Glavni materijal za proučavanje teme:

§ 13, str.

Gabrielyan, O. S.

hemija. 9. razred: Drfa, 2013.

Dodatni materijal na temu "Korozija metala"

Korozija, hrđa, rđa je spontano uništavanje metala kao rezultat hemijske ili fizičko-hemijske interakcije sa okolinom. U općenitom slučaju, to je uništavanje bilo kojeg materijala, bilo da je to metal ili keramika, drvo ili polimer. Uzrok korozije je termodinamička nestabilnost konstrukcijskih materijala na djelovanje tvari u kontaktu s njima. Primjer je kisikova korozija željeza u vodi:

Gvozdeni hidroksid Fe(OH) 3 je ono što se naziva hrđa.

U svakodnevnom životu, za legure željeza (čelike), češće se koristi izraz "rđa". Slučajevi korozije polimera su manje poznati. U odnosu na njih postoji koncept "starenja", sličan terminu "korozija" za metale. Na primjer, starenje gume zbog interakcije s atmosferskim kisikom ili uništavanje neke plastike pod utjecajem atmosferskih padavina, kao i biološka korozija. Brzina korozije, kao i svaka kemijska reakcija, jako ovisi o temperaturi. Povećanje temperature za 100 stepeni može povećati brzinu korozije za nekoliko redova veličine.

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;

podzemna korozija;

biokorozija;

korozija zbog lutajućih struja.

Prema uslovima procesa korozije razlikuju se sljedeće vrste:

kontaktna korozija;

pukotina korozija;

korozija pri nepotpunom uranjanju;

korozija pri punom uranjanju;

korozija tokom promenljivog potapanja;

korozija trenja;

intergranularna korozija;

stres korozije.

Po prirodi uništenja:

kontinuirana korozija koja pokriva cijelu površinu:

• uniforma;

  neujednačen;

  izborni;

lokalna (lokalna) korozija, koja pokriva pojedinačna područja:

• ulcerativni;

  tačka;

  kroz;

  intergranularni (razdvajanje u deformisanim zarezima i nož u zavarenim spojevima).

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 oblik korozije.

Korozija metala.

Korozija metala je uništavanje metala usled 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

Postoje 4 glavne vrste korozije: elektrohemijska korozija, vodonik, kiseonik i hemijska korozija.

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 urone se 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 visokim 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. Ovo 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.

Primjer elektrohemijske korozije velikih razmjera je incident koji se dogodio u decembru 1967. s norveškim nosačem rude Anatina (eng. Anatina), na putu od Kipra do Osake. Tajfun koji je doletio u Tihom okeanu doveo je do ulaska slane vode u skladišta i formiranja velikog galvanskog para: koncentrata bakra sa čeličnim trupom broda, koji je ubrzo omekšao, a brod je dao signal za pomoć. Posadu je spasio njemački brod koji je priskočio u pomoć, a Anatina je jedva stigla do luke.

Korozija vodonika i kiseonika

Ako dođe do redukcije iona 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

Grejač peškira elektrokorozija

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:

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 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:

Strukturalni

Aktivan

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.

Aktivne metode borbe protiv 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 može se koristiti nanošenje premaza koji sprečava nastanak 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.

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: mlazom plina, čestice metalne mješavine, poput cinka, nanose se na površinu proizvoda velikom brzinom, zbog čega se formira zaštitni sloj debljine od desetine do stotine mikrona. Termičko prskanje se također koristi za produženje vijeka trajanja istrošenih komponenti opreme: od restauracije letve upravljača u autoservisu do naftnih kompanija

Termodifuzijski cink premaz

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 pričvrsnih 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.

Kadmijum

Premazivanje čeličnih dijelova kadmijem vrši se na sličan način kao i pocinčavanje, ali daje jaču zaštitu, posebno u morskoj vodi. Koristi se mnogo rjeđe zbog značajne toksičnosti kadmijuma i njegove visoke cijene.

Hromiranje

Korozija narušava performanse cjevovoda.

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 izazvalo uništenje mosta preko rijeke Mianus 1983. godine, kada su ležajevi dizalice korodirali iznutra. 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 gubitaka života i povreda, uništena je i glavna transportna ruta između Zapadne Virdžinije i Ohaja. Urušavanje je uzrokovano korozijom.

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

Zadaća

Legure

Pažnja!!!

Da biste dobili ocenu "3" dovoljno je da uradite samo prvi deo rada, da biste dobili ocenu "4" potrebno je da se uradi bez grešaka ceo deo rada za "3" i takođe bez grešaka cijeli dio rada za ocjenu "4". Da biste dobili ocjenu "5" morate završiti sav posao bez grešaka !!!

ocjena "3"

1. Koji je od metala kao jednostavna supstanca podložniji koroziji

1) 1s 2 2s 2 2p 6 3s

2) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1

3) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2

4) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1

2. Izaziva hemijsku koroziju

1) voda i kiseonik

2) oksidi ugljenika i sumpora

3) rastvori soli

4) sve gore navedene faktore.

3. Kada Ni i Fe dođu u kontakt u kiselom rastvoru

1) gvožđe će se rastvoriti

2) gvožđe će biti obnovljeno

3) Nikl će se rastvoriti

4) kiseonik će se osloboditi

Ocjena "4"

4. Metode zaštite od korozije, kod kojih se u radnu okolinu unose supstance koje smanjuju agresivnost okoline, nazivaju se

5. Metoda zaštite od korozije u kojoj se željezni lim oblaže slojem kalaja

6. Najaktivnije korodira

1) hemijski čisto gvožđe

2) gvožđe obloženo slojem kalaja

3) tehničko gvožđe

4) legura gvožđa-titanijuma

Ocjena "5"

7. Legirajući element koji čeliku daje otpornost na koroziju

8. Masa bakra oslobođena na ploči stavljenoj u rastvor bakar (II) hlorida ako je u reakciju ušao cink mase 13 g

8. Masa bakra oslobođena na željeznoj ploči stavljenoj u rastvor bakar (II) sulfata, ako je gvožđe mase 11,2 g ušlo u reakciju.

dr.sc. V.B. Kosachev, A.P. Gulidov, NPK "Vektor", Moskva

Članak pruža informacije o koroziji metala, koje mogu biti korisne za širok spektar inženjerskih i tehničkih radnika povezanih po prirodi svoje djelatnosti s provedbom praktičnih mjera za zaštitu opreme organizacija za opskrbu toplinom od korozije.

