Ăn mòn tạo ra vết rỗ trên trục chong chóng làm bằng thép không gỉ

Tóm tắt nhanh:

  • Trục chong chóng làm bằng thép không gỉ và sử dụng hộp số có thể bị rỗ và ăn mòn tạo ra vết rỗ.
  • Nó chủ yếu xảy ra trên các tàu hoạt động trong môi trường ấm áp và nước mặn.
  • Nó xảy ra khi nước bị ứ đọng trong thời gian dài (hàng tháng)
  • Nó chủ yếu xảy ra ở khu vực ống bao trục, bạc trục hoặc trên bề mặt bộ làm kín, nơi không thể phát hiện ra nó cho đến khi tàu được kéo lên đà và trục được tháo ra.
  • Thép không gỉ và nước muối làm thay đổi tính chất hóa học và trở thành chất ăn mòn.

  • Có thể tránh hoặc giảm thiểu điều này bằng cách vận hành động cơ hàng tuần để các dòng nước xả sạch trong các ống bao trục và quay trục trong thời gian ngắn.
  • Nó có thể được sửa chữa, cho từng điểm một, bằng cách hàn hoặc bọc trục.
  • Các hư hỏng nặng hơn yêu cầu cần phải thay trục

 

Ăn mòn hóa học tạo vết rỗ phần 101

Tôi nghĩ thép không gỉ ngăn chặn sự ăn mòn? Khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ phụ thuộc vào lớp oxit bảo vệ (kim loại liên kết với Oxy) trên bề mặt của nó, lớp oxit này có thể bị phá hủy trong axit rất mạnh. Thép không gỉ chống lại sự ăn mòn bằng cách phát triển một lớp màng cứng sáng bóng chủ yếu là oxit crom để bảo vệ hợp kim, kim loại cơ bản khỏi bị ăn mòn. Lớp màng bề mặt rất mỏng này không tĩnh mà liên tục phát triển để lấp đầy các khoảng trống và các vết xước nhỏ giống như làn da của bạn liên tục phát triển và tự sửa chữa. Trong môi trường biển dưới nước, thép không gỉ cần lấy một lượng lớn oxy hòa tan trong nước biển để sửa chữa và tạo ra lớp màng oxit bảo vệ bề mặt này.

Nếu trong nước biển có quá ít oxy – Kết quả là thường xảy ra hiện tượng ăn mòn tạo ra vết rỗ và vết rỗ. Đây là các dạng ăn mòn phổ biến nhất của hiện tượng “Suy giảm oxy” ảnh hưởng đến thiết bị chạy bằng thép không gỉ trong môi trường biển.

Ăn mòn có thể hình thành các vết rỗ trên bề mặt của thép không gỉ trong nước muối phụ thuộc vào điều kiện môi trường, độ hoàn thiện bề mặt, sự nhiễm bẩn và thành phần của chính thép. Những vết rỗ này xảy ra trong các điều kiện đặc biệt, liên quan đến natri clorua (muối) trong nước biển và trầm trọng hơn rất nhiều do nhiệt độ tăng cao được tìm thấy trong môi trường đại dương nhiệt đới. Sau khi bắt đầu, những vết rỗ nhỏ này có thể tiếp tục phát triển và phát triển theo chu kỳ tự duy trì. Axit clohydric được tạo ra bởi sự ăn mòn cũng tấn công thép không gỉ, tạo ra một vết nứt sâu hơn, tạo ra nhiều axit hơn, tạo ra một vết rỗ sâu hơn. Do hiệu ứng tổ ong của sự phá hủy ăn mòn. Axit nặng hơn nước như được thấy trên các mẫu trục bằng thép không gỉ với các lỗ ở trên hình ảnh minh họa. Không bị xáo trộn, chúng có thể phát triển đến độ sâu đáng kinh ngạc trong thời gian vài tháng.

