Наводораживание металла это

Содержание
  1. Гальваническое покрытие
  2. Классификация гальванических покрытий
  3. Свойства электролитических покрытий
  4. Влияние гальванических покрытий на свойства основного металла
  5. Крепеж из металла: можно ли продлить срок его службы?
  6. Виды защитных покрытий и основные методы их нанесения
  7. Цинковые покрытия
  8. Кадмиевые покрытия
  9. Никелиевые покрытия
  10. Хромовые покрытия
  11. Оксидирование
  12. Фосфатирование
  13. Антифрикционные покрытия
  14. Порошковое окрашивание
  15. Защитные и декоративные покрытия сталей и сплавов, способы их нанесения, применяемость
  16. Фосфатное покрытие
  17. Оксидное покрытие
  18. Латунирование и никелерование
  19. Лакокрасочные покрытия
  20. Нитрид-титанирование (TiN)
  21. Влияние гальванических покрытий на свойства стали. Часть 2
  22.  Наводораживание при покрытии стали хромом
  23. Термическая обработка
  24. Похожие публикации:
  25. Классификация процессов внутренней и наружной коррозии на магистральных и промысловых трубопроводах — электронный каталог продукции,разработка мобильных приложений,АОС,автоматизированные обучающие системы,семинары по нефтегазовой тематике,разработка СТУ,СТУ
  26. Скачайте наше специализированное учебно-справочное приложение «Защита от коррозии»

Гальваническое покрытие

Наводораживание металла это

Нанесение гальванических покрытий – один из наиболее распространенных способов защиты металлов от коррозии. Качество гальванического покрытия очень сильно влияет на качество готовых изделий, их долговечность и эксплуатационные характеристики.

Гальванические покрытия нашли широкое применение во многих отраслях народного хозяйства не только как хорошее средство при защите металлов от коррозии. Гальванически нанесенный слой металла может значительно повысить износостойкость основного изделия, его электропроводность и многие другие важные показатели.

Получают гальванические покрытия путем выделения металла из раствора его солей под действием электрического тока. При этом в качестве анода выступает вспомогательный электрод, который подключается к положительному полюсу источника тока. Катод – это сама деталь, на которую наносится гальваническое покрытие.

Классификация гальванических покрытий

Учитывая требования, которые предъявляются к эксплуатационным характеристикам деталей,  гальванические покрытия  можно условно разделить на три типа:

— защитно-декоративные гальванические покрытия (используются для придания поверхностям декоративных и защитных свойств одновременно);

— защитные электролитические покрытия (применяются для защиты  деталей от коррозии в различных агрессивных средах);

— гальванические покрытия специального назначения (используются для того, чтоб придать поверхности металла определенных специальных свойств, таких, как магнитные, твердость, износостойкость, электроизоляционные и др.). Также гальванические покрытия специального назначения  могут быть нанесены для восстановления  изношенных деталей

В зависимости от механизма защитного действия все гальванические покрытия подразделяются на: катодные и анодные. По сравнению с потенциалом защищаемого металла, анодные покрытия всегда имеют более электроотрицательный, а катодные – более электроположительный потенциал. Например, по отношению к стали  кадмий и цинк являются анодными покрытиями, а золото, никель, серебро, медь – катодными.

Механизм защитного действия гальванического покрытия  во многом зависит не только от природы  металла, но и от состава эксплуатационной среды.

Свойства электролитических покрытий

Шероховатость поверхности

Всегда после того, как гальваническое покрытие нанесено, шероховатость поверхности незначительно меняется. Как правило, немного увеличивается.

Твердость электролитически металлизированной поверхности

Для измерения твердости электролитического покрытия используют прибор ПМТ-3. Алмазная пирамида, вмонтированная в него, вдавливается в покрытие под различной нагрузкой. Далее по размерам оставшегося следа (отпечатка) и вычисляется микротвердость покрытия. Выражается данный показатель по Виккерсу в мегапаскалях.

Электрические свойства

Эти свойства важны при изготовлении различных деталей приборов, контактов и многого другого. К ним относятся  контактное (переходное) сопротивление и электропроводность.

При нанесении гальванического покрытия следует помнить, что оно оказывает влияние и на физико-механические свойства основного (покрываемого) металла. Это вызвано свойствами самого покрытия и наводороживанием покрываемого металла.

Наводороживание сталей приводит к уменьшению их  пластичности. Степень влияния водорода на механические свойства сталей сильно зависит от ее структуры (мартенсит, тростит, аустенит  и т.д.).

