Резка при помощи лазера – высокоточный способ раскроя. При правильных настройках оборудования и внимательности оператора вероятность брака на выходе практически нулевая. Как и необходимость дополнительной обработки.
Однако существует человеческий фактор, и незначительной, на первый взгляд ошибки достаточно, чтобы деталь или заготовка не соответствовали чертежам или требованиям заказчика.
Причины появления дефектов, способы их устранения рассматриваем в статье.
Как выглядит брак и как его избежать
Основных причин появления дефектов при лазерной резке немного: неправильно выставленные настройки станка, ошибочно используемый режим работы (скорости, положения фокуса и пр.), плохой уход за рабочим полем (сор и пыль также могут привести к появлению брака), ошибки оператора.
Наиболее распространенные дефекты выглядят так: 
Прочно налипший на конструкционную сталь бисерообразный грат со скошенными книзу желобками образуется, если положение фокуса высоко (+ от номинала), а также при резке на больших скоростях. Чтобы избежать подобного дефекта необходимо изменить положение фокуса в минус от предыдущего значения с шагом 1.0, понизить скорость на 10%.
Грат с крошками, выбоины на поверхности металлического листа/заготовки появляются при низком положении фокуса (в минусе от номинала), налипание крошек происходит на высокой скорости и избыточном давлении кислорода. Метод устранения: понизить скорость резки на 5-10 %, поднять фокус в + от предыдущего значения.
Образование раковин, выдувание металла – последствие работы с высоким давлением режущего газа, с неправильно подобранными скоростью и мощностью. Дефект возможен, если не откалибровано расстояние до металла. Вероятность подобного брака сводится к нулю, если понизить скорость на 10%, давление на 1 бар, мощность на 5%.
Разрыв металла со стороны врезания на сечении 14-20 мм, большой кратер при прокалывании. Такой брак – следствие низкого положения фокуса, возможно неправильное расстояние d, неправильные параметры врезания «Твр», «р», «RC»,»Тпр», большое сопло дюзы.
Чтобы не допустить бракованной партии и купить лазерную резку металла нужного качества, требуется увеличить фокус, поднять или опустить d (с шагом 0.
2 мм в зависимости от последующего результата), поменять дюзу с меньшим соплом, сбросить параметры врезания на номинал.
Еще один вариант брака из-за неправильно настроенного оборудования – крупные гребешки, скос, высокая ребристость, которые не убираются фокусом.
Причины – высокое давление режущего газа, неправильно подобрана мощность, высокая скорость; если по 1 стороне, то проблема с линзой, соплом. Способы устранения: понизить: скорость резки на 5-10%, давление на 0.1-0.
3 бар, мощность на 10 %; если по 1 стороне — почистить линзу, поставить новую дюзу по сечению.
Заваривание отверстий по среднему контуру, сильное оплавление, не прорезание на обратной стороне могут образоваться, если поверхность листа неоднородная, ржавая или происходит перегрев детали в процессе резки. В зависимости от причины следует зачистить лист, увеличить время продувки и время охлаждения углов
Лист не прорезается по одной стороне. Это следствие не отцентрированного сопла, возможен дефект линзы и поверхности и сопла дюзы. Чтобы не забраковать партию сырья необходимо центрировать сопло, почистить или заменить линзу, поставить новую дюзу.
Очевидный дефект – прожиг заготовки, вкрапления и выбоины на срезе, при резке происходит закипание шлака и выплескивание его наружу, как следствие не прорезание. Причина – вкрапления в металле, неоднородная структура заготовки.
Именно поэтому к давальческому сырью, поступающему от заказчика и выдвигаются определенные требования. Невозможно получить деталь высокой точности с идеальными параметрами, если «исходник» недостаточно качественный. Наладкой возникшую проблему решить нельзя.
Как вариант можно прорезать данный участок на очень низкой скорости порядка 30-40 %.
Оплавление по среднему контуру (заусенец), расплавление и выдувание металла на обратной стороне S=14-20 мм могут возникнуть при резке лазером на высокой скорости, с большим давлением реж. газа, с низким положением фокуса. Во избежание брака целесообразно понизить скорость резки на 5-10 %, поднять фокус в + от предыдущего значения, снизить давление на 0.1 бар.
Отклонения от плоскостности сверх допускаемых значений возникает при высвобождении внутренних напряжений металла при резке, неправильном хранении сырья. Единственный способ устранить дефект – правка деталей.
Как видите, главные преимущества лазерной резки металла могут исчезнуть, если работу выполняют с нарушением технологий работ, неграмотной настройкой.
Поэтому важно доверять сырье и раскрой специалистам, который обнаружат возможный брак на ранних этапах, выполнят изменение программы, обеспечат точность.
Только так реально получить качественные, соответствующие чертежам детали и не использовать сырье в убыток себе.
