Gépészet | Gépjárművek » Dr. Sólyomvári Károly - Járműfenntartás II., Károsodás

BUDAPESTI MŰSZAKI EGYETEM KÖZLEKEDÉSMÉRNÖKI KAR GÉPIPARI TECHNOLÓGIA TANSZÉK Dr. Sólyomvári Károly JÁRMŰFENNTARTÁS II. (károsodás) Budapest, 1997  BME GÉPIPARI TECHNOLÓGIA TANSZÉK, H-1111 BUDAPEST, BERTALAN L. U 2 Z 608 TARTALOMJEGYZÉK SZERKEZETEK KÁROSODÁSA, ROMLÁSA . 1 A MEGHIBÁSODÁSOK CSOPORTOSÍTÁSA . 3 AZ ELHASZNÁLÓDÁS MECHANIZMUSA . 4 TRIBOLÓGIA . 4 KOPÁS. 5 SZERKEZETI ANYAGOK KORRÓZIÓJA . 11 A KORRÓZIÓS KÁROK OSZTÁLYOZÁSA . 11 A KORRÓZIÓ FELTÉTELEI: . 11 A KORRÓZIÓ MEGJELENÉSI FORMÁI . 12 A FÉMEK KORRÓZIÓJÁNAK OSZTÁLYOZÁSA . 14 ANYAGFÁRADÁS . 16 ÖREGEDÉS. 17 Károsodás kt72.doc 2 SZERKEZETEK KÁROSODÁSA, ROMLÁSA Az elhasználódás olyan természetes folyamat, amelynek során a s zerkezetek üzemelési jellemzői az eltelt idő és/vagy a használat mértékével többé-kevésbé arányosan változnak. A folyamat során ezek műszaki jellemzői az előírásoktól eltérően fokozatosan változnak az

idő előrehaladásával. Ezek eleinte működési zavarokat, majd meghibásodásokat okozhatnak A különféle szerkezeteket üzemeltetésük során olyan hatások érik, amelyek használati értéküket csökkenti, használhatóságuk elvesztését eredményezik. A 1 . ábra a szerkezeteket ért értékcsökkentő hatásokat szemlélteti ÉRTÉKCSÖKKENTŐ HATÁSOK Műszaki- fizikai Műszaki-gazdasági Károsodás Elévülés Túlterhelés Elhasználódás Öregedés Korrózió Kopás Kifáradás 2. ábra Berendezéseket érő értékcsökkentő hatások Az 3 . ábra viszont a károsodási és helyreállítási folyamatot mutatja be a gyártmánytervezéstől a selejtezésig. A közetkező 4 ábra a károsodási folyamat és a műszaki állapot összefüggését érzékelteti. Károsodás kt72.doc 1 GYÁRTMÁNY TERVEZÉS GYÁRTÁS TERVEZÉS GYÁRTÁS ÜZEMBEHELYEZÉS KÖRNYEZET GÉP KARBANTARTÁS ÜZEMELTETÉS ELHASZNÁLÓDÁS TERMÉSZETES ELHASZNÁLÓDÁS

VÁRATLAN MEGHIBÁSODÁS TERVSZERŰ JAVÍTÁS HIBAELHÁRÍTÁS SELEJTEZÉS 3. ábra Károsodási folyamat és a helyreállítás összefüggése ÚJ ÁLLAPOT ÜZEMKÉPES ÁLLAPOT SÉRÜLT SÉRÜLT DE ÜZEMKÉPES ÜZEMKÉPTELEN ÁLLAPOT ÁLLAPOT HELYREÁLLÍTOTT ÜZEMKÉPES ÁLLAPOT 4. ábra A károsodási folyamat és a műszaki állapot összefüggése A két utóbbi ábrát egymás mellé szerkesztve (5. ábra) a károsodási folyamat, a műszaki állapot és a helyreállítás összefüggései azonos szinteken láthatók. Károsodás kt72.doc 2 GYÁRTMÁNY TERVEZÉS GYÁRTÁS TERVEZÉS GYÁRTÁS ÜZEMBEHELYEZÉS KÖRNYEZET GÉP ÚJ ÁLLAPOT KARBANTARTÁS ÜZEMKÉPES ÁLLAPOT ÜZEMELTETÉS ELHASZNÁLÓDÁS TERMÉSZETES ELHASZNÁLÓDÁS VÁRATLAN MEGHIBÁSODÁS TERVSZERŰ JAVÍTÁS HIBAELHÁRÍTÁS SÉRÜLT DE ÜZEMKÉPES ÁLLAPOT SÉRÜLT ÜZEMKÉPTELEN ÁLLAPOT HELYREÁLLÍTOTT ÜZEMKÉPES ÁLLAPOT SELEJTEZÉS 5. ábra A károsodási folyamat, a

