EN
Warunki wysokiej wilgotności – zastosowania przybrzeżne, zakłady przetwórstwa spożywczego, środowiska morskie oraz sprzęt przeznaczony do użytku na zewnątrz a jest zniszczające dla elementów metalowych. Wilgoć powoduje utlenianie, sprzyja odmęczaniu wodorowemu, powstawaniu ubytków korozji (które są źródłem pęknięć prowadzących do awarii zmęczeniowych), a sprężyny ze stali węglowej rdzewieją i szybko ulegają uszkodzeniu z powodu utraty wytrzymałości. Po latach ekspozycji w wilgotnych warunkach, z kondensacją i/lub okazjonalnym rozpylaniem wody, sprężyny cewkowe ze stali nierdzewnej zachowują swoje właściwości mechaniczne. Oto cztery powody.
1. PasYWNA WARSTWA TLENKU CHROMU ZAPOBIEGA RDZY
Głównym powodem, dla którego sprężyny taśmowe ze stali nierdzewnej nie utleniają się łatwo w wilgotnych warunkach, jest pasywna warstwa tlenku chromu. Stal nierdzewna zawiera co najmniej 10,5 % chromu. Po narażeniu na tlen tworzy się na jej powierzchni bardzo cienka (o grubości kilku nanometrów), przyczepna i samoregenerująca się warstwa tlenkowa, która zapobiega kontaktowi tlenu i wilgoci z metalem znajdującym się poniżej. Ta warstwa pasywna nie rdzewieje, nie może zostać odłamana, zadrapana ani zużyta tak jak powłoki ochronne; w razie uszkodzenia natychmiast regeneruje się po narażeniu na powietrze. Ponieważ wilgotne środowiska zwykle charakteryzują się kondensacją, ta właściwość zapewnia ciągłą ochronę przed utlenianiem, które szybko niszczy sprężyny ze stali węglowej. Sprężyny ze stali węglowej działają tylko do momentu, w którym powłoka zostanie zadrapana, a pod nią szybko rozwinie się rdza.
2. Odporność na korozję punktową zapobiega inicjowaniu pęknięć
Choć samo utlenianie nie powoduje szybkiego uszkodzenia elementu, to w wilgotnych środowiskach na powierzchni metalu powstają zwykle wgłębienia. Są one miejscami skupienia naprężeń, które mogą prowadzić do powstawania pęknięć; jeśli sprężyna z nierdzewnej stali austenitycznej podlega cyklicznemu obciążeniu w miejscach takich wgłębień, może się rozpocząć proces powstawania pęknięcia. Najwyższą odporność na te zjawiska zapewnia stal nierdzewna typu 316, zawierająca 2–3 % molibdenu. Dodatek ten zwiększa wartość równoważnika odporności na korozję punktową (PRE), co czyni sprężyny z drutu ze stali nierdzewnej najlepszym wyborem w warunkach mgły solnej występujących przy wybrzeżu. Hongsheng Spring zaleca stosowanie sprężyn ze stali nierdzewnej 316 w celu uzyskania najwyższej odporności na korozję punktową, natomiast stal nierdzewna 304 jest odpowiednia w warunkach umiarkowanej wilgotności.
3. Brak kruchości wodorowej spowodowanej wilgocią
Ukrytym zagrożeniem przy pracy ze sprężynami stalowymi w środowiskach o wysokiej wilgotności jest kruchość wodorowa. Atomy wodoru mogą dyfundować do sprężyny ze stali węglowej pod naprężeniem i, przy wystarczającym obciążeniu, spowodować nagły, kruchy pęknięcie. Sprężyny ze stali węglowej o wysokiej wytrzymałości są szczególnie narażone na to zjawisko i ulegają awarii bez ostrzeżenia. Kruchość wodorowa jest unikana w przypadku spiralnych sprężyn ze stali nierdzewnej austenitycznej, ponieważ atom wodoru porusza się w ich sieci krystalicznej wyjątkowo powoli – stanowi to praktycznie nieprzekraczalną barierę dla kruchości wodorowej. Jeśli przewidujesz obecność wodoru – np. w przemyśle spożywczym lub w wilgotnych zastosowaniach chemicznych – wybierz stal nierdzewną.
4. Zachowuje wytrzymałość na rozciąganie oraz trwałość zmęczeniową
Sprężyna ze stali węglowej ulegająca korozji będzie miała zmniejszającą się powierzchnię przekroju poprzecznego, co prowadzi do obniżenia wytrzymałości na rozciąganie sprężyny. Korozja zwiększa również tarcie między zwojami i zmienia stałą sprężyny. Jak omówiono powyżej, sprężyna ze stali nierdzewnej nie ulega korozji. Pierwotny średnica drutu oraz powierzchnia przekroju poprzecznego pozostają stałe przez cały okres użytkowania sprężyny. W rezultacie wytrzymałość na rozciąganie sprężyny, a tym samym jej nośność, nie ulegają zmianie. W warunkach przyspieszonych testów (ASTM B117) sprężyny ze stali nierdzewnej 316 zachowują ponad 90 % pierwotnego czasu trwałości zmęczeniowej po 2000 godzinach narażenia na mgłę solną, podczas gdy sprężyny ze stali węglowej tracą 50–70 % tej wartości z powodu opisanej wcześniej korozji punktowej i rdzy. Niezależnie od tego, czy chodzi o obudowę elektryczną, która musi funkcjonować przez 50 lat na zewnątrz, czy o sprężynę do pokrywy morskiej, sprężyny heloidalne ze stali nierdzewnej zapewniają spokój ducha.
Podsumowanie
Sprężyny ze stali nierdzewnej to najwydajniejsze rozwiązanie dla wilgotnych, mokrych, słonych lub innych środowisk korozyjnych. Są one niezwykle odporne na rdzę dzięki pasywniej warstwie tlenku chromu, odporność na punktowe korozję zapewnia zastosowanie odpowiednich gatunków stopów, a także mogą zapobiegać kruchości wodorowej. Wybierając stal nierdzewną, nie musisz martwić się spadkiem wytrzymałości na rozciąganie ani zmniejszeniem trwałości zmęczeniowej; to niezawodny i trwały wybór, który znacznie przewyższa stal węglową w środowiskach o wysokiej wilgotności. Hongsheng Spring produkuje wysokiej jakości niestandardowe sprężyny śrubowe ze stali nierdzewnej w gatunkach 302, 304, 316 oraz 17-7PH do zastosowań w przemyśle morskim, f ood p przetwórstwie, infrastrukturze przybrzeżnej oraz zastosowaniach zewnętrznych. Skontaktuj się z nami, aby zamówić niestandardowy projekt sprężyny ze stali nierdzewnej.