Преимущества технологии EPS-очистки металла: экологичность и экономичность
Компания «Металл Профиль» одной их первых в России установила линию бескислотной очистки стали для производства металлочерепицы, профнастила и других металлических изделий. Это экологически чистый способ избавления от окалины, в результате которого клиент получает качественную продукцию.
- Разберемся, чем же так хороша бескислотная очистка стали.
- Содержание:
Что такое окалина и почему ее важно удалять?
Окалина — это окисленные частицы металла, которые, по сути, являются мусором. Они появляются на металле в процессе горячей прокатки: сразу после того, как металл выходит со стана, его нагретая поверхность взаимодействует с кислородом. Так возникают частицы разной толщины на поверхности — они могут быть похожи на чешуйки.
Окалина плохо влияет на обработку металла: если сделать из «грязной» стали металлочерепицу, она будет служить сильно меньше, чем правильно обработанная. Поэтому окалину необходимо устранить. После этой процедуры металл прокатывают и вытягивают до нужной толщины. В будущем это позволит сделать качественную металлопродукцию.
Способы очистки металла
Существует два способа очистки металла:
- Кислотный. Это один из наиболее распространенных способов избавления от окалины в металлургии. Он заключается в том, что окалину растворяют в ваннах с соляной кислотой.
- Без кислоты. Такой способ отличается экологичностью. Он позволяет без применения вредных химических веществ получить поверхность, очищенную от окалины и ржавчины. Предприятия, использующие экологическую очистку, не выбрасывают в атмосферу испарения соляной кислоты.
Его суть в том, что окалину выбивает с металла дробь, смешанная с водой. Этот метод ещё называют EPS-очисткой (Eco Pickled Surface).
Метод бескислотной очистки используют в Америке, Японии, Южной Корее, Австралии, Испании, Израиле, Мексике и России.
В России первую линию бескислотной очистки установили в 2018 году в компании «Металл Профиль». На тот момент в мире было всего 17 линий EPS-очистки.
Подготовка к EPS-очистке
Экологическую очистку в «Металл Профиль» можно сравнить с удалением ржавчины с автомобиля методом пескоструя, с поправкой на оборудование.
Бескислотной очистке предшествует несколько этапов.
- Сначала рулоны металла разгружают на складе, затем их завозят в цех на приемный стол. Рулон попадает на разматыватель и подается в агрегат. Далее полоса проходит обрезку дефектных участков гильотинными ножницами.
- Следующий этап — металл задается в окалиноломатель, где на него давят ролики высокой прочности, взламывая окалину. Это нужно для того, чтобы облегчить последующий процесс очистки дробью.
Очистка дробью
При EPS-очистке окалину с поверхности рулонного металла удаляют «коктейлем», состоящим из воды и мелкозернистой краеугольной стальной дроби.
Дробь для очистки бывает разных марок: круглой и остроугольной. Для большей эффективности в компании «Металл Профиль» используют остроугольную дробь, поскольку ей эффективнее отбивать окалину.
Важную роль в процессе EPS-очистки играют ячейки — это место, где очищают металл. Если при кислотном способе они представляют собой ванны с соляной кислотой, то при бескислотной очистке от «Металл Профиль» ячейка — это закрытое пространство, в котором находится по восемь дробометов-турбин: четыре турбины сверху и четыре снизу.
Шаги очистки
- «Коктейль» из воды и дроби подается в турбины с вращающимися лопастями.
- Лопастное колесо со скоростью порядка двух тысяч оборотов в минуту направляет раствор из дроби и воды на поверхность стальной полосы.
- Турбины распыляют «коктейль» сверху и снизу линии прохождения материала. Острые углы миллионов дробинок, вылетая из турбин, попадают на полосу, разбивая частицы окалины без повреждения самого металла.
- Вода в смеси очищает дробь и омывает поверхность полосы, делая ее чище.
Экологическая система очистки работает по закрытому циклу и не образует выбросов.
После первого круга очистки «коктейль» возвращается в камеру турбины для повторного использования, пока не потеряет свои полезные свойства. После тысячи циклов отработанную дробь и удаленную окалину выводят из системы и могут утилизировать.
Затем металл промывают водой, сушат воздухом и передают на следующую стадию — стан холодной прокатки. Там сталь прокатывается до нужной толщины и уходит на линию оцинкования.
Преимущества экологической очистки
Сталь, очищенная по технологии EPS, обладает рядом достоинств. Расскажем о них подробнее.
- Экологическая безопасность. EPS-очиcтка считается безопасной, при ней не используют вредные для экологии кислоты. Отходы от EPS-линии нулевого класса опасности – это металлолом, который потом сдают в переработку.
- Устойчивость к коррозии. После EPS-очистки горячекатаные рулоны не нужно промасливать для защиты от коррозии (в отличие от технологии с соляной кислотой). Поэтому их можно хранить в цехе до полугода, в течение этого периода они могут не ржаветь.
- Экономичность. Эксплуатационные расходы по воде и электричеству у линии с EPS-очиcткой могут быть в несколько раз меньше, чем у линии кислотного травления. Низкая себестоимость снижает и цену конечного продукта.