Ăn mòn vết rỗ là một loại Ăn mòn rỗ, và một trường hợp rất đặc biệt khi “vết rỗ” ban đầu được sinh ra bởi một thành phần bên ngoài như phớt làm kín bằng cao su và nhựa, gioăng và bạc phi kim hoặc các bất thường về cấu trúc như mối hàn bị rỗ, nhiễm bẩn bề mặt hoặc các bề mặt lắp ghép cơ khí. Những “vết rỗ” ban đầu này có mặt ở một mức độ nào đó trong hầu hết các cụm chân vịt và trục tàu biển. Trong bức ảnh này, bạn có thể thấy các mặt phẳng của bạc cao su bắt đầu ăn mòn cổ trục như thế nào và để lại dấu ấn hình dạng của bạc ở trên cổ trục.

 

Cách thức ăn mòn sự hình thành vết rỗ trên trục thép không gỉ –

Sáu giai đoạn hóa học

  1. Sự hình thành vết rỗ – phải có mặt “Thành phần tạo vết rỗ”; ví dụ về các thành phần này là các góc sắc nhọn, bề mặt kim loại chồng lên nhau, các miếng đệm phi kim loại hoặc sự thâm nhập của mối hàn không đảm bảo. Tất cả những thứ này có thể tạo thành các vết rỗ nhỏ có thể thúc đẩy sự ăn mòn. Để hoạt động như một vị trí ăn mòn, một vết rỗ phải có chiều rộng đủ để cho phép nước biển xâm nhập, nhưng đủ sâu để đảm bảo rằng nước biển vẫn bị ứ đọng. Theo đó, sự ăn mòn của các kẽ nứt thường bắt đầu ở những khoảng trống rộng vài micromet, (nhỏ hơn 1 / 10.000 inch) và không được tìm thấy trong các rãnh hoặc khe mà nước biển có thể lưu thông.
  2. Sự cạn kiệt oxy – Thép không gỉ phụ thuộc vào một lớp màng oxit mỏng (kim loại liên kết với Oxy) trên bề mặt của kim loại để chống lại sự ăn mòn. Lớp màng này không bị đọng lại mà “phát triển” bằng cách sử dụng oxy từ nước biển xung quanh để xây dựng lại và sửa chữa lớp màng oxit bảo vệ này ở bất cứ nơi nào có khe hở hoặc vết xước xảy ra. Trong một kẽ hở nhỏ bị ứ đọng, oxy tự nhiên dần dần được sử dụng hết bởi sự phát triển của lớp màng oxit bảo vệ. Sự mất cân bằng nồng độ oxy giữa khu vực kẽ hở được che chắn, nơi oxy đã được sử dụng hết để sửa chữa màng oxit và nước biển bên ngoài thiết lập nồng độ oxy hoặc “ bơm hóa chất” làm kéo theo các anh hưởng.
  3. Axit (PH càng thấp thì Axit càng mạnh) Các ion kim loại có mặt hoặc đi vào môi trường ẩm của vết rỗ nhỏ sẽ bị thủy phân, loại bỏ các ion hydroxyl (OH-) do đó làm giảm PH do đó vết rỗ có nhiều axit cũng như tích điện dương.
  4. Di chuyển clo – Các ion clo từ nước biển từ bên ngoài khe nứt di chuyển vào bên trong để cân bằng điện tích do sự cạn kiệt các ion hydroxyl trong bước 3 (Điện tích trái dấu (+) & (-) thu hút).
  5. Khởi đầu khi PH đủ thấp (rất Axit) và nồng độ ion Clo đủ cao (rất Mặn), quá trình phân hủy hóa học của màng bảo vệ bao phủ thép không gỉ sẽ bắt đầu. Đối với thép không gỉ, điểm tới hạn này sẽ thay đổi theo thành phần của kim loại, ví dụ loại 304 sẽ phân hủy khi nồng độ PH giảm xuống 2,1 hoặc thấp hơn với nồng độ Clo gấp 1,8 lần nước biển bình thường trong khi loại 316L vẫn có khả năng chống lại cho đến khi PH giảm xuống thấp hơn 1,65 và nồng độ Clo trong kẽ nứt tăng lên khoảng 7,5 lần so với nồng độ nước biển bình thường.
  6. Sự lan truyền Sau khi quá trình bắt đầu vượt qua điểm tới hạn đối với thép không gỉ cụ thể được sử dụng, khe hở được che chắn trở thành anốt (hoạt động giống như một cực dương nhỏ) với phần lớn thép không gỉ còn lại hoạt động như cực âm và quá trình ăn mòn điện truyền thống đang được tiến hành. Trong môi trường nước biển mặn, hiệu ứng điện hóa có lợi cho sự xâm nhập sau khi giai đoạn bắt đầu bắt đầu ở từng vị trí ăn mòn kẽ hở riêng lẻ.

