СТАТЬЯ № 174 | Как продукты коррозии ускоряют трение и износ в стяжках из нержавеющей стали
СТАТЬЯ № 174 | Как продукты коррозии ускоряют трение и износ в стяжках из нержавеющей стали
Нержавеющая сталь выбрана дляфиксатор трения окнаИменно потому, что она устойчива к коррозии. Слой оксида хрома, спонтанно образующийся на ее поверхности, защищает нижележащий металл от окисления, которое быстро разрушает обычную сталь. Однако нержавеющая сталь не застрахована от коррозии, и когда она начинает корродировать, продукты этой коррозии становятся факторами ускоренного износа. Сами вещества, сигнализирующие о начале коррозии — шероховатые, обесцвеченные пятна на направляющей, оранжевые пятна вокруг головок заклепок — не являются пассивными индикаторами повреждения. Они являются активными участниками самоподдерживающегося цикла, который увеличивает трение, концентрирует напряжение и постепенно разрушает прецизионные поверхности, от которых зависит крепление.
Что представляют собой продукты коррозии на самом деле?
Продукты коррозии нафиксатор трения окнаКоррозия – это не просто ржавчина, хотя она может на нее напоминать. На нержавеющей стали наиболее распространенным продуктом коррозии является оксид железа, образующийся при нарушении защитного слоя оксида хрома и реакции железа в сплаве с кислородом и влагой. В прибрежных районах или при использовании противогололедных солей ионы хлора атакуют пассивный слой и образуют хлориды железа, которые гидролизуются до соляной кислоты и оксидов железа. Образующиеся продукты коррозии имеют сложный химический состав, шероховатую поверхность и значительно увеличиваются в объеме. Они занимают в шесть-десять раз больший объем, чем металл, из которого образовались. Это расширение является критически важным фактором. Крошечная ямка на поверхности гусеницы, невидимая при беглом осмотре, образует слой продуктов коррозии, выступающий над поверхностью и создающий препятствие, которое скользящая колодка должна преодолевать при каждом цикле.
Как продукты коррозии увеличивают трение
Траекторияфиксатор трения окнаДля поддержания стабильного и предсказуемого трения необходима гладкая поверхность. Скользящий башмак с фрикционной накладкой предназначен для перемещения по полированной поверхности из нержавеющей стали с определенной шероховатостью, обычно измеряемой в долях микрона. Продукты коррозии нарушают эту поверхность двумя способами. Во-первых, они физически шероховаты — зернистая кристаллическая структура оксидов железа создает текстуру поверхности, гораздо более грубую, чем специально разработанная отделка гусеницы. Фрикционная накладка, предназначенная для скольжения по полированной стали, теперь скользит по поверхности, напоминающей мелкозернистую наждачную бумагу. Коэффициент трения увеличивается, иногда резко, и плавное, контролируемое сопротивление, характерное для исправной работы гусеницы, сменяется резкими, непредсказуемыми движениями. Во-вторых, продукты коррозии хрупкие — они крошятся и раскалываются под давлением проходящего башмака, образуя рыхлые твердые частицы, которые действуют как шлифовальная паста между накладкой и гусеницей.
Цикл истирания третьим телом
Образующиеся в результате разрушения продуктов коррозии рыхлые частицы становятся абразивными частицами третьего типа.фиксатор трения окнаМеханизм. Эти частицы, состоящие из твердых оксидов железа, застревают между фрикционной накладкой и направляющей. Некоторые внедряются в более мягкую из двух поверхностей — обычно в полимерную или композитную фрикционную накладку. После внедрения они действуют как микрорежущие инструменты, оставляя царапины на направляющей при каждом проходе. Другие перекатываются между поверхностями, создавая вмятины, которые становятся очагами дальнейшей коррозии. Этот процесс самоподкрепляющийся. Коррозия делает поверхность шероховатой, что увеличивает трение, что приводит к образованию большего количества частиц, что ускоряет износ, что обнажает свежий металл, который подвергается дальнейшей коррозии. Эта положительная обратная связь может разрушить фрикционную накладку за гораздо меньшее время, чем потребовалось бы только для механического износа.
