В Andy Marine мы считаем, что практические производственные знания являются одним из наиболее ценных активов, накопленных с течением времени.
В нашей мастерской работают инженеры, специалисты по производству и опытные специалисты, которые много лет работали с судовым оборудованием из нержавеющей стали — от выбора материала и процессов литья до отделки и контроля качества.
Многие из этих идей познаются в ходе ежедневного производственного опыта: понимание того, почему компонент выходит из строя, как различные материалы ведут себя в морской среде и какие детали действительно важны при разработке надежного оборудования.
Однако эти практические знания часто распространяются только внутри мастерской и редко доходят до клиентов, которые принимают решения о закупках и проектировании.
ИНЖЕНЕРНЫЕ РАЗГОВОРЫ — это наша попытка организовать эти беседы и поделиться опытом производства морского оборудования.
В этой серии мы обсуждаем материалы, производственные процессы, аспекты проектирования и практические уроки с точки зрения производителя морского оборудования.
Сегодняшний выпуск ENGINEER TALKS Ep.29 представлен инженером Ли, написанный мной, редактором.
Подкладка видна; байпаса может не быть
Представьте себе кронштейн из нержавеющей стали, прикрепленный болтами к алюминиевой раме жесткой крыши, с аккуратной неметаллической прокладкой между основанием кронштейна и алюминием. На фотографии соединение выглядит изолированным — два металла разделяет яркий полимерный барьер — и на этом основании возникает соблазн подписать проект. Подушечка — это видимая часть; крепежные детали определяют, как будет вести себя соединение.
Проводящий байпас не обязательно должен проходить через базу. Он может проходить через хвостовик болта, прижатый к стенке простого отверстия, через шайбу, расположенную на алюминиевом плече, а не на подушке, или через резьбу, нарезанную в самом алюминии. Любой из этих путей восстанавливает металлический контакт, который должна была сломать площадка, и ни один из этих путей не виден, когда оборудование выходит из строя.
Таким образом, полезный вывод заключается не в том, что панель вышла из строя — возможно, она делает именно то, что может делать панель. Вопрос в том, учитывался ли при проектировании весь сустав, а не один его элемент.
Следуйте по проводящему маршруту, затем по влажному маршруту.
Одного контакта между нержавеющей сталью и алюминием недостаточно для поддержания гальванической коррозии. Должно совпасть сразу три условия: два разнородных металла, электропроводящая связь между ними и электролит — морская вода или солевая пленка влаги — перекрывающий разрыв. Удалите любой из них, и ячейка не запустится. Сухой шов не выдерживает реакции.
Это резюме может ввести в заблуждение в другом направлении. Прерывание работы гальванического элемента — это не то же самое, что защита алюминия от любого вида отказа; Щелевая коррозия, припарковая коррозия и простое солевое окрашивание имеют свои причины и могут продолжаться даже там, где была устранена гальваническая пара. Эффективная электрическая развязка прерывает проводящий путь этой гальванической пары. Управление водными ресурсами направлено на другую часть соединения: ограничение доступа электролита и постоянные влажные карманы, в том числе те, которые могут способствовать другим формам местной коррозии.
Район относится к мокрой стороне вопроса. Гальваническая жесткость зависит от относительных площадей эффективных катода и анода: небольшой открытый анод рядом с гораздо большим катодом может подвергнуться концентрированной атаке. Но в атмосферном или неоднократно смачиваемом соединении активная площадь в любой момент может быть значительно меньше всей детали, поскольку тонкая разорванная пленка касается лишь части поверхности.
Почему крепеж так же важен, как и основание
Основной факт заключается в том, что путь резьбы металлический. В конструкции со сквозным болтом хвостовик проходит через отверстие с плоским зазором, где он может опираться на алюминиевую стенку, сохраняя при этом нагрузку зажима. В резьбовом исполнении резьба врезается непосредственно в алюминий, поэтому винт и алюминий зацепляются по всей длине соединения. Неметаллическая шайба под головкой или гайкой разделяет только грани, между которыми она находится, — не более того. Здесь ничего не говорится о резьбе, входящей в алюминий, и ничего о втором контакте на другой поверхности подшипника.
Это приводит к коррекции, о которой стоит сказать прямо. Если конструкция действительно требует полного электрического разделения посредством болтового соединения, изоляция поверхностей подшипника является одной частью работы, а изоляция прохода болта — другой; Могут потребоваться шайбы и втулка или втулка. Но втулка вокруг отдельного прохода не изолирует резьбу, непосредственно входящую в алюминий: втулка изолирует болт, проходящий через отверстие, а не винт, превращающийся в нарезанную резьбу. Такое расположение требует собственного одобренного решения, и «установить шайбу» не так ли.
Механически соединение имеет несколько интерфейсов: головка и шайба-подшипник сверху, хвостовик через отверстие, гайка, шайба и подложка на дальней стороне, а также резьба, завершающая крепежную конструкцию. При проверке только колодки игнорируются подшипник головки, стенка отверстия, нижняя сторона и резьба. Если конструкция прерывает путь на одном интерфейсе, но оставляет другой, соединяющий металлы, требование изоляции не выполняется.
Изолирующая деталь все еще находится в механическом соединении
Легко указать изоляционный материал и забыть о механических нагрузках детали. Изолирующая шайба или прокладка могут стать частью подшипника или устройства передачи нагрузки шарнира; его обязанности зависят от его положения и конструкции крепления. На планке или лебедке эта опора не является декоративной. Изоляционные компоненты в нагруженных соединениях могут быть повреждены или раздавлены, если материал и геометрия не соответствуют условиям контакта и нагрузки, поэтому они заслуживают такого же внимания, как и крепежные детали — как материал со свойствами, а не просто этикетка «непроводящий».
В этом и есть напряжение: часть, которая разрывает электрический путь, часто является той же частью, которая передает нагрузку. Прокладка, выбранная только для электрического разделения, может не соответствовать механическим нагрузкам соединения; неподходящий изолятор может быть поврежден или раздавлен под нагрузкой. Меры по смягчению последствий не являются существенной рекомендацией, а предназначены для проверки роли изолятора в одобренном креплении — его площади контакта, ограничения и пути нагрузки — вместо проверки только электрического сопротивления. Ничто в том, что материал непроводящий, не делает его структурно подходящим.
Впитывающая способность является еще одним свойством материала, которое следует учитывать наряду с механической пригодностью: если указан изолирующий компонент, неабсорбирующие материалы снижают риск удержания воды на границе раздела, тогда как впитывающие волокна или бумажные шайбы могут втягивать влагу именно в то место, где соединение не может ее выдержать.
Барьер может препятствовать воде или удерживать ее
Уплотнение или изолятор, не допускающий попадания воды в один интерфейс, может удерживать воду в другом. Если влага мигрирует под подушку или через край покрытия на алюминии, а затем остается там – лишенная кислорода, но все еще влажная – алюминий может стать локально активным и подвергнуться коррозии. Это механизм застоя влаги, вызывающий коррозию припарки в застойных карманах. Доступ к воде и удержание воды — это отдельные проверки, не связанные с электрическим разделением, и соединение может пройти одну проверку, но не выполнить другую.
Ответом является деталь контроля воды на всех интерфейсах, которые проектировщик намеревается защитить — лицевые поверхности, отверстия для крепежа и любой интерфейс под изолирующей частью — совместимые с материалами и окружающей средой. Обработка резьбы, смазка и затяжка взаимосвязаны: состав на резьбе может изменить трение и, следовательно, предварительную нагрузку, поэтому этот выбор должен соответствовать спецификациям крепежа и уплотнений, а не предполагать, что чем больше герметика, тем лучше. Видимое выдавливание подстилки доказывает, что подстилка была использована; это не является доказательством непрерывного уплотнения, структурной поддержки или электрической изоляции.
Покрытие заслуживает одного внимательного замечания. Покрытие электрически уязвимой стороны может сконцентрировать атаку, если покрытие неполное, поскольку царапина, оставляющая небольшую открытую область рядом с подключенным катодом большего размера, создает состояние маленького анода. Но важно, на чьей стороне. При нанесении покрытия только из алюминия (анодная сторона) в местах повреждения покрытия остается небольшой открытый анод. Вместо этого покрытие нержавеющей стали — катодной стороны — может уменьшить эффективную площадь катода. Они не симметричны: повреждение покрытия катода из нержавеющей стали не приводит к образованию алюминиевого анода. Покрытие меняет баланс открытой площади; это не отдельное исправление, и оно зависит от того, останется ли оно нетронутым.
Один полный обзор интерфейса
При проверке только базовой площадки обычно не проходят соединения, на которых все еще есть токопроводящие пути, или мокрые карманы. Таблица является вспомогательным средством для проверки, а не стандартом «прошел/не прошел»; каждый ответ остается инженерным решением для конкретного соединения.
| Интерфейс или путь | Вопрос, который нужно решить | Что пропускает частичная проверка |
|---|---|---|
| Облицовочные поверхности (основание к алюминию) | Действительно ли контактирующие поверхности разделены предполагаемым неметаллическим интерфейсом и остается ли он на месте под нагрузкой? | Колодка, которая выглядит правильно, но смята, смещена или пропущена шайбой, выходящей за ее край. |
| Болтовой проход | Проходит ли хвостовик через простое отверстие, где он может упираться в алюминиевую стенку? | Проводящий контакт хвостовика, который не может прервать никакая опорная площадка. |
| Вовлеченные темы | Нарезается ли резьба непосредственно в алюминии, а не проходит через зазорное отверстие с втулкой? | Втулка вокруг отверстия не изолирует резьбу, врезанную в алюминий. |
| Подшипник и изолятор | Выдерживает ли изолирующая часть условия контакта и нагрузки соединения, не повреждаясь? | Изолятор, выбранный только по электрическому сопротивлению, затем раздавленный или иным образом поврежденный в процессе эксплуатации. |
| Мокрый карман и покрытие | Может ли вода достичь основания, подушечки или края покрытия, а затем остаться под ним? | Вода задерживалась в кармане, испытывающем недостаток кислорода, даже там, где сустав должен был ее исключать. |
| Доступ для осмотра | Можно ли осмотреть или перепроверить соединение после установки? | Закрытая сборка, состояние которой больше невозможно проверить. |
Укажите соединение, а не просто «316 Plus Nylon»
«Нержавеющая сталь 316 на нейлоновой подушке» описывает два материала, а не соединение. Что нужно строителю, проектировщику OEM или специалисту по закупкам, так это спецификация всего навесного оборудования: пара чертежа и материала; где предполагается электрическое разделение и как обрабатывается каждый проводящий путь; механические функции каждого компонента, включая то, какая часть несет нагрузку, а какая только разделяет грани; а также требования к контролю воды и доступу к интерфейсам, которые проект должен защитить. Записанные, пробелы становятся видимыми; Если предположить, что каждая сторона предлагает свою ментальную модель.
Там, где действительно требуется электрическое разделение, оно указывается на чертеже как инженерная инструкция с определенным местом, а не как неофициальная практика. В данном обсуждении рассматривается только надводное оборудование. Системы электрического соединения и анода важны с точки зрения безопасности и обрабатываются отдельно: требуемый путь заземления или непрерывности никогда не должен прерываться для местной изоляции, а любые изменения в конструкции соединения или анода подлежат квалифицированной инженерной проверке конкретного сосуда. Окончательная установка, опора и расчет пути нагрузки зависят от конструкции судна, инструкций производителя оборудования, а также квалифицированной инженерной или морской архитектурной экспертизы.
Для общего морского оборудования — кнехтов, петель, направляющих и фитингов, которые служат этим соединениям — нашакаталог морского оборудованияпредлагает отправную точку для определения потенциальных фитингов. Изолирующий комплект не следует рассматривать как универсальный; Детали изоляции и контроля воды для соединения смешанных материалов должны быть основаны на собственном утвержденном проекте этого соединения. Для более полного технического рассмотрения основных механизмов с точки зрения отраслевых организаций,Британская ассоциация производителей нержавеющей сталиведет соответствующий обзор механизмов коррозии.
