Почему чистая деталь покрылась ржавчиной за ночь?

Звонок поступил на первой неделе зимы. На одном заводе чугунные корпуса проходили через туннельную мойку, и на следующее утро вся партия оказалась покрыта ржавчиной; при этом та же самая машина всю неделю обрабатывала алюминиевые детали без малейших признаков коррозии. Партия должна была быть отправлена на следующий день.

Я неоднократно получал подобные звонки, и в большинстве случаев проблема сводилась к сушке или хранению. Однако в данном случае произошло два ошибочных шага перед тем, как мы дошли до этих решений — и оба были моими. Именно поэтому стоит задокументировать этот случай.

Что мы увидели

На следующее утро я пришёл на место и в первую очередь осмотрел забракованные детали. Ржавчина имела тонкий равномерный налёт жёлтоватого оттенка и покрывала две крупные поверхности, а также внутренние поверхности посадочных отверстий под подшипники. Фланцевые поверхности остались чистыми.

Это распределение было первой реальной информацией. Фланцы — это последний элемент, подвергаемый окончательной обработке, и они имеют наилучшее качество поверхности; торцевые поверхности и отверстия либо остаются в литом состоянии, либо проходят лишь частичную обработку и поэтому более шероховаты. Ржавчина образовывалась на шероховатых поверхностях, но не на гладких, что указывает на то, что вода скапливалась в микроскопических углублениях и её количество было незначительным. Большое количество воды вызвало бы сплошную плёнку, а не изолированные пятна.

Сама линия выглядела исправно: туннельная мойка, сушка горячим воздухом на выходе, детали выходят сухими. Оператор пропустил одну деталь через линию, пока я наблюдал, и передал её мне; на поверхности не было видимых следов воды.

Первый ответ был неверным

Моё первоначальное предположение заключалось в недостаточной сушке, и логика казалась убедительной: шероховатая литая поверхность, вода, удерживаемая в углублениях, горячий воздух, достигающий только внешней части. Мы увеличили зону сушки и повысили температуру воздуха.

Они провели эту операцию. Детали стали горячее и заметно суше, а на следующее утро ржавчина появилась снова, однако пятна сместились с центра поверхностей к краям.

Смещение пятен стало подсказкой, которую я должен был заметить быстрее. Если бы причиной было лишь высыхание, то рисунок остался бы на прежнем месте. Ржавчина, которая перемещается, следует не за процессом сушки, а за чем-то другим — и очевидным кандидатом здесь является положение детали во время сушки.

Так же было и со второй

Вторым подозреваемым стал травильный раствор. Чугун в щелочной среде действительно подвержен коррозии, а концентрация, температура и качество промывки могли стать вероятными факторами. Мы проверили концентрацию, pH и температуру раствора — все три параметра находились в пределах заданных значений. Удельная электропроводность воды для промывки была немного выше нормы, но не вызывала тревоги.

Чтобы окончательно прояснить ситуацию, мы взяли десять деталей из той же партии, промыли их чистой водой, высушили вручную и оставили на верстаке по отдельности. На следующее утро все десять деталей остались чистыми.

Это в значительной степени очистило ванну. Детали, промытые в той же жидкости, а затем обработанные по отдельности, не ржавели, поэтому поверхность по своей природе не была реакционноспособной при выходе из машины. Что-то после машины вызывало коррозию.

Что это было на самом деле

Это был ящик.

Детали упаковывали в стальные ящики с гофрированным картоном на дне. Картон состоял из переработанной бумаги, которая поглощает влагу. Детали помещали в ящик сухими, между каждым слоем деталей прокладывали слой картона, закрывали крышкой и отправляли на следующее утро.

Летом такой ящик был в порядке. Цех был тёплым и хорошо проветриваемым, и вся влага, находившаяся внутри, испарялась. Зимой температура в цехе падала до нижних значений плюс десятков градусов, ящик оставался закрытым, и небольшое количество воды, оставшейся на деталях, не могло испариться. Внутри ящика воздух достигал почти 100 % влажности за ночь, а переработанный картон содержал достаточно кислоты, чтобы способствовать коррозии. Одной ночи хватало для появления поверхностного налёта.

Мы протестировали это самым дешёвым доступным способом. Половина партии была упакована в оригинальные деревянные ящики с прокладочной бумагой, а вторая половина — в сухие пластиковые контейнеры без прокладочной бумаги между деталями; обе партии хранились в одном и том же месте в течение ночи. Деревянные ящики покрылись ржавчиной, а пластиковые контейнеры — нет.

Это окончательно подтвердило причину. Детали были тщательно вымыты и тщательно высушены; проблема возникла именно на этапе упаковки, которая свела на нет уже достигнутый результат. Алюминиевые детали никогда не проявляли эту проблему, поскольку алюминий не образует подобного налёта при тех же условиях; именно поэтому деревянные ящики годами оставались без вопросов.

Что изменилось

Три меры, ни одна из которых не требует значительных затрат:

• Переход на упаковку в пластиковые контейнеры с внутренними перегородками и без прокладочной бумаги между деталями
• Десятиминутная принудительная охлаждающая процедура перед упаковкой, чтобы детали попадали в контейнер при температуре, близкой к температуре цеха, и внутри них не конденсировалась влага
• Небольшой пакетик-осушитель для любой партии, хранящейся дольше трёх дней

Первые две меры практически ничего не стоят. Третья обходится в несколько сотен юаней в год при их объёмах.

Результат

Жалоб на коррозию в первый месяц не поступало. В последующий дождливый сезон возник один случай повторного проявления коррозии, но причина была иной: та партия два дня простояла в цеху до упаковки в период продолжительной сырой погоды. Это проблема времени хранения, а не упаковки, и её устранил осушитель.

На предприятии внесли исправление в инструкцию по работе одной строкой: охлаждать перед упаковкой, не использовать бумагу внутри контейнера. Одна строка оказалась ценнее любых параметров, обсуждавшихся нами.

То, что я до сих пор не могу объяснить

Один вопрос так и остался без полного решения. Та же тара, тот же процесс — и при этом одни партии покрывались ржавчиной, а другие — нет. Ранние записи периода Shimada Big Bird Industrial демонстрируют ту же непоследовательность, что указывает на то, что эта проблема не новая.

Моё рабочее объяснение — это время пребывания деталей в цеху до упаковки. Два часа и полдня оставляют разное количество остаточной влаги, а исходная влажность внутри ящика соответственно отличается. Но если вы спросите меня, какое время является безопасным, у меня нет данных, которые я бы мог подтвердить. Я могу лишь сказать, что чем короче, тем лучше, и что этап охлаждения даёт больше пользы, чем любое временное ограничение.

Если ваши детали покрываются ржавчиной за ночь после мойки, сначала проверьте контейнер, а не станок. Такой порядок действий экономит много времени.