műszaki állapot és a helyreállítás összefüggései A MEGHIBÁSODÁSOK CSOPORTOSÍTÁSA A károsodási elmélet, a különféle irodalmak az elemzési céloktól függően különböző módon csoportosítják a meghibásodásokat. A következőkben a meghibásodások csoportosításának egy lehetséges változatát mutatjuk be. A meghibásodások csoportosítása: Szerkezet szerint • szerelt egységek meghibásodása • alkatrészek, szerkezeti elemek meghibásodása A hatás jellege szerint • üzemi alkalmasság részleges csökkenése (hibás működés) • működésképtelenség Megjelenési forma szerint • üzemeltetési jellemzők változása • méretváltozás, illesztési hiba • alakhiba • felületi hiba • alakváltozás (görbeség, elcsavarodás) • repedés • törés • felületi réteg tulajdonságának változása • anyagösszetétel vagy szövetszerkezet megváltozása Az elhasználódás mechanizmusa szerint • súrlódás, kopás •

abrázió, erózió • kavitáció • anyagfáradás • korrózió • öregedés • hő okozta változás A hiba oka szerint • konstrukciós hiba • gyártási hiba • anyaghiba • helytelen üzemeltetés • fenntartási hiányosság • természetes elhasználódás Károsodás kt72.doc 3 A gépek, ill. szerelt egységeik meghibásodása alatt az üzemi jellemzők változását vagy valamelyik alkatrész hibájából származó működési zavart értünk. Az alkatrész, szerkezeti egység hibája a megjelenési forma szerinti csoportosításban foglalható össze. Az üzemi alkalmasság részleges elvesztését jelenti az alapvető üzemi jellemzőknek az előirt értéktől való eltérése, a beállított értékek elállítódása, a korrózió, stb. Ezekben az esetekben nem törvényszerű az azonnali beavatkozás, a hiba elhárítása. Működésképtelenséget, az üzemi alkalmasság teljes elvesztését a főbb szerkezeti részek, alkatrészek törése,

villamos zárlat, a hidraulikus rendszerek nagymérvű tömítési hibái, stb. okozhatják. A további működés csak a hiba elhárítása, javítás után lehetséges A g épalkatrészek meghibásodásának leggyakoribb megjelenési formája az egymáson elcsúszó, legördülő felületek méretváltozása, rovátkák megjelenése, berágódás, bemaródás, benyomódás, kipattogzás és a korrózió. Az elhasználódás legtöbbször nem egyenletes, hanem a méretváltozással gyakran alakhiba (ovalitás, szögletesség, kúposság, stb.) is előfordul A kopás és a korrózió velejárója a felületi érdesség megváltozása is. A repedés, törés a kifáradás vagy a túlterhelés következtében jelenik meg. A felületi réteg tulajdonsága, az anyagösszetétel vagy szövetszerkezet változása többek között a megengedettől nagyobb hőigénybevételre vezethető vissza. A fenti hibák a különféle igénybevételek (az elhasználódás mechanizmusa) hatására - a

rendkívüli igénybevételtől eltekintve - rendszerint folyamatosan alakulnak ki. A hiba oka szerinti elemzés célja a k áros hatások megszüntetése vagy csökkentése. A konstrukciós hiba alatt általában a nem körültekintő méretezést, szerkezeti kialakítást vagy a nem megfelelő anyagválasztást értjük. Gyártási hibának tekintjük a helytelen technológia megválasztásából, műveleti sorrendből vagy megmunkálási hibából, szakszerűtlen szerelésből származó hibákat. Üzemeltetési hiányosság, amikor a g épet nem a t ervezett funkciójának megfelelően használják, hanyagul kezelik. Idő előtti meghibásodást okoz, ha nem végzik el az előírt ápolási műveleteket. A szakszerűtlen, nem megfelelő minőségű javítás is idő előtti, váratlan meghibásodáshoz vezet. A meghibásodások döntő többsége az előírásszerű üzemi feltételek mellett is bekövetkezik. Ezeket a természetes elhasználódásból származó meghibásodásokat

megakadályozni nem tudjuk, de időbeli lefolyásuk szabályozható. Ehhez azonban meg kell ismerni a hibát előidéző folyamatot, az elhasználódás mechanizmusát. AZ ELHASZNÁLÓDÁS MECHANIZMUSA TRIBOLÓGIA A kölcsönösen egymásra ható és egymáshoz viszonyítva elmozduló felületek viselkedésének tudománya és technológiája. A súrlódás következtében lekopott anyagrészecskék okozta geometria-változáson (méret, felületi érdesség) túl magába foglalja az anyag alak- és minőségváltozását (mechanikai, fizikai, kémiai), illetve szövetszerkezetének (felületi réteg tulajdonság) változását, amennyiben azt a súrlódás okozza. - Tribofizika: azon fizikai jelenségek összessége, amelyek az egymáshoz viszonyított elmozduláskor végbemennek: ⇒ súrlódás, mechanikai kopás, rugalmas és maradó alakváltozás, termikus jelenségek, a kenőanyagban végbemenő fizikai folyamat. - Tribokémia: azon kémiai változások, amelyek a fémes

felületen vagy a kenőanyagban a súrlódás és környezet hatására végbemennek: ⇒ oxidáció, adalékok kémiai hatása (szulfid, foszfát vagy oxid fémek, stb. bevonatok képződése). Károsodás kt72.doc 4 - Tribotechnika: a tribológiai kutatások eredményeinek gyakorlati alkalmazása. KOPÁS Az egymással érintkező, relatív mozgást végző szerkezeti elemek felületein bekövetkező elváltozás, ami általában anyagleválással jár együtt. Súrlódás: Mechanikai ellenállás az érintkező felületek között, ami: a viszonylagos elmozdulást fékezi (mozgó súrlódás) a viszonylagos elmozdulást akadályozza (nyugalmi súrlódás) A súrlódás dimenzió nélkül viszonyszáma , a súrlódási tényező, ami két test egymásonra gyakorolt hatásának az érintősík irányába eső, elmozdulással szembeni erőkomponens fajlagos értéke: µ = F s /F n ,, ahol: F s a súrlódási erő, F n a normál erő Súrlódási módok és súrlódási állapotok

. táblázat: Súrlódási módok Súrlódási állapotok Az elmozdulási módok A részt vevő anyag fajták az elmozdulás kezdete szerint vagy befejezése szerint Mozgásbeli súrlódás: * csúszó súrlódás * gördülő ellenállás * fúró súrlódás Külső súrlódás: * különböző között Szilárd test súrlódása: anyagok * száraz súrlódás Nyugvásbeli súrlódás: * álló súrlódás * indulási súrlódás * megállási súrlódás Mozgási súrlódás: * tapadó súrlódás * lökési súrlódás Tapadóréteg-súrlódás Lökésszerű súrlódás: * ütközési súrlódás * lökési súrlódás Belső súrlódás: * (azonos anyagoknál) elemi súrlódás Vegyes súrlódás Folyadéksúrlódás (úszósúrlódás) 66. ábra: A viszonylagos elmozdulás módjai a vonatkoztatási felületre ható merőleges erőhatásnál 1 - vonatkoztatási felület, 2 - mozgó test, F - terhelés, S r ,,ωR - az elmozdulás iránya a) csúszó, b) gördülő, c)

fúró, d) lökő mozgás, Károsodás kt72.doc 5 A kopás keletkezése: Feltétele: • kopási elempár • alaptest • ellentest • rendszerint közbenső anyag • viszonylagos elmozdulás • normálirányú erőhatás (F n ) • • • • Közbenső anyag: kenőanyag: kenőolaj, kenőzsír, szilárd és gáznemű, ill. egyéb kenőanyag, oxidréteg szennyeződés kopástermék .ábra: A kopási alapfeltételek vázlatos ábrázolása A kopás mechanizmusa: A különböző kopásképek * különféle terhelésre, * sebességekre, * közbenső anyagokra vezethetők vissza. . ábra Csúszó súrlódás okozta kopás megjelenési formái Károsodás kt72.doc 6 Kopási típusok: • • • • • • hideghegedéses kopás, meleghegedéses kopás, oxidációs kopás, abráziós kopás, fáradásos kopás, fretting kopás. A kopás alapfolyamatai: . ábra: A kopás alapfolyamatai (A méretek nem léptékhelyesek) a) érdességi csúcsok lenyíródása, b)

alakváltozások a r ugalmas tartományban, c) alakváltozások a képlékeny tartományban (maradó alakváltozás), d) molekuláris erőhatások (adhézió), e) felhevülés a mikrogeometria tartományban, f) fizikai vagy kémiai anyagváltozások (pittingesedés, oxidáció, reakciós termékek koptató hatásai). Néhány jellegzetes kopási folyamat: Kopás folyadék súrlódáskor . ábra Tiszta és részleges folyadéksurlódás (Megfelelő kenőfilm kialakulásakor nincs fémes érintkezés). Károsodás kt72.doc 7 Kopás szennyezett közbenső anyag (kenőanyag) esetén . ábra: Kopás a tisztátalan kenőanyag esetén a) A szennyezők kisebbek, mint a legkisebb kenőfilmvastagság b) A szennyezők nagyobbak, mint a legkisebb kenőfilmvastagság és lágyabbak, mint az alap-, valamint az ellentest c) A szennyezők nagyobbak, mint a legkisebb kenőfilmvastagság és keménységük az alap- és az ellentest keménysége között van d) A szennyezők nagyobbak, mint a

legkisebb kenőfilmvastagság, de keménységük nagyobb az alap- és ellentestnél Szilárd részecskék okozta kopás, a kopást meghatározó paraméterek: * anyagpárosítás, * szemcseméret, * szennyeződés koncentráció, * az igénybevétel időtartama. Formái: 3-test abrázió (szilárdtest-szilárdtest-részecske): * * * az alap- és ellentest között relatív elmozdulás, normálerő, normális hőmérséklet. . ábra Károsodás kt72.doc 8 Erózió (szilárd testek és részecskékkel szennyezett folyadék esetén) * * * áramló folyadék, ütközési szög, az áramlással sodort részecskék ütközése, nyomáskülönbség. Kopás száraz súrlódáskor: . ábra A kopási részfolyamat függése a részecske α hajlásszögétől (homlokszög) Akkor következik be, amikor a két egymáson elmozduló szilárd test egymással érintkező felületei között ill. felületén nincs semmilyen elválasztó idegen anyag (kenőanyag, nedvesség, oxidréteg). Kopás

vegyes súrlódáskor: A száraz- és folyadéksúrlódás egyidejűleg lép fel. A közbenső anyag az alap- és ellentestet csak részben választja szét. (kis V, nagy F, kis viszkozitás, kedvezőtlen csapágyhézag, nem elegendő kenőanyagfilm vastagság ). A kopás és felületi érdesség összefüggés: . ábra: Felületi érdesség és kopás összefüggés . ábra: Az optimális felületi érdesség kialakulása az idő függvényében Károsodás kt72.doc 9 A kopási folyamat időbeli lefolyása, a kopási görbe: . ábra: A barázdairány hatása a kopás mértékére . ábra: Általános kopási görbe Bejáratási szakasz, üzemeltetési szakasz, a progresszív kopás szakasza, üzemképtelenség. A kopási sebesség: v=v k ∗t, ; Az általános kopási görbeével együtt szokták ugyanebben a diagramban ábrázolni a v - kopási sebességet is. Ezeknek 8 klf változatai ismeretesek, így ez az ábrázolás az ideális példa A közepes kopási sebesség: V k

= tg α = V max - V opt /T ü Kopásvizsgálatok: • modellkísérletek: - próbadarabokkal végzett kísérletek, - igénybevételt utánzó próbadarabokkal végzett kísérletek, • kisminta kísérlet: - üzemi és félüzemi kísérletek - szerkezeti egységek próbapados vizsgálata, - a gép próbapados vizsgálata, • gépegységekkel ill. gépekkel gyorsított kisérletek az üzemi igénybevételeket többszörösen meghaladó terhelésse. • üzemi kísérlet. A kopásvizsgálatok eredményeinek mérése • a lekopott tömeg mérése, • a méretváltozás mérése, • a kopadék mérése radioaktiv besugárzás alapján, • kenőanyagelemzéssel, Károsodás kt72.doc 10 SZERKEZETI ANYAGOK KORRÓZIÓJA A korrózió a szerkezeti anyagok tönkremenetele a velük érintkező környezettel történő kölcsönhatásban. A környezetet ebből a szempontból korróziós közegnek nevezzük, amelynek minősége és összetétele lényegesen befolyásolja a

jelenségeket. Azok a fémek, amelyek csak vegyületeik formájában fordulnak elő a természetben, általában hajlamosak a korrózióra. Ezeket a fémeket vegyületeikből valamilyen energiát igénylő eljárással, pl. kohósítással állítják elő Az energiabefektetés révén a vegyületeiből kiredukált fém egy magasabb energiatartalmú szintre kerül, amit a fém megszilárdlásakor mintegy "befagyasztanak". Ekkor a fém egy energetikailag metastabil állapotba kerül és igyekszik elérni − a termodinamika törvénye alapján − az alacsonyabb energiatartalmú állapotot és visszaalakul valamilyen fémvegyületté, a gyakorlatban oxiddá vagy szulfiddá. Vas esetében a vasércet bizonyos energia hozzáadásával redukálnak fém vassá. Azt a folyamatot, ami a fém fémoxid állapot létrejöttét előidézi, nevezzük korróziós folyamatnak. A KORRÓZIÓS KÁROK OSZTÁLYOZÁSA A korróziós károk az alábbiak szerint osztályozhatók: 1. A külalak, az

esztétikus megjelenés károsodása 2. A beruházási, működési és fenntartási költségek növekedése Gyakran előfordul, hogy a korróziónak kitett szerkezeteket a majdani károsodásra számítva túlméretezik. Ez jelentős beruházási költségtöbbletet (anyag, energia, munkabér stb.) jelent A korrózióvédelmi eljárások megvalósítása és fenntartása szintén megnöveli a beruházási és üzemeltetési költségeket. A károsodott részek kicserélése ill javítása szintén többlet kiadást jelent 3. A gyártmányok szennyeződése a gyártó berendezések korróziója következtében pl a gyógyszeriparban, az élelmiszeriparban, átlátszó műanyagok és színező pigmentek gyártásakor megengedhetetlen. 4. A környezet szennyeződése: maguk a korrózió termékei (pl vizeknek a mérgező rézzel vagy ólommal való szennyeződése), vagy a tárolók és vezetékek korróziója következtében kiömlő anyagok (pl. mérgező, radioaktív, gyúlékony és

robbanékony anyagok) komoly környezeti szennyeződést okozhatnak. 5. A biztonsági tényezők leromlása: a műtárgyak, berendezések és járművek a korrózió következtében olyan mértékű tönkremenetelt szenvedhetnek, hogy a biztonságos működési és a balesetvédelmi követelmények ill. előírások nem teljesülnek 6. A termelés és működés időszakos kiesése: a korróziót szenvedett berendezéseket és alkatrészeket cserélni ill. javítani kell Az üzem időszakos leállása igen komoly károkat idézhet elő, különösen akkor, ha a meghibásodás váratlanul történik, és az azonnali javítás nem lehetséges. 7. Értékes anyagokban bekövetkező veszteség: egyes esetekben (pl berendezések kilyukadása) olyan értékes anyagok mehetnek a korrózió következtében veszendőbe, amelynek költsége meghaladja az egyéb korróziós veszteségeket. A KORRÓZIÓ FELTÉTELEI: - A korrózióra hajlamos anyagok. Azok a fémek hajlamosak korrózióra, amelyek

csak vegyületeik formájában fordulnak elő a természetben. - Korróziót okozó közegek. Ilyenek a levegő, talaj, szerves folyadékok, sóolvadékok, folyékony fémek, agresszív gázok. Károsodás kt72.doc 11 A KORRÓZIÓ MEGJELENÉSI FORMÁI A korrózió megjelenési formái: egyenletes és helyi korrózió. Egyenletes a korrózió, ha az egész felület nagyjából egyforma mértékben korrodálódik (61. ábra). Ennek következtében a szerkezeti anyag elvékonyodik Ha a károsodás nem nagy mértékű, akkor a berendezés sokáig eleget tehet a feladatának. Tulajdonképpen ide sorolhatjuk az ún foltos korróziót is, amelynél az egyenletes korrózió csak nagyobb kiterjedésű foltokban jelentkezik. . ábra Egyenletes korrózió A helyi korrózió abban különbözik az egyenletestől, hogy itt a károsodás a fémfelületeknek csak kis részére terjed ki, ill. az igénybe vett fémnek csak egy része korrodálódik Ilyen esetekben a károsodás legtöbbször

mélyen behatol a fémbe. Legfontosabb fajtái a következők: − Foltos korrózió, amikor a folyamat nem a teljes felületre, hanem viszonylag nagyobb folt(ok)ra terjed ki. A kisebb kiterjedésű, kráteres bemaródások mintegy átmenetnek tekinthetők a foltos és a lyukkorrózió között. − A lyukkorrózió, vagy pitting (esetleg pontkorrózió): a felület egyes helyein lyukak keletkeznek, amelyeknek átmérője általában kisebb, mint a mélysége (. ábra) A lyukkorrózió keresztmetszete sokszor nem szabályos kör alakú, akár szögletes is lehet. A fém mechanikai tulajdonságainak nagymértékű leromlása, sőt teljes átlyukadása is bekövetkezhet. − Réskorrózió fogalmába tartoznak mindazok a korróziós folyamatok, amelyek nehezen hozzáférhető helyen, stagnáló folyadékréteggel érintkezve helyi bemaródásokat okoznak − A kristályközi korrózió: A fémek mikro-kristályos szerkezetűek. Ha a korrózió főleg a kristályok érintkezési

felületén megy végbe, akkor beszélünk kristályközi korrózióról (. ábra). A károsodás a fémbe rendkívül mélyen behatolhat, a mechanikai tulajdonságok leromolhatnak és a végeredmény a fémek kristályokra való teljes szétesése is lehet. Károsodás kt72.doc 12 . ábra Lyukkorrózió . ábra Kristályközi korrózió − A feszültségkorróziós repedés húzófeszültség és a korróziós közeg együttes hatására jöhet létre. Az anyagba mélyen behatoló vékony hajszálrepedés keletkezik, amely teljes töréshez is vezethet (64. ábra) − Szelektív korrózió ötvözeteknél fordul elő, és szintén a helyi korróziófajták közé sorolható. Ilyenkor az ötvözetnek csak egy - vagy több alkotója korrodálódik, a többi pedig nem. A műtárgy alakja nem változik, de szerkezete szivacsossá válik, és a nem korrodálódott, visszamaradó részek nem tudják többé az eredeti mechanikai szilárdságot biztosítani (65. ábra) . ábra

Feszültségkorróziós repedés . ábra Szelektív korrózió . − Korróziós kifáradás alatt a változó vagy ismétlődő mechanikai igénybevételnek (pl. rezgés) és egyidejűleg korróziós hatásnak kitett fémek tönkremenetelét, törését értjük. − Eróziós korrózióról akkor beszélünk, amikor a n agy sebességgel áramló − esetenként szilárd részecskéket is tartalmazó − közegek (főként folyadékok) mechanikai (koptató) hatása és a korrózió együttesen bemaródáasokat okoz. − Kavitációs korrózió, amikor a fémfelülethez közeli folyadékrétegben fellépő kavitáció és a korrózió okoz károsodást. K avitációs jelenség, amikor a nyomás csökkenése − pl a folyadék áramlási sebességének növekedésekor − buborékképződést, az ellentétes folyamat pedig hirtelen kondenzációt eredményez. A kondenzáció igen kis helyen igen nagy vákuumot létesít Ennek szívóhatása egyrészt közvetlenűl rongálja a

fémfelületet, másrészt nyomáshullámot indít el a folyadékban, ami ütésszerű igénybevételt jelent. A károsodás a legtöbb esetben egymáshoz közeli, éles határfelületű bemaródások, lyukak formájában jelenik meg. Ez utóbbiak elvileg a feszültségkorrózió változatai. A helyi korrózió általában veszélyesebb az egyenletes korróziónál. Az utóbbi mértéke előzetes tapasztalatok ill megfelelő irodalmi adatok Károsodás kt72.doc 13 és kézikönyvek alapján, vagy egyszerű kísérletekből ismert, így előre betervezhető, és felismerhető. A helyi korrózió viszont nehezebben vehető észre, rendszerint váratlanul jelentkezik és nem tervezhető be előre, így megjelenésekor tetemes károk keletkezhetnek (váratlan leállás, környezetszennyezés, robbanás stb). A helyi korrózió kimutatására bonyolultabb módszereket (pl. ultrahangos-, röntgen-, és radioaktív vizsgálatok, esetleg a felületnek vékony, tűszerű szondával való

végigtapogatása) használnak. A korróziós károk durván 70 %-a a helyi korróziófajták rovására írható. Helyi korrózió esetén viszonylag kevés fém megy tönkre és alakul át korróziós termékekké, viszont a tönkremenetel csak egyes helyekre koncentrálódik, aminek következtében nagyobb berendezések cseréje vagy javítása válik szükségessé. Az ideális eset az volna, ha az egész fémszerkezet egyszerre és egyenletesen menne tönkre, ill. válnék használhatatlanná, és cseréjére előre meghatározott időpontban kerülhetne sor. A fémek korróziójának osztályozása A fémek korrózióját általában kétfajta szempont szerint osztályozzák: a közeg halmazállapota és a korrózió lefolyásának mechanizmusa szerint. A közeg halmazállapota szerinti felosztásban megkülönböztethetünk: 1. Gázhalmazállapotú közegben lejátszódó ún a tmoszférikus korróziót Az atmoszféra nem mindig a szabad levegőt jelenti, hanem lehet pl. egy

üzemcsarnok korrozív légtere is A korrózió közegben a fém időnként megnedvesedhet (pl. eső, harmat) 2. Folyékony közegben fellépő korróziót A folyadék legtöbbször víz ill vizes oldat 3. Szilárd közegben fellépő korrózió Mivel túlnyomórészben a talaj fordul elő szilárd közegként, ezért harmadikként a talajkorrózióról beszélünk. Sokban hasonlítanak ehhez az egyéb szilárd közegben helyet foglaló fémek korróziós jelenségei, pl. a betonvasak korróziója A korróziós folyamatok mechanizmusa szerint megkülönböztetünk: 1. Kémiai korróziót, amelyben a fém és a közeg közt egyszerű kémiai reakciók játszódnak le korróziós termék képződése közben. 2. Elektrokémiai korróziót, amelyben a károsodást elektrokémiai folyamatok idézik elő Jellemzőjük az, hogy bennük elektromos töltéssel rendelkező részecskék, ionok szerepelnek, a folyamatok elektromos árammal kapcsolatosak, és nedvesség jelenléte szükséges

lejátszódásukhoz. Kialakulásának feltételei: potenciálkülönbség és elektrolit jelenléte A kétfajta korrózió-mechanizmus közti leglényegesebb különbség a nedvesség jelenléte. Így az elektrokémiai korróziót nedves korróziónak, a kémiait pedig száraz korróziónak is nevezhetjük. Előfordulásukat tekintve a kétfajta korrózió közül a nedves korrózió túlszárnyalja a száraz korróziót. A gyakorlatban megszokott hőmérsékleteken nedves korrózió játszódik le, még akkor is, ha a fémfelületeken jelenlévő nedvesség szemmel nem mindig látható (pl. atmoszférán) A száraz korrózió - amely legtöbbször a fémnek a levegő oxigénjével való közvetlen kölcsönhatását jelenti - csak nagyobb hőmérsékleteken, az ún. revésedési hőmérsékletek felett lép fel A gyakorlatban szerkezeti anyagként felhasznált fémek ill. ötvözetek revésedési hőmérséklete az anyagminőség és összetétel függvénye, de mindenesetre 450 °C

felett van. Elektrokémiai korrózió Ha egy fém saját ionjait tartalmazó oldatba merül, potenciál képződik a fémelektród és az oldat között. Az elektród és az oldat közötti potenciálkülönbséget elektródpotenciálnak nevezik Károsodás kt72.doc 14 Ha két különböző fém-elektród merül ugyanabba a folyadékba és megfelelő módon, pl. egy diafragmával, biztosítják azt, hogy mindkét elektród saját ionjait tartalmazó oldatba merüljön, akkor az elektródok rövidrezárásakor galvánelem képződik. Réz és cink elektródok esetén ez a klasszikus Daniel-féle elem. Ebben a folyamatban a cink oxidálódik (pozitív töltést nyer), a réz redukálódik, "negatívabb" töltésűvé válik. Az elektrokémiai korróziós folyamatok leegyszerűsítve ilyen korróziós elemre vezethetők vissza, amelyben a korrodáló fém oxidálódik és ionos alakban oldódik. A galvánelemben ez az un. anódos folyamat, míg a másik elektródon

lejátszódó elektronfelvétel a katódos folyamat A korrodáló fém tehát minden esetben katód. Károsodás kt72.doc 15 ANYAGFÁRADÁS Az anyagfáradás (kifáradás) az anyag szilárdságának csökkenése a különböző nagyságú és váltakozó irányú erő hatására. A folyamat ismétlődő igénybevételek hatására általában alacsonyabb feszültségi szinten megy végbe mint a rideg, vagy a szívós repedés és törés. Ha egy munkadarabot huzamosabb időn keresztül állandóan váltakozó igénybevételnek teszünk ki a Wöhler-diagram károsodási vonala feletti feszültséggel terhelve, az idők folyamán az igénybevétellel szembeni ellenállása lecsökken, míg végül is a törés bekövetkezik. A görbe töréspontjának megfelelő terhelésváltozási számot, amikor az ehhez tartozó feszültséget az anyag végtelen sokszori ismétlődő igénybevétel során el tudja viselni, kifáradási határnak nevezzük. A kifáradási határt befolyásolja:

− igénybevétel (hajlító, pulzáló, csavaró, lengő, lüktető), a feszültségingadozási jelleg, a feszültséghatárok, a feszültség időbeli lefolyása és az igénybevételi szám, − anyagminőség: összetétel, zárványok, rácshibák, maradékfeszültség − kialakítás, magmunkálás: az alkatrész mérete és alakja, felülettagoltság, feszültséggyűjtő helyek, felületi érdesség − a fárasztás közege, környezete, A kifáradás folyamata: − a repedésképződés előtti folyamat, − repedésképződés, − repedésterjedés, − törés. A kifáradás során, a repedésképződés előtt létrejön az anyag rugalmas alakváltozása és a vele egybekötött rácsdeformáció következtében a kristályokban a felkeményedés. A váltakozó igénybevételek hatására a feszültséggyűjtő helyen kezdetben csak nagyon kis hajszálrepedés képződik. Ez a repedés a felületen vagy a felülethez közel keletkezik és az ismételt igénybevétel

hatására befelé terjed. A hajszálrepedések kiindulási helyei rendszerint a feszültséggyűjtő helyek, a rovátkák, a hornyok, az éles keresztmetszet-átmenetek. A repedések terjedését a r epedések végén keletkező feszültséggyűjtő hatás okozza, amelyek a teherviselő keresztmetszetek csökkenésével növekednek. A gépalkatrészek töréseinek 90 %-a kifáradási törés. Repedés keletkezhet még konstrukciós-, gyártási és üzemeltetési (túlterhelés) hibából. Repedést okozhatnak az anyaghibák is (gáz- és salakzárványok, rétegesség, repedések), amelyek csökkentik a teherhordó keresztmetszetet és szilárdságcsökkentő ill. feszültséggyűjtő hatásuk van. Károsodás kt72.doc 16 ÖREGEDÉS Kétféle öregedést különböztetünk meg: edzési és alakváltozási öregedést. Az edzési öregedés a 600.700 °C-ról gyorsan lehült lágyacélok keménységének növekedése hevertetés közben vagy rövid idő alatt a

szobahőmérséklettől nagyobb hőmérsékleten. Az alakváltozási öregedés az acél keménységének, szilárdságának növekedése, szívósságának erős csökkenése kismértékű hidegalakítás után közönséges vagy legfeljebb 250 °C hőmérsékleten hosszabb-rövidebb idő után bekövetkezik. Az öregedési folyamatok okai teljes egészében nem tisztázottak. Kétségtelen azonban, hogy szerepe van a klf. mikrokiválásoknak, elsősorban az edzési öregedés bekövetkeztében Az alakváltozási öregedés elsősorban a kis átmérőjű oldott atomok szabad vándorlásának és a csúszások megindulását elősegítő, u.n kulcspozicióban lévő diszlokációk feltöltésének a következménye. Ezt a diffúziós folyamatot az alakítás és a hőhatás entalpianövekedése meggyorsítja. A ridegítő hatás mindenekelött dinamikus igénybevételek során mutatkozik, mert egy lassú feszültségnövelés ezeket az atomokat továbbmozgásra tudja kényszeríteni

(Charpy vizsgálattal lehet kimutatni az öregedés hatását). Károsodás kt72.doc 17