Коррозионно-механическое изнашивание, коррозия, кавитационное и Эрозионное изнашивание

Коррозия. Коррозией называют разрушение метал­лов вследствие химического или электрохимического взаимо­действия их с коррозионной средой.

Чистая металлическая поверхность легко подвергается хи­мическому воздействию среды. Однако, если в процессе начав­шейся коррозии продукты ее образуют прочно связанную с ме­таллом пленку, изолирующую поверхность от коррозионной среды, то металл приобретает пассивность по отношению к ней. Процесс искусственного образования тонких окисных пленок на поверхности металла для защиты его от коррозии и придания изделию лучшего вида называют пассивированием. Способно­стью к пассивированию обладают железо, никель, хром, алю­миний и другие металлы.

Химическая коррозия протекает при взаимодействии метал­лов с сухими газами и парами и жидкими неэлектролитами. Остановимся на газовой коррозии. Этому виду коррозии под­вержены цилиндры двигателей внутреннего сгорания, выпуск­ные клапаны, камеры сгорания газовых турбин, элементы па­ровых котлов и пароперегревателей, арматура печей и т. п.

Газовая коррозия наиболее часто происходит вследствие окисления металла при высоких температурах за счет кислоро­да воздуха или С0₂ и Ог в продуктах сгорания топлива.

На поверхности углеродистой стали газовая коррозия про­является в виде пленок окислов уже при температуре 200— 300°С. С повышением температуры примерно до 600°С в связи с образованием под действием внутренних напряжений трещин в защитной пленке скорость коррозии возрастает.

При дальнейшем повышении температуры скорость корро­зии резко увеличивается и образуется окалина.

Электрохимическая коррозия протекает при действии на ме­таллы жидких электролитов, например, разрушение гребного вала в морской воде при отсутствии протекторной защиты. Электрохимическая коррозия обусловлена неоднородностью ме­талла в контакте с электролитом. Эта неоднородность проявля­ется в различных формах. Неоднородность сплавов связана с тем, что они состоят из двух и более структурных составляю­щих. Неоднородное физическое состояние металла обусловле­но различием между зерном и его границей, неоднородностью структуры (ликвация, газовые пузыри и неметаллические включения). Различное напряженное состояние смежных участ­ков детали под нагрузкой изменяет физическое состояние даже однородного металла. Различие в концентрации раствора эле­ктролита, смачивающего металл, и неодинаковые условия под­вода кислорода к разным участкам поверхности — это иная ка­тегория неоднородности состояния; к ней можно отнести и не­одинаковую температуру участков поверхности.

В некоторых машинах наблюдается щелевая коррозия, при которой коррозионные повреждения сосредоточены в зазорах между поверхностями. Это могут быть щели между листами, зазоры в сопряжениях и стыках, трещины в металле, а также щели между осевшими или прилипшими к поверхности посто­ронними веществами. В среде электролита щелевая коррозия связана с различной концентрацией металлических ионов внут­ри и вне щели, а в среде воздуха — с неравномерной аэрацией.

Малодоступные для кислорода или электролита участки поверхности металла в зазоре или щели становятся анодом по отношению к остальной поверхности.

Коррозионно-стойкие стали, титан в кислотной среде и алю­миний подвержены щелевой коррозии. Она возможна в сопря­жениях втулка — корпус, упорных подшипниках, подшипниках качения при неустойчивом контакте, открытых шарнирных со-, членениях, в некоторых электромагнитных устройствах и др. Пыль, даже химически неактивная, оседая на незащищен­ную металлическую поверхность или находясь под слоем сма­зочного материала, вызывает коррозию. Это объясняется тем, что к местам, покрытым пылью, затруднен доступ воздуха и ухудшается взаимодействие смазочного материала с металлом. Пыль поверх смазочного материала подобного эффекта не про­изводит.

Газовая коррозия, как и электрохимическая, не является видом изнашивания. Коррозия может проявляться при кавитационном разрушении и фреттинг-коррозии, во многих случаях протекает параллельно с эрозией, всегда облегчает ее и сопро­вождает процесс трения, в особенности трения без смазочного материала, существенно влияя на износ рабочих поверхностей деталей.

Коррозия рабочих поверхностей деталей неработающих ма­шин снижает износостойкость пар трения по следующим причи­нам: у неработающих пар ухудшается качество поверхности и после пуска машины снова начинается приработка; продукты коррозии действуют как абразив; срабатывание продуктов коррозии, происходящее за малое время, сопряжено с быстрым изменением линейных размеров детали в неблагоприятную сторону. У неработающих электрических машин, установленных в местах с повышенной влажностью, угольно-графитовая щетка, коллектор или контактное кольцо и влажный воздух между ни­ми образуют гальванический элемент, замыкаемый по тому или иному пути тока, соответственно конструкции машины. В итоге на коллекторах и контактных кольцах образуются матовые пят­на, под щеткой появляются окислы. При работе машины пят­на вызывают искрение щеток, шероховатость мест пятно образования возрастает, что усиливает искрение щеток. Даже небольшая коррозия на контактирующих металличе­ских поверхностях (сталь ШХ15), работающих в условиях тре­ния качения и высоких нагрузок, как и насыщение смазочного материала влагой, сильно снижает предел контактной выносливости поверхностей.

При атмосферной коррозии происходит интенсивное наводороживание стальных деталей. У стали, насыщенной водородом, резко снижается сопротивление механическим нагрузкам и износостойкость. Интенсивность наводороживания при атмосферной коррозии зависит от влажности и загрязненности воздуха промышленными газами, например НгЭ.

При работе подвижных деталей машин коррозионные про­цессы наблюдаются часто, особенно при окислительном изна­шивании и фреттинг-коррозии. При таких видах изнашивания неизбежны наводороживание поверхностей, образование мик­ротрещин, резкое снижение сопротивления усталости и умень­шение сроков службы узлов трения.

Дата добавления: 2014-12-08