- Относительно небольшие трудозатраты. Если на линии кислотного травления работает в среднем семь-двенадцать человек, то на EPS-очиcтке заняты трое специалистов. Такая линия неприхотлива в обслуживании и не требует специальной подготовки от операторов. А это в конечном итоге также влияет на цену товара.
Итог
Компания «Металл Профиль» ответственно относится к экологии: мы используем метод EPS-очиcтки, чтобы сберечь природу и отказаться от вредных выбросов в атмосферу. Вместе с этим покупатель получает качественный продукт, себестоимость и итоговая цена которого снижены благодаря экономичному производству.
В статье упоминаются категории:
MetalloPraktik.ru
Железная окалина представляет собой продукт окисления металла. Образование железной окалины связанно с процессами термической обработки или обработки металла давлением при высоких температурах..
На поверхности стального проката всегда присутствует окисный слой. Состав и структура окисных соединений будет зависеть от марки стали, состава окружающей среды, температуры, режима термообработки, наличия и количества окислителей, например кислорода и ряда других факторов.
В сухой воздушной среде при низких температурах возникают очень тонкие окисные пленки, которые невозможно увидеть даже при увеличении поверхности металла под микроскопом. При увеличении температуры толщина окисного слоя увеличивается, и получаются хорошо различимые окисные слои.
При производстве проката поверхность металла часто подвергается высокотемпературному воздействию в присутствии кислорода воздуха, что приводит к образованию толстого многослойного окисного слоя, называемого окалиной.
При окислении образуются разные оксиды железа, такие как FeO (вюстит), Fe3O4 (магнетит), Fe2O3 (гематит). Гематит и магнетит являются весьма плотными структурами и прочно соединены друг с другом через промежуточную структуру -Fe2O3. Слой вюстита является относительно пористым, его соединения как с металлом, так и с магнетитом непрочны.
Диффузионная проницаемость магнетита и гематита по сравнению с вюститом незначительна. Все это предопределяется их лучшее защитное действие против окисления. Структура оксидной пленки зависит от температуры и от состава оксидирующей атмосферы. В кислородсодержащей атмосфере при температуре выше 570оС оксидная пленка состоит из трех слоев.
Наружный слой – Fe2O3 прочно связан со средним, имеющим состав и кристаллическую структуру магнетита. Внутренний слой – вюстит, характеризуется повышенной рыхлостью и пористостью. Контакт внутреннего и среднего слоев непрочный. Поэтому, оксидная пленка легко отслаивается и имеет малое электросопротивление.
При температуре ниже 570оС закисная фаза становится неустойчивой и распадается по реакции:
- 4FeO=Fe3O4+Fe.
- Поэтому, в данном случае оксидная пленка, практически состоит из магнетита и гематита.
- Восстановление полученной оксидной пленки происходит по реакциям:
- Fe3O4+4H2=3Fe+4H2O; Fe2O3+3H2=2Fe+3H2O.
- Восстановленный слой состоит из практически чистого железа.
- Зависимость скорости превращения окислов от температуры представлена на рисунке 1.
- Рисунок 1- Зависимость скорости превращения окислов от температуры
Строение окалины на поверхности проката в основном соответствует правилу последовательности превращений. Сначала к металлу примыкает вюстит, затем магнетит, и затем внешний слой — гематит. Вюстит легко растворим в минеральных кислотах, в отличие от магнетита и гематита. Магнетит в меньшей степени растворяется в кислотах. Гематит же считается нерастворимым соединением.
Трехслойное образование железной окалины получается только при температуре свыше 570оС и при высоком содержании кислорода, а также при быстром охлаждении. В других условиях образуется двухслойная или однослойная железная окалина.
Если окисление железа проходит при температуре меньше 570оС, то слой вюстита образуется в виде очень тонкой пленки под слоем окалины, которая состоит из магнетита и гематита. Чем ниже температура, тем тоньше слой вюстита.
Если процесс окисления происходит при температуре 700оС, то толщина слоя вюстита будет 100 мкм, слоя магнетита 10 мкм, а гематита — 1 мкм.
Если окалина образуется при низком содержании кислорода и высоком содержании водяного пара или окислов углерода, особенно при температуре свыше 1000оС, то в составе окалины не обнаруживают гематита, так как он восстанавливается.
Окалина железа, образующаяся на поверхности проката представляет собой смесь различных фаз, причем состав окалины и ее структура будут определяться режимом тепловой обработки металла.
Обычно образуется трехслойная окалина железа, при этом доля каждого окисного соединения в окалине будет зависеть от температуры окисления.
При температуре 700-900оС окалина железа состоит из 10% магнетита и 90% вюстита, а при увеличении температуры свыше 900оС и при появлении избытка кислорода вместо вюстита начинает возникать слой гематита.
Структура железной окалины, получающейся в промышленных условиях всегда более сложная. Это связанно с влиянием различных легирующих элементов, находящихся в стали, неравномерностью состава стали и особенностями производства металла.