Korozija i njen društveni značaj

Svaki proces korozije dovodi do promjena u svojstvima konstrukcijskih materijala. Rezultat procesa je „efekat korozije“, koji pogoršava funkcionalne karakteristike metala opreme, okoline i tehničkih sistema, što se smatra „efekat oštećenja“ ili „oštećenje od korozije“.

Očigledno je da su ekonomski gubici povezani s korozijom metala određeni ne toliko troškovima korodiranog metala, koliko troškovima popravka, gubicima zbog privremenog prestanka rada inženjerskih sistema i troškovima sprječavanja nezgode, koje su u nekim slučajevima apsolutno neprihvatljive sa stanovišta ekološke sigurnosti. Procjene troškova povezanih sa korozijom (prema stranim izvorima) navode na zaključak da ukupni godišnji troškovi suzbijanja posljedica korozije iznose 1,5-2% bruto nacionalnog proizvoda. Neki od ovih troškova su neizbježni; bilo bi nerealno potpuno eliminirati sva oštećenja od korozije. Međutim, moguće je značajno smanjiti gubitke od korozije boljom primjenom u praksi stečenog znanja o procesima korozije i metodama zaštite od korozije koje antikorozivne službe trenutno imaju na raspolaganju.

Procesi korozije

Koncept "korozije metala" uključuje veliku grupu hemijskih procesa koji dovode do uništenja metala. Ovi procesi se međusobno oštro razlikuju po spoljašnjim manifestacijama, uslovima i okolini u kojoj se odvijaju, kao i po svojstvima metala koji reaguju i nastalih produkta reakcije. Međutim, postoje svi razlozi za njihovo kombinovanje, jer uprkos oštrim razlikama, svi ovi procesi imaju ne samo zajednički rezultat - uništavanje metala, već i jedan hemijski entitet - oksidaciju metala.

Uzrok korozije je termodinamička nestabilnost metala, zbog čega se većina njih nalazi u prirodi u oksidiranom stanju (oksidi, sulfidi, silikati, aluminati, sulfati itd.). Dakle, korozija se može definirati kao spontani proces koji nastaje kada metal stupa u interakciju sa okolinom, praćen smanjenjem Gibbsove slobodne energije i destrukcijom metala. Korozija se javlja na granici između dvije faze "metal - okolina", odnosno heterogen je višestepeni proces i sastoji se od najmanje tri glavne faze koje se ponavljaju više puta:

1 dovod reagujućih supstanci (uključujući korozivni agens) na interfejs;

2 stvarna reakcija interakcije metala sa korozivnim okruženjem, čiji je rezultat prijelaz određene količine metala u oksidirani oblik sa stvaranjem produkata korozije, a korozivnog sredstva u reducirani oblik;

3 uklanjanje produkata korozije iz reakcione zone.

Mehanizmi procesa korozije

Prema mehanizmu procesa oksidacije metala razlikuju se hemijska i elektrohemijska korozija.

Hemijska korozija . Ova vrsta korozije uključuje takve procese oksidacije metala i redukcije korozivnog sredstva, u kojima se prijenos metalnih elektrona vrši direktno na atome ili ione oksidacijskog sredstva (korozivnog sredstva), a to je najčešće atmosferski kisik.

2Me + O 2 --> 2MeO (1)

U praksi opskrbe toplinom najčešća i praktično važna vrsta kemijske korozije je plinska korozija - korozija metala u suhim plinovima (vazduh, produkti sagorijevanja goriva) na visokim temperaturama. Glavni faktori koji utiču na brzinu korozije gasa su:

3 priroda metala (legura);

4 sastav gasovitog medija;

5 mehanička svojstva nastalih produkata korozije (oksidni filmovi);

6 temperatura.

Dakle, za željezo, glavnu komponentu ugljičnog čelika koji se koristi za izradu sita prostora peći i konvektivnog dijela toplovodnih kotlova, ovisnost brzine korozije plina o temperaturi je bliska eksponencijalnoj, Sl. 1. Temperatura utječe na sastav oksidnih filmova nastalih na čeliku i na zakone njihovog rasta, tabela. 1. Njihova mehanička i, shodno tome, zaštitna svojstva zavise od sastava oksidnih filmova, budući da gusti kontinuirani oksidni film može zaštititi metal od daljnje oksidacije. Parcijalni pritisak kiseonika takođe utiče na brzinu korozije gasa. Kada se određeni broj metala oksidira na konstantnoj i dovoljno visokoj temperaturi uz povećanje parcijalnog tlaka kisika (Po 2), brzina oksidacije prvo naglo raste, a zatim, kada se postigne određena kritična vrijednost (P o 2). , naglo opada i ostaje prilično nizak u širokom rasponu tlaka, Slika 2. Režim zagrijavanja ima veliki utjecaj na brzinu oksidacije metala. Temperaturne fluktuacije (promjenjivo zagrijavanje i hlađenje), čak i u malim intervalima, uzrokuju uništavanje oksidnih filmova zbog pojave velikih unutarnjih naprezanja, zbog čega se brzina oksidacije metala naglo povećava.

Za zaštitu od gasne korozije koristi se legiranje čelika otporno na toplinu, stvaraju se zaštitne (reducirajuće) atmosfere, termički difuzijski (na bazi aluminijuma, silicijuma i hroma) i prskani (na bazi oksida aluminijuma, magnezijuma, cirkonija) zaštitni premazi korišteno.

elektrohemijska korozija. Ova vrsta korozije je najčešća i uključuje one slučajeve kada se procesi oksidacije metala i redukcije oksidirajuće komponente odvijaju odvojeno u tečnom elektrolitnom mediju, tj. u medijumu koji provodi elektricitet. Takvi mediji mogu biti: prirodna voda, vodeni rastvori soli, kiselina, alkalija, kao i vazduh, tlo i toplotnoizolacione strukture koje sadrže elektrolit (vlagu) u određenoj količini. Dakle, proces elektrohemijske korozije je kombinacija dve spregnute reakcije koje se javljaju:

anodna (oksidacija) Me → Me z+ + ze - (2),

i katodni (oporavak) D + ze - → (Dze -) (3),

gdje je D depolarizator (oksidacijski agens) koji vezuje metalne elektrone za sebe. Kao depolarizator mogu djelovati: kisik otopljen u elektrolitu, vodikovi joni (H+) i neki metali. Opća shema procesa elektrohemijske korozije metala prikazana je na slici 3, a poseban slučaj hrđe željeza opisan je reakcijom:

2Fe + 2H 2 O + O 2 → 2Fe 2+ + 4 OH - (4).