 

Điều gì ảnh hưởng đến sự ăn mòn khi nước mặn trong thép không gỉ?

Trong các hợp kim thép không gỉ thường được sử dụng cho các ứng dụng trục chân vịt trong ngành hàng hải, tỷ lệ Crom, Molypden và Nitơ đã được chứng minh là có ảnh hưởng đáng kể đến khả năng dễ bị ăn mòn và rỗ. Các tác động được tóm tắt trong số tương đương về độ chống rỗ (PRE) được tính như sau:

PRE = % Cr + 3.3 x %Mo + 16 x %N

(PRE càng cao = Khả năng chống ăn mòn kẽ hở cao hơn)

Nên tham khảo thép không gỉ 316L thể hiện PRE từ 22-28 trong khi một số hợp kim thép không gỉ đặc biệt (ví dụ AL-6XN) có giá trị PRE lên đến 45.

Làm thế nào tôi có thể ngăn chặn nó?

  • Bảy bước đơn giản để bảo vệ trục thép không gỉ của bạn khỏi bị rỗ và ăn mòn vết nứt:
  1. Xem xét môi trường – hàm lượng muối thấp và nhiệt độ nước thấp làm giảm hoặc loại bỏ các vấn đề ăn mòn kẽ hở. Môi trường nước mặn nhiệt đới gây ảnh hưởng trầm trọng tới các vấn đề ăn mòn.
  2. Tránh nhiễm bẩn bề mặt – không còn cặn sắt do sử dụng các dụng cụ thép nhẹ hoặc bàn chải sắt để lại hàng nghìn hạt sắt nhỏ bám trên bề mặt thép không gỉ. Khi được sử dụng, mỗi hạt sắt tự do có thể tạo ra vị trí ăn mòn. Không bao giờ sử dụng bàn chải, chải nhẹ trên trục thép không gỉ. Loại bỏ tất cả các chất gây ô nhiễm, đặc biệt là sắt tự do, bằng cách thụ động axit theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất thép.
  3. Chuẩn bị bề mặt – Chuẩn bị bề mặt thép không gỉ để bề mặt tiếp xúc là nhỏ nhất. Sử dụng thêm lớp áo bọc trục chống rỗ tốt nhất. Sau khi được làm sạch đúng cách, hãy cân nhắc sử dụng lớp sơn phủ chống hà, chống bám cặn chẳng hạn như “Prop Speed” trên bề mặt tiếp xúc bằng thép không gỉ dưới nước.
  4. Kỹ thuật thiết kế & Sửa chữa Nâng cao – Trong điều kiện khí hậu ấm áp và hoạt động trên đại dương, việc lựa chọn các vật liệu bền hơn (giá trị PRE cao) như AQUAMET 22 nên được xem xét cho cả ứng dụng đóng mới và thay thế. Đảm bảo lắp ráp côn chân vịt và khớp nối đúng cách mỗi khi trục được tháo ra để bảo dưỡng để giảm sự hình thành vết nứt trong các bề mặt lắp ráp chồng lên nhau này. Thiết kế và chế tạo để tránh các vết nứt hoặc vết rỗ làm chất lỏng bị mắc kẹt và đọng lại. Hàn xử lý các vết rỗ, kiểm tra các vết rỗ do sơ ý. Tẩy bằng dung dịch axit thích hợp, hồ hoặc gel và rửa sạch để loại bỏ hết cặn hàn.
  5. Vận hành thường xuyên – các giai đoạn đầu của quá trình cạn kiệt oxy, axit hóa và di chuyển clo cần thời gian đáng kể (vài tuần) để xảy ra, hoạt động thường xuyên của thiết bị có xu hướng làm gián đoạn chu trình này trước khi phát sinh hư hỏng nghiêm trọng, đặc biệt là ở các vị trí được hình thành bởi các vị trí làm kín, vòng đệm và vết cắt-cặn trong bạc trục.
  6. Loại bỏ các sinh vật bám – Các sinh vật và các hình thức sinh trưởng khác trong môi trường nước biển rất nhanh chóng tạo ra các “Khe nứt”. Thường xuyên làm sạch và loại bỏ sinh vật biển khỏi thiết bị chạy và thân tàu có thể làm giảm Rỗ & Ăn mòn vết rỗ trên các phần lộ ra của trục.
  7. Bảo vệ catốt – Xem xét việc sử dụng bảo vệ catốt, mặc dù có rất ít dấu hiệu cho thấy điều này làm chậm các bước đầu tiên quan trọng trước “Giai đoạn bắt đầu” của quá trình ăn mòn vết rỗ trong thép không gỉ, một số chuyên gia cho rằng bảo vệ catốt có thể làm chậm giai đoạn lan truyền và nó thường rất hữu ích chống lại các dạng ăn mòn biển khác.

