книги из ГПНТБ / Коган, З. А. Консервация и упаковка машиностроительной продукции

Явление поляризации связано с действием различных факторов, тормозящих реакции, сопровождающие анодные и катодные процессы.

Характер протекания электрохимической коррозии может быть представлен графически с помощью поляриза­ ционных диаграмм зависимости электродных потенциалов анода и катода от величины коррозионного тока [104]. Диаграммы позволяют наглядно проследить все рассмо­ тренные зависимости процесса согласно основному урав­ нению коррозии (3). В зависимости от того, какой вид со­ противления имеет превалирующее значение в ограни­ чении коррозионного тока для конкретного случая, вво­ дится понятие анодного омического или катодного кон­ троля.

Каждый способ защиты металлов от коррозии будет по своему влиять на характер протекания электрохимиче­ ского процесса. Это влияние очень удобно анализировать по поляризационным диаграммам.

Атмосферная коррозия металлов протекает под тон­ кими и тончайшими (адсорбционными) пленками электро­ лита и характеризуется рядом особенностей. Обычно рас­ сматривают три вида атмосферной коррозии: мокрую, влажную и сухую [90]. При хранении машиностроитель­ ной продукции в атмосферных условиях металл подвер­ гается коррозии под воздействием различных видов атмо­ сферной коррозии, которые переходят один в другой в за­ висимости от содержания влаги в воздухе. При этом сте­ пень коррозии зависит от следующих факторов: свойств металла [1, 13], географического местоположения [21, 27], состава атмосферы [102, 104], режима частоты обра­ зования конденсата и его испарения [79]. Наиболее интен­ сивному разрушению под действием атмосферной коррозии подвергаются черные металлы. Высокая относительная влажность воздуха, а также повышенная частота конден­ сации влаги ускоряют коррозию, так как увеличивают вре­ мя нахождения влаги на металле и толщину конденсацион­ ной пленки, что приводит к уменьшению омического со­ противления. При частых периодических конденсациях влаги скорость коррозии металлов увеличивается в ре­ зультате повышения конвекционного эффекта при испа­ рении влажной пленки [79].

Большое влияние на интенсивность коррозии оказы­ вает наличие в воздухе даже ничтожных количеств таких агрессивных примесей, как сернистый газ, хлориды и др.,

20

которые существенно влияют на электрические свойства влажных пленок, повышая их проводимость. Определен­ ное влияние на развитие процессов коррозии могут также оказывать пыль и плесень, которые способствуют дополни­ тельному увлажнению поверхности металла в результате адсорбции влаги из воздуха.

Известно, что с повышением температуры воздуха ско­ рость коррозии под тонкими пленками влаги из-за ускоре­ ния катодных процессов увеличивается [80].

Неметаллические материалы. Эти материалы весьма разнообразны, поэтому рассматриваем лишь некоторые основные их группы.

Изделия из эластомеров (резино-технические изделия) подвергаются разрушению при эксплуатации и хранении. Старение их проявляется в появлении липкости или хруп­ кости, одновременно снижаются механические характе­ ристики, появляются трещины, увеличивается газопро­ ницаемость и ухудшаются электрические свойства мате­ риала.

Механизм старения каучука и резины полностью не изучен. Однако в настоящее время имеется определенное мнение о причинах их разрушения [86]. Старение резины в основном происходит в результате ее окисления кислоро­ дом воздуха. Это подтверждается постоянным увеличением веса резиновых деталей в условиях атмосферы. По данным Ф. Ф. Кошелева [51 ], в результате окисления кислородом прочность резины снижается на 50% при увеличении ее веса на 0,5%, а при увеличении веса на 2% она полностью теряет свою эластичность и прочность.

Окисление резины •— сложный физико-химический процесс, приводящий к деструкции полимера. На скорость старения резиновых изделий влияют температура, кон­ центрация и активность кислорода, световая энергия. При высоких температурах наблюдается так называемое тепловое старение резины, причем его скорость возрастает в 2,5 раза на каждые 7—10° С повышения температуры. Низкие отрицательные температуры могут вызвать рас­ трескивание резиновых деталей, особенно в напряженных участках.

О влиянии озона воздуха и солнечной радиации на скорость старения резины существуют противоречивые мнения. Одни исследователи указывают на большое агрес­ сивное влияние солнечной радиации (в основном фиолето­ вой и ультрафиолетовой части спектра), другие считают

21

одним из наиболее разрушительных видов старения ре­ зины озонное растрескивание, которое существенно сни­ жает эксплуатационные качества изделий и может выво­ дить их из строя (растрескивание автопокрышек, разруше­ ние шлангов, манжет, прокладок и т. д.) [29, 51 ].

Вопределенных условиях изделия из эластомеров могут разрушаться под действием плесени. Особенно сильно плесень действует на натуральные каучуки. Увлаж­ ненная органическая среда является одним из основных условий образования плесени, так как плесневые грибы питаются органическими веществами. Они могут разви­ ваться за счет питательного состава материала изделий и загрязнений органического происхождения (пыль, микро­ организмы), осаждающихся на них. В процессе жизнедея­ тельности плесневых грибов вырабатываются ферменты, расщепляющие органические соединения питательной среды. Разрушение материала происходит под действием ферментов и продуктов разложения, которые могут содер­ жать кислоты.

Старение пластмасс является следствием сложной ком­ бинации различных видов деструкции полимеров, проис­ ходящих в основном под воздействием тех же факторов, которые действуют и на резины. Установлено, что механизм окисления пластмасс при деструкции обусловлен разры­ вом или сшиванием цепей макромолекул, в результате чего материал размягчается или становится более твер­ дым.

Взависимости от причин, вызывающих старение, и его характера, различают следующие виды деструкции: теп­ ловую, световую, химическую, деструкцию под действием ионизирующего излучения. Основными факторами, вызы­ вающими или ускоряющими разрушение пластмасс, яв­ ляются высокая температура, ультрафиолетовое излуче­ ние, влага воздуха и поток нейтронов или у-излучения. Они являются катализаторами, облегчающими окисли­ тельные процессы разрушения пластмасс.

Характер воздействия высоких температур зависит от химического строения полимера, наличия механических напряжений в пластмассе и сопровождается изменением размера изделий, повышением их жесткости и хрупкости. Последнее вызвано улетучиванием пластификаторов. Высо­ кие температуры влияют на электрические свойства элек­

22

Солнечная радиация существенно ускоряет процесс старения пластмасс и может вызывать химические изме­ нения некоторых из них (обесцвечивание, изменение цвета и т. д.). Скорость светового старения увеличивается при высоких температуре и влажности.

Химическая деструкция (окисление или гидролиз) приводит к изменению физико-химических свойств пласт­

массы разлагаются и меняют свое агрегатное состояние. Кроме гидролизного воздействия влага воздуха оказы­ вает сильное влияние на другие свойства пластмасс вслед­

относительной влажности воздуха усиливают это влияние. Это связано с частыми чередованиями процессов растворе­ ния и испарения влаги, проникающей на различную глу­ бину, что приводит к неравномерному распределению вну­ тренних напряжений, ускоряющих разрушение материа­ лов (растрескивание, изменение электрических свойств, ухудшение теплоизоляционных качеств, механических характеристик и т. д.).

Степень изменения свойств обычно пропорциональна количеству адсорбированной влаги и, следовательно, времени хранения изделия. Так, увеличение объема пласт­ масс с целлюлозным наполнением при относительной влажности 100% за 10—18 суток составляет 0,7—3% [58]. Известно, что при нахождении в воде некоторые пласт­ массы в определенных условиях снижают свою механиче­ скую прочность на 8—45%.

В результате поглощения или конденсации влаги на поверхности из пластмасс существенно изменяются их электрические свойства: снижается объемное и поверхно­ стное сопротивление, увеличиваются диэлектрические потери, несколько возрастает и диэлектрическая прони­ цаемость.

Разрушение и изменение свойств пластмасс может происходить под воздействием таких факторов, как пыль, песок и плесневые грибы. Пыль и песок, попадая на пласт­ массовые изделия, нарушают чистоту их поверхности.

23

Увлажняясь вследствие адсорбции влаги из воздуха, осев­ шая на поверхность пыль может вызывать и другие вредные последствия (изменение электрических свойств изоляцион­ ных материалов, образование плесени и т. д.). Под воз­ действием плесневых грибов изменяются электрические свойства пластических материалов, а также сни­ жается механическая прочность некоторых видов пласт­ масс.

Лакокрасочные покрытия. Основой большинства лако­ красочных материалов являются синтетические полимеры. Разрушение окрашенных участков изделий при длитель­ ном хранении происходит в результате снижения качества (старения) пленки краски и разрушающего действия кор­ родирующего под краской металла.

Старение лакокрасочных пленок проявляется в потере глянца, изменении цвета, появлении сетки трещин и т. д. Старение красок связано с окислительными процессами, происходящими под действием кислорода воздуха. Основ­ ными факторами, ускоряющими этот вид разрушения, являются солнечная радиация, атмосферная влага и вы­ сокая температура воздуха [78].

Некоторые виды красок разрушаются под действием влаги в результате гидролиза. При этом покрытие разла­ гается и может переходить в жидкое состояние, а выделя­ ющиеся при гидролизе кислоты могут вызвать коррозию металла. В результате гидролиза на поверхности лакокра­ сочного покрытия появляется белый налет. Краски, со­ держащие органические соединения, могут разрушаться плесневыми грибками, развитию которых способствует влажная атмосфера. В отдельных работах указывается на существенное влияние на скорость старения красок таких факторов, как режим смачивания и испарения, а также сернистого газа и сероводорода.