Do pojave katodno-anodnih galvanskih ćelija na ugljičnim čelicima (glavnom konstrukcijskom materijalu cjevovoda) u kontaktu s elektrolitima dolazi uglavnom zbog diferencijacije površine čelika u područja s različitim elektrodnim potencijalima (teorija lokalnih korozijskih elemenata). Razlozi za diferencijaciju mogu biti različiti:

7 heterogenost strukture metala (u ugljičnim čelicima postoje faze - ferit i cementit, strukturne komponente - perlit, cementit i ferit, koji imaju različite elektrodne potencijale);

8 prisustvo oksidnih filmova, nečistoća, nemetalnih inkluzija, itd. na površini čelika;

9 neravnomjerna distribucija oksidatora na granici "metal-elektrolit", na primjer, različita vlažnost i aeracija u različitim dijelovima metalne površine;

10 neravnomjerna raspodjela temperature;

11 različitih metalnih kontakata.

Zbirni podaci za N.D. Tomašova o parama galvanske korozije (tablica 2), čije je stvaranje moguće na postojećim cevovodima toplotnih mreža u prisustvu vlage ili njenih tragova, omogućavaju nam da konstatujemo da svi slučajevi rđe cevovoda i metalnih konstrukcija toplovodnih mreža nastaju kao posledica elektrohemijske korozije.

Glavne vrste elektrohemijske korozije

i prirodu oštećenja metala od korozije

U zavisnosti od uslova odvijanja procesa elektrohemijske korozije (vrsta korozivne sredine), razlikuju se atmosferska, zemljišna, mikrobiološka i tečna (kisela, alkalna, slana, morska i slatkovodna) korozija. U zavisnosti od uslova rada, bilo koja od gore navedenih vrsta korozije može nastati kada se primjenjuju radni faktori kao što su trenje, kavitacija, naprezanja u metalu i vanjski izvori jednosmjerne i naizmjenične struje.

U tabeli 3 prikazani su mogući tipovi elektrohemijske korozije cevovoda i kapacitivne opreme preduzeća za snabdevanje toplotom, kao i nepovoljni faktori rada koji doprinose povećanju brzine korozivnih procesa. Na slikama 5-9 prikazana su najtipičnija oštećenja od korozije na konstrukcijskim ugljičnim čelicima uzrokovana različitim vrstama elektrohemijske korozije.

Metode zaštite od elektrohemijske korozije

Zaštita od elektrohemijske korozije je skup mjera usmjerenih na sprječavanje i inhibiranje procesa korozije, održavanje i održavanje operativnosti opreme i konstrukcija tokom potrebnog perioda rada.

Metode zaštite metalnih konstrukcija od korozije temelje se na ciljanom udaru, koji dovodi do potpunog ili djelomičnog smanjenja aktivnosti faktora koji doprinose razvoju procesa korozije. Metode zaštite od korozije se uslovno mogu podeliti na metode uticaja na metal i metode uticaja na okolinu, kao i na kombinovane metode. Klasifikacija metoda je prikazana na slici 10.

Među metodama utjecaja na metal, u praksi zaštite opreme i cjevovoda organizacija za opskrbu toplinom, najviše se koriste zaštitni i izolacijski premazi trajnog djelovanja (polimer, stakleni emajl, metalni cink i aluminij). Utjecaj na korozivnu okolinu (vodu) koristi se za zaštitu kapacitivne opreme i cjevovoda od unutrašnje korozije njenom inhibicijom i odzračivanjem.

Primjenom elektrohemijske zaštite moguće je značajno smanjiti brzinu korozivnih procesa u cjevovodima. Ovom vrstom zaštite elektrohemijski potencijal cevovoda se pomera u traženi (zaštitni) opseg potencijala (polarizacija konstrukcije) povezivanjem na eksterni izvor struje – stanicom za katodnu zaštitu ili zaštitnikom.

Treba napomenuti da opciju zaštite za određeni objekat treba izabrati na osnovu analize uslova njegovog rada. Pri tome treba uzeti u obzir zahtjeve za pokazateljima koji karakteriziraju traženi kvalitet objekta, tehnološke karakteristike primjene odabrane metode (metoda) zaštite i ekonomski učinak koji se u ovom slučaju postiže.

Usložnjavanje uslova rada opreme i, prije svega, toplovoda, pojava specifičnog zagađenja zraka i vode zahtijevaju stalno unapređenje metoda zaštite od korozije. Na osnovu analize generalizovanih informacija o oštećenjima od korozije različite opreme preduzeća za snabdevanje toplotom, može se zaključiti da su glavni pravci unapređenja metoda zaštite od korozije u snabdevanju toplotom: uvođenje antikorozivnih i hidroizolacionih premaza za spoljne površine cjevovodi s poboljšanim potrošačkim svojstvima; primjena za opskrbu toplom vodom cijevi sa staklenim emajlom i polimernim unutarnjim premazima; korištenje kombiniranih opcija zaštite uz zajedničko korištenje elektrohemijskih zaštitnih instalacija i zaštitnih premaza.

Tabela 1

Tabela 3

Korozija je pogodna za mnoge materijale, kao što su metal, keramika, drvo, kao rezultat izloženosti njima. Po pravilu, ovaj efekat se postiže usled nestabilnosti konstrukcije, na koju utiče termodinamika okoline. U članku ćemo detaljno razumjeti šta je korozija metala, koje vrste ima i kako se možete zaštititi od nje.