Например, сталь с троститной структурой  охрупчивается сильнее, чем с сорбитной. Самое сильное влияние проявляется на сталях с мартенситной структурой.

  При нанесении гальванического защитного покрытия на высокопрочную сталь, которая имеет высокие внутренние напряжения, есть риск возникновения трещин.

Влияние гальванических покрытий на свойства основного металла

Сопротивление усталости
После нанесения гальванического покрытия основной металл легче поддается воздействию усталостных напряжений (снижается сопротивление  усталости металла).

Хромовые гальванические покрытия оказывают на сталь наиболее сильное влияние  (особенно на высокопрочные марки).

Это обуславливается, в основном, наводороживанием стали, а также низкой пластичностью и прочностью хрома.

Наводороживание при нанесении гальванических покрытий. Наиболее сильное наводороживание наблюдается при нанесении гальванического покрытия в цианистых электролитах. В кислых электролитах наводороживание немного меньше, но, все же, достаточно для того, чтоб негативно повлиять на качество основного металла.

При нанесении гальванического покрытия большое влияние на степень наводороживания стали оказывают: структура и природа покрытия, состав электролита и плотность тока.

Для того, чтоб правильно оценить изменение механических свойств стали, необходимо учитывать влияние на нее не только водорода, но и самого покрытия, т.к. иногда защитное покрытие оказывает меньшее влияние, чем продиффундировавший в поверхностные слои водород.

Например, чем дольше длиться процесс хромирования, тем сильнее уменьшается пластичность стали и  увеличивается наводороживание.

Если оценивать изменение пластичности стали при хромировании, взяв за основу испытания образцов с хромовым покрытием на изгиб, то окажется, что с увеличением продолжительности хромирования (а в результате и толщины защитного слоя) относительная хрупкость уменьшается.

Из этого следует, что для того, чтоб оценить степень охрупчивания стали после нанесения гальванического покрытия, метод испытания образцов на изгиб можно применять только для мягких эластичных покрытий. Т.к. в случае твердого защитного слоя (как хромовое покрытие), метод может не дать правдивых результатов о степени наводороживания стали.

Основное влияние на наводороживание стали при нанесении гальванического покрытия оказывает концентрация адсорбированных атомов водорода, поэтому важным параметром для определения степени наводороживания можно считать и время до начала растрескивания стали.

Итак, для того, чтоб определить степень наводороживания стали при нанесении гальванического покрытия можно использовать:

— пластичность на изгибе плоских образцов из стали мартенситной структуры с уже нанесенным гальваническим покрытием (желательно использовать данный метод для цинковых, кадмиевых покрытий, т.е. мягких);

— пластичность стали с гальваническим покрытием;

— отрезок времени до начала разрушения стали при нанесении гальванического покрытия.

Наводороживание при цинковании. Цинкование стали может проводиться в цианистых, кислых и некоторых других электролитах.

Если процесс нанесения цинкового покрытия проводить  при рН 4 в сернокислом электролите, который не содержит никаких поверхностно-активных веществ (ік при этом равен 1А/дм2), то наводороживание стали протекает очень медленно.

При введении ПАВ (например, сернокислого алюминия или декстрина) наводороживание значительно возрастает. То же наблюдается и при повышении плотности тока.

При гальваническом цинковании стали У8А в подогретый электролит добавляют 10г/л декстрина. Это уменьшает наводороживание.

Если процесс нанесения гальванического покрытия проводить в цианистых электролитах, то будет наблюдаться достаточно сильное наводороживание стали и, соответственно, уменьшение  ее пластичности. Высокопрочные стали  в данном электролите более подвержены водородному растрескиванию.

При цинковании напряженной стали 40ХГСН2А при разных плотностях тока в хлористоаммонийном электролите водородное растрескивание не наблюдается.

Наводороживание при хромировании. При гальваническом нанесении хромового защитного слоя  наблюдается как наводороживание стали, так и самого покрытия, поэтому для удовлетворительного конечного результата процесса хромирования очень важно правильно подобрать режимы.

Большое влияние на количество проникшего в сталь водорода оказывает температура электролита. При повышенной температуре  (около 75°С) водород легче проникает в поверхностные слои стали. В зависимости от природы стали количество продиффундировавшего водорода может увеличиться в 6 – 10 раз.

