摘要:当今时代科技的快速发展,带动了社会科技水平的飞速进步,科技的延伸范围不仅仅是在工厂的生产中,更是与日常生活中的方方面面所结合。社会劳动力的主要方式是也由人工变为机械,原因在于为了提高工厂生产的效率,维护工厂运行的资金,减少成本,越来越多的工厂用机械代替了人工劳动力。与此同时,伴随着机械生产的应运而生,机械的腐蚀问题也随之出现,如何提高机械设备的防腐能力成为了工厂生产的首要任务,在不断的研究中企业的科研人员研究出了一系列的防护措施。
关键词:机械腐蚀;原因分析;防护措施
引言:机械设备的投放是为了获取更好的经济效益,减少工厂的成本支出。然而机械设备的腐蚀,在一定程度上会增加设备使用成本,更可能会延误工厂工期,耽误工厂的交易时间,从而影响工厂的正常运营。大量的机械设备腐蚀所造成的的工厂经济损失会达到难以估量的地步。为了保持工厂的正常运行,一般在引进机械设备的同时必须要匹配有效的维修团队,如何更好的对设备进行维护成为研究人员和技术人员探索的目标。
一、机械设备腐蚀概述
1.机械腐蚀的概念
所谓的机械腐蚀是由化学或者化学作用引发的机械的内部零件发生化学变化,从而使得现在的零件状态与之前的形态、体积、密度等产生了根本性的差异,无法达到预期的各项性能。通常金属设备的零部件在接触介质(大气、水蒸气、酸碱物质或者其他溶液)后受到破坏最为严重,腐蚀是指金属在运行的过程中与环境中的某种介质发生的物理、化学的相互作用,使得原有的金属性能发生了变化。机械腐蚀的现象从小了说只是单纯的零部件损坏,从大了说一旦零部件的变异产生了连锁反应(漏电、减压、跳闸等),就会引发整个设备的正常工作,乃至整个产业的停工。
2.腐蚀的原因分析
(1)空气和水分导致腐蚀
在自然界中很多事物都是相生相克的,金属在化学作用下会发生氧化,与空气、湿度接触会发生锈蚀。从金属自身的来说,其物质组成和结构的排布实发生腐蚀的内部因素。金属是由原子组成,而原子的正负原子和电子之间的排列和组合又没有特定的要求,因而在化学变化的过程中,金属活跃度是很大的。另外在工业的生产过程中最长接触到的SO2、CO2、CH4、C3H8、甲苯、油漆苯、氮氧化物、氟化氢等有害气体,在长期的高温高压的环境下难免会发生侧漏的现象,从而进入到机械的内部,与金属相互作用。
(2)机械磨损引起的腐蚀
机械在做功过程中发生的磨损现象很小,以至于管理人员未能及时的发现机械的故障,从而发展到后来整体的、大面积的腐蚀现象。
(3)机械防护措施和技术薄弱
在引进机械劳动力的同时,工厂的运行人员未能认识到机械设备的局限性,盲目的相信机械设备带来的效益,从而未能很好的引进机械设备维护的团队和技术,也未能学习和探究机械设备防腐技能,放任机械劳动力的长期运行,未做好防护保养措施。
3.机械腐蚀的种类
(1)化学腐蚀
金属的表面接触到其他介质,如各种有害化学气体,发生了化学作用后,转化成另一种或生成另一种物质。例如钠的氧化作用(2Na+H2=2NaH)、铝的氧化为(4Al+3O2+2XH2O=2(AlO3.XH2O)+4Hg),根据其氧化的化学方程式可以看出在经过了化学变化之后的金属无法恢复到原来的结构和特性,甚至会衍生出其他的新物质。这就是典型的腐蚀现象。这种化学腐蚀通常发生在各种环境中,如碱性、酸性、干燥和湿度较高以及空气环境较为复杂等等情况下。
(2)电化学腐蚀
电化学腐蚀的主要介质是电解质溶液,主要发生的方式是利用了金属的导电性,其中金属内部的原子组成系统的作用下,通过电极反应发生的腐蚀。例如金属铁和氧气,铁的电极电位始终在氧的电极电位之下,所以规定铁是负极,是遭到腐蚀的一方。电化学腐蚀通常分为全面腐蚀和局部腐蚀,发生电化学腐蚀的金属通常的变现一般为表面出现直径不等的若干小鼓包。电化学腐蚀短期内能使机械设备出现大面积的腐蚀,在空气湿度较高时最容易发生电化学腐蚀。