Например, условия, определяющие образование прокатной окалины на горячекатаном прокате, зависят также и от режима работы стана горячей прокатки. Перед чистовой группой клетей окалина удаляется водой.
Но, при прохождении металла через чистовую группу клетей, и в процессе охлаждения металла, прокатная окалина образуется вновь.
И, в зависимости от условий прохождения металла, существует несколько различных типов окалины на горячекатаном металле.
Рекомендуем ознакомиться со статьями:
ПОИСК
Причина изменения полярности, по-видимому, заключается в образовании непроводящ,их пористых осадков гидроксида цинка или основных солей цинка в условиях, когда цинк является анодом по отношению к железу, и в образовании оксида цинка, когда цинк является катодом [15].
Последнее соединение является полупроводником с электронной проводимостью. Следовательно, в аэрированной воде пленка ZnO может работать как кислородный элект-> род, чей потенциал, как и в случае прокатной окалины на стали, положителен по отношению к цинку и железу.
Соответственно,
[c.237]
Изучение жаростойкости хромоникелевых сталей типа 18-8 с 2,5% Мо и 25-20 с различным содержанием молибдена позволило установить следующее. В начальный период наблюдается высокая жаростойкость, а затем наступает ускоренное окисление, которое продолжается до тех пор, пока весь металл не превратится в окалину. На стали 1 -8 с 2,5% Мо защитная пленка образуется при [c.660]
А между тем… клин выбивают клином.
Пленки окислов или другие продукты коррозии, образующиеся после термической обработки или длительного атмосферного воздействия (окалину на стали и медных сплавах, ржавчину на поверхности черных металлов, серые пленки на цинке и т. д.
), давно уже научились удалять с помощью агрессивных химических средств кислот и щелочей. Это оказалось выгоднее, чем механическая очистка с помощью резцов или абразивов.
[c.59]
Состав окалины 30-процентной хромистой стали принципиально отличается от окалины на сталях с меньшим содержанием хрома. Окалина 30-процентной
[c.56]
Причина изменения полярности цинка по отношению к железу, очевидно, состоит в образовании пористых осадков 2п(0Н), нли основных солей цинка (изоляторов) в условиях, при которых 2п аноден по отношению к Ре, и возникновении пленки 2пО в тех случаях, когда наблюдается смена полярности [8].
Это соединение, будучи полупроводником, хорошо проводит электроны, и в аэрированных водах пленка 2пО работает как кислородный электрод, потенциал которого (подобно прокатной окалине на стали) более благороден по отношению к 2п и Ре.
Поэтому в деаэрированных горячих или холодных водах, в которых кислородный электрод не может функционировать вследствие отсутствия О2, 2п всегда аноден по отношению к Ре.
По-видимому, в присутствии НСО и N03 при повышенных температурах легче образуется 2пО, а СГ и 502″ способствуют образованию гидратированных продуктов коррозии.
[c.191]
Наружный осмотр показал, что слой окалины на стали уже при 57о Сг более хрупок и тонок, чем на стали, не содержащей хрома. На обычной углеродистой стали (0,17о Q слой окалины был весьма толстым, пористым и, несмотря иа резкие
[c.532]
Большая часть хрома сосредоточивается во внутреннем слое окалины, образующейся на воздухе при высокой температуре [10]. Окалина на сталях с малым содержанием хрома состоит из трех слоев, но когда содержание хрома доходит до 25—30 /о. то образуется однослойная окалина. Вероятно, хром присутствует в виде смеси двух окислов (РеСг)зОз и (РеСг)д04 [7]. Окисление стали идет за счет преимущественного окисления хрома
[c.675]
Прокатная окалина на стали в морской и речной воде играет роль эффективного катода и может. увеличить коррозию металла в десятки раз. Удаление прокатной окалины со стального листа (химическим травлением,
[c.262]
Для приближения к условиям главного периода травления (когда окалина на стали значительная) длительность травления сокращают.
[c.42]
Образование пузырей под окалиной на стали при повторных нагревах во время прокатки листов влияет на качество конечной продукции. Много лет назад Гриффитс нашел, что при нагреве полосы железа в чистом кислороде при 850—1000°С образовалась окалина, которая отскакивала от металла, оставляя только тонкую пленку окисла.
Нагрев на воздухе при той же температуре приводит к образованию хорошо сцепленной с металлом окалины и возникновению местами пузырей. При нагреве в кислороде, содержащем свыше 30% азота или свыше 50% двуокиси углерода, также возникали пузыри.
На воздухе в присутствии пара образовалась гладкая темная окалина, которая могла быть легко удалена с металла под окалиной была серебристая поверхность [42 .