Механическое разрушение лакокрасочных покрытий может происходить в результате резких изменений темпе­ ратуры, что приводит к отслоению и растрескиванию этих покрытий, действия песка и пыли, приносимых ветрами (потеря глянца и механический износ).

Коррозия металла под пленкой краски происходит в ре­ зультате диффузии влаги и кислорода воздуха. Электро­ химический процесс коррозии металлов под слоем краски несколько отличается от обычной атмосферной коррозии из-за затруднения подвода деполяризатора и влаги к по­ верхности металла. Образующиеся продукты коррозии

24

вызывают отслаивание краски от металла, ее вспучивание и разрыв пленки.

Нефтепродукты. В период хранения свойства нефте­ продуктов (эксплуатационные масла, смазки, топливо), заправленных в агрегаты и механизмы, не остаются ста­ бильными. Старение нефтепродуктов проявляется в изме­ нении физико-химических свойств, определяющих их экс­ плуатационные качества, в частности повышается корро­ зионная агрессивность топлив и масел по отношению к ме­ таллам.

Коррозия металлов вызывается кислотами и активными кислородсодержащими соединениями, находящимися в нефтепродуктах [67]. При хранении нефтепродуктов происходит их окисление. В результате полимеризации и конденсации нефтепродуктов могут образоваться сложные соединения, выпадающие в осадок и способствующие даль­ нейшему окислению. Процесс старения ускоряется с повы­ шением температуры.

Масла и топлива, находящиеся при хранении в емко­ стях, окисляются медленно. Наиболее интенсивному окис­ лению подвергаются нефтепродукты в тонких контактных пленках на металлах, которые являются катализаторами окислительных реакций. Особенно сильно повышает кор­ розионную агрессивность масляных и топливных пленок влага, которая постоянно образуется на внутренних по­ верхностях деталей в результате конденсации. Под дей­ ствием влаги может происходить гидролиз масел, в резуль­ тате которого они теряют свои свойства.

Прочие материалы (ткани, картон и бумага, кожа, дре­ весина и т. д.). Изменение свойств и разрушение этих материалов может происходить в результате старения, а также под воздействием отдельных факторов биологиче­ ской среды. Старение тканей, картона и бумаги ускоряется под воздействием солнечной радиации. При этом происхо­ дит выцветание красителей и потеря прочности материалов из-за разрушения волокон. Из биологических факторов на ткани и бумагу наибольшее разрушительное действие оказывают плесень и гнилостные бактерии. Действию плесени особенно подвержены материалы из целлюлозных волокон, хлопка, льна, конопли, джута и т. д. Некоторые виды плесневых грибов могут развиваться за счет питания материалом, резко снижая его прочность. Материалы из шерсти и шелка разрушаются под действием гнилостных бактерий.

25

Гниение является основным видом разрушения дереиа. В результате действия гнилостных бактерий древесина быстро теряет механическую прочность. Кроме того, дере­ вянные изделия разрушаются насекомыми и плесенью. Из насекомых для дерева наибольшую опасность пред­ ставляют термиты и жуки-точилыцики. Плесень не пред­ ставляет большой опасности для древесины, однако, появившись на ее поверхности, портит вид изделия. Тер­ миты и плесень наиболее опасны для деревянных изделий, непосредственно соприкасающихся с почвой (например, тара для упаковки оборудования).

Кожа, для выделки которой применяют дубильные вещества растительного происхождения, может подвер­ гаться разрушительному действию гнилостных бактерий и плесени. В результате гниения она теряет гибкость и растрескивается, а под действием плесневых грибов теряет свою эластичность. Кожа может разрушаться отдельными видами жуков, питающимися животным белком.

Механизмы и аппаратура. Агрессивное воздействие

внешней среды на механизмы и аппаратуру определяется воздействием всех рассмотренных факторов на материалы деталей, из которых они состоят. Однако проявление степени влияния этих факторов на работоспособность изде­ лий имеет свою специфику и определяется их конструк­ тивными особенностями. Следует выделить дефекты, появ­ ляющиеся в результате влияния следующих факторов: пыль и песок, резкие температурные изменения, высокая относительная влажность воздуха, плесневые грибы, не­ которые виды насекомых, грызунов и пресмыкающихся и т. д.

Попадая в зазоры между сопряженными деталями, пыль может вызвать большой износ подшипников и сни­ зить подвижность деталей механизмов и приборов. Пыль, попадая на поверхность агрегатов, ухудшает теплоотдачу, что может яривести к перегревам и сокращению срока службы изделия при последующей эксплуатации.

Резкие изменения температуры способствуют ускорен­ ному разрушению сопряженных деталей из различных материалов, имеющих разные коэффициенты линейного расширения, а также могут привести к изменению вели­ чины зазоров, нарушению герметичности и т. д. Колеба­ ния температуры одновременно с изменениями атмосфер­ ного давления вызывают периодические перепады давле­ ний в герметичных емкостях (рис. 4), что приводит к на-

26

конденсации паров воды способствуют быстрому развитию коррозии металлов, что может повлечь за собой нарушение подвижности деталей и их разрушение, нарушение элек­ трических контактов и т. д. Это может привести к отказу в работе отдельных механизмов и систем или сокращению срока их службы.

Весьма чувствительно к воздействию внешней среды радиоэлектронное оборудование [85]. В условиях хране­ ния главное влияние на его работоспособность оказывает относительная влажность воздуха [112]. Под воздействием влаги воздуха ухудшаются свойства изоляции, в резуль­ тате чего нарушаются электрические характеристики отдельных элементов и возникают дефекты (утечки, по­ верхностные пробои, высокочастотные потери, изменение емкости конденсаторов и т. д.) [78].

При попадании на изоляцию пыли или образовании на ней плесени усиливается действие влаги на электриче­ ские характеристики элементов оборудования. Осевшая на поверхность деталей изделия и насыщенная влагой пыль снижает поверхностное сопротивление изоляции, что мо­ жет привести к утечкам, электрическому пробою и т. д. Пыль оказывает влияние и на емкостные свойства конден­ саторов, так как ее диэлектрическая проницаемость больше, чем у воздуха. Кроме того, пыль способствует образованию и развитию плесневых грибов, которые в еще большей сте­ пени усиливают проявление указанных дефектов. Электри­ ческий пробой и утечки возможны также из-за проникно­ вения внутрь корпусов приборов электро-радиооборудо-

27

Основные виды дефектов механизмов и аппаратуры, образующиеся в результате влияния факторов внешней среды при длительном хранении и транспортировании, приведены в табл. 6.

Электрический пробой (ко­ Влага атмосферы, Пыль, плесень роткое замыкание) насекомые,

пресмыкающие­ ся, грызуны

2.МЕХАНИЧЕСКИЕ Ф А К Т О Р Ы , ДЕЙСТВУЮЩИЕ ПРИ ХРАНЕНИИ И ТРАНСПОРТИРОВАНИИ ПРОДУКЦИИ

Разрушение материалов и деталей под воздействием механических факторов происходит в результате различ­ ного вида нагрузок. Нагрузки, действующие на материалы

28

и оборудование при хранении и транспортировании, под­ разделяют на статические и динамические. При обычном хранении на материалы и оборудование действуют стати­ ческие нагрузки (нагрузки под действием силы веса, пред­ варительного сжатия деталей или применения напряжен­ ной упаковки). Их определение не представляет особой сложности — это не опасный вид нагрузок. Длительные статические нагрузки могут вызвать деформацию мате­ риала изделия, а также материалов, применяемых для изготовления упаковочной тары.

Транспортирование — процесс перемещения груза с применением транспортных или грузоподъемных средств, начинающийся с момента погрузки и кончающийся вы­ грузкой его на месте назначения. Транспортирование характеризуется видами перевозок, транспортными сред­ ствами и погрузочно-разгрузочными операциями.

Динамические нагрузки возникают в основном из-за действия сил инерции в результате разных изменений поло­ жения грузов. Кроме нагрузок инерционного характера к динамическим нагрузкам при транспортировании следует отнести силу давления ветра при перевозках грузов в откры­ том виде (на палубе, железнодорожных платформах и т. д.).

Инерционные динамические нагрузки подразделяют на ударные, вызываемые резким изменением скорости пере­ мещения груза или толчками мгновенного характера, и вибрационные, имеющие характер моногармонических или полигармонических колебаний, вызываемые тряской.

Все перечисленные виды статических и динамических нагрузок по направлению их действия можно привести к следующим основным видам: вертикальные, поперечные, продольные (в направлении движения груза). В качестве критериев оценки величины динамических нагрузок ис­ пользуются для ударных нагрузок — ускорение силы тя­ жести и длительность импульса ее действия, для вибра­ ционных нагрузок — частота и амплитуда колебаний.

Величина динамических нагрузок при транспортиро­ вании зависит от вида используемого транспорта и дорож­ ных условий. Представление о величине динамических можно получить поданным К. X. Преслера [74]. Дина­ мические нагрузки, несмотря на кратковременность дейст­ вия, по своей величине могут значительно превышать ста­ тические, поэтому представляют определенную опасность для сохранности оборудования и аппаратуры при их транспортировании.

29