Neke opšte informacije

Među ljudima je prilično popularna riječ "rđa", koja se odnosi na proces korozije metala i raznih legura. Za polimere ljudi koriste koncept „starenja“. U stvari, ove riječi su sinonimi. Upečatljiv primjer je starenje gumenih proizvoda koji aktivno stupaju u interakciju s kisikom. Neki plastični proizvodi mogu brzo postati neupotrebljivi zbog padavina. Koliko će brzo doći do procesa korozije zavisi u potpunosti od uslova u kojima je proizvod postavljen. Posebno je pogođena vlažnost okoline. Što je veća njegova vrijednost, brže će metal postati neupotrebljiv. Eksperimentalno, naučnici su otkrili da je oko 10% proizvoda u proizvodnji jednostavno otpisano zbog korozije. Vrste ovog procesa su različite, njihova klasifikacija ovisi o vrsti okruženja u kojem se proizvodi nalaze, brzini i prirodi toka. Zatim ćemo detaljnije razmotriti vrste korozije. Sada bi svaka osoba trebala razumjeti šta je korozija metala.

vještačko starenje

Proces korozije nije uvijek destruktivan i neke materijale čini neupotrebljivim. Često, zbog korozije, premaz ima dodatna svojstva koja su osobi potrebna. Zbog toga je umjetno starenje postalo popularno. Najčešće se koristi kada su u pitanju aluminijum i titan. Samo uz pomoć korozije moguće je postići povećanu čvrstoću materijala. Da bi se proces uništavanja ispravno završio, potrebno je koristiti toplinsku obradu. S obzirom na to da je prirodno starenje materijala pod određenim uvjetima prilično spor proces, nije potrebno precizirati da pri korištenju ove metode materijal mora imati posebno očvršćavanje. Također morate razumjeti sve rizike koji su povezani s ovom metodom. Na primjer, iako se čvrstoća materijala povećava, ali duktilnost se smanjuje što je više moguće. S lakoćom, sada će čitatelj moći odgovoriti na pitanje šta je korozija umjetne vrste metala.

Recenzije toplinske obrade

Ova metoda zgušnjava molekule materijala, odnosno mijenja se struktura. Često je toplinska zaštita neophodna za jačanje cjevovoda, jer vam omogućava zaštitu materijala od hrđe, kao i minimiziranje pritiska koji se vrši na konstrukciju ako je pod zemljom. Korisnici ove tehnike ostavljaju recenzije u kojima opisuju da je ovaj način zaštite maksimalno efikasan i zaista pokazuje dobre rezultate. Takvu preradu poželjno je primijeniti samo u industrijskom sektoru. Zbog činjenice da su komore za pečenje i izvođenje drugih procesa potrebnih za postizanje pouzdane zaštite skupe, metoda nije popularna. Takva zaštita metala od korozije je prilično efikasna.

Klasifikacija

Trenutno postoji više od 20 opcija za rđu. Članak će opisati samo najpopularnije vrste korozije. Uobičajeno, oni su podijeljeni u sljedeće grupe, što će pomoći da se detaljnije razumije što je korozija metala.

Hemijska korozija je interakcija sa korozivnim okruženjem. U ovom slučaju, oksidacija metala i redukcija oksidacionog agensa odvijaju se istovremeno u jednom ciklusu. Oba materijala nisu odvojena prostorom. Razmotrite druge vrste korozije metala.

Elektrohemijska korozija je interakcija metala sa elektrolitom. Atomi su jonizovani, oksidaciono sredstvo je redukovano i ova dva procesa se odvijaju u nekoliko ciklusa. Njihova brzina u potpunosti ovisi o potencijalu elektroda.

Gasna korozija je rđanje metala sa malom količinom tečnosti. Vlaga ne bi trebalo da prelazi 0,1%. Takođe, ova vrsta korozije može nastati u gasovitom okruženju na visokim temperaturama. Najčešće se ova vrsta nalazi u industriji koja je povezana s kemijskom industrijom i preradom nafte.

Pored navedenih, postoji još mnogo vrsta korozije materijala. Postoje biološke, ciljne, kontaktne, lokalne i druge vrste hrđe.

Elektrohemijska korozija i njene karakteristike

Kod elektrohemijske korozije dolazi do uništenja materijala zbog njegovog kontakta s elektrolitom. Kao posljednja supstanca može biti kondenzat, kišnica. Treba napomenuti da što je više soli u tečnosti, to je veća električna provodljivost. Shodno tome, proces korozije će se odvijati prilično brzo. Ako govorimo o najpopularnijim mjestima koja su podložna koroziji, treba napomenuti zakovice u metalnoj konstrukciji, zavarene spojeve, kao i jednostavno mjesta na kojima je materijal oštećen. Dešava se da je legura željeza tokom svog stvaranja obložena posebnim tvarima koje imaju antikorozivna svojstva. Međutim, to ne sprječava proces hrđe, već ga samo usporava. Prilično upečatljiv primjer je galvanizacija. Cink ima negativan potencijal u poređenju sa gvožđem. Zbog toga će posljednji materijal biti restauriran, a cink će biti oštećen. Ako na površini postoji oksidni film, proces uništavanja će postati dugotrajan. Postoji nekoliko vrsta elektrohemijske korozije, ali treba napomenuti da su sve opasne i da je u pravilu nemoguće zaustaviti ovu vrstu korozije metala.

Hemijska korozija

Hemijska korozija je prilično česta. Na primjer, ako osoba primijeti kamenac, onda mora shvatiti da se pojavio kao rezultat kombinacije metala, odnosno interakcije, s kisikom. U pravilu, ako je temperatura okoline visoka, proces korozije će se značajno ubrzati. U rđenju može učestvovati tečnost, odnosno voda, so, bilo koja kiselina ili alkalija, rastvori soli. Kada je u pitanju hemijska korozija metala kao što su bakar ili cink, njihova oksidacija dovodi do stabilnog procesa korozije filma. Ostatak formira željezni oksid. Nadalje, svi kemijski procesi koji će se dogoditi dovest će do pojave rđe. Ni na koji način neće pružiti zaštitu, već, naprotiv, doprinosi pojavi korozije. Uz pomoć pocinčavanja trenutno je moguće zaštititi mnoge materijale. Razvijena su i druga sredstva zaštite od hemijske korozije metala.

Vrste korozije betona

Krtost betona može biti uzrokovana jednom od tri vrste korozije. Vrlo često dolazi do promjena u strukturi ovog materijala. Hajde da pogledamo zašto se to dešava.

Najčešći tip korozije treba nazvati uništavanje cementnog kamena. U pravilu se to događa kada tekućine i atmosferske padavine neprestano djeluju na materijal. Zbog toga je struktura materijala uništena. Ispod su detaljniji primjeri korozije metala:

• interakcija sa kiselinama. Ako je cementni kamen stalno izložen ovim materijalima, tada se formira prilično agresivan element koji je štetan za premaz. Ovo je kalcijum bikarbonat.
• Kristalizacija teško rastvorljivih supstanci. Ovdje se radi o koroziji. Zbog činjenice da gljivice, spore i druge tvari ulaze u pore, betonski premaz počinje brzo propadati.