[c.77]
Трехфазная окалина на сталях, подвергавшихся обработке при температуре выше 570° С с последующим охлаждением на воздухе, удаляется быстрее, так как воздействие кислоты на нижний слой происходит скорее тесная смесь магнетита и железа может способствовать более интенсивной работе упоминавшегося выше элемента вследствие большой площади поверхности раздела железо 1 магнетит в подобном случае обе фазы переходят в рас-
[c.372]
Невозможность предсказания поведения прокатной окалины и зависимость этого поведения от метеорологических условий, преимущественно в начале испытания, имеет практическое значение, поскольку в прошлом инженеры часто надеялись на воздействие атмосферы с последующей очисткой металлической Щеткой для удаления окалины.
Тип окалины на стали также влияет на легкость ее удаления при атмосферном воздействии, так же как и на ее удаление травлением (стр. 372) таким образом, с двух стальных образцов, выставленных в одинаковых условиях, окалина может отпадать разной скоростью. Даже если условия погоды идеальны для быстрого
[c.
512]
Данные табл. 6 [8] характеризуют поведение хромистых к хромоникелевых сталей в сернистом ангидриде при температурах 700—1000°. Особый интерес представляют исследования [13], касающиеся образования окалины на углеродистых и легированных сталях, включая сталь с 12 /о Сг и сталь 18-8.
Образцы диаметром 1,53 см и дли- ною 1,02 см были нагре-ты Б течение 1,5 часа в g атмосфере, содержащей 80 / N2, 10 /о Н О и 10 Д СО2. к этой смеси добавлялись еще О2, СО или SOg. Как видно из рис.
4, увеличение содержания SO2 слегка снижает скорость образования окалины на стали 18-8, в то время как сталь с 12 /о Сг и обычные
[c.25]
Возникновение локальных пар окалина—металл имеет большое практическое значение для коррозионной стойкости стальных конструкций не только в морской воде.
Так, понтоны сплоточных машин, изготовленные из листов низкоуглеродистой стали без предварительного снятия окалины, за работу в течение двух навигаций на Северной Двине подверглись значительной местной коррозии с глубиной отдельных язв до 1,5—2 мм.
Причиной этого быстрого коррозионного разрушения металла понтонов, как установил М. Д. Мещеряков, явилось наличие на стали окалины. В результате повреждения окалины в отдельных местах возникли гальванические пары, в которых роль катода играла окалина, а роль анодов — отдельные свободные от окалины участки металла.
Большая катодная поверхность (покрытая окалиной) и сравнительно малая поверхность анодов (участков, свободных от окалины) и приводит к усиленному анодному растворению металла в местах с удаленной или поврежденной окалиной.
[c.400]
С повышением температуры и продолжительности алитирования увеличивается глубина слоя. Окалина на поверхности изделий задерживает процесс диффузии А1. Алитированию лучше поддаются стали, содержащие незначительное количество С, поскольку при этом снижается скорость диффузии А1. Большинство легирующих элементов замедляют процесс алитирования и уменьшают глубину слоя.
[c.150]
Окалина на сталях типа 18—8 наряду с фазовыми оксидами Fe, Сг, Ni содержит шпинели типа FeO СГ2О3, Гс20з СггОз, NiO СггОа ГегОз NiO, а также Вкрапления металлического железа, хрома, никеля [153 .
[c.109]
Не всегда проста осушка металлической поверхности под окраску, в особенности конструкций на открытом воздухе в условиях влажной атмосферы. Большую важность имеет также удаление окалины, которое может представлять определенную трудность.
Подвергавшаяся горячей прокатке сталь почти всегда имеет очень плотно сцепленную окалину, которая может остаться даже после травления в конце процесса изготовления сортамента. Окалина будет поглощать влагу, вызывая ухудшение сцепления слоя краски, который будет отлущиваться при взаимодействии окалины с водой, сопровождающемся увеличением объема.
Кроме того, окалина на стали состоит из окислов, обладающих известной электронной проводимостью, а поэтому функционирующих в качестве достаточно эффективных катодов, способных стимулировать коррозию на обнаженной части поверхности. В местах поглощения влаги возникают местные гальванические элементы и начинается питтинг.
Невзирая на значительные затраты ручного труда, необходимо с особой тщательностью удалять окалину. Для этого чаще всего применяют пескоструйную обработку, обработку струей ингибированной воды высокого давления, а также очистку пламенем.
При очистке последним способом окалина после обезжиривания быстро нагревается с таким расчетом, чтобы она в результате сильного расширения при нагревании отслоилась от нижележащего сравнительно холодного металла. Затем без промедления наносится защитное покрытие.
Часто используется также выветривание, при котором неокрашенная конструкция выдерживается до шести месяцев на открытом воздухе. Прокатная окалина подвергается изменениям размеров и отслаивается. При этом значительно облегчается последующее ее механическое удаление. Большое значение придается полному удалению окалины. Это наиболее важная операция при окраске, поскольку хорошая подготовка поверхности в сочетании с плохой окраской предпочтительней плохой подготовки при хорошей окраске.
[c.158]
После удаления основного слоя окалины скорость травления достигает максимального значения.
