakato wa uharibifu wa kielektroniki unavyoongezeka);
- ikiwepo viunganishi vya mfadhaiko wa kimitambo (mifereji, vijiti, mashimo na vingine);
- pamoja na usafi wa chini wa uso wa mashine, kwa sababu hii husababisha jozi za ndani zenye mzunguko mfupi wa mabati;
- pamoja na tofauti kubwa ya halijoto ya sehemu binafsi za kifaa (seli za galvaniki za joto hutengenezwa);
- katika uwepo wa maeneo yaliyotuama (nafasi, mapengo);
- wakati wa kuundamafadhaiko ya mabaki, haswa katika viungo vilivyounganishwa (ili kuwaondoa, inahitajika kutoa matibabu ya joto - annealing).
Njia za tathmini
Kuna njia kadhaa za kutathmini kasi ya uharibifu wa metali katika mazingira ya fujo:
- Maabara - kupima sampuli katika hali zilizoigwa ghushi karibu na halisi. Faida yao ni kwamba wanakuruhusu kupunguza muda wa utafiti.
- Sehemu - inayomilikiwa katika hali ya asili. Wanachukua muda mrefu. Faida ya njia hii ni kupata taarifa kuhusu sifa za chuma katika hali ya utendakazi zaidi.
- Upimaji wa ndani wa vitu vya chuma vilivyokamilika katika mazingira asilia.