Korozija: načini zaštite

Proizvođači često trpe ogromne gubitke zbog korozije, pa se mnogo radi na izbjegavanju ovog procesa. Štoviše, treba napomenuti da se najčešće korozija ne odnosi na sam metal, već na ogromne metalne konstrukcije. Proizvođači troše mnogo novca na njihovu izradu. Nažalost, gotovo je nemoguće osigurati 100% zaštitu. Međutim, ako je površina pravilno zaštićena, odnosno abrazivnim pjeskarenjem, moguće je odgoditi proces korozije za nekoliko godina. Bore se i sa farbanjem. Pouzdano štiti materijal. Ako je metal pod zemljom, tada se mora obraditi posebnim materijalima. To je jedini način da se postigne maksimalna zaštita metala od korozije.

Mere za sprečavanje starenja

Kao što je već spomenuto, proces korozije se ne može zaustaviti. Ali možete maksimalno povećati vrijeme tokom kojeg će se materijal srušiti. Takođe, u proizvodnji se po pravilu nastoje što više otarasiti faktora koji utiču na proces starenja. Na primjer, u tvornicama se svaka struktura povremeno tretira otopinama i polirama. Oni su ti koji spašavaju materijal od negativnog utjecaja na metal od mehaničkih, temperaturnih i kemijskih uvjeta. Da bi se ovo detaljnije razumjelo, potrebno je proučiti definiciju korozije metala. Ako govorimo o usporavanju efekta starenja, onda treba napomenuti da se za to može koristiti toplinska obrada. U normalnim radnim uslovima, ova metoda će izbjeći brzo uništavanje materijala koliko god je to moguće. Zavarivači, kako bi spriječili otvaranje šavova na proizvodu, koriste pečenje na temperaturi od 650 stepeni. Ova tehnika će smanjiti intenzitet starenja.

Aktivne i pasivne metode borbe

Aktivne antikorozivne metode djeluju promjenom strukture električnog polja. Da biste to učinili, morate koristiti jednosmjernu struju. Napon mora biti takav da proizvod ima poboljšane karakteristike. Prilično popularna metoda bila bi korištenje "žrtve" anode. Štiti materijal sopstvenim uništenjem. Uslovi za koroziju metala opisani su gore.

Što se tiče pasivne zaštite, za to se koristi lak. U potpunosti štiti proizvod od ulaska tekućine, kao i kisika. Zahvaljujući tome, površina je maksimalno zaštićena od uništenja. Treba koristiti premaz cinka, bakra, nikla. Čak i ako je sloj ozbiljno uništen, on će i dalje zaštititi metal od hrđe. Naravno, morate shvatiti da će metode pasivne zaštite biti relevantne samo ako površina nema pukotina ili strugotina.

Recenzije o zaštiti boja i lakova metala

Trenutno je vrlo popularna zaštita laka. Efikasan je, fleksibilan za upotrebu i jeftin. Međutim, ako je potrebna dugotrajna upotreba metalne konstrukcije, onda ovaj način zaštite neće raditi. Više od 7-8 godina premazi boja i lakova neće moći zaštititi materijal. Shodno tome, morat će se ažurirati. Najvjerojatnije će biti potrebno izvršiti restauraciju i zamijeniti površinu materijala. Među ostalim nedostacima ovog premaza treba napomenuti ograničenja u pogledu upotrebe. Ako je potrebno ojačati cijevi koje su podzemne ili vodene, zaštita boje neće raditi. Stoga treba shvatiti da ako je potrebno da se konstrukcija koristi duže od 10 godina, treba pribjeći drugim metodama zaštite.

Pocinčavanje do detalja

Uzimajući u obzir glavne vrste korozije, potrebno je razmotriti i najefikasnije metode zaštite. Jedna od njih je galvanizacija. Omogućava vam da zaštitite materijal od teških oštećenja promjenom fizičkih i kemijskih svojstava. Trenutno se ova metoda smatra ekonomičnom i efikasnom, s obzirom na to da se gotovo 40% svega iskopanog materijala na Zemlji troši na preradu cinka. Važno je materijal tretirati antikorozivnim premazom.

Pocinčavanje se vrši za čelične limove, pričvrsne elemente, uređaje i ogromne metalne konstrukcije. Općenito, uz pomoć takvog prskanja mogu se zaštititi proizvodi bilo koje veličine i oblika. Cink nema dekorativnu svrhu, iako se povremeno može dodati leguri da joj da sjaj. Općenito, morate shvatiti da će ovaj metal pružiti maksimalnu zaštitu od korozije čak iu najagresivnijim uvjetima.

Karakteristike zaštite od rđe

Kada radite s metalom, svatko razumije da je prije nanošenja zaštitnih materijala potrebno pripremiti površinu. Često sve poteškoće leže upravo u ovoj fazi. Kako bi se stvorila posebna barijera koja će omogućiti da hrđa dođe do metala, potrebno je uvesti pojam spoja. Zahvaljujući njemu, komplet će formirati zaštitu od korozije. U tom slučaju dolazi do električne izolacije. Obično je prilično teško zaštititi crne metale od korozije.

Zbog specifičnosti upotrebe različitih sredstava zaštite, potrebno je razumjeti uvjete rada materijala. Ako će se metal nalaziti pod zemljom, tada je potrebno koristiti višeslojne premaze koji će imati ne samo antikorozivna svojstva, već i poboljšanu zaštitu od mehaničkih oštećenja. Ako govorimo o komunikacijama koje aktivno stupaju u interakciju s kisikom i plinovima, trebali biste koristiti alat koji minimizira učinke vode i kisika. Shodno tome, povećana pažnja od strane proizvođača će se posvetiti izolaciji od vlage, pare i niskih temperatura. U tom slučaju treba dodati aditive i specijalne plastifikatore, jer su uzroci korozije metala različiti i sve vrste treba zaštititi.

Mješavina "Urizol"

Smjesu Urizol treba razmotriti odvojeno, jer se koristi za premazivanje cjevovoda. Pogodan je i za armature, armature, ventilske sklopove i one proizvode koji su u stalnom kontaktu sa uljem ili plinovima. Ovaj sastav je potreban kako bi se oslobodili utjecaja podzemnih i atmosferskih utjecaja. Često se ova mješavina koristi i za izolaciju betonskih materijala. Ova supstanca se nanosi vrlo jednostavno, bez ikakvih poteškoća. Za obradu površine potrebno je koristiti raspršivač. To je jedini način da se izbjegne korozija metala i legura sličnih proizvoda. Čim se komponente spoje, počinje reakcija. Ovo rezultira poliureom. Nakon toga, smjesa prelazi u gelasto i netečno stanje, a nakon nekog vremena postaje čvrsta. Ako je brzina polimerizacije spora, mrlje će se početi stvarati. Oni su štetni, jer otežavaju povećanje debljine premaza. Treba napomenuti da ova mješavina dugo zadržava ljepljivo stanje. Zbog toga će svi slojevi biti što je moguće ujednačeniji, a srednja mjerenja debljine će biti jednaka jedna drugoj. Ako je proces polimerizacije prebrz, tada će se adhezija sastava smanjiti. U tom slučaju, debljina rezultirajućeg sloja za izolaciju bit će neujednačena. Usput, pištolj za prskanje će se brzo začepiti ako je brzina premaza prebrza. Faktori korozije metala se neće pojaviti ako je sve urađeno ispravno. Kako bi se spriječile takve situacije, potrebno je pažljivo odabrati komponente i pridržavati se pravila proizvodnje.

Boje i emajli

Zaštita metalno-plastičnih konstrukcija može se izvesti pomoću tri metode.

Premazi su već opisani. Jednostavne su, imaju različite boje, a uz pomoć njih možete lako obraditi ogromne površine. Budući da je proces korozije metala prilično brz, odmah treba razmišljati o premazivanju materijalima.

Druga vrsta su plastični premazi. U pravilu se izrađuju od najlona, ​​PVC-a. Ovaj premaz će pružiti maksimalnu zaštitu od vode, kiselina i lužina.

Treći tip je gumeni premaz. Često se koristi za zaštitu rezervoara i drugih struktura iznutra.

Fosfatiranje i hromiranje

Metalna površina mora biti pravilno pripremljena za postupak zaštite. Koje metode će se koristiti u potpunosti ovisi o vrsti površine. Na primjer, crni metali su zaštićeni fosfatiranjem. Obojeni metali se mogu obrađivati ​​na oba načina. Generalno, ako govorimo o hemijskoj pripremi, potrebno je pojasniti da se ona odvija u nekoliko faza. Za početak se površina odmasti. Zatim se ispere vodom. Zatim se primjenjuje sloj konverzije. Nakon toga se ponovo ispere sa dvije vrste vode: pijaćom i demineraliziranom. Sljedeće što treba učiniti je pasivizacija. Hemijski tretman treba izvoditi prskanjem, uranjanjem, parnim mlazom i vodenim mlazom. Prve dvije metode moraju se primijeniti pomoću posebnih jedinica koje će u potpunosti pripremiti površinu za rad. Koju metodu odabrati, potrebno je odlučiti ovisno o veličini, konfiguraciji proizvoda i tako dalje. Da bismo bolje razumjeli ovo pitanje, treba poznavati jednadžbe za reakcije korozije metala.

Zaključak

U članku je opisano što je korozija i koje vrste ima. Sada će svaka osoba nakon čitanja ovog članka moći razumjeti kako zaštititi bilo koji materijal od starenja. Uglavnom, to je prilično lako učiniti, znajući sve potrebne upute. Glavna stvar je razumjeti sve karakteristike okruženja u kojem se materijal koristi. Ako se proizvodi nalaze na mjestu gdje se javljaju stalne vibracije, kao i jaka opterećenja, tada će na laku doći do pukotina. Zbog toga će vlaga početi dolaziti na metal, odnosno, proces korozije počinje odmah. U takvim slučajevima, bolje je dodatno koristiti gumene brtve i brtve, tada će premaz trajati malo duže.

Osim toga, mora se reći da će se dizajn, s prijevremenom deformacijom, brzo pogoršati i stariti. Shodno tome, to može dovesti do potpuno nepredviđenih okolnosti. To će donijeti materijalnu štetu i može rezultirati smrću osobe. Shodno tome, posebnu pažnju treba posvetiti zaštiti od korozije.

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 visoko agresivnim kemijskim agensima) 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 (Fe2O3 H2O).

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 toga na metalu se formira oksidni film. površine.

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 formiranog 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 rasprostranjena 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 naelektrišu 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 kretanja zemaljskih električnih 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 utjecaja mehaničkih naprezanja i vanjskog okruženja 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

Neizbežna posledica tehnološkog napretka je zagađenje našeg životnog okruženja – proces koji ubrzava koroziju metala, budući da je spoljašnje okruženje sve agresivnije prema njima. Ne postoje načini da se potpuno eliminira korozivno 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 katranski) 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. Boje i lakovi se najbolje nanose u nekoliko slojeva - njihova količina će pružiti najbolju zaštitu od atmosferskog djelovanja na metalnu površinu.

Polimeri - 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 kalajem (kalaj, od njega se prave limene limenke) i cinkom (pocinkovano gvožđe – krovište), koje se dobijaju provlačenjem lima kroz talog jednog od ovih metala.

Fitingi od lijevanog željeza i čelika, kao i vodovodne cijevi često su pocinčani - ova operacija značajno povećava njihovu otpornost na koroziju, ali samo u hladnoj vodi (kada je priključena topla voda, pocinčane cijevi se brže troše od nepocinčanih). Unatoč djelotvornosti pocinčavanja, ono ne pruža savršenu zaštitu - pocinčani premaz često sadrži pukotine, koje zahtijevaju prethodno niklovanje metalnih površina (niklavanje) 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 da se manje troši, 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 vrlo 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 toplinske mreže treba da budu smještene na maksimalnoj udaljenosti od željezničkih pruga kojima se kreće električni transport, kako bi se broj njihovih raskrsnica sveo na najmanju moguću mjeru;

• 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.