Это связано с  возрастанием диффузии водорода при повышении температуры и способностью хрома его удерживать. Молочный хром в 1 грамме может содержать около 1,7 – 2,5 см3 водорода, а блестящий – 5,5 – 6,5 см3.

При нанесении на поверхность блестящего хрома в сталь проникает почти в 10 раз меньше водорода, чем при покрытии молочным хромом.

Кроме температуры электролита хромирования на наводороживание стали большое влияние оказывает и состав раствора (в совокупности с режимами электролиза).

При ік = 90А/дм2 увеличение содержания H2SO4 с 2,5 до 7,5г/л оказывает значительное влияние на проникновение водорода в сталь при температуре электролита около 75°С (снижается диффузия), а при понижении температуры до 55°С особого влияния не наблюдается.

При гальваническом нанесении хромового покрытия несколько меняются характеристики основного металла. Происходит уменьшение пластичности стали.

Особенно хорошо это наблюдается в первые 10 минут процесса (увеличивается наводороживание и уменьшается пластичность).

О интенсивности наводороживания можно судить по количеству пузырьков водорода, которые появляются на поверхности стали в процессе электролиза. Ближе к середине и к концу процесса хромирования наводороживание стали снижается.

Наводороживание при травлении. Чем дольше длится процесс  травления, тем сильнее происходит наводороживание металла, соответственно, уменьшается пластичность стали.

В начале процесса травления скорость наводороживания зачастую максимальна, далее она постепенно уменьшается. Большое влияние при травлении оказывают также природа и концентрация кислоты. Например, в растворе соляной кислоты наводороживание стали меньше, чем в H2SO4.

В то же время, с увеличением концентрации соляной кислоты наводороживание уменьшается, а в H2SO4 – увеличивается.

Для уменьшения степени наводороживания сталей при травлении, в травильную ванну дополнительно вводятся ингибиторы коррозии.

Не все вещества данного типа уменьшают одновременно  степень растворения металла в кислоте и  наводороживание.

Например, тиомочевина в растворе H2SO4 очень хорошо себя проявляет при защите металла от коррозии, но усиливает наводороживание. А диэтиланилин тормозит процесс наводороживания и выступает слабым ингибитором коррозии.

Крепеж из металла: можно ли продлить срок его службы?

Наводораживание металла это
Перепады температур, высокое давление и влажность, неблагоприятный химический состав атмосферы способствуют преждевременному износу металлического крепежа. Именно поэтому для его защиты применяются специальные покрытия, о которых пойдет речь в данной статье.

В результате постоянных механических воздействий и влияния факторов окружающей среды металлические крепежные изделия подвергаются быстрому разрушению. Перепады температур, высокое давление и влажность, неблагоприятный химический состав атмосферы способствуют коррозии металла.

Именно поэтому крепеж без специальных защитных покрытий применяется сегодня крайне редко.

Во многих случаях используется сразу несколько методов защиты, что позволяет максимально улучшить конечный результат: придать деталям хорошие антикоррозионные свойства, повысить их прочность и обеспечить привлекательный внешний вид.

Рассмотрим основные виды покрытий для крепежа, их свойства и особенности нанесения.

Виды защитных покрытий и основные методы их нанесения

Выделяют две основных группы защитных покрытий: металлические и неметаллические.

В качестве неметаллических покрытий используют резиноподобные вещества, полимеры, краски, оксиды и фосфаты, специальные антифрикционные составы.

Металлы – цинк, кадмий, никель и некоторые другие – наносятся на крепеж механическими или электрохимическими методами.

Последние наиболее эффективны, так как обеспечивают защиту изделий за счет протекторного действия даже в случае повреждения верхнего слоя. Покрытия, нанесенные механическими способами (окрашиванием и пр.

), просто изолируют металл от окружающей среды и работают только при сохранении своей целостности.

Электрохимические покрытия – результат осаждения на защищаемых поверхностях ионов определенных металлов. Такие покрытия подразделяются на анодные и катодные. Электродный потенциал первых в атмосферных условиях ниже, чем у обрабатываемых материалов. У катодных покрытий все наоборот – именно поэтому они защищают детали только механически.

Цинковые покрытия

Цинковые покрытия применяются для крепежа наиболее часто. Это обусловлено высокой природной стойкостью самого цинка и его способностью обеспечивать электрохимическую (анодную) защиту при температуре до +70 °С. При более высоких температурах цинк защищает механически.

Покрытие из цинка можно получить горячим или электролитическим методом. Полученные слои будут отличаться толщиной, строением, плотностью и некоторыми другими характеристиками.

Цинковое покрытие, полученное горячим способом, толще, чем электролитическое (от 50 до 150 мкм), поэтому оно может изменять размеры деталей. Из-за невозможности точной регулировки толщины нанесения наблюдаются высокие потери металла.

При электролитическом методе создания покрытия экономия металла составляет до 50 %, при этом твердость, однородность и химическая стойкость полученного слоя выше. Толщина такого покрытия невелика (5… 35 мкм), поэтому в некоторых случаях могут наблюдаться наводораживание и охрупчивание защищаемого металла.

И горячий, и электрохимический методы цинкования вредны для экологии, поэтому для производителей актуальна проблема утилизации отходов.

Детали с цинковым покрытием могут подвергаться пассивированию или фосфатированию – это повышает их коррозионную и механическую стойкость.

Желтое (хроматное) пассивирование происходит при погружении оцинкованных изделий в раствор хромовой кислоты или ее солей. В результате соединения хрома и цинка образуется хроматная пленка с высокими защитными свойствами, которые практически не изменяются даже при механическом повреждении слоя.

Хроматирование (хроматное пассивирование) придает изделиям желтый или зеленовато-желтый цвет с радужным оттенком.

Если оцинкованные крепежные изделия планируется окрашивать, иногда их подвергают фосфатированию (подробнее об этой операции далее).

Кадмиевые покрытия

Цвет, механическая прочность и другие показатели кадмиевых покрытий близки к цинковым, однако их применяют намного реже из-за токсичности.

Кадмий и его соединения обладают отличными водооталкивающими свойствами, поэтому кадмированные изделия используют в зонах повышенной влажности и конденсации водяного пара.

Никелиевые покрытия

Никель является катодным покрытием по отношению к углеродистой стали, поэтому защищает ее только механически. Для никелирования деталей используются ванны колокольного или барабанного типа с электролитом из сернокислого никеля.

Никелированные изделия имеют привлекательный внешний вид, однако со временем блестящее покрытие тускнеет. Кроме того, из-за малой коррозионной стойкости никеля для крепежных изделий его применяют крайне редко. В основном, он используются в мебельной промышленности (для обработки фурнитуры и пр.).

Хромовые покрытия

Так же, как и никель, хром редко применяется для крепежных изделий. Хромированные детали имеют эстетичный внешний вид, однако предел их выносливости вдвое ниже, чем у стальных.

Хромирование наравне с латунированием, используется, прежде всего, в декоративных целях (например, для деталей крепления мебели).

Оксидирование

Оксидирование заключается в создании на поверхности металлического изделия оксидной пленки в результате окислительно-восстановительной реакции.

Этот метод используют преимущественно для получения защитных и декоративных покрытий, а также для формирования на изделиях диэлектрических слоев. Различают термические, химические, электрохимические (анодные) и плазменные методы оксидирования.

По антикоррозионным и адгезионным свойствам оксидные покрытия близки к фосфатным. Сталь после оксидирования приобретает серо-черные оттенки – конкретный цвет зависит от режима операции.

Фосфатирование

Фосфатирование представляет собой обработку стальных деталей специальным химическим составом, в результате чего на их поверхностях образуется фосфат железа. Он обладает высокими защитными свойствами, однако не отличается эстетичным видом.

Фосфатная пленка может иметь разную кристаллическую структуру – она зависит от качества подготовки поверхности. Лучшими считаются мелкокристаллические пленки, связанные с основным металлом на молекулярном уровне. Они легко окрашиваются и имеет высокую маслоемкость.

Считается, что по антикоррозионной стойкости фосфатные покрытия превосходят оксидные. Стоит, однако, отметить, что и те, и другие выдерживают только легкие условия эксплуатации. При дополнительном промасливании или гидрофобизировании они могут использоваться в средних и жестких условиях.

Дополнительная обработка деталей после фосфатирования – например, с помощью антифрикционных покрытий – повышает их эксплуатационные свойства.

Антифрикционные покрытия

Антифрикционные твердосмазочные покрытия – сравнительно новые средства для защиты крепежных изделий. Они могут применяться как отдельно, так и в комплексе с другими методами обработки крепежа (например, после фосфатирования).

Тонкий композиционный слой, формируемый покрытиями, обладает высокими защитными и смазочными свойствами.

Такой функционал достигается благодаря содержанию в данных материалах мелкодисперсных частиц твердых смазок. Они заполняют микронеровности сопряженных поверхностей, тем самым уменьшая силу их трения и фрикционный износ.

За счет специальных добавок покрытия защищают детали от коррозии и других негативных явлений.

Одни из самых востребованных на сегодняшний день покрытий выпускаются в России под брендом MODENGY. Доступно более 16 видов материалов на основе дисульфида молибдена, ПТФЭ, графита и других твердых компонентов, а также органических и неорганических связующих веществ.

Все они имеют высокое сопротивление сжатию и малое сопротивление сдвигу – это позволяет добиться максимально низкого коэффициента трения при их использовании (всего несколько сотых при контактных давлениях, соизмеримых с пределом текучести материала основы).

Для крепежных изделий предназначены покрытия MODENGY 1010, MODENGY 1011 и MODENGY 1014 на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ). Они обладают особой химической стойкостью, поэтому обработанный ими крепеж применяется на объектах нефтегазового комплекса: в металлоконструкциях морских нефтедобывающих платформ, емкостном оборудовании, резервуарных парках и т.д.

Практика использования ПТФЭ-покрытий MODENGY выявила их отличные антикоррозионные и противозадирные свойства.

Выбор конкретного вида покрытия для крепежа зависит от конструкции изделия, решаемых задач, условий эксплуатации.

Покрытия наносятся методом окрашивания (чаще всего из распылительного оборудования) на предварительно очищенные и обезжиренные поверхности.

Сильные загрязнения удаляются с деталей механическими способами, для финишной очистки и обезжиривания используется специальный растворитель MODENGY 1013. Им же разбавляют сами покрытия в случае необходимости, а также очищают оборудование после окончания работ.

Порошковое окрашивание

Практически все крепежные изделия могут подвергаться окрашиванию, однако степень адгезии красок различается и зависит от вида крепежа, степени его загрязненности и многих других факторов.

Наиболее распространенным методом окрашивания является порошковое. Полимерные порошкообразные смеси наносят на поверхности изделий, подвергают нагреву и выдерживают при заданной температуре несколько минут.

Окрашенные детали приобретают относительную стойкость к атмосферным явлениям и имеют множество цветовых вариантов. Именно поэтому окраске подлежит, в первую очередь, кровельный крепеж (саморезы). Для удобства производителей и потребителей он кодируется по одной из существующих систем колористики.

Выбор того или иного защитного покрытия для крепежа должен зависеть его совместимости с обрабатываемым материалом.

Антифрикционные твердосмазочные покрытия – наиболее универсальный способ защиты деталей от коррозии и износа. Они не требуют сложной предварительной обработки, особых инструментов и технологий нанесения, но при этом гарантируют качественную защиту поверхностей от негативных внешних факторов.

Защитные и декоративные покрытия сталей и сплавов, способы их нанесения, применяемость

Наводораживание металла это

Для увеличения срока службы крепежных изделий и придания им товарного вида используются защитные и защитно-декоративные покрытия. В ЦКИ в основном используются следующие виды покрытий:

  • цинкование;
  • фосфатирование;
  • оксидирование;
  • латунирование;
  • никелерование;
  • порошковая окраска;
  • нитрид-титанирование (TiN).

Фосфатное покрытие

Фосфатное покрытие – результат фосфатирования. Так называют процесс химической обработки стали (как, впрочем, и других металлов и сплавов), в растворах фосфорнокислых солей щелочных металлов или аммония. В результате фосфатирования на поверхности изделия возникает слой из труднорастворимых солей – фосфатов железа.

Покрытие имеет цвет от темно-серого до черного и шероховатую поверхность. Обычная толщина защитного слоя составляет 2-5 мкм. Он устойчив против воздействия керосина, смазочных масел, кислорода воздуха, выдерживает кратковременный нагрев до 5000С и охлаждение до — 750С, но разрушается под действием кислот и щелочей.

Часто используется как грунт – покрытие под окраску.

В нашем ассортименте фосфатные покрытия можно встретить:

  • на саморезах для крепления гипсокартонных и гипсоволоконных плит

Оксидное покрытие

Оксидное покрытие – результат оксидирования. Так называется процесс получения на поверхности изделия искусственно образованной пленки, состоящей преимущественно из оксидов покрываемого материала.