Таким образом, при анодном травлении окалины очень важно избежать перетрава, так как весовые потери образцов на конечной стадии травления состоят главным образом из потерь a юro металла. Характер кривой на фиг.
2 свидетельствует о невысоких защитных свойствах окалины на стали Х18Н12М2Т, которая довольно пориста и удаляется с поверхности стали сравнительно равномерно (фиг. 3).
[c.55]
Окалина на стали Х18Н12М2Т не является эффективным деполяризатором, а перенапряжение на ней водорода меньше, чем на чистом металле.
Поэтому окалина трудно и медленно удаляется при катодном травлении, а механическое воздействие выделяющегося при электролизе газообразного водорода незначительно.
Таким образом, катодное травление не пригодно для удаления окалины со стали Х18Н12М2Т.
[c.64]
| Таблица 5.1. Состав и соотношение металлических компонентов в ЛКС и окалине на стали 130X15М |  |
Окалина на сталях с 6 и 13% Сг имеет три слоя наружный слой — магнетит (Рез04), средний — вюстит (РеО) и внутренний, состоящий из вюстита и включений хромистой шпинели (Ре0+Кз04). Количественное выражение состава окалины этих сталей приведено на фиг. 23 и 24. Вюститная фаза РеО уменьшается с понижением температуры и увеличением содержания хрома. Действительно, в стали, содержащей 16% Сг, окалина вюститного слоя не имеет (фиг. 25). Наружный и средний слои окалины (Рез04 и РеО) в 6 и 13-процентной хромистой стали — хрома не содержат. Хром концентрируется во внутреннем слое окалины, состоящем из вюстита и хромистой шпинели.
[c.43]
Из таблицы видно, что стали марок Р2 и ЗОХ при длительном контакте с У Об при 700° сильно разрушаются и почти полностью превращаются в окалину.
На стали 1Х18Н9Т образуется окалина, которая легко отслаивается от основного металла.
На хромовом покрытии стали 20 образуется осыпающаяся тонкая окисная пленка бурого цвета под окисной пленкой — блестящий плотный слой металлического хрома.
[c.138]
Характер окалины на стали после прокатки бывает различным. Окалина может иметь и может не иметь защитных свойств. Чтобы влияние состава стали на коррозию не было замаски-
[c.1106]
Существует и другая точка зрения, выдвигаемая В. И. Архаровым, что легирующий элемент образует на поверхности сплава смешанные окислы, обладающие повышенными защитными свойствами, по сравнению с окислами из чистых компонентов.
Механизм повышения жаростойкости при этом можно свести к тому, что легирующий компонент должен уменьшить возможность образования в окалине на стали вюститной фазы (РеО) и благоприятствовать образованию шпинельной фазы типа P gOi и у-Ре Оз с возможно мень-
[c.136]
Язвенное разрушение в порах защитных покрытий. Причина интенсивной коррозии, которая может иметь место в небольшой поре в медном покрытии на стали, описана на стр. 184 и будет дальше обсуждаться на стр. 580.
Здесь необходимо отметить, что неметаллические слои, состоящие из электропроводных материалов, могут вызвать тот же эффект.
Прокатная окалина на стали, состоящая в основном из магнетита, может работать в качестве катода обычно в ней имеются видимые и невидимые трещины и поэтому сталь с прокатной окалиной часто подвергается язвенной коррозии присутствие окалины может и не вызвать увеличения общей коррозии — иногда она заметно уменьшает ее однако при этом коррозия концентрируется на отдельных точках и местное уменьшение толщины (в язвах) будет часто больше, чем в случае, если прокатная окалина была удалена. Спеллер описывает влияние прокатной окалины на локализацию коррозии. В опытах, проведенных в Питсбурге, некоторые участки внутренней поверхности стальной трубы были механически обработаны с целью удаления окалины, тогда как на других участках поверхности окалина была сохранена в результате поверхности с окалиной оказывались прокорродировавшими насквозь, тогда как к этому времени чистые поверхности прокорродировали на толщину, равную 1/5 части от их начальной толщины [32].
[c.193]
Окалина и коррозия. Вне всяких сомнений, что даже при отсутствии бактерий на развитие коррозионных процессов могут влиять многочисленные факторы. Если труба покрыта окалиной, то коррозионный процесс на ранней стадии может локализоваться в трещине окалины, но Шепард утверждает, что эта тенденция со временем ослабляется, уступая путь новому процессу образования питтингов, вследствие дифференциальной аэрации. Возможно, влияние прокатной окалины на процесс локализации коррозии в трещинах проявляется в большей степени на внутренней поверхности трубы (стр. 193), нежели на наружной. Бесспорно, этот процесс имеет большое значение для емкостей с водой и для корпусов кораблей. Много зависит от природы окалины слой окалины на стали часто бывает разрушенным, позволяя, таким образом, беспрепятственно разрастаться коррозии во всех направлениях. Кан нашел, что прочная пленка окалины на чугуне приводит к образованию питтингов коррозия развивается в трещинах окалины, которая покрывает до 92% всей поверхности. Маловероятно, чтобы такая пленка действовала бы как эффективный катод, однако на анодных участках трубопровода, подвергающегося воздействию блуждающих токов, локализация коррозионного разрушения в трещинах может быть достаточно серьезной [12].