二、机械设备防腐措施的科学探究
1.加强机械的管理
对于工厂来说排放出来的有害、易发生化学作用的气体居多,而这些气体在腐蚀机械的过程中几乎占了主导地位,因此想要提高机械的防腐能力,必须从工厂的节能减排开始,只有从环境介质的角度出发才能防止机械在源头上被腐蚀。
针对不同材质的机械设备,应当综合它的材质组成、属性和它的工作环境。如干燥而产生的化学腐蚀,可以适当的以注入水的方法去改变环境对机械的影响;而针对潮湿环境下引发的电化学腐蚀,可以加入适当的干燥剂。
上述措施能否有效应用,需要建立在完善的机械管理制度之上,这就需要有专业的维护团队,且拥有较高的维护防腐技术水平,同时应建立监督机制,随时发现机械设备中存在的腐蚀问题,做到定期检查定期维护,减少腐蚀的几率。
2.选择防腐性能较高机械制造材料
要从根本上降低机械腐蚀问题,必须要从金属的结构和组成来改变,即机械设备所采用的原材料防腐性能要好,尤其是关键部件和成本较高的部件。放弃体内原子属性活泼的金属,选用防腐性能更好的材质,当然必须要控制其投放成本在可预测范围内。根据企业生产环节中所采用的设备和工艺,来选择合适的零部件。
例如在没有高强度损毁的外力生产中可以考虑使用塑料材质的机械设备。塑料是由高分子聚合物组成的,一般塑料的化学组成成分为苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、和聚酰胺(P八)等好几种单一的材质复合组成的。塑料的成分活跃度稳定,不会受到环境中的介质影响,且塑料的成本相对金属来说较低。对于强度较大的生产部门可以再机械设备的制作中加入一些惰性金属,比如说铅、钛、铬、钦等成分,也可以用合金代替纯粹的金属,提高机械设备的防腐能力。
3.充分的利用电化学技术针对防腐
(1)牺牲阳极保护法
牺牲阳极保护法是用电极电势较低的金属(做阳极),保护电极电势较高的金属,并将其固定在被保护金属的上方,形成腐蚀电池,可想而知被保护的金属则成为阴极,阴阳两极中阴极得到保护,阳极则被腐蚀。牺牲阳极保护法一般用在建造海轮的外壳、海水中工作的金属设备、和其他防泄漏的存储设备。其一般的常用材料是铝、锌或者是金属合金等。
(2)外加电流法
该方法需要用某种金属制作电解池,即将被保护金属的与外加电流分别作为电解池的两个极,外加电流必须要比被保护金属的电流小,外加电流所代替的就是在牺牲阳极保护法中的电极电势小的金属。外加电流同样是作为阳极,被保护金属作为阴极而被保护,消耗和磨损外加电流。
(3)添加金属属性不活泼的物质
根据工厂生产性质、生产任务的不同,选用不同的设备材质,在制作设备的金属中选择性质不活泼的金属进行有比例的添加,制作成合金或者非金属,比如说不锈钢的抗锈性能就比纯金属的好。
(4)金属镀膜保护
金属镀膜又被称作化学镀膜,即在金属的表面涂覆能阻碍金属和氧化物质发生接触的物质,减缓金属在环境介质的影响下发生化学变化的作用,这层膜还能填充金属表面的缝隙,从而达到提高金属硬度的目的,提高了金属的稳定性,经过调查表明已经采用的镀膜金属有镍、铬、钴等。
结束语:机械设备防腐的必要性在于提高使用的安全性和延长设备寿命。机械由于大部分部件结构都采用金属,而金属是最容易出现腐蚀的,受到各种酸性和碱性环境影响,腐蚀问题较为严重。为了方式机械设备腐蚀,首先应做好防腐管理,建立较高水平的维护保养技术团队;其次要从源头上采用具备高防腐能力的机械,延长使用时间。另外就是采用目前较为先进的防腐技术,综合来达到防腐的目的,从而维持机械设备的长期稳定、安全的运转。
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