Korozija- spontana oksidacija metala, štetna za industrijsku praksu (smanjenje trajnosti proizvoda). Ova riječ dolazi iz latinskog corrodere- pojedi. Okolina u kojoj metal korodira (korodira) naziva se korozivno ili agresivan. U tom slučaju nastaju proizvodi korozije: hemijska jedinjenja koja sadrže metal u oksidiranom obliku. U slučajevima kada je oksidacija metala neophodna za realizaciju bilo kog tehnološkog procesa, termin "korozija" ne treba koristiti. Na primjer, ne može se govoriti o koroziji rastvorljive anode u kupelji za oblaganje, jer anoda mora oksidirati, šaljući svoje ione u otopinu, da bi se željeni proces odvijao. Takođe je nemoguće govoriti o koroziji aluminijuma u sprovođenju aluminotermnog procesa. Ali fizičko-hemijska suština promena koje se dešavaju sa metalom u svim takvim slučajevima je ista: metal oksidira. Shodno tome, izraz "korozija" nema toliko naučno koliko inženjersko značenje. Ispravnije bi bilo koristiti termin "oksidacija" da li je štetno ili korisno za našu praksu. U sistemu standardizacije (GOST 5272-68), korozija metala se definiše kao uništavanje metala usled njihove hemijske i elektrohemijske interakcije sa korozivnim okruženjem. U sistemu ISO (međunarodna standardizacija) ovaj koncept je nešto širi: fizičko-hemijska interakcija između metala i medija, usled čega se menjaju svojstva metala, a često dolazi do pogoršanja funkcionalnih karakteristika metala. , medij ili tehnički sistem koji ih uključuje.

Objekti zahvaćeni korozijom- metali, legure (čvrste otopine), metalne prevlake, metalne konstrukcije mašina, opreme i konstrukcija. Proces korozije je predstavljen kao sistem korozije koji se sastoji od metala i korozivnog medija. Korozivno okruženje sadrži jednu ili više supstanci koje reaguju sa metalom. Može biti tečno i gasovito. Plinoviti medij koji oksidira metal se naziva oksidirajuća atmosfera. Promjena u bilo kojem dijelu sistema korozije uzrokovana korozijom naziva se korozivni efekat. Smatra se dejstvom korozije koje pogoršava funkcionalne karakteristike metala, premaza, medija ili tehničkih sistema uključujući i njih efekat oštećenja ili kako oštećenja od korozije(prema ISO sistemu). Kao rezultat korozije nastaju nove tvari, uključujući okside i soli korodirajućeg metala, to su proizvodi korozije. Vidljivi proizvodi atmosferske korozije, koji se uglavnom sastoje od hidratiziranih željeznih oksida, nazivaju se hrđa, proizvodi gasne korozije - skala. Količina metala pretvorena u produkte korozije tokom određenog vremena se naziva gubici od korozije. Karakteriziraju se gubici korozije po jedinici metalne površine u jedinici vremena stopa korozije. Učinak oštećenja povezan s gubitkom mehaničke čvrstoće metala definira se pojmom - korozivno uništavanje, naziva se njegova dubina u jedinici vremena stopa prodiranja korozije. Najvažniji koncept je otpornost na koroziju. Karakterizira sposobnost metala da se odupre korozivnim efektima okoline. Otpornost na koroziju određuje se kvalitativno i kvantitativno - brzinom korozije u datim uslovima, grupom ili ocenom otpornosti prema prihvaćenoj skali, uz pomoć optičkih instrumenata. Metali sa visokom otpornošću na koroziju nazivaju se otporan na koroziju. Faktori koji utiču na brzinu, vrstu, distribuciju korozije i koji se odnose na prirodu metala (sastav, struktura, unutrašnja naprezanja, stanje površine) nazivaju se unutrašnji faktori korozije. Faktori koji utiču na iste parametre korozije, ali se odnose na sastav korozivnog medija i procesne uslove (temperatura, vlažnost, izmena medija, pritisak, itd.), nazivaju se vanjski faktori korozije. U nekim slučajevima, preporučljivo je podijeliti faktore korozije u skladu sa tablicom 4.

Tabela 4

Faktori korozije

Uobičajeno je da se korozija klasifikuje prema mehanizmu, uslovima procesa i prirodi razaranja. Prema mehanizmu strujanja, procesi korozije, prema GOST 5272-68, dijele se na dvije vrste: elektrohemijski i hemijski. Elektrohemijska korozija se odnosi na proces interakcije metala sa korozivnim medijem, u kojem se jonizacija atoma metala i redukcija oksidacionih agenasa medija odvijaju u više od jednog čina i zavise od elektronskog potencijala (prisustva provodnika druga vrsta). Razmotrite nekoliko vrsta elektrohemijske korozije:

1) atmosferski- karakteriše proces u vlažnom vazdušnom okruženju. Ovo je najčešći tip korozije, jer većina konstrukcija radi u atmosferskim uvjetima. Može se podeliti na sledeći način: na otvorenom, sa mogućnošću padavina na površini mašina, ili sa zaštitom od njih u uslovima ograničenog pristupa vazduha iu zatvorenom vazdušnom prostoru;

2) underground– uništavanje metala u zemljištima i zemljištima. Ova vrsta korozije je elektrohemijska korozija pod uticajem lutajućih struja. Potonji se javljaju u zemlji u blizini izvora električne struje (prenosni sistemi električne energije, elektrificirani transportni putevi);

3) tečna korozija, ili korozija u elektrolitima. Njegov poseban slučaj je podvodna korozija- uništavanje metalnih konstrukcija potopljenih u vodu. Prema radnim uvjetima metalnih konstrukcija, ovaj tip se dijeli na koroziju s punim i nepotpunim uranjanjem; kod nepotpunog uranjanja razmatra se proces korozije duž vodene linije. Vodeni mediji mogu se razlikovati u korozivnoj aktivnosti ovisno o prirodi tvari otopljenih u njima (morska, riječna voda, kiseli i alkalni rastvori hemijske industrije itd.). Kod podvodne korozije mogući su procesi korozije opreme u nevodenim tekućim medijima, koji se dijele na neprovodne i električno provodljive. Takva okruženja su specifična za hemijsku, petrohemijsku i druge industrije. Hemijska korozija se odnosi na proces u kojem oksidacija metala i redukcija okoline predstavljaju jedan čin (odsustvo provodnika druge vrste). Hemijska korozija- to je uništavanje metala u oksidirajućim sredinama na visokim temperaturama. Postoje dvije vrste: gas(tj. oksidacija metala pri zagrijavanju) i korozija u neelektrolitima:

a) karakteristična karakteristika gasne korozije je odsustvo vlage na površini metala. Na brzinu korozije gasa prvenstveno utiču temperatura i sastav gasovitog medija. U industriji se često susreću slučajevi ove korozije: od uništavanja dijelova peći za grijanje do korozije metala tokom termičke obrade.

b) korozija metala u neelektrolitima, bez obzira na njihovu prirodu, svodi se na hemijsku reakciju između metala i supstance. Organske tečnosti se koriste kao neelektroliti.