 

Ăn mòn vết rỗ – Làm thế nào có thể sửa chữa được.

Có thể sửa chữa ăn mòn vết rỗ trên trục thép không gỉ. Khu vực trên trục thường yêu cầu sửa chữa nằm trong bộ làm kín hoặc bề mặt áo bọc trục và xung quanh các bạc trục. Khu vực trên trục xung quanh bộ làm kín hoặc bề mặt áo bọc trục phải được sửa chữa để ngăn chặn nước biển xâm nhập và tránh bị ăn mòn hoặc làm kín trục. Tương tự, cần phải sửa chữa bề mặt bạc trục khi sự ăn mòn tạo thành một cạnh sắc nhọn sẽ cắt hoặc làm mòn bề mặt bạc trục. Rỗ ở các khu vực hở trên trục, chẳng hạn như trong ống bao trục, thường không cần sửa chữa.

Trước khi bắt đầu sửa chữa cần có đánh giá tổng thể về trục. Đôi khi, việc mua một trục mới sẽ tốt hơn và tiết kiệm hơn khi so sánh với chi phí để sửa chữa các khu vực lớn, cùng với chi phí nắn trục.

Quá trình sửa chữa được gọi là bọc lại hoặc hàn lại. Quá trình này không đơn giản và chỉ nên được thực hiện bởi một thợ gia công có tay nghề cao và giàu kinh nghiệm. Nó bắt đầu với việc gia công trên máy tiện một khu vực có chiều dài sửa chữa phù hợp, độ sâu của ăn mòn (thường không quá 0,125 ”) và hoàn toàn xung quanh trục. Thao tác này làm sạch và chuẩn bị khu vực được xây dựng bằng vật liệu hàn mới.

Khu vực này sau đó được lấp đầy bằng một mối hàn liên tục bằng cách sử dụng dây phụ phù hợp với luyện kim của vật liệu trục.

Sau khi vật liệu hàn mới nguội, nó được cắt thô trên máy tiện để xử lý. Tiếp theo trục phải được kiểm tra trong máy nắn trục. Khi áp dụng nhiệt cao của hàn vào các đầu trục thường xảy ra sự uốn cong nhỏ. Một trục thẳng hoàn toàn (trong vòng 0,001 ”chạy từ đầu đến cuối) có thể bị uốn cong 0,020” ở phần côn sau khi hàn.

Trục phải được nắn thẳng trước khi tiến hành. Trục phải thẳng để chống rung và nâng cao tuổi thọ của bạc trục, bộ làm kín và hộp số. Nó cũng phải thẳng để gia công cuối cùng và đánh bóng trên máy tiện. Không thể gia công tại khu vực hàn để tránh xỉ hàn bắn vào trục khi chạy trên máy tiện.