Муқаддима
Дар соҳаи пурқуввати муҳандисии моеъ, ҷузъҳо ба омезиши бераҳмонаи қувваҳои дохилӣ ва беруна дучор мешаванд. Ҳангоме ки муҳандисон барои ҳисоб кардани фишори ҳадди аксар кор, суръати моеъ ва суръати ҷараён вақти зиёдро сарф мекунанд, як таҳдиди яксон харобкунанда ва ноаён вуҷуд дорад, ки дар миқёси микроскопӣ амал мекунад: зангзанӣ. Бе назорат мондан, таназзули кимиёвии қисмҳои металлӣ метавонад системаи гидравликии хеле муҳандисиро ба масъулияти ихроҷ, хатарнок ва бесамар табдил диҳад.
Ҷузъҳои стандартии пӯлоди карбон ба рӯйпӯшҳои рӯякӣ ва қурбонӣ, ба монанди пӯлоди руҳ такя мекунанд, то таназзули муҳити зистро пешгирӣ кунанд. Бо вуҷуди ин, дар зери фишори доимии ларзиши механикӣ, тавсеаи гармӣ ва ҷараёни зарраҳои абразивӣ, ин рӯйпӯшҳо дар ниҳоят борик, мекафанд ё пора мешаванд. Пас аз он ки оҳани зеризаминӣ ба намӣ ва оксиген дучор мешавад, занг бо суръати нигаронкунанда нигоҳ дошта мешавад ва дар сатҳи мӯҳр паҳн мешавад ва тавассути профилҳои ришта хоидан мешавад.
Барои бартараф кардани ин осебпазирӣ дар сарчашмааш, саноати муосир ба металлургия рӯ меорад. Интихоби маҳсулоти гидравликии олӣ аз пӯлоди зангногир-ба монанди арматураи фишори баланд, клапани асбобҳо, адаптер ё корпуси силиндрӣ-мухофизати табиӣ ва элементиро аз таназзул таъмин мекунад. Аммо чӣ гуна ин металли аҷиб ба қувваҳои якҷояи оксидшавӣ, ҳамлаҳои кислотаҳо ва таъсири оби шӯр муқовимат мекунад? Ҷавоб дар ҳамбастагии ҷолиби илмҳои моддӣ, муҳандисии кимиё ва устувории сохтор аст. Ин мақола баррасии ҳамаҷонибаи механизмҳои мушаххаси илмиро пешкаш мекунад, ки имкон медиҳанд ҷузъҳои гидравликии аз пӯлоди зангногир дар муҳити нобахшидани ҷаҳон- комилан занг назананд ва сохторӣ солим бимонанд.
Илми қабати ғайрифаъол: силоҳи махфии аз пӯлоди зангногир
Барои фаҳмидани он, ки чӣ тавр пӯлоди зангногир худро аз занг муҳофизат мекунад, аввал бояд тасаввуроти нодурусти маъмулро аз байн барад: пӯлоди зангногир як металли ягонаи реактивӣ ба монанди тилло ё платина нест. Ин хӯлаи хеле фаъол аст, ки аз оҳан, карбон ва массиви муҳими элементҳои иловашуда иборат аст. Қобилияти муқовимат ба зангзании он воқеан натиҷаи реаксияи химиявии доимӣ ва назоратшаванда мебошад, ки дар сатҳи берунии он рух медиҳад.
Компоненти асосии ин химияи муҳофизатӣ хром аст. Барои ҳамчун пӯлоди зангногир тасниф шудан, хӯла бояд ҳадди аққал 10,5% хромро аз рӯи вазн дошта бошад. Вақте ки оҳани хом ба намӣ ва ҳаво дучор мешавад, он оксиди оҳанро ба вуҷуд меорад, ки маъмулан занги сурх номида мешавад. Занги сурх дорои сохтори кристаллии фуҷур ва ковок мебошад, ки пайваста васеъ мешавад ва аз металл дур мешавад. Ин пошхӯрӣ як қабати тозаи оҳани хомро дар зери он фош мекунад ва спирали харобиовар ва поёнро ба вуҷуд меорад, ки дар ниҳоят ҷузъро комилан об мекунад.
Chromium ин скрипти кимиёвиро комилан аз нав менависад. Вақте ки атомҳои хром дар дохили маҳсулоти гидравликии аз пӯлоди зангногир ҷойгиршуда бо оксигени муҳити атроф тамос мегиранд, онҳо реаксия мекунанд, то як филми сатҳи тасаввурнашавандаи борик ва ноаёнро ташкил медиҳанд, ки бо номи оксиди хром маълум аст. Ин плёнка ҳамагӣ чанд атом ғафсӣ-то лоғар аст, ки нур мустақиман аз он мегузарад ва имкон медиҳад, ки дурахши металлии пӯлод ба таври комил намоён боқӣ монад.
Ин филми оксиди хром ҳамчун қабати ғайрифаъол маълум аст. Баръакси занги сурх, қабати ғайрифаъол ба таври бениҳоят зич, сохторӣ устувор ва комилан на-порос аст. Он ҳамчун як қабати зиреҳи ногузар ва микроскопӣ амал мекунад, ки аз расидани молекулаҳои оксиген ва об ба атомҳои оҳании зеризаминӣ монеъ мешавад.
Аҷибтараш он аст, ки ин қабати ғайрифаъол комилан динамикӣ аст ва худ{0}}табобат мекунад. Дар муҳити гидравликии вазнин-, арматура ва клапанҳо аз партовҳои афтода мунтазам харошида мешаванд, ҳангоми таъмири саҳроӣ бо калидҳо харошида мешаванд ё ба эрозияи шадиди дохилӣ аз ҷараёни тези нафт дучор мешаванд. Дар як ҷузъи стандартӣ, хароши амиқ вайроншавии доимии зиреҳро ифода мекунад ва аз фарорасии фаврии занг ишора мекунад. Бо пӯлоди зангногир, агар қабати ғайрифаъол ба таври механикӣ харошида ё канда шавад, атомҳои хром, ки ба тозагӣ дучор шудаанд, фавран бо оксигени атроф реаксия мекунанд, то монеаи оксиди хромро дар тӯли миллисонияҳо барқарор кунанд. Ин таҷдиди пайваста кафолат медиҳад, ки роҳи моеъ дар тӯли тамоми умри худ аз ҳамлаи муҳити зист мӯҳр боқӣ мемонад.
Агентҳои омехта ва мудофиаи мақсадноки онҳо
Гарчанде ки хром меъмории асосиро барои қабати ғайрифаъол таъмин мекунад, системаҳои гидравликии саноатӣ аксар вақт бо муҳити мураккаби кимиёвӣ рӯ ба рӯ мешаванд, ки тақвияти иловагӣ талаб мекунанд. Барои рафъи ин мушкилот, металлургҳо ба матритсаи кристаллии пӯлод элементҳои хӯлаи дуюмдараҷаро ворид мекунанд, ки барои намудҳои мушаххаси муқовимати дифоъӣ оптимизатсияшуда дараҷаҳои гуногун эҷод мекунанд.
Аввалин иловаи асосӣ никел мебошад. Дар пӯлоди зангногир 300-силсилаи маъмули аустенитӣ, ки дар барномаҳои қувваи моеъ васеъ истифода мешаванд, никел дар консентратсияи аз 8 то 14 фоиз ҷорӣ карда мешавад. Аз нуқтаи назари механикӣ, никел сохтори асосии кристаллии металлро тағир дода, онро аз сохтори ферритӣ ба сохтори аустенитӣ табдил медиҳад. Ин тағирёбии металлургӣ устувории зарба, чандирӣ ва чандирии сохтории металлро ба таври назаррас афзоиш медиҳад. Он инчунин ба муқовимати умумии мавод ба зангзании яксон, махсусан ҳангоми дучор шудан ба кислотаҳои ҳалим ва маҳлулҳои кимиёвии саноатӣ, афзоиши назаррасро таъмин мекунад.
Бо вуҷуди ин, қаҳрамони ҳақиқии муҳити гидравликӣ молибден аст. Пӯлоди зангногир дараҷаи стандартии 304 аз рутубати асосии атмосфера муҳофизати аъло пешкаш мекунад, аммо ҳангоми дучор шудан ба ионҳои хлориди баланд консентратсия, ки дар оби баҳр, ҳавои соҳилӣ ва намакҳои яхбандӣ- фаровон мавҷуданд, мубориза бурда метавонад. Ионҳои хлориди беҳамто хашмгинанд; онҳо метавонанд ба қабати пассивии оксиди хром стандартӣ ворид шаванд ва пароканда шаванд, ки боиси вайроншавии локализатсия мешаванд.
Барои муқобила бо ин осебпазирӣ, аз пӯлоди зангногир дараҷаи 316 иловаи 2 то 3 дарсад молибденро дар бар мегирад. Молибден ҳамчун стабилизатори мақсадноки кимиёвӣ амал карда, устувории локализатсияшудаи филми ғайрифаъолро ба таври назаррас афзоиш медиҳад ва онро ба шикастани хлор- ба таври истисноӣ тобовар мегардонад. Ин навсозии ягонаи элементӣ сабаби он аст, ки синфи 316 талаботи стандартии мавод барои платформаҳои пармакунии нафт дар оффшорӣ, киштиҳои баҳрӣ ва корхонаҳои саноатии соҳилӣ мебошад.
Ниҳоят, истеҳсолоти муосир ба таркиби карбон диққати ҷиддӣ медиҳад. Ҳангоми гарм кардани пӯлоди зангногир ба ҳарорати аз ҳад зиёд-ба монанди ҳангоми кафшери фланеци гидравликии-фишори баланд-падидае ба амал меояд, ки бо номи боришоти карбид маълум аст. Атомҳои хром ва карбон метавонанд дар баробари сарҳадҳои донаҳои металл пайваст шуда, минтақаҳои гирду атрофи хромро, ки барои нигоҳ доштани қабати ғайрифаъол заруранд, ҷудо кунанд. Ин пайванди кафшершударо ба зангзании маҳаллии байнигранулярӣ хеле осебпазир мегардонад. Барои рафъи ин хатар, истеҳсолкунандагон вариантҳои кам{7}}карбонро истифода мебаранд, ки ҳамчун Синфи 304L ё 316L таъин шудаанд. Бо маҳдуд кардани миқдори карбон то камтар аз 0,03 фоиз боришоти карбид пешгирӣ карда мешавад ва кафолат медиҳад, ки минтақаи кафшершуда мисли қисми боқимондаи ҷузъ-ба занг тобовар боқӣ мемонад.
Бартараф кардани шаклҳои мушаххаси зангзании гидравликӣ
Коррозия дар як системаи энергетикии моеъ бо якчанд роҳҳои гуногун зоҳир мешавад. Маҳсулоти гидравликии баландсифат-аз пӯлоди зангногир махсус барои муқобила бо ин таҳдидҳои сохторӣ тарҳрезӣ шудааст.
Коррозияи якхела
Коррозияи якхела ҳамлаи густурда ва ҳатто дар тамоми рӯи фошшудаи ҷузъи металлиро ифода мекунад, ки бо мурури замон ба тадриҷан тунук шудани девори моддӣ оварда мерасонад. Дар хати гидравликии фишорбаланд-, тунуккунии девор бениҳоят хатарнок аст, зеро он фишори кории бехатари қубурро то дами шикастани фалокатбор мунтазам паст мекунад. Қабати ғайрифаъол аз пӯлоди зангногир комилан аз зангзании якхеларо дар шароити кори стандартӣ пешгирӣ карда, ғафсии аслии девор ва маржаҳои сохториро дар тӯли давраи зиндагии ҷузъ нигоҳ медорад.
Коррозияи чоҳҳо ва сӯрохҳо
Коррозияи чоҳҳо ва тарқишҳо шаклҳои хеле маҳаллӣ ва маккоронаи таназзул мебошанд. Питинг вақте рух медиҳад, ки нокомии ночизи локализатсияшуда дар қабати муҳофизатӣ имкон медиҳад, ки сӯрохи микроскопӣ ба чуқурии девори металлӣ нақб занад, ки аз санҷиши тасодуфии визуалӣ пинҳон мешавад. Коррозияи тарқишҳо дар ҷойҳое, ки моеъ метавонад рукуд гардад, ба монанди фосилаҳои микро- байни профилҳои риштаи ҷуфтшуда ё дар зери мӯҳри фланец рух медиҳад.
Ҳангоме ки моеъи рукуд оксиген кам мешавад-, химияи кимиёвии он тағир меёбад, ки хеле туршӣ мешавад ва металлҳои стандартиро зуд хоидан мекунад. Иловаи молибден дар пӯлоди зангногир дараҷаи 316 қабати ғайрифаъолро дар дохили ин минтақаҳои оксиген- камшуда мӯътадил мегардонад ва аз сар задани чоҳҳо ва шикастани рахнаҳо пешгирӣ мекунад.
Коррозияи галванӣ
Зангзании галванӣ вақте рух медиҳад, ки ду металлҳои аз ҷиҳати электрохимиявӣ ба ҳам монанд дар ҳузури электролит, ба монанди намӣ ё намии муҳити зист алоқаи ҷисмонӣ мекунанд. Дар ин сенария, як ҷараёнҳои электрикии миниатюрӣ дар байни металлҳо ҷараён мегирад ва боиси он мегардад, ки металли наҷиб камтар (анод) бо суръати тез занг занад, дар ҳоле ки металли наҷибтар (катод) ҳифз боқӣ мемонад.
Азбаски пӯлоди зангногир дар миқёси галвании баланд ҷойгир аст, он ба зангзании металлҳои ҳамсоя хеле тобовар аст. Бо вуҷуди ин, муҳандисон бояд эҳтиёткор бошанд: агар арматураи аз пӯлоди зангногир мустақиман ба блоки коллектори алюминийи мулоим дар муҳити намӣ печонида шавад, алюминий ҳамчун аноди қурбонӣ амал мекунад ва зуд пароканда мешавад. Барои идора кардани ин, тарҳи дурусти система мувофиқат кардани металлҳо дар тамоми система ё истифодаи монеаҳои изолятсионии ғайриноқилро барои шикастани схемаи барқ дарбар мегирад.
Омилҳои муҳити зист: Дар куҷо ҳифзи аз пӯлоди зангногир бештар муҳим аст
Муқовимати олии кимиёвии пӯлоди зангногир онро интихоби муҳим дар якчанд бахшҳои хеле хашмгин месозад.
Дар муҳандисии баҳрӣ ва баҳрӣ, системаҳои гидравликӣ пайваста бо мавҷҳо, пошидани намак ва тумани зиччи намнок зарба мезананд. Ионҳои хлориди дар оби шӯр мавҷудбуда бо суръати руҳ ҷузъҳои стандартии пӯлоди карбонро хориҷ карда, дар тӯли чанд ҳафта ба пайдоиши занги харобиовар оварда мерасонанд. Ҷузъҳои аз пӯлоди зангногир ба ин шароити баҳрӣ тӯли даҳсолаҳо тоб оварда, якпорчагии сохтории худро аз даст дода, фишангҳои муҳими роҳбарикунанда, кранҳои саҳниӣ ва клапанҳои зеризаминиро аз шикастҳои пешгӯинашавандаи саҳро муҳофизат мекунанд.
Ба ҳамин монанд, корхонаҳои коркарди кимиёвӣ ва нафту кимиё омехтаи хеле заҳрноки хатарҳои муҳити зистро пешниҳод мекунанд. Хатҳои гидравликӣ, ки дар наздикии зарфҳои коркард ҷойгиранд, метавонанд ба буғҳои туршии ҳаво, пайвастагиҳои сулфури каустикӣ ва ҳалкунандаҳои органикии идоранашаванда дучор шаванд. Металлҳои стандартӣ дар зери ин ҳамлаи кимиёвӣ зуд хароб мешаванд. Пӯлоди зангногир ба як қатор пайвастагиҳои саноатӣ аз ҷиҳати кимиёвӣ ғайрифаъол аст ва ба он имкон медиҳад, ки сарфи назар аз таъсири доимии химиявӣ сатҳи пок ва беайб нигоҳ дорад.
Ниҳоят, мо бояд ба талаботи қатъии шустани гигиенӣ дар саноати хӯрокворӣ, нӯшокиҳо ва дорусозӣ назар кунем. Дар ин бахшҳо, мошинҳо бояд зуд-зуд бо буғи фишори баланд ва маводи шустушӯйкунандаи хашмгин, ки дорои хлор ё содаи каустикӣ мебошанд, барои нест кардани афзоиши бактерияҳо пошида шаванд. Ҷузъҳои пӯлоди карбонӣ аз ин реҷаҳои доимии беҳдоштӣ бидуни пошидан ё зангзанӣ наҷот ёфта наметавонанд, ки хатари ҷиддии олудашавии физикӣ ва кимиёвӣ дар хати истеҳсолиро ба бор меорад. Пӯлоди зангногир дорои сатҳи комилан ҳамвор ва ковок нест, ки ба пайвастагиҳои биологӣ фаъолона муқовимат мекунад ва ба шустани шадиди беҳдоштӣ бидуни таҳқир ё раҳо кардани партовҳои зарраҳо тоб меорад.
Ҳифзи якпорчагии зидди{0}}коррозия: таҷрибаҳои беҳтарини насб ва нигоҳдорӣ
Барои таъмини он, ки маҳсулоти гидравликии аз пӯлоди зангногир муқовимати максималии зангзании худро таъмин кунад, таҷрибаҳои мушаххаси насб ва нигоҳдорӣ бояд аз ҷониби техникҳои саҳроӣ бодиққат риоя карда шаванд.
Аввалин раванди муҳим ҳамчун пассиватсия маълум аст. Вақте ки арматураи аз пӯлоди зангногир дар ҷараёни истеҳсол коркард, ришта ё мӯҳр гузошта мешавад, зарраҳои хурди оҳани озод аз асбобҳои бурида метавонанд дар сатҳи металл ҷойгир шаванд. Агар табобат накунанд, ин зарраҳои оҳани хориҷӣ дар саҳро занг зада, намуди фиребандаи шикасти ҷузъҳоро ба вуҷуд меоранд ва эҳтимолан қабати пассивии зеризаминиро зери хатар мегузоранд.
Барои пешгирии ин, ҷузъҳои тайёр аз коркарди пассиватсияи кимиёвӣ мегузаранд, ки маъмулан ваннаи оббозӣ дар маҳлули кислотаи нитрат ё лимуиро дар бар мегирад. Ин ванна кислотаӣ ҳама гуна ифлоскунандаи оҳани рӯизаминиро бидуни ҳамла ба пӯлоди зангногир ба таври интихобӣ маҳлул мекунад ва дар паси он сатҳи пок ва аз хром{1}} бой мегузорад, ки дарҳол ташаккули пардаи ғайрифаъоли муҳофизатиро оптимизатсия мекунад.
Ғайр аз он, техникҳои саҳроӣ бояд эҳтиёткор бошанд, то ифлосшавии байни-ҳангоми васлкунии система пешгирӣ кунанд. Агар техник барои тоза кардани риштаҳои клапани аз пӯлоди зангногир аз сими стандартии карбон истифода барад ё ҷузъҳоро бо асбобҳои оҳании зангзада кор кунад, зарраҳои пӯлоди карбон ба сатҳи зангногир интиқол дода, минтақаҳои зангзании маҳаллиро оғоз мекунанд. Асбобҳои махсуси аз пӯлоди зангногир ва таҷрибаҳои тозаи коркард барои нигоҳ доштани тозагии мавод муҳиманд.
Ниҳоят, техникҳо бояд хатари ғафсшавии риштаро ҳангоми насб идора кунанд. Азбаски пӯлоди зангногир аустенитикӣ нисбатан мулоим ва чандирпазиранд, соиш ҳангоми якҷоя кардани риштаҳои мардона ва занона дар зери моменти баланд метавонад қабати оксиди ғайрифаъолро аз байн барад. Бидуни ин қабат, кристаллҳои металлии хом метавонанд мустақиман ба якдигар молида, гармии шадиди маҳаллиро ба вуҷуд оранд ва боиси сард шудани риштаҳо гардад{2}}бо ҳам кафшер. Пас аз заҳрогин, буғум ба таври доимӣ баста мешавад ва дар ҳолати маҷбурӣ пурра аз байн меравад. Барои рафъи ин масъала, техникҳо бояд ҳамеша як молидани махсуси зидди-молидани ё омехтаи риштаи баландсифат-ро истифода баранд, ки махсус барои василаҳои аз пӯлоди зангногир таҳияшуда-таъмин карда шуда, пайвастагии механикии ҳамвор ва мӯҳри комилан озод-ро таъмин мекунад.
Хулоса
Қобилияти ҷузъҳои гидравликии аз пӯлоди зангногир барои комилан муқобилат кардан ба қувваҳои харобиовари занг ва зангзанӣ масъалаи иқбол нест; ин галабаи бевоситаи илми мадсаднок мебошад. Металлургҳо тавассути сохтани хӯла дар атрофи таҳкурсии мустаҳками хром, никел ва молибден маводеро ба вуҷуд оварданд, ки қодир ба тавлиди зиреҳи микроскопии худ-таъмин карда мешавад.
Новобаста аз он ки сохтори зиччи ва ғафсшудаи қабати пассивии оксиди хром, муҳофизати мақсадноки молибден аз сӯхтани хлориди хашмгин ва ё формулаҳои кам-карбоне, ки таназзули кафшерро пешгирӣ мекунанд, ҳар як ҷанбаи гидравликии аз пӯлоди зангногир барои муддати тӯлонӣ пешбинӣ шудааст.
Гарчанде ки маводҳои алтернативӣ метавонанд хароҷоти камтари харидро пешниҳод кунанд, осебпазирии ногузирии онҳо ба вайроншавии муҳити зист ҳамеша ба бекористии пешгӯинашавандаи амалиётӣ, ихроҷи моеъи гаронбаҳо ва хатарҳои афзояндаи бехатарӣ барои кормандони нигоҳубин оварда мерасонад. Бо дарки принсипҳои амиқи илмии меъмории дифоии пӯлоди зангногир ва риояи протоколҳои дурусти коркард ва насб, соҳаҳои муосир метавонанд системаҳои энергетикии моеъро таъмин кунанд, ки дар тӯли даҳсолаҳои оянда хеле самаранок, комилан тоза ва бехатар кор мекунанд.