Kao posebnu grupu treba izdvojiti vrste korozije pod uticajem mehaničkih naprezanja (mehanička korozija). Ova grupa uključuje: stvarna korozija pod naponom, koju karakteriše uništavanje metala uz istovremenu izloženost korozivnoj sredini i stalnim ili promenljivim mehaničkim naprezanjima; naponske korozije pucanja- uz istovremeno djelovanje korozivne sredine i vanjskih ili unutarnjih mehaničkih zateznih naprezanja uz stvaranje transkristalnih pukotina.

Postoje različite vrste korozije:

1) frikciona korozija– uništavanje metala uzrokovano istovremenim izlaganjem korozivnoj sredini i trenjem;

2) fretting corrosion– uništenje pri oscilatornom kretanju dvije površine jedna u odnosu na drugu pod uticajem korozivne sredine;

3) korozivna kavitacija– uništenje pod uticajem životne sredine;

4) korozivna erozija– pod abrazivnim djelovanjem medija;

5) kontaktna korozija- uništavanje jednog od dva metala koja su u kontaktu i imaju različite potencijale u datom elektrolitu.

Razlikovati koroziju i eroziju. Erozija o latinskoj riječi erodere(uništavanje) - postepeno mehaničko uništavanje metala, na primjer, tokom abrazije trljajućih dijelova mehanizama.

Nezavisna vrsta korozije - biokorozija- to je uništavanje metala, u kojem biofaktor djeluje kao značajan. Bioagensi– mikroorganizmi (gljivice, bakterije) koji su pokretači ili stimulatori procesa korozije.

Prema prirodi razaranja, korozija se dijeli na kontinuiranu (ili opću) i lokalnu (lokalna). Čvrsta korozija pokriva cijelu površinu metala, a može biti ujednačena i neujednačena. Lokalna korozija nastaje uništavanjem pojedinih dijelova metalne površine. Raznolikost ove korozije: pitting (pitting), korozija putem mrlja i kroz koroziju.

Podpovršinska korozija počinje od površine, ali se razvija pretežno ispod nje na način da se produkti korozije koncentrišu unutar metala. Njegova raznolikost je slojevita korozija, šireći se uglavnom u pravcu plastične deformacije metala.

Strukturna korozija je povezana sa strukturnom nehomogenošću metala. Njegova raznolikost je intergranular- uništavanje metala duž granica kristalita (zrna) metala; intrakristalno– uništavanje metala duž kristalitnih zrna. Uočava se pri korozijskom pucanju koje nastaje pod utjecajem vanjskih mehaničkih opterećenja ili unutrašnjih naprezanja.

Korozija noža– lokalizovano uništavanje metala u zoni fuzije zavarenih spojeva u tečnim medijima visoke korozivnosti.

pukotina korozije– jačanje procesa destrukcije metala u razmacima između dva metala.

Selektivna korozija– uništavanje jedne strukturne komponente ili jedne metalne komponente u visokoaktivnim medijima. Postoji nekoliko varijanti: grafitizacija livenog gvožđa (otapanje feritnih ili perlitnih komponenti) i dezincifikacija (otapanje cinkove komponente) mesinga.

Korozija, u zavisnosti od prirode metala, agresivnog okruženja i drugih uslova, dovodi do raznih vrsta razaranja. Slika 13 prikazuje presjeke korodiranog metalnog uzorka koji pokazuju moguće promjene u topografiji površine kao rezultat korozije.

Rice. 11. Šematski prikaz različitih vrsta korozije: a - jednolična korozija; b - korozija pegama; c, d – piting korozija; e - piting korozija (pitting); e - podzemna korozija; NN je početna površina metala; KK – topografija površine promijenjena zbog korozije.

Ponekad se korozija odvija istom brzinom na cijeloj površini; u ovom slučaju, površina postaje samo malo grublja od originala (a). Često postoji različita stopa korozije u odvojenim područjima: mrlje (b), čirevi (c, d). Ako čirevi imaju mali poprečni presjek, ali relativno veliku dubinu (d), onda govore o pitting koroziji (pitting). U nekim stanjima, mali čir se proteže duboko i široko ispod površine (e). Neravnomjerna korozija je mnogo opasnija od jednolične korozije. Neravnomjerna korozija, sa relativno malom količinom oksidiranog metala, na pojedinim mjestima uzrokuje veliko smanjenje poprečnog presjeka. Pitting ili pitting korozija može dovesti do stvaranja prolaznih rupa, na primjer, u limenom materijalu, uz mali gubitak metala.

Ova klasifikacija je, naravno, uslovna. Mogući su brojni oblici kvara, koji se nalaze između karakterističnih tipova prikazanih na ovoj slici.

Neke legure su podložne posebnoj vrsti korozije koja se javlja samo duž granica kristalita, koji su međusobno odvojeni tankim slojem korozijskih produkata (intergranularna korozija). Ovdje je gubitak metala vrlo mali, ali legura gubi snagu. Ovo je vrlo opasna vrsta korozije koja se ne može otkriti tokom vanjskog pregleda proizvoda.

Da bi se oslabio proces korozije, potrebno je utjecati ili na sam metal ili na korozivnu okolinu. Razlikuju se glavni pravci borbe protiv korozije:

1) legiranje metala ili zamena drugim, otpornijim na koroziju;

2) zaštitni premazi (metalni i nemetalni) organskog ili neorganskog porekla;

3) elektrohemijska zaštita, razlikuje se katodna, anodna i žrtvena kao varijanta katodne zaštite.

Na primjer, kod atmosferske korozije koriste se premazi organskog i neorganskog porijekla; elektrohemijska zaštita od podzemne korozije je efikasna;

4) uvođenje inhibitora (supstanci koje usporavaju brzinu reakcije).