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1、工程机械领域腐蚀状况分析 1、综述腐蚀是一种物品受到周遭环境的影响，缓慢的发生化学变化的现象。它在很大程度上直接影响建工建材、环境保护、轻工纺织、交通运输、化学工业、石油工业、机械工业及国防军工的生产和发展。据2014年的腐蚀报告显示，因腐蚀造成的当年直接或间接损失总额达到2万亿人民币。将这一数字平摊到十三亿中国百姓身上，每人每年应承受的腐蚀损失在1000元人民币以上，这一数字是很惊人的。发达国家对腐蚀的重视要比国内早很多：英、美、日、奥等多个国家都曾做过腐蚀损失调查，相比之下我国腐蚀调查工作起步晚，开展得较少。中国科学院海洋研究所在“我国腐蚀状况及控制战略研究”重大咨询项目启动会上指出，如果
2、我们加强腐蚀保护意意识，采取有利的行动，防患于未然，每年有25%-40%的腐蚀损失是可以避免的。根据这一数字推算，每年若做好防护工作，减少的腐蚀损失在5000亿到8000亿。2、工程机械领域腐蚀情况2.1矿山行业工程机械腐蚀情况2.1.1矿山行业腐蚀概况 矿山机械一般在恶劣的环境中工作,潮、烟、尘等因素都可能给设备带来危害,使设备达不到预期的使用寿命。影响机械使用寿命的原因之一为腐蚀。按照接触介质不同,可将机械受到腐蚀现象分为4大类,即:与燃气接触的腐蚀;与冷却水接触的腐蚀;与润滑油接触的腐蚀;与大气接触的腐蚀。 （一）与燃气接触的腐蚀 除电动设备外,矿山机械大部是以内燃机为原动机的。内燃机中
3、,与燃气接触的零件受到的腐蚀有低温腐蚀和高温腐蚀两种类型。 （二）与冷却水接触零件的腐蚀 对于用水作为冷却介质的机械,与冷却水直接接触的零件,经常会发生腐蚀和穴蚀。 （三）与润滑油接触零件的腐蚀 设备使用的润滑油本身是没有腐蚀性的,但如果保管不善,润滑油污损变质,这时就会发生腐蚀。在设备停止运转时,杂质滞留,这时腐蚀比运转时严重。这种腐蚀深度一般为1mm左右,经过用油石研磨、更换润滑油之后,大多数零件还可以继续使用。但是,如果这种腐蚀发生在曲轴圆角等应力集中处,则可能发展成为疲劳断裂。润滑油在使用中,由于受到高温影响,与燃烧气体直接接触,不完全燃烧生成的积碳的溶解,或燃油漏入润滑油中,都能逐渐
4、生成有机酸及硫化物,即发生所谓恶化现象,从而产生腐蚀。要减轻这一类腐蚀,要认真地进行设备保养,及时更换润滑油 （四）与大气接触的零件的腐蚀 由于矿山机械(特别是井下、隧道)作业环境大多是渗、滴、漏水的地方,空气潮湿,设备的外壳、机架、铲运机的铲斗等处都比较容易发生这类腐蚀。这类零件大都是经过发芒、喷漆等处理,若及时地清除锈蚀层,重新覆盖防护层之后,大多都是可以继续使用的。 2.1.2矿山行业腐蚀问题发生的部位及相关技术 高强度圆环链广泛用于矿山机械的刮板输送机、刨煤机和采煤机。牵引链在使用过程中要承受循环载荷和冲击峰值载荷的作用,剧烈的磨损和腐蚀。在含腐蚀性水的巷道中和在打眼放炮工艺下,腐蚀对
5、牵引链使用指标的影响更加剧烈了,因为在高湿度和高温度条件下,放炮时溢出的瓦斯类气体将加速链表面的腐蚀进程。刮板输送机可靠性最低的零部件是牵引链。根据斯柯琴斯基矿业研究所的资料,刮板输送机发生在牵引链上的故障率为16%到36%,并且消除断链故障的难度要大于消除输送机其他故障的平均难度。 圆环链的使用质量指标(静强度、疲劳寿命等)奠定于制造期间。其制造过程包括如下主要工序:用特种圆钢编链、焊接、淬火和回火热处理、定心距校正和试验组合正工序、滚筒处理或喷丸处理。断链最多是由疲劳现象引起的,疲劳的结果发展成裂纹,链环在峰值载荷的作用下于薄弱处断裂。所以制造牵引链时提高其疲劳寿命是当务之急,该任务可以通
6、过某些方法解决:在加校正载荷后产生残余压应力,使圆环材料的性能超越其弹性变形限;喷丸处理使表面冷作硬化。2.1.3减轻腐蚀损失的措施金属的腐蚀过程虽然是缓慢的，但是它所带来的危害却相当大，破坏矿山机械设备的正常工作，降低使用寿命甚至报废，是一个带有普遍性的严重问题。据资料统计，全世界每年因腐蚀而损失的金属制品的重量约占年产量的1513。因此，如何减轻腐蚀的危害又成为一个重要课题。主要措施有：1.正确选材 根据环境介质和使用条件，选择合适的耐蚀材料，如含有镍、铬、铝、硅、钛等元素的合金钢，在条件许可的情况下，尽量选用尼龙。塑料、陶瓷等材料。2.合理设计 在制造矿山机械设备时，虽然应用了较优良的材
7、料，但是如果在结构的设计上不从金属防护角度加以全面考虑，常会引起机械应力、以及热应力、流体的停滞和聚集、局部过热等现象，从而加速矿山机械设备腐蚀过程。因此合理地设计结构应特别加以注意。 不同的金属、气相空间、热和应力分布不均以及各部位之间的其它差别，都会引起腐蚀破坏。因此，设计时应努力使整个部位的所有条件尽可能地均匀一致，做到结构合理、外形简化、表面祖糙度合适。3.覆盖保护层 它是在金属表面上覆盖一层不同的材料，改变表面结构，使金属与介质隔离开来、用以防止腐蚀。4.电化学保护 用一个比零件材料的化学性能更活泼的金属铆接到零件上，形成一个腐蚀电池，零件作为阴极，不会发生腐蚀。 对被保护的矿山机械
8、设备通以直流电流进行极化，以消除这些电位差，使之达到某一电位时，被保护金属的腐蚀可以很小甚至呈无腐蚀状态。这是一种较新的防腐蚀方法，但要求介质必须是导电的、连续的。5.添加缓蚀剂 在腐蚀性介质中加入少量能减少腐蚀速度的物质，可减轻腐蚀，这种加入物叫缓蚀剂。6.改变环境条件 这种方法是将环境中的腐蚀介质去除，减轻其腐蚀作用。如采用通风、陈湿、去掉二氧化硫气体等。对常用金属材料来说，把相对湿度控制在临界湿度（5070）以下，可显著减缓大气腐蚀。在酸洗车间和电解车间里合理设计地面坡度和排水沟，做好地面防腐蚀隔离层来防止酸液渗透地面而使其凸起，免得损坏矿山机械设备贮槽及机械基础。2.1.4矿山行业在腐
9、蚀与防护方面存在的问题（一）化学介质的腐蚀问题 矿山机械面临的化学介质腐蚀，一方面是指地理气候环境对矿山机械设备的腐蚀破坏。根据我国矿山机械工业部对全国铜矿矿井的调查报告显示，沿海地区的井筒支架平均年腐蚀量高达 0.6mm。这意味着我国沿海地区每年钢材损失占到总安装量的3.5%，约有1.9万多吨钢材遭受腐蚀损害。究其原因在于沿海地区气候潮湿，特别是一些有色金属的矿厂设备在尚未投产使用前便 受到海水侵蚀破坏，其经济损失不可估量，而矿山机械作业环境的粉尘，以及与机械设备表面接触的化学介质(如：雨水)也是腐蚀矿山机械的重要因素。另一方面，矿山机械面临的化学介质 腐蚀还指矿山机械工作介质的污染，矿山机
10、械的液压系统往往造成油液污染，当油温过高时，装配不良会引起管路破裂，液压系统泄露现象，流失的液压油会构成矿山机械作业环境的火灾隐 患，严重损害环境安全。(二)矿山机械设备易损件存在的重要问题及原因。(1)易损件用材的耐磨性、耐蚀性低，使用寿命短，更换频繁.备件消耗量大。(2)易损件表面防护技术不好，磨耐蚀性低，服役年限短。(3)易损件用材不当，品种单一，没有系列化.规范化，无标准，使用效果差别很大。(4)新材料、新品种开发较少，没有更新换代产品。(5)在制造中质量不能保证，造成突发性事故，经济损失很大。(6)由于矿山机械设备消耗量大及制造工业中管理问题没有很好解决，易损备件供不应求。2.2新型
11、起重机行业腐蚀报告2.2.1金属结构的腐蚀位置及形式 金属因腐蚀而遭到损坏的形式有两类： 第一类是均匀腐蚀。它是在腐蚀介质作用下，金属整个表面遭受的腐蚀.这种腐蚀的危害性较小，因为构件都有一定的截面尺寸，微量的均匀腐蚀不会明显降低金属的机械性能。但箱形金属结构内腔表面因此而脱掉一层皮，使腹板变薄，也不可忽视； 第二类是局部腐蚀。它是在金属体的局部范围内发生的腐蚀。这种腐蚀会减小构件的有效截面积，使零件容易发生突然断裂（最明显的就是螺栓）.局部腐蚀分为孔腐蚀和晶间腐蚀，比均匀腐蚀的危害大得多。 其中尤以晶间腐蚀最为危险，因为晶间腐蚀沿晶界发展，使晶体之间的联结遭到破坏，金属的机械性能显著下降，而
12、这种不良影响又往往不容易发现。2.2.2选择结构的材料 主要结构材料选择16Mn，结构辅助材料选用低碳钢，紧固、连接材料选用各类合金钢(如40Cr、20CrMnTi等)，薄板件饭金材料选用低碳钢冷轧板材。（一）平台、栏杆、扶梯等板金结构件 采用热浸锌工艺浸锌后应采用钝化抛光处理，其表面应平整、均匀。此类构件很难徐装、维护，容易出事故，所以采用这种长效防腐工艺。（二）连接件与紧固件（1）一般螺栓副采用电镀锌工艺（2）高强螺栓副、塔身连接销等工件采用“SCN+SDL”复合表面处理工艺.使其表面达到提高强度、减少摩擦、防腐蚀、抗咬合的综合性能(法国Pctain公司引进技术)。（3）起升用排绳轴采用电
13、镀硬铬工艺2.2.3腐蚀的严重程度及防腐受重视程度 钢铁腐蚀给人类造成了巨大的经济损失和社会危害，一个国家每年因钢铁腐蚀而造成的经济损失约占其国民生产总值的1%-4%，金属构件的腐蚀、失效，其价值远比金属材料的价值大得多，至于因腐蚀所造成的间接损失，有时是难以统计的。英国在1969年发表著名的“贺尔(Hoar报告)”，估计每年至少损失13.65亿英镑，据美国国家标准局(NBS)调查报告，1975年美国因腐蚀造成的损失竟高达700亿美元。我国至今没有完整的统计数据报道出来，但无数事例表明，各行业均存在普通的腐蚀问题。大气环境中金属材料的腐蚀是造成材料损坏、失效最广泛的一种，这种腐蚀不仅造成巨大的
14、经济损失，而且还严重威胁着各种设备和装置的安全运行和使用寿命。2.2.4金属结构腐蚀原因的分析 腐蚀有化学腐蚀和电化学腐蚀两种类型。 化学腐蚀是在干燥气体或非电解质溶液中进行的。例如，钢铁在干燥（某技术在干燥生产中使用探究）空气中，表面生成铁锈Fe3O4和Fe2O3。另外，温度对化学腐蚀的影响也很大。钢铁在常温下的干燥空气里，其腐蚀的速度是很小的，几乎观察不出来；但是在高温的情况下，钢铁却很容易同空气里的氧气作用，形成氧化铁皮FeO.而且，钢铁中的渗碳体组织也容易在高温下与气体发生如下反应： Fe3C+O2=3Fe+CO2 Fe3C+CO2=3Fe+2CO反应生成的气体逸出钢铁表面，于是钢铁表
15、面便形成了脱碳层，钢铁脱碳必然导致其强度的降低，从而影响材料的使用性能。 腐蚀的另一种类型是电化学腐蚀。当金属的表面有电解质溶液存在时，由于电化学作用而引起腐蚀。 所谓电化学作用就是在化学反应过程中有电流产生，才使腐蚀过程逐渐进行。金属电化学腐蚀的原理与原电池原理相同。形成电化学腐蚀必须具备三个条件：其一，要有电位差存在。就是说不同的金属或同种金属的不同区域之间存在电位差，且电位差愈大，腐蚀愈快。其二，要有电解质溶液存在。即有两个电极材料共处于电解质溶液中。其三，要发生接触。就是说在不同电位的两部分金属之间必须有导体相连或直接接触。只要同时满足上述三个条件，就可以形成电化学腐蚀。 2.2.5防腐蚀方法 根据上述的讨论，只要防止化学反应的产生、破坏腐蚀电池的形成或者强烈阻滞阴、阳极间的电化学过程的进行，就能有效地防止金属锈蚀。大多数金属材料总是存在着电极电位不同的组织和杂质，而且它们又总是紧密接触的，所以，只要不让金属表面与电解质溶液接触，就能够有效地防止金属锈蚀。 目前，被用来防止金属锈蚀的方法主要有：利用钢的基体组织合金化和金属组织单相化来提高金属材料本身的抗蚀能力；利用覆盖法提高金属的抗蚀能力。 覆盖法也称防护法，其实质是把金属同能引起腐蚀的外界条件（如氧气和水份）隔离开来，从而达到