В случае оксидировании сталей и чугунов на их поверхности образуется темная пленка, состоящая условно из оксида железа Fe3O4 толщиной всего несколько мкм. Среди прочих других, наиболее распространен способ химического оксидирования.

При его реализации покрываемое изделие погружают в кипящий раствор, чаще всего состоящий из щелочи и окислителей — нитратов и нитритов. Получающаяся пленка плотно сцеплена с металлом основы, имеет черный цвет.

Для повышения коррозионной стойкости пленку промасливают, благодаря чему ее поры заполняются и становятся непроницаемыми для внешней агрессивной среды. Одним из широко распространенных вариантов оксидирования является воронение. Название происходит от цвета покрытия. Оно черное с синим отливом, как крыло у ворона.
 

В нашем ассортименте оксидные покрытия можно встретить:

  • на винтах установочных, где недопустимо использование мягкого покрытия;
  • на стопорных кольцах DIN 471 и 472
  • на шайбе упорной быстросъемной DIN 6799.

Латунирование и никелерование

Латунирование придает покрываемым изделиям декоративные свойства. Чаще всего используется при монтаже сантехники. Основными составляющими латуни являются медь и цинк в разных сочетаниях, но в принципе преобладает медь. Типичная латунь имеет золотистый цвет. Общепринятый состав электролитически осаждаемой латуни содержит около 60-70% меди и 30-40% цинка.

Латунированные детали представлены в ассортименте ЦКИ мебельными винтами и шурупами, а также мебельными декоративными гайками.

Никелерование используется для придания крепежу большей стойкости в соляном тумане. Толщина наносимого покрытия обычно составляет от 1 до 50 мкм.

Никелированию подвергаются детали, изготовленные из стали и сплавов на основе меди, алюминия, железа, а также гальваническое никелирование может наноситься на изделия из титана, молибдена, вольфрама.

При никелировании стальных деталей на них обычно наносится подслой меди.

В ЦКИ никелем покрываются заклепки. С подробностями вы можете ознакомиться в разделе «Заклепки».

Лакокрасочные покрытия

Порошковая покраска придает изделиям декоративный вид и стойкость к коррозии. Покраска саморезов, заклепок и другого крепежа увеличивает срок его эксплуатации. Также плюсом является отсутствие «заливания» сложных шлицов на саморезах и винтахтаких как внутренний шестигранник и Torx, а также высокая адгезия к подложке.

Нитрид-титанирование (TiN)

Нитрид титана применяется для покрытия режущего инструмента и битах для увеличения ресурса.

В ассортименте ЦКИ вы можете найти следующие изделия с титан-нитридовым покрытием:

Сверло DIN 338 HSS-G TiN;

Бита TiN Felo.

Понравился материал?

Влияние гальванических покрытий на свойства стали. Часть 2

Наводораживание металла это

При покрытии стали цинком широкое применение находят сульфатные, хлоридные, борфторидные, цианистые, цинкатные, аммонийные и другие электролиты.

При покрытии стали цинком в сернокислом электролите, содержавшем в своем составе сульфат цинка, сульфат натрия и борную кислоту при pH = 4 и плотности тока 1А/Дм2 происходит лишь небольшое наводораживание стали (см. «Процесс цинкования»).

Введение в электролит поверхностно-активных веществ (декстрина, сульфата алюминия) увеличивает наводораживание, причем  введение декстрина вызывает большее наводораживание, чем сульфата алюминия. Объяснить это можно тем, что введение ПАВ уменьшает выход по току, тем самым способствуя интенсивному выделению на катоде водорода, т.е., наводораживание поверхности.

При повышении плотности тока при покрытии стали цинком  наводораживание  возрастает, а повышение температуры электролита с добавкой декстрина уменьшает  наводораживание стали.

При покрытии стали цинком  в цианистом электролите происходит сильное наводораживание и связанное с этим уменьшение пластичности стали. Высокопрочные стали обнаруживают при этом высокую склонность к водородному растрескиванию.

При покрытии стали цинком  в хлораммонийном электролите при различных плотностях тока (от 0,5 до 1,5 А/дм2) водородного растрескивания у стали 40ХГСН2А  не наблюдается. Однако,  добавление в электролит добавки роданистого аммония при pH = 7 вызывает значительное наводораживание стали.

В процессе электроосаждения хрома происходит наводораживание покрытия и основного металла (см. «Покрытие хромом – это надежно и красиво!»). Поэтому важно оценить влияние режимов хромирования на содержание водорода в стали и в хроме.

Хромовое покрытие

Установлено, что значительное влияние при покрытии стали хромом оказывает плотность тока: чем меньше плотность тока, тем больше время хромирования для покрытий одинаковой толщины и больше водорода проникает в сталь.

При покрытии стали  опасны низкие плотности тока, при которых хром не осаждается, а выделяется лишь водород, происходит наводораживание основного металла. Такие режимы могут реализовываться на участках детали, плохо изолированных или труднодоступных для электрических силовых линий (в случае сложнопрофилированных поверхностей).

Наибольшее наводораживание  при покрытии стали хромом возникает при увеличении температуры от 55 до 75°С,так как  диффузия водорода в сталь усиливается в 6 – 10 раз. Это обусловлено возрастанием коэффициента диффузии водорода и изменением структуры хрома и его способности к наводораживанию.

При покрытии стали  блестящим хромом наводораживание стали почти в 10 раз меньше, чем при нанесении молочного хрома.

Изменение состава электролита изменяет  наводораживание при покрытии стали вследствие изменения скорости осаждения и структуры хрома. Например, увеличение содержания серной кислоты от 2,5 г/л до 7,5 г/л при плотности тока 90 А/дм2 существенно снижает наводораживание  стали при 75°С.

Наводораживание  стали зависит от вида  ее обработки перед хромированием. Влияние упрочняющей обработки поверхности связано в основном  с изменением микрорельефа поверхности, который отличается при использовании шлифования, виброупрочнения шариками и пескоструйной обработки.

Количество диффундированного в сталь водорода, т.е. наводораживание, при хромировании существенно зависит от природы стали и значительно влияет на характеристики пластичности.

С повышением температуры электролита наводораживание основного металла увеличивается, а пластичность уменьшается.

Термическая обработка

После нанесения гальванических покрытий стали проводится термическая обработка деталей, чтобы снять наводораживание, т.е.,  удалить водород из покрытия и основного металла с целью восстановления исходных физико-механических свойств основного металла и улучшения физико-механических свойств покрытия.

Термическую обработку деталей после нанесения цинковых покрытий стали проводят при температуре 180 – 200°С в течение 2 – 3 часов, после хромирования – при температуре 200 – 230°С в течение 3 часов.

При этом вначале термообработки происходит быстрое выделение водорода, через 2 часа скорость замедляется  и только к концу третьего часа выделяется основное количество водорода, а оставшееся практически не влияет на механические свойства основного металла.

При обезводораживании хромированных покрытий сталей уменьшается содержание водорода как в основном металле, так и в хроме.

Следовательно, применение термообработки чтобы снять наводораживание и упрочняющей обработки поверхности пластическим деформированием (пескоструйной обработки, вибронаклепа и т.д.

) позволяет проводить многократно покрытие стали с восстановлением хромового покрытия при каждом ремонте.

Как уменьшить наводораживание металла при нанесении других гальванических покрытий – обращайтесь к нам!

Как уменьшить наводораживание металла при нанесении других гальванических покрытий – обращайтесь к нам!

Похожие публикации:

Запись опубликована в рубрике Конструкторский отдел. Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Классификация процессов внутренней и наружной коррозии на магистральных и промысловых трубопроводах — электронный каталог продукции,разработка мобильных приложений,АОС,автоматизированные обучающие системы,семинары по нефтегазовой тематике,разработка СТУ,СТУ

Наводораживание металла это

Коррозией (от лат. «corrosio» — «разъедание») металлов называется разрушение их поверхности в результате окисляющего воздействия окружающей среды.

В процессе эксплуатации металлических магистральных и промысловых трубопроводов всегда происходит коррозия с образованием и развитием дефектов под воздействием внешних и внутренних факторов (воздействие коррозионной среды, статических и динамических напряжений, температуры и т.д.

) и, как следствие, их разрушение. Коррозионное состояние трубопроводов определяется степенью коррозионного влияния на них окружающей среды и уровнем защиты от этого влияния.

Степень коррозионного влияния наиболее объективно определяется свободной скоростью роста коррозионных повреждений (Vкорр), измеряемой в мм/год.

Многообразие природно-климатических условий РФ создает широкий диапазон скоростей почвенной наружной коррозии: от 0,25 — 0,3 мм/год в районах Сибири и Приполярья до 0,8-1,2 мм/год в южных регионах РФ и на Кавказе. Факторами дополнительной опасности являются значительные блуждающие токи (скорость роста дефектов: 0,1….

10 мм/год) и индукционная коррозия (скорость роста дефектов: 0,05….3 мм/год) в промышленных районах центральной России. Скорость роста коррозионных дефектов в результате микробиологической наружной коррозии составляет 0,1…1,5 мм/год.

В целом, наружную коррозионную опасность для объектов нефтегазового комплекса РФ можно характеризовать средней скоростью разрушения трубопроводов в 0,4….0,7 мм/год. Скорость роста внутренних коррозионных дефектов существенно превышает вышеуказанные цифры и может составлять до 10 мм/год.

Существенной особенностью трубопроводов является то, что для них опасно появление даже самого мелкого сквозного проржавления, нарушающего их герметичность. У трубопроводов при этом возникают большие утечки транспортируемых продуктов, вызывающие опасность для окружающей среды, а иногда и опасность серьезных аварий вплоть до взрывов.

Указанные скорости роста обусловлены протеканием нескольких видов коррозионных процессов, различающихся между собой по механизму протекания: химическая коррозия, электрохимическая коррозия и коррозионное растрескивание под напряжением.

 Химическая коррозия металлов — это гетерогенное взаимодействие металла с коррозионной средой, при котором окисление металла и восстановление окислителя происходит одновременно.

Движущей силой процесса химической коррозии является уменьшение общей свободной энергии системы окислитель-восстановитель вследствие протекания химической реакции.

Наиболее распространенным видом химической коррозии является коррозия металлов в газах, особенно при повышенных температурах.

На объектах нефтегазового комплекса наиболее часто встречается электрохимическая коррозия.

Причиной протекания данного процесса является  возникновение на поверхности металла, соприкасающегося с электролитом, большого количества коррозионных гальванических элементов.

Возникновение таких коррозионных элементов вызвано различными величинами собственных потенциалов отдельных участков поверхности металла.

Это различие потенциалов на поверхности металла обусловливается как внутренними, так и внешними факторами. К числу внутренних факторов относятся: природа металла, его кристаллическое строение, наличие внутренних напряжений, температура, различный характер обработки поверхности металла, наличие загрязнений в металле (сегрегации, шлак и т. д.).

К числу внешних факторов, влияющих на возникновение различных потенциалов на поверхности металла, относятся: природа и концентрация электролита, его температура, скорость движения, доступ окислителей к поверхности металла.

В результате наличия разных потенциалов на поверхности металла образуется коррозионный гальванический элемент, в цепи которого возникает электрический ток.

Важной особенностью коррозионного процесса является то, что разрушения при электрохимической коррозии происходят только на анодах, в то время как на катодах происходит процесс деполяризации и разрушение металла не имеет места.

Коррозионное растрескивание под напряжением (КРН) труб в подземных трубопроводах является одной из форм инициируемых внешней средой разрушений.

Его определяют как макрохрупкое разрушение, развивающееся в результате одновременного воздействия на металл коррозионной среды и растягивающих напряжений.

В отличие от воздействия общей и локальной коррозии КРН приводит к снижению несущей способности, как правило, без существенного изменения толщины стенок.

В то же время, для объектов нефтегазового комплекса наиболее естественно классифицировать процессы коррозионного разрушения на протекающие на наружной и внутренней поверхности металлического объекта. В зависимости от условий протекания различают несколько видов наружной или внутренней коррозии стальных сооружений добычи, транспортировки и хранения нефти и газа.

Наружная коррозия может быть подразделена на:

  • почвенную коррозию, происходящую в условиях заложения металла в почву;
  • атмосферную коррозию, происходящую в условиях влажного воздуха;
  • микробиологическую коррозию, вызываемую или усиливаемую микроорганизмами, содержащимися в грунте;
  • коррозионное растрескивание под напряжением (КРН), вызываемое следующими последовательными процессами: наводораживание, коррозионное и механическое разрушение объекта;
  • электрокоррозию, вызываемую почвенными постоянными или переменными блуждающими токами от внешнего источника;
  • индукционную коррозию, возникающую в результате индукционного влияния линий электроснабжения на участках их параллельного следования и пересечения.

Внутренняя коррозия сооружений нефтегазового комплекса обычно подразделяется на следующие классы:

На практике часто приходится сталкиваться с одновременным совместным протеканием нескольких коррозионных процессов.

Скачайте наше специализированное учебно-справочное приложение «Защита от коррозии»

Сделай сам
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: