Što je korozija metala: vrste, uzroci i metode zaštite. Po vrsti korozivne sredine

Definicija korozije i njeni uzroci

Korozija je spontani proces razaranja metala i legura u prirodnom okruženju.

Tokom korozije dolazi do oksidacije metala i stvaranja proizvoda čiji sastav zavisi od uslova okoline.

Prema modernim konceptima, sve veće promjene u organskom i neorganskom svijetu povezane su s redoks procesima. Redoks reakcije su također u osnovi procesa korozije.

Glavni uzrok korozije je termodinamička nestabilnost metala i legura u okruženju. Ogromna većina metala u zemljinoj kori je u obliku oksida, sulfida i drugih jedinjenja. Kada se metali dobijaju u metalurgiji, oni se iz takvog stabilnog stanja prelaze u elementarni oblik koji je nestabilan. Kada metal dođe u kontakt s vanjskim oksidirajućim okruženjem, pojavljuje se pokretačka sila, koja teži da ih pretvori u stabilne spojeve, slične onima u rudama. Primjer za to je korozija čelika. Kao rezultat toga, elementarno željezo se pretvara u oksidirano dvo- i trovalentno željezo, što odgovara mineralima kao što su magnetit (Fe 3 O 4) ili limonit (Fe 2 O 3 ˙H 2 O).

Termodinamička nestabilnost metala je kvantificirana predznakom i veličinom izobarično-izotermnog potencijala ΔG (Gibbsova energija). Spontano se dešavaju oni procesi koji su praćeni smanjenjem Gibbsove energije, odnosno za koju je ΔG<0. Металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода, имеют по сравнению с водородом более отрицательный потенциал, их окисленное состояние термодинамически более устойчиво, чем восстановленное. Для металлов, расположенных после водорода, восстановленное состояние термодинамически более устойчиво, то есть для них ΔG>0. Ova grupa metala uključuje zlato otporno na koroziju, platinu, srebro itd.

Klasifikacija procesa korozije. Hemijska i elektrohemijska korozija

Procesi korozije se klasifikuju:

1. Prema mehanizmu reakcija interakcije metala sa okolinom;

2. Po vrsti korozivne sredine;

3. Po prirodi oštećenja od korozije na površini iu zapremini metala;

4. Prema prirodi mehaničkih uticaja kojima je metal izložen istovremeno sa dejstvom korozivne sredine.

Prema prvom znaku razlikuju se dvije vrste korozije - kemijska i elektrohemijska.

Hemijska korozija

Hemijska korozija nastaje kada metali stupe u interakciju sa oksidantima u medijima koji ne provode električnu struju. Mehanizam hemijske korozije može se predstaviti kao jednofazni proces oksidacije metala, odnosno interakcije površine metala sa oksidacionim sredstvom.



Hemijska korozija je proces spontanog razaranja metala u oksidirajućem plinu (na primjer, kisiku) na povišenoj temperaturi. Brzina hemijske korozije zavisi od mnogih faktora, prvenstveno je određena prirodom produkata korozije. Tokom oksidacije, na površini metala nastaje čvrsti film oksida. Brzina oksidacije određena je stanjem i zaštitnim svojstvima površinskog filma. Zavisi od omjera volumena oksidnog filma V ok i korodiranog metala V m od kojeg je formiran. Utvrđeno je da za porozne folije koje ne štite metal od pristupa agresivnih nečistoća iz zraka. I za folije sa zaštitnim svojstvima, .

Brzina kemijske korozije raste s povećanjem temperature zbog povećanja koeficijenta difuzije i promjene zaštitnih svojstava filma. Nagle promjene temperature često uzrokuju brzu degradaciju zaštitnog filma. To je zbog različitih koeficijenata toplinskog širenja metala i filma.

Prema uslovima toka procesa korozije razlikuje se gasna korozija (javlja se u gasovima, parama na visokoj temperaturi u odsustvu vode), i korozija u tečnostima - neelektrolitima (ulje, fenol, benzin, benzol).

Elektrohemijska korozija

Tokom elektrohemijske korozije, proces interakcije metala sa oksidacionim agensom sastoji se od dve spregnute reakcije: anodno rastvaranje metala i katodna redukcija oksidacionog sredstva. Ova korozija se može pojaviti u elektrolitima, bilo kojoj vlažnoj atmosferi plina, kao iu tlu.

Glavna razlika između elektrohemijske korozije i hemijske korozije je prisustvo vlage na površini metala, što dovodi do kontakta dva različita metala kroz elektrolit. U ovom slučaju nastaju galvanski parovi kratkog spoja, zbog čega se pojavljuje električna struja. U ovom slučaju, proces korozije je posljedica rada galvanskog para, odnosno elektrohemijske reakcije. Iz tog razloga, elektrohemijska korozija je agresivnija za metale od hemijske korozije.

Mehanizam elektrohemijske korozije je da dolazi do anodne oksidacije metala: M - ne = M n + i katodne redukcije oksidatora (Ox) Ox + ne = Red.

Oksidirajući agensi tokom korozije su molekuli kiseonika, hlora, jona H+, Fe 3+, NO 3 - itd. Najčešće primećena tokom korozije je jonizacija (redukcija) kiseonika u neutralnom (alkalnom) mediju O 2 + 2H 2 O + 4e = 4OH - , u kiseloj sredini - redukcija vodonika 2H + + 2e \u003d H 2.

Korozija koja uključuje kisik naziva se korozija apsorpcije kisika ili korozija depolarizacije kisika. Korozija koja uključuje vodikove ione naziva se korozija evolucije vodika ili korozija depolarizacije vodika.

Osim primarnih reakcija, u otopini se odvijaju i sekundarne reakcije:

M x + + xOH - \u003d M (OH) x

Kao rezultat interakcije metala s kisikom, kao kod kemijske korozije, nastaje metalni oksid: M (OH) 2 \u003d MO + H 2 O.

Pored anodnih i katodnih reakcija, elektrohemijska korozija uključuje kretanje elektrona u metalu i jona u elektrolitu. Elektroliti mogu biti rastvori soli, kiselina i baza, morske i atmosferske vode (koje sadrže kiseonik, ugljen-dioksid, sumpor-dioksid i druge gasove). Glavna razlika između elektrohemijske korozije i procesa u galvanskoj ćeliji je odsustvo vanjskog kola.

Potencijali ravnoteže elektroda vodika i kisika u zavisnosti od pH medija nalaze se na osnovu Nernstove jednadžbe:

φ 2H + /H2 \u003d -0,059rN;

φ O2 / OH \u003d 1,23-0,059 pH.

Korozija metala u različitim okruženjima

kontaktna korozija

Kontaktna bimetalna korozija je vrsta elektrohemijske korozije uzrokovana kontaktom metala koji imaju različite elektrodne potencijale u elektrolitu. U tom slučaju se korozija metala s negativnijim potencijalom obično povećava, a uništavanje metala s pozitivnim potencijalom usporava se ili potpuno zaustavlja. Prilikom projektovanja uzima se u obzir mogućnost kontakta različitih metala.

atmosferske korozije

Na brzinu atmosferske korozije utječu vlažnost i plinoviti sastav atmosfere. Vlažnost, temperatura i stepen zagađenosti atmosfere utiču na kvalitet i sastav filmova koji se formiraju na površini metala. Najagresivnije sredine su jako zagađene industrijskim gasovima (SO 2 , SO 2 , NO 2 , NH 3 , HCl), česticama soli i ugljenom prašinom. U industrijskim područjima, atmosferska korozija može biti pojačana takozvanim "kiselim kišama", čiji su glavni agresivni sastojci sumporna i dušična kiselina. Kisele kiše (pH<4) легко вызывают коррозию сплавов алюминия, железа и цинка.

U zavisnosti od vlažnosti atmosfere, razlikuje se nekoliko vrsta atmosferske korozije: mokra, mokra i suha. Vlažna atmosferska korozija pri relativnoj vlažnosti do 100% uočava se u prisustvu adsorpcione kapilare ili hemijskog filma vlage na površini metala. Njegova debljina je od 0,1 mm do 1 mm. Snižavanje temperature intenzivira proces kondenzacije i dovodi do pojave kapljica vlage na površini metala.

Mokra korozija nastaje kada je vlažnost u atmosferi ispod 100%. Debljina filma vlage od 100 A 0 do 0,1 mm. Pri vlažnosti vazduha manjoj od 60% uočava se suha atmosferska korozija (korozija pod dejstvom atmosferskog kiseonika). Proces razaranja metala podleže zakonima karakterističnim za gasnu koroziju.

podzemna korozija

Korozivno uništavanje metalnih konstrukcija u tlu i zemljištu uzrokovano je podzemnom korozijom. Njemu su podložni cjevovodi (voda, plin, nafta), nosači električne kontaktne mreže itd. Brzina korozije ovisi o poroznosti i sastavu tla, pH vrijednosti i prisutnosti mikroorganizama. Podzemna korozija se odvija mehanizmom elektrohemijske korozije. Vlaga u tlu ima ulogu elektrolita i proces korozije se odvija na sljedeći način:

Anodna reakcija Fe-2e=Fe 2+

Katodna reakcija O 2 + 2H 2 O + 4e \u003d 4OH -

Reakcije u tlu Fe 2+ +2OH - = Fe (OH) 2, 4Fe (OH) 2 + 2H 2 O + O 2 \u003d 4Fe (OH) 3, 2Fe (OH) 3 + (n-3) H 2 O \u003d Fe 2 O 3 nH 2 O.

Metalna površina na mjestima ograničenog pristupa kisiku djeluje kao katoda.

Prajmerska korozija metalnih konstrukcija najčešće se javlja u uslovima karakterističnim za neutralne medije, uz učešće kiseonika kao depolarizatora. U kiselim tlima može doći do korozije sa depolarizacijom vodika.

Proučavanje korozivne aktivnosti tla dovelo je do zaključka da su najkorozivnija močvarna tla, tresetišta i mulj. Pijesak i krečnjak praktički nisu korozivni. pH tla ima značajan uticaj na brzinu korozije metala. U tlima s pH manjim od 6,5 korozivnost za čelik se povećava. Tla sa pH<5,5. Нейтральные почвы с рН=6,5–7,5 и слабощелочные до рН=8,5 не коррозионно-активны.

Vrijednost električne otpornosti tla također utječe na brzinu korozije. Korozija metalnih podzemnih konstrukcija zavisi od sadržaja različitih soli u tlu i tlu. Dakle, s povećanjem sadržaja klorida, sulfata, stopa korozije se povećava. Povećanje temperature također doprinosi povećanju stope korozije metala u tlu.

Korozija lutajuće struje

Lutajuće struje nazivaju se električne struje koje teku u zemlji kada se ona koristi kao provodni medij. Ulazeći u metalne konstrukcije koje se nalaze u zemlji, izazivaju koroziju. Izvori lutajućih struja u tlu su elektrificirane jednosmjerne željeznice, tramvaji, dalekovodi.

Kako šine nisu dovoljno izolovane od tla, a tlo je provodnik, dio struje odlazi u zemlju i na svom putu susreće podzemne metalne konstrukcije. Budući da je kontaktna žica spojena na pozitivni pol vučne trafostanice, a šina na negativni pol, formira se anodna zona na mjestu gdje struja napušta šinu, gdje korozija uništava đon šine i pričvrsne elemente. Istovremeno, što je manji kontaktni otpor šina-zemlja, veći deo struje se vraća u vučnu podstanicu kroz zemlju i intenzivnija je anodna zona na šini. Ova vrsta korozije je vrlo opasna, jer se zalutale struje često šire na nekoliko desetina kilometara i uzrokuju teška oštećenja metalnih konstrukcija.

Vrste oštećenja od korozije

Prema vrsti oštećenja od korozije, korozija se dijeli na sljedeće vrste.

1. Čvrsta ili opšta korozija. Može biti ujednačen ako je front oštećenja od korozije raspoređen paralelno s metalnom ravninom, i neravnomjeran, kada stopa korozije u različitim područjima nije ista.

2. Selektivna korozija. Tipičan je za legure i čvrste otopine.

3. Lokalna korozija. Povezan je s formiranjem i lokalizacijom mjesta zahvaćenih korozijom u obliku "školjki" različitih veličina.

4. Pitting - korozija. Uništavanje metala počinje u dubini, formiranjem pora; često dovodi do stvaranja prolaznih rupa.

5. Intergranularna korozija. Uništavanje ide duž granica metalnih kristala.

6. Intrakristalna korozija. Uočava se pri korozijskom pucanju pod djelovanjem vanjskih mehaničkih opterećenja ili unutrašnjih naprezanja.

Tema: Zaštita metala od korozije

Sve metode zaštite metala od korozije uslovno su podijeljene u sljedeće grupe: legiranje metala, zaštitni premazi, elektrohemijska zaštita, promjena svojstava korozivne sredine i racionalno projektovanje proizvoda.

Legiranje metala

Ovo je efikasna metoda za poboljšanje otpornosti metala na koroziju. Prilikom legiranja u sastav legure se unose komponente koje uzrokuju pasivizaciju metala. Kao takve komponente koriste se hrom, nikal, volfram i drugi metali. Legiranje je našlo široku primjenu za zaštitu od plinske korozije. Uvođenje nekih aditiva u čelik (titan, bakar, krom i nikal) dovodi do stvaranja gustog filma produkta reakcije tokom korozije, koji štiti leguru od dalje korozije. Time se osigurava otpornost na toplinu i toplinsku otpornost legura.

Otpornost na toplinu obično se osigurava legiranjem metala i legura (na primjer, čelik s hromom, aluminij i silicijum). Ovi elementi na visokim temperaturama oksidiraju snažnije od željeza i formiraju guste zaštitne filmove od oksida, na primjer, SiO 2 , Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 . Krom i silicij također poboljšavaju otpornost čelika na toplinu. Legiranje se također koristi za smanjenje stope elektrohemijske korozije, posebno korozije uzrokovane evolucijom vodika. Legure otporne na koroziju uključuju nehrđajuće čelike, u kojima hrom, nikal i drugi metali služe kao legirne komponente.

Zaštitni premazi

Slojevi koji su umjetno stvoreni na površini metalnih proizvoda kako bi ih zaštitili od korozije nazivaju se zaštitnim premazima. Premazi koji se koriste u inženjerstvu dijele se na metalne i nemetalne.

Metalni premazi. Materijali za metalne zaštitne premaze mogu biti kako čisti metali (cink, kadmijum, aluminijum, nikal, bakar, kalaj, hrom, srebro) tako i njihove legure (bronza, mesing, itd.). Prema prirodi ponašanja metalnih premaza tokom korozije, mogu se podijeliti na anodne i katodne.

Katodne prevlake uključuju prevlake čiji je potencijal u datom mediju važniji od potencijala osnovnog (obloženog) metala. Primjeri katodnih premaza za čelik su bakar, nikl, kadmijum, kalaj i srebro. Ako je premaz oštećen, pojavljuje se korozijski element u kojem osnovni materijal (čelik) služi kao anoda i otapa se, a premaz služi kao katoda na kojoj se oslobađa vodik ili apsorbira kisik. Shodno tome, katodni premazi mogu zaštititi metal od korozije samo u odsustvu pora i oštećenja premaza.

Anodni premazi imaju manji potencijal od potencijala osnovnog metala. Primjer anodnog premaza je cink na čeliku. U ovom slučaju, osnovni metal će biti katoda korozivnog elementa, tako da ne korodira.

Za dobijanje metalnih zaštitnih premaza koriste se različite metode: elektrohemijske (galvanske prevlake), uranjanje u rastopljeni metal, termička difuzija i hemijska.

Nemetalni zaštitni premazi. Mogu biti neorganski ili organski. Zaštitni učinak ovih premaza svodi se uglavnom na izolaciju metala od okoline. Kao neorganski premazi koriste se neorganski emajli, metalni oksidi, spojevi hroma, fosfora itd. Organski su premazi boja i lakova, premazi smolama, polimerni filmovi, guma.

Elektrohemijska zaštita

Elektrohemijska zaštita se koristi za sprečavanje uništavanja podzemnih cjevovoda, kablova, trupa brodova, tenkova, podmornica itd.

Elektrohemijska zaštita se zasniva na usporavanju katodnih i anodnih reakcija mikronaponskih ćelija. Izvodi se pričvršćivanjem izvora istosmjerne struje ili dodatne elektrode na strukturu.

Elektrohemijska zaštita se deli na katodnu i anodnu.

katodna zaštita - najčešći tip elektrohemijske zaštite. Koristi se za borbu protiv korozije metala i legura kao što su čelik, bakar, mesing, aluminijum u uslovima ne baš agresivnog okruženja. Djelotvoran je u sprječavanju korozionog pucanja, dezincifikacije mesinga, udubljenja čelika u tlu i morskoj vodi. Katodna zaštita je dobila najveću primjenu u borbi protiv korozije podzemnih konstrukcija - cjevovoda, gasovoda, kablovskih instalacija.

Katodna polarizacija se može izvesti povezivanjem strukture koju treba zaštititi na negativni pol (katodu) vanjskog izvora struje ili na metal koji ima niži elektrodni potencijal. Pozitivni pol je spojen na pomoćnu elektrodu, anodu. U procesu zaštite, anoda se aktivno uništava i podliježe periodičnom obnavljanju. Kao anodni materijal koriste se staro gvožđe, čelik, grafit itd.

Zaštitni učinak može se procijeniti po formulama:

, .

Ovdje je z zaštitni efekat, k 1 je stopa korozije metala bez katodne zaštite, k 2 je sa katodnom zaštitom, Δm 1 je smanjenje metalne mase bez katodne zaštite, Δm 2 je sa katodnom zaštitom, i k je katodna struja gustina.

Zaštitna zaštita. Za zaštićenu strukturu je pričvršćen elektronegativniji metal - protektor, koji, rastvarajući se u okolini, šalje elektrone i katodno polarizuje strukturu. Nakon potpunog raspadanja protektora ili gubitka kontakta sa štićenom konstrukcijom, zaštitnik se mora obnoviti. Kao zaštitnik najčešće se koriste legure magnezija i cinka. Aluminij se koristi rjeđe, jer se brzo prekriva vrlo gustim oksidnim filmom, koji ga pasivizira i ograničava izlaznu struju. Zaštitnik radi efikasno ako je njegov kontaktni otpor (između njega i okoline) nizak. Tokom rada, zaštitnik može biti prekriven slojem proizvoda korozije, koji ga izoluju od okoline i naglo povećavaju otpornost na kontakt. Za borbu protiv toga, zaštitnik se stavlja u punilo (mješavina soli), što olakšava otapanje produkata korozije. Djelovanje zaštitnika ograničeno je na određenu udaljenost (radijus). Trenutno se zaštita gazećeg sloja koristi za suzbijanje korozije metalnih konstrukcija u morskoj i riječnoj vodi, tlu i drugim neutralnim medijima. Upotreba zaštitne zaštite u kiselim sredinama ograničena je visokom stopom samorastvaranja protektora.

Anodna zaštita. Brzina elektrohemijske korozije metala takođe može biti smanjena tokom njegove anodne polarizacije, ako pomera potencijal zaštićenog metala u pasivnu oblast.

Metoda anodne zaštite ima relativno ograničenu primjenu, budući da je pasivizacija efikasna uglavnom u oksidirajućim sredinama u odsustvu aktivnih jona (na primjer, hloridni joni za željezo). Osim toga, anodna zaštita je potencijalno opasna: u slučaju prekida struje moguće je aktiviranje metala i njegovo intenzivno anodno otapanje. stoga anodna zaštita zahtijeva pažljiv sistem upravljanja. Gustoća zaštitne struje je prilično niska, a potrošnja energije niska. Još jedna prednost anodne zaštite je njen veliki disipacioni kapacitet, odnosno mogućnost zaštite na udaljenosti većoj od katode iu električno zaštićenim područjima.

Metoda anodne zaštite se koristi za metale i legure koji se lako pasiviraju tokom anodne polarizacije; u hemijskoj industriji - za smanjenje brzine korozije mekog čelika u sumpornoj kiselini i u rastvorima koji sadrže amonijak i amonijum nitrat.

Zaštita od korozije lutajućim strujama

Borba protiv korozije lutajućim strujama je da ih smanji. Ovo se postiže:

1) Održavanje kontakata između šina u dobrom stanju;

2) Povećanje otpora između šine i tla (upotreba pragova, upotreba lomljenog kamenog balasta);

3) Zaštita električne drenaže. Osigurava se preusmjeravanjem lutajućih struja od metalne konstrukcije prema njihovom izvoru. Da biste to učinili, podzemna metalna konstrukcija povezana je kroz drenažni uređaj na negativnu sabirnicu ili usisni vod;

4) Upotreba odvodnih provodnika. U tu svrhu, anodne zone (na primjer, na cjevovodu) su povezane s otpadom od lijevanog željeza (anodom) pomoću bakrenog vodiča. Kao rezultat toga, lutajuće struje uzrokuju koroziju samo ovog otpada - anode.

Inhibitori korozije

Moguće je smanjiti koroziju metalne opreme, na primjer, u cijevima za izmjenu topline za hlađenje dizel motora na dizel lokomotivama, unošenjem spojeva u agresivno okruženje koje značajno smanjuju proces korozije. Ova metoda smanjenja brzine korozije naziva se inhibicija, a tvari koje se unose u okolinu su inhibitori ili usporivači korozije.

Dakle, inhibitori su takve supstance čije unošenje malih količina u korozivnu okolinu, materijale za pakovanje i privremene zaštitne prevlake smanjuje brzinu korozije i smanjuje njeno štetno dejstvo. Zaštitni učinak inhibitora povezan je s promjenom stanja površine zaštićenog metala i kinetike reakcija u osnovi procesa korozije.

Brzina korozije usled uvođenja inhibitora može se smanjiti na bilo koji željeni broj puta, a stepen zaštite se povećava na skoro 100%. Efikasnost inhibitora određena je i njegovom prirodom i prirodom korodirajućeg metala i zavisi od temperature.

Inhibitori korozije se mogu klasifikovati prema različitim kriterijumima.

1. Po svom sastavu dijele se u dvije grupe: neorganske i organske. U novije vrijeme, metalni i organosilicijumski inhibitori su u širokoj upotrebi.

2. Prema oblastima primene, inhibitori su: kisela korozija, alkalna korozija i korozija u neutralnim sredinama.

3. Prema uslovima upotrebe - postoje niskotemperaturni i visokotemperaturni inhibitori.

4. Prema karakteristikama mehanizma delovanja inhibitora, razlikuju se inhibitori adsorpcije i pasivacije.

Pasivirajući inhibitori korozije za neutralne medije dijele se na:

¨ Inhibitori oksidativnog tipa, koji pokazuju svoje dejstvo i u odsustvu atmosferskog kiseonika. Primeri: natrijum nitrit NaNO 2, amonijum nitrit NH 4 NO 2, kalijum hromat K 2 CrO 4, kalijum dihromat K 2 Cr 2 O 7, natrijum molibdat Na 2 MoO 4 itd.

¨ Inhibitori koji nemaju oksidirajuća svojstva, koji zahtijevaju kisik iz atmosfere da ispolje svoje djelovanje. Primjeri: amonijum hidroksid NH 4 NO 3 , natrijum hidroksid NaOH, natrijum karbonat Na 2 CO 3 , silikat, ortofosfat i natrijum tetraborat Na 2 SiO 3 , Na 3 PO 4 i Na 2 B 4 O 7 .

Inhibitori pasivirajućeg dejstva u neutralnim sredinama oksidacionog tipa u odsustvu hlorida i sulfata u odnosu na niskougljične čelike su otprilike stotinu puta efikasniji od inhibitora koji nemaju oksidaciona svojstva. Najniža zaštitna koncentracija inhibitora oksidacije je 10-3 ¸ 10-4%, a inhibitora koji nemaju oksidirajuća svojstva - 0,1 ¸ 0,05%. Inhibitori korozije se mogu uneti u tečne medije bilo koje kiselosti i u čvrste materijale: ulja, goriva, razne organske tečnosti, boje, polimere, fosfate, oksidne i druge premaze, kao i u materijale za pakovanje. Najperspektivnije je uvođenje hlapljivih inhibitora u ambalažne materijale (amonijum benzoat, trietanolamin benzoat, urotropin pomešan sa natrijum nitritom, dicikloheksilamonijum nitrit), koji, isparavajući u atmosferu unutar pakovanja i adsorbujući se na površini metala, prenose ga u pasivno stanje.

Usporavanje brzine korozije povezano je prvenstveno sa isključenjem dijela površine iz procesa korozije zbog njenog skriniranja inhibitorom. Prilikom odabira inhibitora treba polaziti ne samo od toga kako oni smanjuju brzinu prijelaza metala u okolinu, već i od toga kako utiču na metalna svojstva. Surfaktanti s pretežno kationskom funkcijom su poželjniji u odnosu na one s anionskom funkcijom. Upotreba odabranih inhibitora ne samo da može spriječiti otapanje metala, već i poboljšati njegova mehanička svojstva.

Zaštitni efekat inhibitora pasivizacije zasniva se na pomeranju potencijala metala na pozitivnu stranu i njegovom prelasku u pasivno stanje. Ovaj efekat se može postići na različite načine, ali u svim slučajevima razlog za smanjenje brzine korozije je formiranje površinskog zaštitnog sloja. Inhibitori mogu direktno učestvovati u formiranju ovog sloja.

Inhibitori kisele korozije koriste se u dekarenju proizvoda od crnih i obojenih metala za uklanjanje kamenca i rđe sa njihove površine, kiselom pranju termoenergetske opreme i u proizvodnji kiselina.

Djelovanje inhibitora atmosferske korozije, kao i drugih vrsta inhibitora, svodi se prvenstveno na promjenu kinetike elektrohemijskih reakcija koje su u osnovi korozije. Učinkovitost bilo kojeg inhibitora ovisi o njihovoj koncentraciji u korozivnom okruženju, a na nekim minimalnim vrijednostima pada na nulu. Zapremina vazdušne atmosfere koja nas okružuje praktično je neograničena, a sadržaj koncentracije zaštitnog inhibitora u njoj izgleda ekonomski besmislen. Upotreba inhibitora za zaštitu metala od atmosferske korozije stoga je moguća samo ako je moguće ograničiti prostor u kojem se štićeni objekt nalazi i odvojiti ga od ostatka atmosfere. Da bi se to postiglo, inhibitori se uvode u maziva, polimerne i druge premaze; metal se stavlja u ambalažni materijal unošenjem inhibitora u slobodan prostor između ambalažnog materijala i metalnog proizvoda, odnosno u sam materijal za pakovanje (npr. papir).

Korozija je uništavanje metala, keramike, drveta i drugih materijala kao rezultat hemijske ili fizičko-hemijske interakcije. Što se tiče uzroka takvog neželjenog efekta, oni su različiti. U većini slučajeva radi se o strukturnoj nestabilnosti na termodinamičke efekte okoline. Pogledajmo bliže šta je korozija. Vrste korozije također se moraju uzeti u obzir, a neće biti suvišno govoriti o zaštiti od nje.

Neke opšte informacije

Navikli smo da čujemo termin "rđanje" koji se koristi u slučaju korozije metala i legura. Postoji i nešto kao što je "starenje" - karakteristično je za polimere. U suštini, oni su jedno te isto. Živopisan primjer je starenje gumenih proizvoda zbog aktivne interakcije s kisikom. Osim toga, pod utjecajem se neki plastični elementi uništavaju.Brzina korozije direktno ovisi o uvjetima u kojima se objekt nalazi. Dakle, rđa na metalnom proizvodu će se širiti brže, što je temperatura viša. Vlažnost takođe utiče: što je veća, brže postaje neprikladna za dalju upotrebu. Empirijski je utvrđeno da je oko 10 posto metalnih proizvoda nepovratno otpisano, a kriva je korozija. Vrste korozije su različite i klasifikuju se u zavisnosti od vrste medija, prirode strujanja i sl. Pogledajmo ih detaljnije.

Klasifikacija

Trenutno postoji više od dvadesetak opcija za hrđanje. Predstavljamo samo najosnovnije vrste korozije. Konvencionalno se mogu podijeliti u sljedeće grupe:

  • Hemijska korozija je proces interakcije sa korozivnim okruženjem, u kojem se redukcija oksidacionog agensa odvija u jednom činu. Metal i oksidant nisu prostorno odvojeni.
  • Elektrohemijska korozija - proces interakcije metala sa jonizacijom atoma i redukcija oksidacionog agensa odvija se na različite načine, ali brzina u velikoj meri zavisi od potencijala elektrode.
  • Plinska korozija - hemijsko rđanje metala pri minimalnom sadržaju vlage (ne više od 0,1 posto) i/ili visokim temperaturama u plinovitom okruženju. Najčešće se ova vrsta nalazi u hemijskoj industriji i industriji prerade nafte.

Osim toga, još uvijek postoji veliki broj procesa hrđe. Svi su od korozije. Vrste korozije, pored gore opisanih, uključuju biološku, radioaktivnu, atmosfersku, kontaktnu, lokalnu, ciljnu rđu itd.

Elektrohemijska korozija i njene karakteristike

Kod ove vrste destrukcije, proces se nastavlja kada metal dođe u kontakt sa elektrolitom. Potonji može biti kondenzat ili kišnica. Što je više soli i kiselina sadržano u tekućini, to je veća električna provodljivost i, posljedično, brzina procesa. Što se tiče mjesta metalne konstrukcije koja su najosjetljivija na koroziju, to su zakovice, zavareni spojevi, mjesta mehaničkih oštećenja. Ako je strukturna svojstva legure željeza otporna na rđu, proces se donekle usporava, ali se ipak nastavlja. Najbolji primjer je galvanizacija. Činjenica je da cink ima negativniji potencijal od željeza. Iz ovog jednostavnog razloga, legura željeza se obnavlja, a cink korodira. Međutim, prisustvo oksidnog filma na površini uvelike usporava proces uništavanja. Naravno, sve vrste elektrohemijske korozije su izuzetno opasne i ponekad je nemoguće boriti se protiv njih.

Hemijska korozija

Takva promjena metala je prilično česta. Upečatljiv primjer je pojava kamenca kao rezultat interakcije metalnih proizvoda s kisikom. Visoka temperatura u ovom slučaju djeluje kao akcelerator procesa, a u njemu mogu sudjelovati tekućine poput vode, soli, kiselina, lužina i otopina soli. Ako govorimo o materijalima kao što su bakar ili cink, onda njihova oksidacija dovodi do stvaranja filma koji je otporan na dalju koroziju. Čelični proizvodi stvaraju okside željeza. Dalje dovode do pojave rđe, koja ne pruža nikakvu zaštitu od daljeg uništavanja, već doprinosi tome. Trenutno se sve vrste hemijske korozije eliminišu pocinčavanjem. Mogu se primijeniti i druga sredstva zaštite.

Vrste korozije betona

Promjena strukture i povećanje krhkosti betona pod utjecajem okoline može biti tri vrste:

  • Uništavanje dijelova cementnog kamena jedna je od najčešćih vrsta korozije. Nastaje ako se betonski proizvod sistematski izlaže padavinama i drugim tečnostima. Kao rezultat toga, kalcijev oksid hidrat se ispire i struktura je poremećena.
  • interakcija sa kiselinama. Ako je cementni kamen u kontaktu s kiselinama, tada se formira kalcijev bikarbonat - agresivni kemijski element za betonski proizvod.
  • Kristalizacija teško rastvorljivih supstanci. U stvari, ovo se odnosi na biokoroziju. Suština je da mikroorganizmi (spore, gljivice) ulaze u pore i tamo se razvijaju, zbog čega dolazi do uništenja.

Korozija: vrste, načini zaštite

Milijarde dolara godišnjih gubitaka dovele su do toga da su ljudi počeli da se bore protiv ovog štetnog efekta. Sigurno je reći da sve vrste korozije dovode do gubitka ne samog metala, već vrijednih metalnih konstrukcija, čija izgradnja košta mnogo novca. Teško je reći da li je moguće osigurati 100 posto zaštitu. Međutim, uz pravilnu pripremu površine, koja se sastoji od abrazivnog pjeskarenja, mogu se postići dobri rezultati. Pouzdano štiti lak od elektrohemijske korozije ako se pravilno nanosi. A posebna obrada površine pouzdano će zaštititi od uništavanja metala pod zemljom.

Aktivne i pasivne metode borbe

Suština aktivnih metoda je promjena strukture dvostrukog električnog polja. Da biste to učinili, koristite izvor konstantne struje. Napon se mora odabrati na takav način da se proizvod koji se štiti povećava. Još jedna izuzetno popularna metoda je "žrtvena" anoda. Sruši se, štiteći osnovni materijal.

Pasivna zaštita uključuje upotrebu laka. Glavni zadatak je potpuno spriječiti prodiranje vlage, ali i kisika, na zaštićenu površinu. Kao što je gore navedeno, ima smisla koristiti premaz od cinka, bakra ili nikla. Čak i djelomično uništen sloj će zaštititi metal od hrđe. Naravno, ove vrste zaštite metala od korozije su efikasne samo kada površina nema vidljivih nedostataka u vidu pukotina, strugotina i slično.

Pocinčavanje do detalja

Već smo razmotrili glavne vrste korozije, a sada bih želio govoriti o najboljim metodama zaštite. Jedna od njih je galvanizacija. Njegova suština leži u činjenici da se cink ili njegova legura nanosi na tretiranu površinu, što površini daje određena fizičko-hemijska svojstva. Vrijedi napomenuti da se ova metoda smatra jednom od najekonomičnijih i najefikasnijih, unatoč činjenici da se oko 40 posto svjetske proizvodnje ovog elementa troši na pocinčavanje. Čelični lim, pričvršćivači, kao i uređaji i druge metalne konstrukcije mogu se pocinkovati. Zanimljivo je da uz pomoć oblaganja ili prskanja možete zaštititi proizvod bilo koje veličine i oblika. Cink nema dekorativnu svrhu, iako je uz pomoć nekih posebnih aditiva moguće dobiti sjajne površine. U principu, ovaj metal može pružiti maksimalnu zaštitu u agresivnom okruženju.

Zaključak

Pa smo vam rekli šta je korozija. Razmotrene su i vrste korozije. Sada znate kako zaštititi površinu od preranog hrđanja. Uglavnom, izuzetno je jednostavno to učiniti, ali od velike je važnosti gdje i kako se proizvod koristi. Ako je stalno izložen dinamičkim i vibracijskim opterećenjima, tada postoji velika vjerojatnost pukotina u laku, kroz koje će vlaga ući u metal, zbog čega će se postupno srušiti. Međutim, upotreba raznih gumenih zaptivki i brtvila u kontaktnim područjima metala i metala može malo produžiti vijek trajanja premaza.

Pa, to je sve za ovu temu. Imajte na umu da prijevremeni kvar konstrukcije zbog korozije može dovesti do nepredviđenih posljedica. U preduzeću je moguća velika materijalna šteta i ljudske žrtve usled rđanja noseće metalne konstrukcije.

Klasifikacija vrsta korozije

Procese korozije karakteriše široka rasprostranjenost i raznovrsnost uslova i okruženja u kojima se javljaju. Stoga još ne postoji jedinstvena i sveobuhvatna klasifikacija slučajeva korozije.

Prema vrsti agresivnog medija u kojem se odvija proces uništavanja, korozija može biti sljedećih vrsta:

  • gasna korozija;
  • atmosferska korozija;
  • korozija u neelektrolitima;
  • korozija u elektrolitima;
  • biokorozija;
  • korozija zbog lutajućih struja.

Prema uslovima procesa korozije razlikuju se sljedeće vrste:

  • kontaktna korozija;
  • korozija pri nepotpunom uranjanju;
  • korozija pri punom uranjanju;
  • korozija tokom promenljivog potapanja;
  • korozija trenja;
  • stres korozije.

Po prirodi uništenja:

Glavna klasifikacija je napravljena prema mehanizmu procesa. Postoje dvije vrste:

  • hemijska korozija;
  • elektrohemijska korozija.

Korozija nemetalnih materijala

Kako uvjeti rada postaju sve teži (povećanje temperature, mehaničko naprezanje, agresivnost okoline itd.), tako su i nemetalni materijali izloženi djelovanju okoline. S tim u vezi, termin "korozija" počeo se primjenjivati ​​na ove materijale, na primjer, "korozija betona i armiranog betona", "korozija plastike i gume". To se odnosi na njihovo uništavanje i gubitak operativnih svojstava kao rezultat hemijske ili fizičko-hemijske interakcije sa okolinom. Ali treba uzeti u obzir da će mehanizmi i kinetika procesa za nemetale i metale biti različiti.

Korozija metala

Rđa je najčešći tip korozije.

Korozija metala.

Korozija metala je uništavanje metala zbog njihove hemijske ili elektrohemijske interakcije sa korozivnim okruženjem. Za proces korozije treba koristiti izraz „korozivni proces“, a za rezultat procesa „korozivno uništavanje“. Formiranje galvanskih parova korisno se koristi za stvaranje baterija i akumulatora. S druge strane, formiranje takvog para dovodi do nepovoljnog procesa, čija je žrtva niz metala - korozije. Korozija se podrazumijeva kao elektrohemijsko ili hemijsko uništavanje metalnog materijala koje se javlja na površini. Najčešće se tokom korozije metal oksidira stvaranjem iona metala, koji u daljnjim transformacijama daju različite produkte korozije. Korozija može biti uzrokovana i kemijskim i elektrohemijskim procesima. Shodno tome, postoje hemijska i elektrohemijska korozija metala.

Vrste korozije

Elektrohemijska korozija

Uništavanje metala pod uticajem galvanskih ćelija koje nastaje u korozivnom okruženju naziva se elektrohemijska korozija. Ne treba brkati sa elektrohemijskom korozijom je korozija homogenog materijala, kao što je rđanje gvožđa i sl.. Elektrohemijska korozija (najčešći oblik korozije) uvek zahteva prisustvo elektrolita (kondenzat, kišnica, itd.) sa sa kojim su elektrode u kontaktu - ili različiti elementi strukture materijala, ili dva različita kontaktna materijala sa različitim redoks potencijalima. Ako se ioni soli, kiselina ili slično otapaju u vodi, povećava se njena električna provodljivost, a brzina procesa se povećava.

korozivni element

Kada dva metala s različitim redoks potencijalima dođu u kontakt i budu uronjeni u otopinu elektrolita, kao što je kišnica s otopljenim ugljičnim dioksidom CO 2 , formira se galvanska ćelija, takozvana korozivna ćelija. To nije ništa drugo do zatvorena galvanska ćelija. U njemu dolazi do sporog rastvaranja metalnog materijala sa nižim redoks potencijalom; druga elektroda u paru, u pravilu, ne korodira. Ova vrsta korozije posebno je karakteristična za metale sa visokim negativnim potencijalima. Dakle, vrlo mala količina nečistoća na površini metala sa velikim redoks potencijalom je već dovoljna za pojavu korozivnog elementa. Posebno su ugrožena mjesta gdje metali različitih potencijala dolaze u kontakt, kao što su zavari ili zakovice.

Ako je elektroda za otapanje otporna na koroziju, proces korozije se usporava. To je osnova, na primjer, za zaštitu proizvoda od željeza od korozije cinkovanjem - cink ima negativniji potencijal od željeza, stoga se u takvom paru željezo smanjuje, a cink mora korodirati. Međutim, zbog stvaranja oksidnog filma na površini cinka, proces korozije se znatno usporava.

Korozija vodonika i kiseonika

Ako dođe do redukcije jona H 3 O + ili molekula vode H 2 O, govore o vodikovoj koroziji ili koroziji sa depolarizacijom vodika. Obnavljanje jona odvija se prema sljedećoj shemi:

2H 3 O + + 2e − → 2H 2 O + H 2

2H 2 O + 2e - → 2OH - + H 2

Ako se vodik ne oslobađa, što se često događa u neutralnom ili jako alkalnom okruženju, dolazi do redukcije kisika i naziva se korozija kisika ili korozija depolarizacije kisika:

O 2 + 2H 2 O + 4e - → 4OH -

Korozivni element može nastati ne samo kada dva različita metala dođu u kontakt. Korozivni element nastaje i u slučaju jednog metala, ako je, na primjer, površinska struktura nehomogena.

Hemijska korozija

Hemijska korozija je interakcija metalne površine sa korozivnim medijem, koja nije praćena pojavom elektrohemijskih procesa na granici faza. U ovom slučaju, interakcije oksidacije metala i redukcije oksidirajuće komponente korozivnog medija odvijaju se u jednom činu. Na primjer, stvaranje kamenca kada su materijali na bazi željeza izloženi kisiku na visokoj temperaturi:

4Fe + 3O 2 → 2Fe 2 O 3

Tokom elektrohemijske korozije, ionizacija atoma metala i redukcija oksidirajuće komponente korozivnog medija se ne dešavaju u jednom činu i njihove brzine zavise od elektrodnog potencijala metala (na primjer, hrđanje čelika u morskoj vodi).

Vrste korozije

  • Gasna korozija
  • atmosferske korozije
  • Korozija djelomičnim uranjanjem
  • Korozija na vodenoj liniji
  • Korozija pri punom uranjanju
  • Korozija pod varijabilnim uranjanjem
  • podzemna korozija
  • Biokorozija
  • Korozija eksternom strujom
  • Korozija lutajuće struje
  • kontaktna korozija
  • Korozija trenja
  • Fretting corrosion
  • kontinuirana korozija
  • ujednačena korozija
  • Neravnomjerna korozija
  • lokalizovana korozija
  • Podpovršinska korozija
  • Pitting
  • korozija mrlja
  • kroz koroziju
  • Slojevita korozija
  • Filiformna korozija
  • Strukturna korozija
  • Intergranularna korozija
  • Selektivna (selektivna) korozija
  • Grafitizacija livenog gvožđa
  • Dezincifikacija
  • pukotina korozije
  • Korozija noža
  • Korozivni čir
  • naponske korozije pucanja
  • stres korozije
  • Zamor od korozije
  • Granica zamora od korozije
  • Krtost od korozije

Kontrola korozije

Korozija dovodi do milijardi dolara gubitaka svake godine, a rješavanje ovog problema je važan zadatak. Glavna šteta uzrokovana korozijom nije gubitak metala kao takvog, već enormna cijena proizvoda uništenih korozijom. Zato su godišnji gubici od toga u industrijalizovanim zemljama tako veliki. Pravi gubici od toga ne mogu se utvrditi procjenom samo direktnih gubitaka, koji uključuju troškove urušene konstrukcije, troškove zamjene opreme i troškove mjera za zaštitu od korozije. Još veća šteta su indirektni gubici. To su zastoji opreme pri zamjeni korodiranih dijelova i sklopova, curenje proizvoda, poremećaj tehnoloških procesa.

Idealna zaštita od korozije je 80% osigurana pravilnom pripremom površine, a samo 20% kvalitetom upotrijebljenih boja i načinom nanošenja. . Najproduktivniji i najefikasniji način pripreme površine prije dalje zaštite podloge je abrazivno pjeskarenje.

Obično postoje tri područja metoda zaštite od korozije:

  1. Strukturalni
  2. Aktivan
  3. Pasivno

Da bi se spriječila korozija, nehrđajući čelici, Corten čelici i obojeni metali se koriste kao konstrukcijski materijali. Prilikom projektiranja konstrukcije pokušavaju izolirati što je više moguće od ulaska korozivnog okruženja, koristeći ljepila, brtvila, gumene brtve.

Metode aktivne kontrole korozije usmjerene su na promjenu strukture električnog dvostrukog sloja. Konstantno električno polje se primjenjuje pomoću izvora konstantne struje, napon se bira kako bi se povećao elektrodni potencijal zaštićenog metala. Druga metoda je korištenje žrtvene anode, aktivnijeg materijala koji će se pokvariti, štiteći predmet koji se štiti.

Kao zaštita od korozije, primjena bilo kojeg premazi, koji sprečava stvaranje korozivnog elementa (pasivna metoda).

Kiseonička korozija pocinkovanog gvožđa

Kiseonička korozija kalajisanog gvožđa

Premazi boje, polimerni premazi i emajliranje trebaju prije svega spriječiti pristup kisiku i vlazi. Često se nanosi i premaz, na primjer čelik sa drugim metalima kao što su cink, kalaj, hrom, nikl. Prevlaka cinka štiti čelik čak i kada je premaz djelomično uništen. Cink ima negativniji potencijal i prvi korodira. Zn 2+ joni su toksični. U proizvodnji limenki koristi se kalaj obložen slojem kalaja. Za razliku od pocinčanog lima, kada se sloj kalaja uništi, željezo počinje korodirati, štoviše, intenzivno, jer kalaj ima pozitivniji potencijal. Druga mogućnost zaštite metala od korozije je korištenje zaštitne elektrode s velikim negativnim potencijalom, na primjer, od cinka ili magnezija. Za to je posebno kreiran korozijski element. Zaštićeni metal djeluje kao katoda, a ova vrsta zaštite se naziva katodna zaštita. Topljiva elektroda se naziva, odnosno anoda žrtvene zaštite. Ova metoda se koristi za zaštitu brodova, mostova, kotlarnica, cijevi koje se nalaze pod zemljom od korozije. Za zaštitu trupa broda, cink ploče su pričvršćene na vanjsku stranu trupa.

Ako uporedimo potencijale cinka i magnezijuma sa željezom, oni imaju više negativnih potencijala. No, unatoč tome, sporije korodiraju zbog stvaranja zaštitnog oksidnog filma na površini, koji štiti metal od daljnje korozije. Formiranje takvog filma naziva se pasivizacija metala. U aluminijumu je ojačan anodnom oksidacijom (eloksiranjem). Kada se čeliku doda mala količina hroma, na površini metala se formira oksidni film. Sadržaj hroma u nerđajućem čeliku je više od 12 odsto.

Sistem hladnog pocinčavanja

Sistem hladnog pocinčavanja je dizajniran da poboljša antikorozivna svojstva kompleksnog višeslojnog premaza. Sistem pruža potpunu katodnu (ili galvansku) zaštitu željeznih površina od korozije u različitim agresivnim sredinama

Sistem hladnog pocinčavanja dostupan je u jednom, dva ili tri pakovanja i uključuje:

  • vezivo - poznate su kompozicije na bazi hlorisane gume, etil silikata, polistirena, epoksida, uretana, alkidne (modifikovane) osnove;
  • antikorozivno punilo - cink prah ("cinkova prašina"), sa sadržajem više od 95% metalnog cinka, veličine čestica manjih od 10 mikrona i minimalnog stepena oksidacije .;
  • učvršćivač (u sistemima od dva i tri paketa)

Jednokomponentni sistemi za hladno cinkovanje isporučuju se spremni za upotrebu i zahtevaju samo temeljno mešanje kompozicije pre nanošenja. Dvo- i trokomponentni sistemi se mogu isporučiti u više pakovanja i zahtijevaju dodatne korake pripreme prije nanošenja (miješanje veziva, punila, učvršćivača).

Nakon pripreme (dvo- i trokomponentni sistemi), nanošenja kompozicije na zaštićenu metalnu površinu četkom, valjkom, pneumatskim ili bezzračnim prskanjem i sušenjem, na metalnoj površini se formira antikorozivni premaz bogat cinkom - a polimer-cink film koji zadržava sva svojstva polimernog premaza koji je korišten kao vezivo, a istovremeno ima sve zaštitne prednosti konvencionalnog cinkanog premaza.

Prednosti sistema hladnog pocinčavanja u odnosu na metodu toplog cinkovanja:

  1. Jednostavnost i manje napora u tehnologiji nanošenja zaštitnog premaza cinka. Premazivanje ne zahtijeva posebnu opremu.
  2. Mogućnost antikorozivne zaštite metalnih konstrukcija bilo koje veličine, kako u fabrici tako i na terenu.
  3. Mogućnost korekcije direktno na licu mesta abrazivnih oštećenja premaza i nedostataka koji nastaju prilikom zavarivanja metalnih konstrukcija.
  4. Ekološki prihvatljiv proces premazivanja: nema potrebe za radom u vrućoj radnji.
  5. Stvaranje fleksibilnog sloja cinka na površini željeza (koji ne stvara mikropukotine kada se metalni proizvod savija).

Sistem hladnog pocinčavanja koristi se u svim vrstama industrije iu svakodnevnom životu, gdje je potrebna pouzdana i trajna zaštita željeznih površina od korozije.

Osim što se koristi kao temeljni sloj u složenom višeslojnom premazu, sistem hladnog cinkovanja može se koristiti i kao samostalni antikorozivni premaz metalnih površina.

Termičko prskanje

Metode termičkog prskanja također se koriste za suzbijanje korozije.
Uz pomoć termičkog prskanja na površini metala stvara se sloj drugog metala/legure, koji ima veću otpornost na koroziju (izolaciona) ili obrnuto manje otporna (gazeća površina). Ovaj sloj vam omogućava da zaustavite koroziju zaštićenog metala. Suština metode je sljedeća: čestice metalne mješavine se velikom brzinom nanose na površinu proizvoda mlazom plina, zbog čega se formira zaštitni sloj debljine desetina do stotina mikrona. Termičko raspršivanje se također koristi za produženje vijeka trajanja dotrajalih dijelova opreme, od rekonstrukcije kormila u automehaničarskim radionicama do naftnih kompanija.

Termodifuzijski cink premaz

(GOST 9.316-2006). Za rad metalnih proizvoda u agresivnim sredinama potrebna je stabilnija antikorozivna zaštita površine metalnih proizvoda. Termodifuzioni cink premaz je anodni u odnosu na crne metale i elektrohemijski štiti čelik od korozije. Ima jaku adheziju (adheziju) na osnovni metal zbog međusobne difuzije željeza i cinka u površinskim intermetalnim fazama, tako da nema ljuštenja i lomljenja premaza pod udarom, mehaničkim naprezanjima i deformacijama obrađenih proizvoda.

Difuzijsko cinkovanje, koje se izvodi iz parne ili gasne faze na visokim temperaturama (375-850 °C), ili pomoću vakuuma (vakuma) - na temperaturi od 250 °C, koristi se za premazivanje spojnih elemenata, cijevi, fitinga i dr. strukture. Značajno povećava otpornost čelika, proizvoda od livenog gvožđa u sredinama koje sadrže vodonik sulfid (uključujući i protiv pucanja sumporovodikom), industrijsku atmosferu, morsku vodu, itd. Debljina difuzionog sloja zavisi od temperature, vremena, metode galvanizacije i može biti 0,01 -1,5 mm. Savremeni proces difuznog pocinčavanja omogućava formiranje premaza na navojnim površinama pričvršćivača, bez kompliciranja njihovog naknadnog nanošenja. Mikrotvrdoća sloja premaza Hμ = 4000 - 5000 MPa. Difuzijski cink premaz također značajno povećava otpornost na toplinu čelika i proizvoda od lijevanog željeza, na temperaturama do 700 °C. Moguće je dobiti legirane difuzione prevlake cinka koje se koriste za poboljšanje njihovih radnih karakteristika.

Galvanizacija

Galvanizacija je proces nanošenja cinka ili njegove legure na metalni proizvod kako bi se njegovoj površini dala određena fizička i kemijska svojstva, prvenstveno visoka otpornost na koroziju. Galvanizacija je najčešći i najekonomičniji postupak prevlačenja koji se koristi za zaštitu željeza i njegovih legura od atmosferske korozije. Otprilike 40% svjetske proizvodnje cinka se troši u ove svrhe. Debljina premaza bi trebala biti veća, što je okolina agresivnija i što je očekivani vijek trajanja duži. Pocinčavanju se podvrgavaju čelični limovi, trake, žice, spojni elementi, dijelovi mašina i uređaja, cjevovodi i druge metalne konstrukcije. Cink premaz obično nema dekorativnu svrhu; određeno poboljšanje u prezentaciji postiže se nakon pasiviranja pocinčanih proizvoda u hromatnim ili fosfatnim rastvorima, koji premazima daju prelivu boju. Najraširenija pocinčana traka proizvodi se na automatizovanim linijama za toplo cinkovanje, odnosno potapanjem u rastopljeni cink. Metode prskanja i oblaganja omogućavaju premazivanje proizvoda bilo koje veličine (npr. jarboli, rezervoari, čelični mostovi, zaštitne ograde). Elektrolitičko pocinčavanje se izvodi uglavnom iz kiselih i alkalno-cijanidnih elektrolita; specijalni aditivi vam omogućavaju da dobijete sjajne premaze.

Ekonomska šteta od korozije

Ekonomski gubici od korozije metala su ogromni. U Sjedinjenim Državama, prema najnovijim podacima NACE-a, šteta od korozije i troškovi borbe protiv nje iznosili su 3,1% BDP-a (276 milijardi dolara). U Njemačkoj je ova šteta iznosila 2,8% BDP-a. Prema ekspertima iz raznih zemalja, ovi gubici u industrijalizovanim zemljama kreću se od 2 do 4% bruto nacionalnog proizvoda. Istovremeno, gubici metala, uključujući masu pokvarenih metalnih konstrukcija, proizvoda, opreme, kreću se od 10 do 20% godišnje proizvodnje čelika.

Rušenje Srebrnog mosta.

Rđa je jedan od najčešćih uzroka kvarova na mostovima. Budući da hrđa ima mnogo veći volumen od originalne mase željeza, njeno nakupljanje može dovesti do neravnomjernog prianjanja dijelova konstrukcije jedan na drugi. To je bio uzrok uništenja mosta preko rijeke Mianus 1983. godine, kada su iznutra zahrđali ležajevi mehanizma za podizanje. Tri vozača poginula su u padu u rijeku. Istraživanja su pokazala da je otjecanje puta bilo blokirano i da nije očišćeno, a kanalizacija je prodrla u stubove mosta. Dana 15. decembra 1967. godine, Srebrni most koji povezuje Point Pleasant, Zapadna Virdžinija, i Kanauga, Ohajo, iznenada se srušio u rijeku Ohajo. U trenutku urušavanja mostom se kretalo 37 automobila, od kojih je 31 pao zajedno sa mostom. Poginulo je 46 osoba, a devet je teško povrijeđeno. Pored gubitka života i povreda, uništena je i glavna transportna ruta između Zapadne Virdžinije i Ohaja. Uzrok urušavanja je korozija.

Most Kinzoo u Pensilvaniji uništen je u tornadu 2003. prvenstveno zato što su centralni glavni vijci korodirali, što je uvelike smanjilo njegovu stabilnost.

vidi takođe

Bilješke

Linkovi

  • "Peskarenje: Vodič za abrazivno peskarenje visokih performansi" - Jekaterinburg: Origami ID LLC, 2007-216 str., ISBN 978-5-9901098-1-0

Svi se mi u životu povremeno susrećemo sa raznim vrstama korozije. Postoji korozija metala, betona i nekih vrsta plastike. Da biste naučili kako se pravilno nositi s korozijom, prvo je potrebno razumjeti što je korozija.

Korozija je uništavanje čvrstih materija uzrokovano hemijskim i elektrohemijskim procesima koji se razvijaju na površini tela kada je u interakciji sa spoljašnjom okolinom. Čak i sama riječ korozija dolazi od kasnolatinskog corrosio - korozivno. Korozija metala uzrokuje posebnu štetu. Najčešća i svima nama najpoznatija vrsta korozije je rđanje željeza. Termin "korozija" odnosi se na metale, beton, neke plastike i druge materijale. Osim korozije, metalne (posebno građevinske) konstrukcije su podložne eroziji - uništavanju površine materijala pod utjecajem mehaničkog naprezanja. Eroziju izazivaju kiše, vjetrovi, pješčana prašina i drugi prirodni faktori. Zbog toga se lukovi mostova, konstrukcijski nosači i drugi objekti moraju sveobuhvatno zaštititi. Dakle, korozija je fizička i hemijska interakcija metala sa medijumom, koja dovodi do uništenja metala. Kao rezultat korozije, metali se pretvaraju u stabilne spojeve - okside ili soli, u obliku kojih se nalaze u prirodi. Korozija pojede do 10 posto metala proizvedenog u zemlji. Teško je uzeti u obzir veće indirektne gubitke od zastoja i smanjene produktivnosti opreme koja je podvrgnuta koroziji, od narušavanja normalnog toka tehnoloških procesa, od nezgoda uzrokovanih smanjenjem čvrstoće metalnih konstrukcija itd.

Zašto se korozija naziva korozija?

Riječ korozija dolazi od latinskog "corrodo" - "gristi". Neki izvori upućuju na kasnolatinski "corrosio" - "korozija". Koncepte "korozije" i "rđe" ne treba miješati. Ako je korozija proces, onda je hrđa jedan od njegovih rezultata. Ova se riječ odnosi samo na željezo, koje je dio čelika i lijevanog željeza. U nastavku, termin "korozija" će značiti koroziju metala. Prema međunarodnom standardu ISO 8044 Korozija se podrazumijeva kao fizičko-hemijska ili hemijska interakcija između metala (legure) i medija, koja dovodi do pogoršanja funkcionalnih svojstava metala (legure), medija ili tehničkog sistema koji ih uključuje. RUST je sloj djelomično hidratiziranih željeznih oksida koji nastaje na površini željeza i nekih njegovih legura kao rezultat korozije. Beton, građevinski kamen, drvo i drugi materijali takođe su podložni oštećenju od korozije; korozija polimera naziva se degradacija.

Okruženje u kojem metal podliježe koroziji (korodira) naziva se korozivno ili agresivno okruženje. U slučaju metala, govoreći o njihovoj koroziji, podrazumijevaju nepoželjan proces interakcije metala sa okolinom.

Fizička i hemijska suština promena koje metal prolazi tokom korozije je oksidacija metala. Svaki proces korozije je višestepeni:

  1. Potrebno je nanijeti korozivni medij ili njegove pojedinačne komponente na metalnu površinu.
  2. Interakcija medija sa metalom.
  3. Potpuno ili djelomično uklanjanje proizvoda sa metalne površine (u volumen tekućine, ako je medij tečan).

Poznato je da se većina metala (osim Ag, Pt, Cu, Au) u prirodi nalazi u jonskom stanju: oksidi, sulfidi, karbonati itd., koji se obično nazivaju metalne rude. Jonsko stanje je povoljnije, karakteriše ga niža unutrašnja energija. To je uočljivo kod dobijanja metala iz ruda i njihove korozije. Energija apsorbovana tokom redukcije metala iz jedinjenja ukazuje na to da slobodni metal ima veću energiju od jedinjenja metala. To dovodi do činjenice da metal u kontaktu sa korozivnim medijem teži da pređe u energetski povoljno stanje sa nižom rezervom energije. Odnosno, možemo reći da je osnovni uzrok korozije termodinamička nestabilnost sistema koji se sastoji od metala i komponenti okolnog (korozivnog) medija. Mjera termodinamičke nestabilnosti je slobodna energija oslobođena tokom interakcije metala sa ovim komponentama. Ali slobodna energija sama po sebi još ne određuje brzinu procesa korozije, odnosno vrijednost koja je najvažnija za procjenu otpornosti metala na koroziju. U nekim slučajevima, adsorpcijski ili fazni slojevi (filmovi) koji se pojavljuju na površini metala kao rezultat početka procesa korozije formiraju tako gustu i neprobojnu barijeru da korozija zaustavlja ili je vrlo snažno inhibirana. Stoga, u radnim uvjetima, metal s visokim afinitetom prema kisiku može se pokazati ne manjim, već stabilnijim (na primjer, slobodna energija stvaranja oksida u Cr ili Al je veća od Fe, i često premašuje Fe u stabilnosti).

Klasifikacija procesa korozije

Prema vrsti (geometrijskoj prirodi) oštećenja od korozije na površini ili u zapremini metala.

Korozija koja je zahvatila cijelu površinu metala naziva se solidan. Podijeljen je na uniforma i neujednačen, ovisno o tome da li je dubina oštećenja od korozije ista u različitim područjima. At lokalni korozivne lezije su lokalne i ostavljaju značajan (ponekad ogroman) dio površine praktički netaknut. U zavisnosti od stepena lokalizacije, postoje mrlje korozije, čirevi i tačke (pitting). Točkaste lezije mogu izazvati podzemlje korozija koja se širi bočno ispod vrlo tankog (na primjer, zakovanog) sloja metala, koji zatim stvara plikove ili se ljušti. Najopasnije vrste lokalne korozije - interkristalno (interkristalno), koji se, bez uništavanja zrna metala, pomiče prema unutra duž njihovih manje stabilnih granica, i transkristalni, koji siječe metal s pukotinom kroz zrna. Ne ostavljajući gotovo nikakve vidljive tragove na površini, ove lezije mogu dovesti do potpunog gubitka čvrstoće i uništenja dijela ili strukture. njima bliski po karakteru. nož korozija, poput noža koji seče metal duž vara tokom rada nekih legura u posebno agresivnim rastvorima. Ponekad se posebno dodjeljuju površinski filiform korozija koja se razvija, na primjer, ispod nemetalnih premaza, i sloj po sloj korozija koja se odvija pretežno u pravcu plastične deformacije. specifično izborni korozija, u kojoj se čak i pojedinačne komponente čvrstih otopina mogu selektivno otopiti u leguri (na primjer, dezincifikacija mesinga).

Prema mehanizmu reakcija interakcije metala sa okolinom (hemijska i elektrohemijska korozija).

Korozija je hemijski ako su nakon prekida metalne veze atomi metala direktno povezani kemijskom vezom s onim atomima ili grupama atoma koji su dio oksidacijskih sredstava koji oduzimaju valentne elektrone metala. Hemijska korozija je moguća u bilo kojoj korozivnoj sredini, ali najčešće se uočava u slučajevima kada korozivna sredina nije elektrolit (gasna korozija, korozija u neprovodnim organskim tečnostima). Njegova brzina je najčešće određena difuzijom metala i čestica oksidatora kroz površinski film produkata korozije (visokotemperaturna oksidacija većine metala plinovima), ponekad otapanjem ili isparavanjem ovog filma (visokotemperaturna oksidacija W ili Mo ), njegovo pucanje (oksidacija Nb na visokim temperaturama) i povremeno - konvektivno ispuštanje oksidacionog sredstva iz okoline (pri vrlo niskim koncentracijama).

Korozija je elektrohemijski ako, napuštajući metalnu rešetku, rezultirajući kation ulazi u kontakt ne s oksidacijskim sredstvom, već s drugim komponentama korozivnog medija; oksidaciono sredstvo, s druge strane, prima elektrone koji se oslobađaju tokom formiranja kationa. Takav proces je moguć u onim slučajevima kada u okolini postoje dvije vrste reagensa, od kojih je jedan (solvatirajući ili kompleksirajući) u stanju da kombinuje stabilne veze sa katjonom metala bez sudjelovanja njegovih valentnih elektrona, dok drugi (oksidirajuća sredstva ) može dodati valentne elektrone metala bez zadržavanja katjona. Otopine ili taline elektrolita imaju slična svojstva, gdje solvatirani kationi zadržavaju značajnu pokretljivost. Dakle, tokom elektrohemijske korozije, uklanjanje atoma iz metalne rešetke (što je suština svakog procesa korozije) vrši se kao rezultat dva nezavisna, ali konjugirana, međusobno povezana električnom ravnotežom, elektrohemijska procesa: anodni - prelazni solvatiranih metalnih katjona u otopinu, a katodni - vezujući oksidacijsko sredstvo za oslobođene elektrone. Slijedi da se proces elektrohemijske korozije može usporiti ne samo direktnim inhibicijom anodnog procesa, već i utjecajem na brzinu katodnog. Dva najčešća katodna procesa su pražnjenje vodikovih jona (2 e+ 2H + = H 2) i redukcija rastvorenog kiseonika (4 e+ O 2 + 4H + = 2H 2 O ili 4 e+ O 2 + 2H 2 O \u003d 4OH -), koji se često nazivaju depolarizacija vodika i kisika.