[c.251]
Подобные повреждения, встречающиеся в Южной Африке на мостах, расположенных вблизи от берега, изучены Копенгагеном он также критикует распространенное положение, что для полной безопасности необходима определенная толщина покрытия он отмечает, что слой в 12,5 мм непроницаемого бетона может защищать лучше, чем слой в 50 или 75 мм проницаемой смеси. Он рассматривает различные микро- и макроэлементы, которые могут возникать и вызывать разрушение анодных участков. Там, где слой окалины на стали является не сплошным, главной причиной, вызывающей разрушение, может быть работа возникших в трещинах и порах окисной пленки микроэлементов с высоким отношением площадей катода к анодам. К небольшим участкам стали, где бетон растрескался и имеется утоньшение слоя или пористые участки, может поступать двуокись углерода и кислород из них двуокись углерода (и двуокись серы, если она присутствует) будет нейтрализовать щелочь, образующуюся в процессе затвердевания бетона, и следовательно, приведет к образованию локального анода, в то время как кислород будет способствовать образованию катодных участков таким образом, эти две составляющие воздуха действуют противоположно друг другу и, как показали лабораторные опыты Бэрда, превалировать будет в основном влияние кислоты возникнет небольшой анод, окруженный большим катодом, что является особенно опасной комбинацией.
[c.281]
Приведенное соотношение между скоростью газовой коррозии металлов и температурой может быть осложнено или нарушено, если с изменением температуры изменяется структура или некоторые, другие свойства металла или образующейся на нем оксидной пленки. В состав окалины углеродистых сталей в зависимости от температуры среды могут входить магнетит ГвзО , гематит Рег0з(при нагреве до 600 )ia вьюстит FeO (при нагреве выше 600 «С).
[c.29]
Железная окалина и её виды, применение
Смесь оксидов железа, образовывающаяся при взаимодействии кислорода с раскалённым металлом, имеет обобщённое название — железная окалина.
Она состоит из Fe3O4, FeO и Fe2O3 (магнетита, вьюстита и гематита соответственно) и представлена двумя легкоотделяемыми друг от друга слоями.
При их суммарной толщине до 40 нм окалина невидима невооружённому взгляду, свыше 40 и до 500 нм — выдаёт себя цветами побежалости (радужным отливом). Постоянный же окрас появляется, если слой железной окалины на металле превышает 500 нм.
Состав
Наружный слой оксида железа — гематит. Он обладает большой твёрдостью (1030 ед. по шкале Виккерса), абразивностью и очень плохо растворяется в кислотах.
Под ним в условиях частичной нехватки кислорода формируется более мягкий и почти нерастворимый в кислотах магнетит.
Ближе всего к металлу находится рыхлый и мягкий вьюстит, который легко поддается устранению механическим путём или кислотным травлением.
Толщина каждого из трёх слоёв зависит от температуры обработки стали. Так, при превышении порога в 570 °C образуется чётко выраженная трёхслойная структура окалины. Дальнейшее повышение температуры ведёт к увеличению толщины вьюстита. Если же сталь обрабатывается при температурах ниже 570 °C, то в составе окалины преобладают магнетит и гематит.
По цвету железной окалины можно определить температуру обработки стали. Так, при температуре в 700–750 °C в составе окалины больше гематита, из-за чего она приобретает рыжевато-красный оттенок. Образовавшийся при высокотемпературном (900–1000 °C) прокате слой оксидов из-за более высокого процента вьюстита становится чёрным.
Особенности
Твёрдость окалины сочетается с её хрупкостью, из-за чего вкрапления оксида внутри структуры металла резко понижают его эксплуатационные характеристики.
По этой же причине железная окалина не может быть использована в качестве защитного покрытия, хоть она и не взаимодействует с кислородом.
Более того, в месте скола оксидов наблюдается усиленное окисление стали, что происходит из-за разности потенциалов окалины и стали. По этой причине её удаляют с готового проката.
Удаление окалины
Слой оксидов железа с прокатной стали удаляют со стальной заготовки несколькими способами.
Это очистка:
- механическая;
- химическая;
- электрохимическая.
Возможно также сочетание вариантов.
Механическое воздействие на прокат сводится к пропуску проволоки или листа с окалиной через ряд роликов. При этом достигается частое изгибание заготовки, под воздействием которого железная окалина рассыпается на отдельные чешуйки и осыпается с металла. Для финишной очистки могут быть использованы абразивы, наждачные ленты, щётки из проволоки.
Достоинством этой технологии является сравнительная дешевизна и экологичность. Но поскольку отказ от смазки при такой обработке нецелесообразен, это приводит к замасливанию железной окалины, что затрудняет дальнейшую её переработку.
Химический и электрохимический способы очистки стали называют травлением. Для этих целей используются серная и соляная кислоты, реже — фосфорная, азотная, плавиковая или их смесь.
Главными недостатками такого способа является одноразовое использование травильных растворов (не восстанавливаются) и низкий спрос на побочный продукт преобразования окалины — железный купорос.
По этой причине травление применяется довольно редко, и ему обычно предшествует механическая очистка проката от окалины.
Применение окалины
Опытными кузнецами давно было примечено повышение сопротивляемости металла коррозии при формировании на нём тонкого слоя окалины. Сейчас же воронение оружейной стали используется лишь в качестве декоративной отделки. Её цвет зависит от способа обработки (кислота, щёлочь, температура) и толщины оксидной плёнки, составляющей от 1 до 10 мкм.
Прокатная окалина, удельный вес которой достигает 3% от общего веса готовых изделий, является ценным сырьём для металлургического производства за счёт высокого содержания (до 75%) в ней железа. Основное направление её переработки — очистка от примесей и восстановление, после которого она превращается в низкоуглеродистую сталь.
Некоторые составы окалины успешно применяются в качестве красящих пигментов и активно используются в строительстве. Также из окалины производится железный порошок, применяемый в металлургии, при изготовлении самонагревающихся смесей и даже в пищевой промышленности.
Химический состав этого отхода металлургической промышленности стандартизирован. Её стоимость может колебаться в зависимости от преобладания определённых видов окислов и количества примесей. Усреднённая цена на начало 2019 года составляла 50 американских долларов за тонну железной окалины.
Прокатная окалина | это… Что такое Прокатная окалина?
Прокатная окалина, часто просто окалина — это чешуйчатые частицы различной толщины, образовавшиеся на поверхности горячекатанной стали и состоящие из окислов железа (2-х, 3-х валентного), а также гематита и магнетита.
По химическому составу окалина близка к чистому магнетиту (65-72% Fe), а по гранулометрическому составу представлена в основном фракцией менее 0,2 мм. Выход прокатной окалины составляет в среднем 1,0 — 3,0% от массы готового проката.
Рулон горячекатанной стали
Окалина формируется на внешней поверхности плит, листов и профилей, при их производстве путем прокатки раскаленного железа или стальной заготовки в прокатных станах. Окалина состоит из окислов железа и имеет синевато-черный цвет. Она, как правило, менее 1 мм толщиной и изначально сильно сцеплена со стальной поверхностью и защищает её от атмосферной коррозии.
Так как окалина является электро-химически катодной к стали, любое растрескивание в покрытии окалины приведет к ускоренной коррозии стали при проникновении влажного воздуха. Окалина, таким образом, является коррозионно стойким покрытием, пока его поверхность не подверглась механическому воздействию при транспортировке или хранении.
Прокатная окалина — это оксиды железа, образующиеся в результате термической коррозии горячекатаной стали.
Окалина имеет более положительный электродный потенциал по сравнению с железом, из-за чего образуется гальваническая пара, коррозия начинает проистекать по контактному типу, вследствие которой железо корродирует с большой скоростью, превышающей обычную коррозию в несколько раз.[1]
При обработке стали окалина должна быть удалена. Любая краска, наносимая поверх окалины, тратится впустую, поскольку она сойдёт, как только влажный воздух проникнет под окалину. Таким образом окалина должна быть удалена со стальных поверхностей газопламенной обработкой, травлением или абразивоструйной очисткой,[2] все операции затратны по времени.
Именно поэтому судостроители хранят только что доставленные листы стали на открытом воздухе, для того чтобы прокатная окалина под воздействием влажного воздуха опала с поверхности стали.
В настоящее время большинство стальных заводов могут поставлять свою продукцию без прокатной окалины и покрытых заводским грунтом, поверх которого допускается проведение сварочных работ.
Окалину используют как сырьё для производства железного порошка в процессах восстановления в кипящем слое, а также в несмешивающихся слоях шихты (процесс Хоганес).
Основные причины необходимости удаления прокатной окалины
- Прокатная окалина имеет положительный потенциал в водных растворах по сравнению с потенциалом железа. Во влажной атмосфере, в соленой воде наблюдается интенсивная коррозия стали в местах разрушения прокатной окалины из-за разности потенциалов окалины и стали.
- Прокатная окалина очень хрупкая. В процессе эксплуатации стали с не удаленной прокатной окалиной происходят сколы прокатной окалины
- Прокатная окалина очень гладкая. По этой причине адгезия (сила межмолекулярных связей поверхности и пленки) будет минимальная. Можно привести из жизни пример с окраской стеклянной поверхности. Результаты окраски стекла и окраски по прокатной окалине очень похожи.
См. также
Примечания
- Окалина в БСЭ;
- Акимов Г. В., Основы учения о коррозии и защите металлов, М., 1946;
- Томашов Н. Д., Теория коррозии и защиты металлов, М., 1959.
Загрузка...