Щелевая коррозия в заклепочных соединениях
Заклёпанные соединенияфиксатор трения окнаОни особенно уязвимы для формы коррозии, которая непосредственно разрушает структурную целостность узла. Щелевая коррозия возникает в узком зазоре между стержнем заклепки и стенкой отверстия, где кислород быстро истощается, а локальная химическая среда становится кислой. Продукты коррозии, образующиеся в этой щели, сдерживаются окружающим металлом. По мере расширения они создают клиновидную силу, которая может физически оттолкнуть головку заклепки от поверхности или разделить слои металла, которые заклепка должна скреплять. Это не износ в обычном смысле слова. Это коррозия, действующая как механический домкрат, ослабляющий соединение изнутри. Возникающий люфт в заклепочном соединении затем ускоряет описанные выше процессы механического износа, усугубляя повреждения.
Гальваническое ускорение
Бюджетфиксатор трения окнаВ конструкциях иногда используются заклепки из нержавеющей стали другого сорта, чем у рычагов и направляющих. Когда две нержавеющие стали с разным электрохимическим потенциалом контактируют во влажной среде, возникает гальваническая ячейка. Коррозия происходит преимущественно у менее благородного металла. Продукты коррозии, образующиеся в результате этой гальванической реакции, накапливаются именно в наиболее напряженных точках конструкции — в местах соединения заклепок, — где они действуют как абразивные загрязнения и как расширяющиеся клинья. Гальванический эффект особенно агрессивен в прибрежных районах, где электролит представляет собой концентрированный солевой раствор. Стропа, которая адекватно функционировала бы на суше, может выйти из строя в течение двух-трех лет, если установлена в пределах видимости океана.
Профилактика посредством выбора материалов
Предотвращение коррозионного износа, ускоряющего процесс коррозии, вфиксатор трения окнаНачинается все с выбора материала. Нержавеющая сталь марки 316, используемая в судостроении, с содержанием молибдена от 2 до 2,5 процентов, обеспечивает значительно лучшую устойчивость к точечной и щелевой коррозии, чем стандартная сталь марки 304. Для прибрежных сооружений использование стали марки 316 для всех компонентов — направляющих, рычагов, заклепок и крепежных элементов — исключает гальванические пары, которые ускоряют коррозию. Дополнительные затраты на материал незначительны по сравнению со стоимостью замены вышедшего из строя фиксатора в прибрежном здании, где для доступа может потребоваться строительный лес, а сама заменяемая оконная фурнитура должна быть судостроения. Пассивация всех компонентов из нержавеющей стали после изготовления удаляет поверхностное загрязнение железом и способствует образованию защитного слоя оксида хрома.
Техническое обслуживание в агрессивных средах
Дляфиксатор трения окнаВ условиях, когда риск коррозии невозможно исключить одним лишь выбором материалов, основным методом защиты становится техническое обслуживание. Регулярная очистка пресной водой удаляет хлоридные отложения до того, как они успеют сконцентрироваться и вызвать точечную коррозию. Легкое нанесение антикоррозионной смазки создает барьерную пленку, которая препятствует проникновению влаги на поверхность направляющих и в заклепочные соединения. Периодичность осмотра, соответствующая уровню воздействия (ежеквартально для суровых морских условий, ежегодно для менее агрессивных условий), позволяет своевременно обнаруживать продукты коррозии, прежде чем они успеют запустить цикл абразивного износа. При обнаружении продуктов коррозии их следует удалять с помощью очистителя из нержавеющей стали и мягкой щетки, ни в коем случае не стальной ватой или абразивными подушечками, которые могут внедрить частицы железа и создать новые очаги коррозии. Цель технического обслуживания в агрессивных средах проста: прервать цикл до его начала.
Заключение
Продукты коррозии, образующиеся нафиксатор трения окнаПродукты коррозии — это не пассивные признаки косметической проблемы. Они являются активными агентами механического разрушения. Они делают поверхность прецизионных направляющих шероховатой. Они образуют абразивные частицы, которые ускоряют износ. Они расширяются в щелях заклепок и ослабляют структурные соединения. Они создают гальванические ячейки, которые концентрируют коррозию в наиболее уязвимых местах. Штанга, на которой видна коррозия, — это не штанга, нуждающаяся в очистке. Это штанга, которая вошла в цикл самоускоряющегося разрушения, который одной очисткой может быть недостаточно. Понимание продуктов коррозии как активных агентов износа, а не пассивных симптомов, меняет подход проектировщиков к выбору материалов, подготовку монтажников к условиям эксплуатации и реакцию ремонтных бригад на первые признаки ржавчины на крепежных элементах из нержавеющей стали.