Anodni i katodni procesi, sa jednom ili drugom vjerovatnoćom i u jednom ili drugom nizu, odvijaju se na bilo kojoj tački površine metala gdje kationi i elektroni mogu stupiti u interakciju sa komponentama korozivnog medija. Ako je površina homogena, onda su katodni i anodni procesi podjednako vjerojatni na cijeloj njenoj površini; u takvom idealnom slučaju, korozija se naziva homogena elektrohemijska (čime se konstatuje odsustvo bilo kakve nehomogenosti u distribuciji verovatnoće elektrohemijskih procesa u bilo kojoj tački na površini, što, naravno, ne isključuje termodinamičku heterogenost faza u interakciji ). U stvari, na metalnim površinama postoje područja sa različitim uslovima za isporuku reagujućih komponenti, sa različitim energetskim stanjima atoma, ili sa različitim nečistoćama. U takvim područjima, bilo anodni ili katodni procesi mogu se odvijati snažnije, a korozija postaje heterogeno-elektrohemijska.

Po vrsti korozivne sredine

Neki korozivni mediji i razaranja uzrokovana njima toliko su karakteristični da se i procesi korozije koji se dešavaju u njima klasificiraju po nazivu ovih medija.

Metalni proizvodi i konstrukcije su u pravilu izloženi mnogim vrstama korozije - u tim slučajevima govore o djelovanju takozvane mješovite korozije.

Gasna korozija– korozija u gasnom mediju na visokim temperaturama.

atmosferske korozije– korozija metala u atmosferskim uslovima sa vlažnošću dovoljnom za stvaranje elektrolitnog filma na površini metala (posebno u prisustvu agresivnih gasova ili aerosola kiselina, soli itd.). Karakteristika atmosferske korozije je jaka ovisnost njene brzine i mehanizma o debljini sloja vlage na površini metala ili stupnju vlage nastalih produkata korozije.

Tečna korozija- korozija u tečnim medijima. Prema uslovima uticaja tečnog medija na metal, ova vrsta korozije se takođe karakteriše kao korozija sa punim uranjanjem, sa delimičnim uranjanjem, sa promenljivim uranjanjem, koji imaju svoje karakteristične karakteristike.

podzemna korozija– korozija metala u zemljištima i zemljištima. Karakteristična karakteristika podzemne korozije je velika razlika u brzini isporuke kiseonika (glavnog depolarizatora) na površinu podzemnih struktura u različitim tlima (desetine hiljada puta).

Po prirodi dodatnih uticaja

Naponska korozija se razvija u području djelovanja vlačnih ili savijajućih mehaničkih opterećenja, kao i trajnih deformacija ili termičkih naprezanja, te u pravilu dovodi do transkristalnog koroziono pucanje kojima su izloženi npr. čelični sajli i opruge u atmosferskim uvjetima, ugljični i nehrđajući čelici u termoelektranama, legure titana visoke čvrstoće u morskoj vodi itd. Pri naizmjeničnim opterećenjima može se ispoljiti korozijski zamor koji se izražava u manje ili više oštro smanjenje graničnog zamora metala u prisustvu korozivnog okruženja. Korozivna erozija(ili frikciona korozija) je ubrzano trošenje metala uz istovremeno djelovanje međusobno pojačavajućih korozivnih i abrazivnih faktora (trenje klizanja, protok abrazivnih čestica i sl.). vezano za nju kavitacija Korozija se javlja u kavitacionim režimima strujanja oko metala sa agresivnim medijem, kada kontinuirano nastajanje i „urušavanje“ malih vakuumskih mehurića stvara mlaz destruktivnih mikrohidrauličnih udara koji utiču na površinu metala. Može se uzeti u obzir bliska sorta fretting- korozija uočena na mjestima dodira čvrsto stisnutih ili kotrljajućih dijelova jedan preko drugog, ako se između njihovih površina kao rezultat vibracija javljaju mikroskopski posmični pomaci.

Propuštanje električne struje kroz granicu metala sa agresivnom okolinom izaziva, ovisno o prirodi i smjeru curenja, dodatne anodne i katodne reakcije koje mogu direktno ili indirektno dovesti do ubrzanog lokalnog ili općeg razaranja metala (korozije). lutajuća struja). Slično uništenje, lokalizirano u blizini kontakta, može uzrokovati kontakt u elektrolitu dva različita metala koji formiraju zatvorenu galvansku ćeliju, - kontakt korozija. U uskim prazninama između dijelova, kao i ispod labavog premaza ili naslaga, gdje elektrolit prodire, ali je otežan pristup kisiku potrebnom za pasivizaciju metala, s prorezima korozija, u kojoj se otapanje metala uglavnom događa u procjepu, a katodne reakcije djelomično ili potpuno teče pored njega na otvorenoj površini.

Uobičajeno je i izdvajanje biološki korozija pod uticajem otpadnih produkata bakterija i drugih organizama, i zračenje korozija - kada je izložena radioaktivnom zračenju.

Indeks stope korozije

Da bi se utvrdila brzina korozije metala u datom mediju, obično se prati promjena u vremenu neke karakteristike koja objektivno odražava promjenu svojstava metala. Najčešće se u praksi korozije koriste sljedeći indikatori.

Stopa promjene mase

Indikator promjene mase je promjena mase uzorka kao rezultat korozije, koja se odnosi na jedinicu metalne površine S i na jedinicu vremena (na primjer, g/m h).

U zavisnosti od uslova korozije, razlikuju se:

1. negativna promjena težine
K-m=
gdje je m gubitak metalne mase tokom korozije nakon uklanjanja produkata korozije.

2. pozitivan indikator promjene mase K+m=
gdje je m povećanje mase metala tokom vremena zbog rasta filma produkata korozije.

Ako je poznat sastav produkata korozije, onda možete preračunati od K do K i obrnuto K-m = K + m (nok A Me / n Me Aok)
gdje su A i M atomska i molekularna masa Me i oksidacijskog sredstva, respektivno; n i n valencija metala i oksidacionog sredstva u oksidacionoj sredini.

Volumetrijski indeks korozije

K - zapremina gasa apsorbovanog ili oslobođenog u procesu V, koja se odnosi na jedinicu površine metala i jedinicu vremena (na primer, cm / cm h).
K = vol. V/s
zapremine gasa obično dovode do normalnih uslova.
Što se tiče elektrohemijske korozije, kada se proces katodne depolarizacije odvija zbog pražnjenja vodikovih iona, na primjer, prema shemi 2N + 2 e= H, ili jonizacija molekula kiseonika O + 4 e+2HO = 4OH; unose se indikatori kiseonika (K) i vodonika (K).
Vodonički indeks korozije je količina H koja se oslobađa tokom procesa korozije, koja se odnosi na Su.
Kiseonički indeks korozije je zapremina O apsorbovanog u procesu, koja se odnosi na Su.

Indikator otpora

Promjena električnog otpora metalnog uzorka tokom datog vremena ispitivanja također se može koristiti kao indikacija korozije (K).
KR = (R/Ro) 100% u vremenu t
gdje su Ro i R električni otpor uzorka prije i poslije korozije.
Ova metoda ima jedan nedostatak.Debljina metala mora biti ista tokom čitavog perioda ispitivanja, pa se iz tog razloga najčešće određuje otpornost, tj. promjena električnog otpora po jedinici površine uzorka (cm, mm) dužine jednake jedan. Ova metoda ima ograničenja primjene (za lim ne veći od 3 mm). Najprecizniji podaci se dobijaju za uzorke žice. Ova metoda nije prikladna za zavarene spojeve.

Mehanički indeks korozije

Promjena nekog svojstva metala tokom korozije. Relativno često koriste promjenu vlačne čvrstoće. Indeks snage se izražava na sljedeći način:
Ko = (in / in) 100% u vremenu t
gdje je c promjena vlačne čvrstoće nakon korozije uzorka tokom vremena; in - zatezna čvrstoća do korozije.

Indeks dubinske korozije

K - dubina uništenja metala P po jedinici vremena (na primjer, mm / godina).
Dubina oštećenja od korozije P može biti srednja ili maksimalna. Indeks dubine korozije može se koristiti za karakterizaciju uniformne i neujednačene korozije (uključujući lokalnu koroziju) metala. Pogodno je za poređenje brzine korozije metala različitih gustoća. Prijelaz iz mase, struje i zapremine u dubok je moguć uz jednoličnu koroziju.

Izraz "korozija metala" sadrži mnogo više od imena popularnog rock benda. Korozija nepovratno uništava metal, pretvarajući ga u prašinu: od sveg željeza proizvedenog u svijetu, 10% će se potpuno srušiti iste godine. Situacija sa ruskim metalom izgleda otprilike ovako - sav metal koji se godišnje istopi u svakoj šestoj visokoj peći u našoj zemlji postane zarđala prašina pred kraj godine.

Izraz "košta prilično peni" u odnosu na koroziju metala je više nego tačan - godišnja šteta uzrokovana korozijom iznosi najmanje 4% godišnjeg prihoda bilo koje razvijene zemlje, a u Rusiji se iznos štete računa na desetocifreni . Dakle, što uzrokuje procese korozije metala i kako se nositi s njima?

Šta je korozija metala

Uništavanje metala kao rezultat elektrohemijske (otapanje u zračnoj ili vodenoj sredini koja sadrži vlagu - elektrolit) ili kemijske (formiranje metalnih spojeva s kemijskim agensima visoke agresivnosti) interakcije s vanjskim okruženjem. Proces korozije u metalima može se razviti samo u nekim dijelovima površine (lokalna korozija), pokriti cijelu površinu (ujednačena korozija) ili uništiti metal duž granica zrna (intergranularna korozija).

Metal pod uticajem kiseonika i vode postaje rastresiti svetlosmeđi prah, poznatiji kao rđa (Fe 2 O 3 ·H 2 O).

Hemijska korozija

Ovaj proces se odvija u medijima koji nisu provodnici električne struje (suhi plinovi, organske tekućine - naftni derivati, alkoholi, itd.), a intenzitet korozije raste s povećanjem temperature - kao rezultat, na površini metala se formira oksidni film. .

Apsolutno svi metali, obojeni i obojeni, podložni su hemijskoj koroziji. Aktivni obojeni metali (na primjer, aluminij) pod utjecajem korozije prekriveni su oksidnim filmom koji sprječava duboku oksidaciju i štiti metal. A tako malo aktivnog metala kao što je bakar, pod utjecajem vlage iz zraka, dobiva zelenkasti premaz - patinu. Štoviše, oksidni film štiti metal od korozije ne u svim slučajevima - samo ako je kristalno-hemijska struktura rezultirajućeg filma u skladu sa strukturom metala, inače film neće pomoći ni na koji način.

Legure su podložne različitoj vrsti korozije: neki elementi legura ne oksidiraju, već se redukuju (npr. u kombinaciji visoke temperature i pritiska u čelicima, karbidi se redukuju vodonikom), dok legure potpuno gube potrebnu količinu. karakteristike.

Elektrohemijska korozija

Proces elektrohemijske korozije ne zahtijeva obavezno uranjanje metala u elektrolit - dovoljan je tanak elektrolitski film na njegovoj površini (elektrolitičke otopine često impregniraju okolinu koja okružuje metal (beton, tlo, itd.)). Najčešći uzrok elektrohemijske korozije je široka upotreba kućnih i tehničkih soli (natrijum i kalijum hlorid) za uklanjanje leda i snega na putevima zimi - posebno su pogođeni automobili i podzemna komunalna preduzeća (prema statistikama, godišnji gubici u Sjedinjenim Državama od upotrebe soli zimi su 2,5 milijardi dolara).

Događa se sljedeće: metali (legure) gube dio svojih atoma (prelaze u elektrolitičku otopinu u obliku iona), elektroni zamjenjujući izgubljene atome nabijaju metal negativnim nabojem, dok elektrolit ima pozitivan naboj. Formira se galvanski par: metal se uništava, postepeno sve njegove čestice postaju dio otopine. Elektrohemijska korozija može biti uzrokovana lutajućim strujama koje nastaju kada dio struje iscuri iz električnog kola u vodene otopine ili u tlo i odatle u metalnu strukturu. Na mjestima gdje zalutale struje izlaze iz metalnih konstrukcija natrag u vodu ili u tlo, dolazi do razaranja metala. Zalutale struje se posebno često javljaju na mjestima gdje se kreću zemaljska električna vozila (na primjer, tramvaji i električne željezničke lokomotive). Za samo godinu dana, lutajuće struje snage 1A mogu otopiti željezo - 9,1 kg, cink - 10,7 kg, olovo - 33,4 kg.

Ostali uzroci korozije metala

Zračenje, otpadni proizvodi mikroorganizama i bakterija doprinose razvoju korozivnih procesa. Korozija uzrokovana morskim mikroorganizmima uzrokuje oštećenja dna morskih plovila, a korozivni procesi uzrokovani bakterijama imaju čak i svoj naziv - biokorozija.

Kombinacija izlaganja mehaničkim naprezanjima i okoline uvelike ubrzava koroziju metala - smanjuje se njihova termička stabilnost, oštećuju se površinski oksidni filmovi, a na mjestima gdje se pojavljuju nehomogenosti i pukotine aktivira se elektrohemijska korozija.

Mjere zaštite metala od korozije

Neizbježna posljedica tehnološkog napretka je zagađenje naše okoline, proces koji ubrzava koroziju metala kako vanjsko okruženje postaje sve agresivnije prema njima. Ne postoje načini da se potpuno eliminiše korozijsko uništavanje metala, sve što se može učiniti je da se ovaj proces uspori što je više moguće.

Da biste smanjili uništavanje metala, možete učiniti sljedeće: smanjiti agresivnost okoline koja okružuje metalni proizvod; povećati otpornost metala na koroziju; eliminirati interakciju između metala i tvari iz vanjskog okruženja koje ispoljavaju agresiju.

Hiljadama godina, čovječanstvo je pokušavalo na mnogo načina da zaštiti metalne proizvode od hemijske korozije, neki od njih se koriste i danas: premazivanje mašću ili uljem, drugi metali koji korodiraju u manjoj mjeri (najstarija metoda, koja je više od 2 hiljadu godina star, je kalajisan (premazivanje limom)).

Antikorozivna zaštita sa nemetalnim premazima

Nemetalni premazi - boje (alkidne, uljane i emajli), lakovi (sintetički, bitumenski i katran) i polimeri stvaraju zaštitni film na površini metala, isključujući (sa svojim integritetom) kontakt s vanjskim okruženjem i vlagom.

Korištenje boja i lakova ima prednost jer se ovi zaštitni premazi mogu nanositi direktno na montaži i gradilištu. Metode nanošenja boja i lakova su jednostavne i pogodne za mehanizaciju; oštećeni premazi se mogu obnoviti "na licu mjesta" - tokom rada ovi materijali imaju relativno nisku cijenu i njihova potrošnja po jedinici površine je mala. Međutim, njihova učinkovitost ovisi o poštivanju nekoliko uvjeta: usklađenosti s klimatskim uvjetima u kojima će metalna konstrukcija raditi; potreba za korištenjem isključivo visokokvalitetnih boja i lakova; strogo pridržavanje tehnologije nanošenja na metalne površine. Materijali za farbanje najbolje se nanose u nekoliko slojeva - njihova količina će pružiti najbolju zaštitu od atmosferskog djelovanja na metalnu površinu.

Polimeri kao što su epoksidne smole i polistiren, polivinil hlorid i polietilen mogu djelovati kao zaštitni premazi protiv korozije. U građevinskim radovima armiranobetonski ugrađeni dijelovi se prekrivaju premazima od mješavine cementa i perhlorvinila, cementa i polistirena.

Zaštita gvožđa od korozije premazima od drugih metala

Postoje dvije vrste metalnih inhibitorskih premaza - zaštitni (cink, aluminij i kadmijum) i otporni na koroziju (srebro, bakar, nikl, hrom i olovni premazi). Inhibitori se primjenjuju kemijski: prva grupa metala ima visoku elektronegativnost u odnosu na željezo, druga - veliku elektropozitivnost. U našem svakodnevnom životu najrasprostranjenije su metalne prevlake gvožđa sa limom (kalaj, od njega se prave limene limenke) i cinkom (pocinkovano gvožđe – krovište), koje se dobijaju provlačenjem lima kroz talog jednog od ovih metala.

Često su fitingi od lijevanog željeza i čelika, kao i vodovodne cijevi pocinčani - ova operacija značajno povećava njihovu otpornost na koroziju, ali samo u hladnoj vodi (kada je topla voda ožičena, pocinčane cijevi se troše brže od nepocinčanih). Unatoč djelotvornosti pocinčavanja, on ne pruža savršenu zaštitu - cink premaz često sadrži pukotine, koje zahtijevaju prethodno niklovanje metalnih površina (niklovanje) da bi se uklonile. Cinkovi premazi ne dozvoljavaju nanošenje boja i lakova na njih - nema stabilnog premaza.

Najbolje rješenje za zaštitu od korozije je aluminijski premaz. Ovaj metal ima manju specifičnu težinu, što znači manju potrošnju, aluminizirane površine se mogu farbati i sloj boje će biti stabilan. Osim toga, aluminijski premaz, u odnosu na pocinčani premaz, otporniji je na agresivna okruženja. Aluminiziranje nije baš uobičajeno zbog teškoće nanošenja ovog premaza na metalni lim - aluminij u rastopljenom stanju pokazuje visoku agresiju prema drugim metalima (iz tog razloga talina aluminija ne može se držati u čeličnoj kadi). Možda će ovaj problem biti u potpunosti riješen u vrlo bliskoj budućnosti - originalni način izvođenja aluminizacije pronašli su ruski naučnici. Suština razvoja nije potapanje čeličnog lima u aluminijsku talinu, već podizanje tekućeg aluminija do čeličnog lima.

Poboljšanje otpornosti na koroziju dodavanjem aditiva za legiranje čeličnim legurama

Uvođenje hroma, titana, mangana, nikla i bakra u čeličnu leguru omogućava dobijanje legiranog čelika sa visokim antikorozivnim svojstvima. Visok udio hroma daje posebnu otpornost leguri čelika, zbog čega se na površini konstrukcija formira oksidni film velike gustoće. Uvođenje bakra (od 0,2% do 0,5%) u sastav niskolegiranih i ugljičnih čelika omogućava povećanje njihove otpornosti na koroziju za 1,5-2 puta. Aditivi za legiranje se unose u sastav čelika u skladu sa Tammanovim pravilom: visoka otpornost na koroziju postiže se kada postoji jedan atom legiranog metala na osam atoma željeza.

Mjere za suzbijanje elektrohemijske korozije

Da bi se to smanjilo, potrebno je smanjiti korozivnu aktivnost medija uvođenjem nemetalnih inhibitora i smanjiti broj komponenti sposobnih za pokretanje elektrohemijske reakcije. Na taj način će doći do smanjenja kiselosti tla i vodenih otopina u kontaktu s metalima. Da bi se smanjila korozija željeza (njegovih legura), kao i mesinga, bakra, olova i cinka, ugljični dioksid i kisik moraju se ukloniti iz vodenih otopina. U elektroprivredi se iz vode uklanjaju hloridi koji mogu uticati na lokalizovanu koroziju. Vapnenje tla može smanjiti njegovu kiselost.

Zaštita od lutajuće struje

Moguće je smanjiti električnu koroziju podzemnih vodova i ukopanih metalnih konstrukcija uz nekoliko pravila:

  • dio konstrukcije koji služi kao izvor lutajuće struje mora biti spojen metalnim provodnikom na tramvajsku šinu;
  • trase toplovodne mreže treba locirati na maksimalnoj udaljenosti od pruga kojima se kreće električni transport, kako bi se smanjio broj njihovih raskrsnica;
  • korištenje električnih izolacijskih nosača cijevi za povećanje prolaznog otpora između tla i cjevovoda;
  • na ulazima u objekte (potencijalni izvori lutajućih struja) potrebno je ugraditi izolacijske prirubnice;
  • ugraditi provodljive uzdužne kratkospojnike na prirubničke armature i kompenzatore za punjenje - za povećanje uzdužne električne provodljivosti na zaštićenom dijelu cjevovoda;
  • da bi se izjednačili potencijali paralelnih cjevovoda, potrebno je u susjedne dionice postaviti poprečne električne skakače.

Zaštita metalnih predmeta sa izolacijom, kao i malih čeličnih konstrukcija, vrši se pomoću protektora koji djeluje kao anoda. Materijal za zaštitu je jedan od aktivnih metala (cink, magnezijum, aluminijum i njihove legure) - preuzima većinu elektrohemijske korozije, urušava se i čuva glavnu strukturu. Jedna magnezijumska anoda, na primjer, pruža zaštitu za 8 km cjevovoda.

Abdyuzhanov Rustam, posebno za rmnt.ru

Podijeli: