Metalni materijali pod hemijskim ili elektrohemijskim uticajem okruženje podvrgnuti uništavanju koje se naziva korozija. Korozija metala nastaje, uslijed čega metali prelaze u oksidirani oblik i gube svojstva, što metalne materijale čini neupotrebljivim.
Postoje 3 karakteristike koje karakterišu korozija:
- Korozija- Sa hemijske tačke gledišta, ovo je redoks proces.
- Korozija je spontani proces koji nastaje usled nestabilnosti termodinamičkog sistema metal – komponente životne sredine.
- Korozija je proces koji se razvija uglavnom na površini metala. Međutim, moguće je da korozija može prodrijeti duboko u metal.
Vrste korozije metala
Najčešći su sljedeći vrste korozije metala:
- Ujednačeno – ravnomjerno pokriva cijelu površinu
- Neujednačeno
- Izborni
- Lokalne mrlje – pojedina područja površine su korodirana
- Ulcerozni (ili udubljenje)
- Spot
- Interkristalno - širi se duž granica metalnog kristala
- Pucanje
- Podzemlje
Sa stanovišta mehanizma procesa korozije, mogu se razlikovati dvije glavne vrste korozije: hemijske i elektrohemijske.
Hemijska korozija metala
Hemijska korozija metala - to je rezultat pojave takvih kemijskih reakcija u kojima nakon razaranja metalne veze nastaju atomi metala i atomi koji su dio oksidacijskih sredstava. U tom slučaju ne dolazi do električne struje između pojedinih dijelova metalne površine. Ova vrsta korozije svojstvena je medijima koji nisu sposobni provoditi električnu struju - to su plinovi i tekući neelektroliti.
Hemijska korozija metala može biti plinovita ili tečna.
Gasna korozija metala – to je rezultat djelovanja agresivnog okruženja plina ili pare na metal pri visokim temperaturama, u odsustvu kondenzacije vlage na površini metala. To su, na primjer, kisik, sumpor-dioksid, vodonik sulfid, vodena para, halogeni. Takva korozija u nekim slučajevima može dovesti do potpunog uništenja metala (ako je metal aktivan), au drugim slučajevima može se stvoriti zaštitni film na njegovoj površini (na primjer, aluminij, krom, cirkonij).
Tečna korozija metala – može nastati u neelektrolitima kao što su ulje, ulja za podmazivanje, kerozin itd. Ova vrsta korozije, u prisustvu čak i male količine vlage, lako može dobiti elektrohemijsku prirodu.
Za hemijsku koroziju brzina razaranja metala je proporcionalna brzini kojom oksidaciono sredstvo prodire u film metalnog oksida koji prekriva njegovu površinu. Filmovi metalnih oksida se mogu, ali i ne moraju pokazati zaštitna svojstva, što je određeno kontinuitetom.
Kontinuitet procjenjuje se da je takav film Pilling-Badwords faktor: (α = V ok /V Me) u odnosu na zapreminu formiranog oksida ili bilo kojeg drugog spoja na zapreminu metala utrošenog na formiranje ovog oksida
α = V ok /V Me = M ok ·ρ Me /(n·A Me ·ρ ok),
gdje je V ok zapremina formiranog oksida
V Me je zapremina metala utrošenog za formiranje oksida
M ok – molarna masa formiranog oksida
ρ Me – gustina metala
n – broj atoma metala
A ja - atomska masa metal
ρ ok - gustina formiranog oksida
Oksidni filmovi, koji α < 1 , nisu kontinuirani a kroz njih kiseonik lako prodire do površine metala. Takvi filmovi ne štite metal od korozije. Nastaju oksidacijom alkalnih i zemnoalkalnih metala (osim berilija) kiseonikom.
Oksidni filmovi, koji 1 < α < 2,5 su solidni i u stanju su zaštititi metal od korozije.
Sa vrijednostima α > 2.5 uslov kontinuiteta više nije ispunjen, zbog čega takvi filmovi ne štite metal od uništenja.
Ispod su vrijednosti α za neke metalne okside
| metal | oksid | α | metal | oksid | α |
| K | K2O | 0,45 | Zn | ZnO | 1,55 |
| Na | Na2O | 0,55 | Ag | Ag2O | 1,58 |
| Li | Li2O | 0,59 | Zr | ZrO2 | 1.60 |
| Ca | CaO | 0,63 | Ni | NiO | 1,65 |
| Sr | SrO | 0,66 | Budi | BeO | 1,67 |
| Ba | BaO | 0,73 | Cu | Cu2O | 1,67 |
| Mg | MgO | 0,79 | Cu | CuO | 1,74 |
| Pb | PbO | 1,15 | Ti | Ti2O3 | 1,76 |
| Cd | CdO | 1,21 | Cr | Cr2O3 | 2,07 |
| Al | Al 2 O 2 | 1,28 | Fe | Fe2O3 | 2,14 |
| Sn | SnO2 | 1,33 | W | WO 3 | 3,35 |
| Ni | NiO | 1,52 |
Elektrohemijska korozija metala
Elektrohemijska korozija metala je proces razaranja metala u različitim sredinama, koji je praćen pojavom električne struje unutar sistema.
Kod ove vrste korozije atom se uklanja kristalna rešetka kao rezultat dva povezana procesa:
- Anoda – metal u obliku jona prelazi u rastvor.
- katodni – elektroni nastali tokom anodnog procesa vezani su depolarizatorom (supstanca je oksidaciono sredstvo).
Proces uklanjanja elektrona sa katodnih mjesta naziva se depolarizacija, a tvari koje potiču uklanjanje nazivaju se depolarizatori.
Najrasprostranjeniji korozija metala depolarizacijom vodika i kiseonika.
Depolarizacija vodika izvedeno na katodi na elektrohemijska korozija u kiseloj sredini
2H + +2e - = H 2 pražnjenje vodikovih jona
2H 3 O + +2e - = H 2 + 2H 2 O
Depolarizacija kiseonika izvedeno na katodi tokom elektrohemijske korozije u neutralnom okruženju
O 2 + 4H + +4e - = H 2 O redukcija rastvorenog kiseonika
O 2 + 2H 2 O + 4e - = 4OH -
Svi metali u njihovom odnosu prema elektrohemijska korozija, mogu se podijeliti u 4 grupe, koje su određene njihovim vrijednostima:
- Aktivni metali (visoka termodinamička nestabilnost) - to su svi metali u opsegu alkalni metali- kadmijum (E 0 = -0,4 V). Njihova korozija je moguća čak iu neutralnim vodenim sredinama u kojima nema kisika ili drugih oksidacijskih sredstava.
- Metali srednje aktivnosti (termodinamička nestabilnost) - nalazi se između kadmijuma i vodonika (E 0 = 0,0 V). U neutralnim sredinama, u nedostatku kisika, ne korodiraju, ali su podložni koroziji u kiseloj sredini.
- Niskoaktivni metali (srednja termodinamička stabilnost) - nalaze se između vodonika i rodijuma (E 0 = +0,8 V). Otporni su na koroziju u neutralnim i kiselim sredinama u kojima nema kisika ili drugih oksidacijskih sredstava.
- Plemeniti metali (visoka termodinamička stabilnost) – zlato, platina, iridijum, paladijum. Mogu biti podložni koroziji samo u kiseloj sredini u prisustvu jakih oksidacionih sredstava.
Elektrohemijska korozija može se pojaviti u različitim okruženjima. Ovisno o prirodi okoliša, razlikuju se sljedeće vrste elektrohemijske korozije:
- Korozija u otopinama elektrolita- u rastvorima kiselina, baza, soli, u prirodnoj vodi.
- Atmosferska korozija– u atmosferskim uslovima iu svakom vlažnom gasnom okruženju. Ovo je najčešći tip korozije.
Na primjer, kada željezo stupa u interakciju s komponentama okoline, neki od njegovih dijelova služe kao anoda, gdje dolazi do oksidacije željeza, a drugi služe kao katoda, gdje dolazi do redukcije kisika:
A: Fe – 2e – = Fe 2+
K: O 2 + 4H + + 4e - = 2H 2 O
Katoda je površina na kojoj je protok kiseonika veći.
- Korozija tla– zavisno od sastava tla, kao i njegove aeracije, korozija se može javiti manje ili više intenzivno. Kisela tla su najagresivnija, dok su pješčana tla najmanje.
- Aeracija korozije- javlja se kada postoji neravnomjeran pristup zraka razni dijelovi materijal.
- Morska korozija– javlja se u morskoj vodi zbog prisustva u njoj rastvorenih soli, gasova i organskih materija .
- Biokorozija– nastaje kao rezultat aktivnosti bakterija i drugih organizama koji proizvode plinove kao što su CO 2, H 2 S itd., koji doprinose koroziji metala.
- Elektrokorozija– nastaje pod uticajem lutajućih struja u podzemnim konstrukcijama, kao rezultat električnih radova željeznice, tramvajske pruge i druge jedinice.
Metode zaštite od korozije metala
Glavni način zaštite metala od korozije je stvaranje zaštitnih premaza– metalne, nemetalne ili hemijske.
Metalni premazi.
Metalni premaz nanosi se na metal koji treba zaštititi od korozije slojem drugog metala koji je otporan na koroziju pod istim uslovima. Ako je metalni premaz izrađen od metala sa negativniji potencijal ( aktivniji ) nego zaštićeni, zove se anodni premaz. Ako je metalni premaz izrađen od metala sa pozitivniji potencijal(manje aktivan) od zaštićenog, onda se zove katodni premaz.
Na primjer, prilikom nanošenja sloja cinka na željezo, ako je narušen integritet premaza, cink djeluje kao anoda i bit će uništen, dok je željezo zaštićeno dok se sav cink ne potroši. Cink premaz je unutra u ovom slučaju anodna.
Katoda premaz za zaštitu željeza može, na primjer, biti bakar ili nikl. Ako se naruši integritet takvog premaza, zaštićeni metal se uništava.
Nemetalni premazi.
Takvi premazi mogu biti neorganski (cementni malter, staklena masa) i organski (visoke molekularne mase, lakovi, boje, bitumen).
Hemijski premazi.
U ovom slučaju, zaštićeni metal se podvrgava hemijskoj obradi kako bi se na površini formirao film njegovog spoja otpornog na koroziju. To uključuje:
oksidacija – dobijanje stabilnih oksidnih filmova (Al 2 O 3, ZnO itd.);
fosfatiranje – dobijanje zaštitnog filma od fosfata (Fe 3 (PO 4) 2, Mn 3 (PO 4) 2);
nitriranje – površina metala (čelika) je zasićena dušikom;
blueing – metalna površina je u interakciji sa organskim materijama;
cementiranje – dobijanje na površini metala njegove veze sa ugljenikom.
Promjena sastava tehničkog metala također pomaže u povećanju otpornosti metala na koroziju. U tom slučaju se u metal unose spojevi koji povećavaju njegovu otpornost na koroziju.
Promjene u sastavu korozivne sredine(uvođenje inhibitora korozije ili uklanjanje nečistoća iz okoline) je i sredstvo zaštite metala od korozije.
Elektrohemijska zaštita zasniva se na povezivanju zaštićene strukture na katodu vanjskog izvora istosmjerne struje, čime ona postaje katoda. Anoda je otpadni metal, koji, kada se uništi, štiti strukturu od korozije.
Zaštita gazećeg sloja – jedan od vidova elektrohemijske zaštite – je sledeći.
Ploče od aktivnijeg metala, tzv zaštitnik. Zaštitnik - metal sa negativnijim potencijalom - je anoda, a zaštićena struktura je katoda. Spajanje zaštitnika i štićene konstrukcije sa strujnim provodnikom dovodi do uništenja protektora.
kategorije,Hemijska korozija je proces koji se sastoji od uništavanja metala pri interakciji s agresivnim sredstvom spoljašnje okruženje. Hemijski tip korozivnih procesa nema nikakve veze s djelovanjem električne struje. Kod ove vrste korozije dolazi do oksidativne reakcije, gdje je uništeni materijal ujedno i reduktor elemenata okoliša.
Klasifikacija tipova agresivnih okruženja uključuje dvije vrste razaranja metala:
- hemijska korozija u neelektrolitnim tečnostima;
- hemijska gasna korozija.
Gasna korozija
Najčešći tip hemijske korozije, gasna korozija, je proces korozije koji se javlja u gasovima tokom povišene temperature. Ovaj problem je tipičan za mnoge vrste poslova. tehnološke opreme
i dijelovi (oprema za peći, motori, turbine, itd.). Osim toga, ultravisoke temperature se koriste pri obradi metala pod visokim pritiskom (zagrijavanje prije valjanja, štancanje, kovanje, termički procesi itd.). Osobitosti stanja metala na povišenim temperaturama određuju dva njihova svojstva - otpornost na toplinu i otpornost na toplinu. Otpornost na toplotu je stepen otpornosti mehanička svojstva
metala na ultravisokim temperaturama. Stabilnost mehaničkih svojstava se odnosi na održavanje čvrstoće tokom dužeg vremenskog perioda i otpornost na puzanje. Otpornost na toplinu je otpornost metala na korozivno djelovanje plinova na povišenim temperaturama.
- Brzina razvoja korozije plina određena je brojnim pokazateljima, uključujući:
- atmosferska temperatura;
- komponente uključene u metal ili leguru;
- parametri sredine u kojoj se nalaze gasovi;
- trajanje kontakta sa gasnom okolinom;
Na proces korozije više utiču svojstva i parametri oksidnog filma koji se pojavljuje na površini metala. Formiranje oksida može se hronološki podijeliti u dvije faze:
- adsorpcija molekula kisika na metalnoj površini koja je u interakciji s atmosferom;
- kontakt metalne površine sa gasom, što dovodi do hemijskog jedinjenja.
Prvi stupanj karakterizira pojava jonske veze, kao posljedica interakcije kisika i površinskih atoma, kada atom kisika uzima par elektrona od metala. Rezultirajuća veza je izuzetno jaka - veća je od veze kisika s metalom u oksidu.
Objašnjenje ove veze leži u djelovanju atomskog polja na kisik. Čim se površina metala napuni oksidirajućim sredstvom (a to se događa vrlo brzo), na niskim temperaturama, zahvaljujući van der Waalsovoj sili, počinje adsorpcija oksidirajućih molekula. Rezultat reakcije je pojava tankog monomolekularnog filma, koji vremenom postaje sve deblji, što otežava pristup kisiku.
U drugoj fazi postoji hemijska reakcija, tokom kojeg oksidirajući element medija uzima valentne elektrone iz metala. Hemijska korozija je krajnji rezultat reakcije.
Karakteristike oksidnog filma
Klasifikacija oksidnih filmova uključuje tri tipa:
- tanak (nevidljiv bez posebnih uređaja);
- srednje (ugasle boje);
- gusta (vidljiva golim okom).
Nastali oksidni film ima zaštitne sposobnosti - usporava ili čak potpuno inhibira razvoj kemijske korozije. Također, prisustvo oksidnog filma povećava otpornost metala na toplinu.
Međutim, istinski efektivan film mora ispunjavati niz karakteristika:
- biti neporozni;
- imaju kontinuiranu strukturu;
- imaju dobra adhezivna svojstva;
- razlikuju se po hemijskoj inertnosti u odnosu na atmosferu;
- biti čvrsta i otporna na habanje.
Jedan od gore navedenih uslova - kontinuirana struktura - posebno je važan. Uvjet kontinuiteta je višak volumena molekula oksidnog filma nad volumenom atoma metala. Kontinuitet je sposobnost oksida da pokrije sve metalna površina. Ako ovaj uvjet nije ispunjen, film se ne može smatrati zaštitnim. Međutim, postoje izuzeci od ovog pravila: za neke metale, na primjer, za magnezijum i zemnoalkalne elemente (isključujući berilijum), kontinuitet nije kritičan pokazatelj.
Za određivanje debljine oksidnog filma koristi se nekoliko tehnika. Zaštitne kvalitete filma mogu se odrediti u trenutku njegovog formiranja. Da bi se to postiglo, proučavaju se brzina oksidacije metala i parametri promjene brzine tokom vremena.
Za već formirani oksid koristi se druga metoda koja se sastoji od proučavanja debljine i zaštitnih karakteristika filma. Da biste to učinili, na površinu se nanosi reagens. Zatim stručnjaci bilježe vrijeme potrebno da reagens prodre i na osnovu dobivenih podataka izvode zaključak o debljini filma.
Obratite pažnju! Čak i potpuno formirani oksidni film nastavlja interakciju s oksidirajućom okolinom i metalom.
Brzina razvoja korozije
Intenzitet kojim se razvija hemijska korozija zavisi od temperaturni režim. Na visokim temperaturama oksidativni procesi se razvijaju brže. Štaviše, smanjenje uloge termodinamičkog faktora u reakciji ne utiče na proces.
Hlađenje i varijabilno grijanje su od velike važnosti. Zbog termičkog naprezanja pojavljuju se pukotine u oksidnom filmu. Kroz rupe oksidirajući element dolazi do površine. Kao rezultat, formira se novi sloj oksidnog filma, a stari se ljušti.
Komponente gasovite sredine takođe igraju važnu ulogu. Ovaj faktor je specifičan za različite vrste metala i u skladu je s temperaturnim fluktuacijama. Na primjer, bakar brzo korodira ako dođe u kontakt s kisikom, ali je otporan na ovaj proces u okruženju sumpor-oksida. Za nikl, naprotiv, sumporov oksid je destruktivan, a stabilnost se opaža u kiseoniku, ugljen-dioksidu i vodena sredina. Ali hrom je otporan na sva gore navedena okruženja.
Obratite pažnju! Ako nivo pritiska disocijacije oksida pređe pritisak oksidacionog elementa, proces oksidacije se zaustavlja i metal dobija termodinamičku stabilnost.
Na brzinu reakcije oksidacije također utiču komponente legure. Na primjer, mangan, sumpor, nikal i fosfor ni na koji način ne doprinose oksidaciji željeza. Ali aluminijum, silicijum i hrom čine proces sporijim. Kobalt, bakar, berilijum i titanijum još više usporavaju oksidaciju gvožđa. Dodatak vanadijuma, volframa i molibdena pomoći će da se proces učini intenzivnijim, što se objašnjava taljivošću i hlapljivošću ovih metala. Reakcije oksidacije se najsporije odvijaju kod austenitne strukture, budući da je najprilagođenija visokim temperaturama.
Drugi faktor od kojeg zavisi stopa korozije su karakteristike tretirane površine. Glatka površina oksidira sporije, a neravnomjerno - brže.
Korozija u tečnostima bez elektrolita
Neprovodni tekući mediji (tj. neelektrolitne tekućine) uključuju sljedeće: organske materije, Kako:
- benzen;
- kloroform;
- alkoholi;
- tetrahlorid ugljika;
- fenol;
- ulje;
- benzin;
- kerozin itd.
Osim toga, mala količina neorganskih tekućina, kao što su tekući brom i rastopljeni sumpor, smatraju se tekućinama koje nisu elektroliti.
Treba napomenuti da sama organska otapala ne reagiraju s metalima, međutim, u prisutnosti male količine nečistoća, dolazi do intenzivnog procesa interakcije.
Elementi koji sadrže sumpor u ulju povećavaju brzinu korozije. Takođe, visoke temperature i prisustvo kiseonika u tečnosti intenziviraju procese korozije. Vlaga intenzivira razvoj korozije u skladu sa elektromehaničkim principom.
Još jedan faktor brz razvoj korozija - tečni brom. At normalne temperature posebno je destruktivan za visokougljične čelike, aluminij i titanij. Efekat broma na gvožđe i nikl je manje značajan. Olovo, srebro, tantal i platina pokazuju najveću otpornost na tečni brom.
Rastopljeni sumpor agresivno reagira sa gotovo svim metalima, prvenstveno s olovom, kalajem i bakrom. Sumpor ima manje utjecaja na ugljične čelike i titan i gotovo potpuno uništava aluminij.
Zaštitne mjere za metalne konstrukcije smještene u neelektrično vodljivim tekućim sredinama provode se dodavanjem metala koji su otporni na specifično okruženje (na primjer, čelici s visokim sadržajem kroma).
Također se koriste posebni zaštitni premazi (npr. u sredinama gdje ima puno sumpora koriste se aluminijski premazi).
Metode zaštite od korozije
Metode kontrole korozije uključuju:
Izbor određenog materijala zavisi od potencijalne efikasnosti (uključujući tehnološku i finansijsku) njegove upotrebe.
- Savremeni principi zaštite metala temelje se na sljedećim tehnikama:
- Poboljšanje hemijske otpornosti materijala. Hemijski otporni materijali (visokopolimerna plastika, staklo, keramika) uspješno su se dokazali.
- Smanjenje agresivnosti tehnološkog okruženja. Primjeri takvih akcija uključuju neutralizaciju i uklanjanje kiselosti u korozivnim sredinama, kao i korištenje različitih inhibitora.
- Elektrohemijska zaštita (vanjska primjena struje).
Gore navedene metode su podijeljene u dvije grupe:
- Povećanje hemijske otpornosti i izolacija se primenjuju pre nego što se čelična konstrukcija stavi u upotrebu.
- Smanjenje agresivnosti okoline i elektrohemijska zaštita već se koriste u procesu upotrebe metalnih proizvoda. Upotreba ove dvije tehnike omogućava uvođenje novih metoda zaštite, zbog čega se zaštita obezbjeđuje promjenjivim radnim uvjetima.
Jedna od najčešće korišćenih metoda zaštite metala - galvanski antikorozivni premaz - nije ekonomski isplativa za velike površine.
Razlog su visoki troškovi pripremnog procesa. Metalni premaz zauzima vodeće mjesto među metodama zaštite. materijala za boje i lakove
- . Popularnost ove metode borbe protiv korozije posljedica je kombinacije nekoliko faktora:
- visoka zaštitna svojstva (hidrofobnost, odbijanje tekućina, niska propusnost plina i pare);
- proizvodnost;
- široke mogućnosti za dekorativna rješenja;
- održavanje;
ekonomska opravdanost.
- U isto vrijeme, upotreba široko dostupnih materijala nije bez svojih nedostataka:
- nepotpuno vlaženje metalne površine;
- slabo prianjanje premaza na osnovni metal, što dovodi do nakupljanja elektrolita ispod antikorozivnog premaza i na taj način potiče koroziju;
poroznost koja dovodi do povećane propusnosti vlage.
Pa ipak, obojena površina štiti metal od korozivnih procesa čak i uz fragmentarna oštećenja filma, dok nesavršeni galvanski premazi mogu čak i ubrzati koroziju.
Organosilikatni premazi Hemijska korozija se praktički ne odnosi na organosilikatne materijale. Razlozi za to leže u povećanoj kemijskoj stabilnosti takvih sastava, njihovoj otpornosti na svjetlost, hidrofobnim svojstvima i niskoj apsorpciji vode. Organosilikati su takođe otporni na niske temperature
Problemi uništavanja metala uslijed korozije ne nestaju, unatoč razvoju tehnologija za njihovo suzbijanje. Razlog je stalno povećanje obima proizvodnje metala i sve teži uslovi rada proizvoda od njih. Problem je u ovoj fazi nemoguće u potpunosti riješiti, pa su napori naučnika usmjereni na pronalaženje načina za usporavanje procesa korozije.
Korozija metala ili legura se u pravilu javlja na granici faza, odnosno na granici kontakta čvrste tvari s plinom ili tekućinom.
Procesi korozije se dijele na sljedeće vrste: prema mehanizmu interakcije metala sa okolinom; prema vrsti korozivne sredine; prema vrsti oštećenja površine od korozije; po zapremini uništenog metala; po prirodi dodatnih utjecaja kojima je metal izložen istovremeno s djelovanjem korozivne sredine.
Prema mehanizmu interakcije metala sa okolinom razlikuju se hemijska i elektrohemijska korozija.
Korozija koja nastaje pod uticajem vitalne aktivnosti mikroorganizama klasifikuje se kao biološka korozija, a korozija koja nastaje pod uticajem radioaktivnog zračenja naziva se radijaciona korozija.
Na osnovu vrste korozivnog okruženja uključenog u korozijsko uništavanje metala ili legure, razlikuju koroziju u neelektrolitnim tekućinama, koroziju u otopinama i topljenjima elektrolita, plinsku, atmosfersku, podzemnu (tlo) koroziju, koroziju lutajućih struja, itd.
U zavisnosti od prirode promene površine metala ili legure ili stepena promene njihovih fizičko-mehaničkih svojstava, tokom procesa korozije, bez obzira na svojstva okoline, oštećenja od korozije mogu biti nekoliko vrsta.
1. Ako korozija pokriva cijelu površinu metala, tada se ova vrsta razaranja naziva - potpuna korozija. Kontinuirana korozija se odnosi na uništavanje metala i legura pod uticajem kiselina, lužina i atmosfere. Kontinuirana korozija može biti ujednačena, odnosno uništavanje metala se odvija istom brzinom na cijeloj površini, i neravnomjerno, kada brzina korozije na pojedinim dijelovima površine nije ista. Primjer jednolične korozije je korozija u interakciji bakra sa dušičnom kiselinom, željeza sa hlorovodoničnom kiselinom, cinka sa sumpornom kiselinom, aluminijuma sa alkalnim rastvorima. U tim slučajevima proizvodi korozije ne ostaju na metalnoj površini. Gvozdene cijevi na sličan način korodiraju na otvorenom. To je lako vidjeti ako uklonite sloj rđe; ispod se nalazi gruba metalna površina, ravnomjerno raspoređena po cijeloj cijevi.
2. Legure nekih metala su podložne - selektivna korozija, kada je jedan od elemenata ili jedna od struktura legure uništen, dok ostali ostaju praktično nepromijenjeni. Kada mesing dođe u kontakt sa sumpornom kiselinom, javlja se komponentna selektivna korozija – korozija cinka, a legura je obogaćena bakrom. Takvo uništenje je lako primijetiti, jer se crvenilo površine proizvoda javlja zbog povećanja koncentracije bakra u leguri. Kod strukturno-selektivne korozije dolazi do pretežnog razaranja bilo koje strukture legure, na primjer, kada čelik dođe u kontakt sa kiselinama, ferit se uništava, ali karbid željeza ostaje nepromijenjen. Lijevano željezo je posebno osjetljivo na ovu vrstu korozije.
3. Za lokalnu koroziju Na površini metala nalaze se lezije u obliku pojedinačnih mrlja, čireva i tačaka. Ovisno o prirodi lezija, lokalna korozija se javlja u obliku mrlja, odnosno lezija koje nisu jako duboko u debljini metala; čirevi - lezije duboko udubljene u debljinu metala; tačke, ponekad jedva vidljive oku, ali prodiru duboko u metal. Korozija u obliku jama i mrlja veoma je opasna za takve konstrukcije kod kojih je važno održavati uslove nepropusnosti i nepropusnosti (rezervoari, aparati, cjevovodi koji se koriste u hemijskoj industriji).
4. Podpovršinska korozija počinje od metalne površine u slučajevima kada je zaštitni premaz (filmovi, oksidi itd.) uništeni na određenim područjima. U ovom slučaju, uništavanje se događa pretežno ispod premaza, a proizvodi korozije su koncentrirani unutar metala. Podpovršinska korozija često uzrokuje bubrenje i raslojavanje metala. Može se odrediti samo pod mikroskopom.
5. Pukotina korozija- uništavanje metala ispod brtvi, u prazninama, navojnim pričvršćivačima, zakovnim spojevima itd. Često se razvija u području konstrukcije koja se nalazi u procjepu (pukotine).
6. Intergranularna korozija- uništavanje metala duž granica kristalita (zrna) uz gubitak njegove mehaničke čvrstoće, izgled metal se ne mijenja, ali se lako raspada na pojedinačne kristale ispod mehanički uticaj. To se objašnjava stvaranjem labavih proizvoda korozije male čvrstoće između zrna metala ili legure. Krom i krom-nikl čelici, legure nikla i aluminija podložni su ovoj vrsti korozije. Kako bi se izbjegla intergranularna korozija, poslednjih godinaŠiroko se koriste nerđajući čelici sa smanjenim sadržajem ugljika ili se u njihov sastav uvode agensi za formiranje karbida - titan, tantal, niobij (u 5-8 puta većoj količini ugljika).
Kada je metal ili legura istovremeno izložena visoko agresivnom okruženju i mehaničkim vlačnim naprezanjima, moguće je korozijsko pucanje ili transgranularna korozija. U ovom slučaju, uništavanje se događa ne samo duž granica kristalita, već je i sam metalni kristalit podijeljen na dijelove. Ovo je veoma opasan izgled korozija, posebno za konstrukcije koje nose mehanička opterećenja (mostovi, osovine, kablovi, opruge, autoklavi, parni kotlovi, motori sa unutrašnjim sagorevanjem, voda i parne turbine itd.).
Pucanje od korozije zavisi od dizajna opreme, prirode agresivnog okruženja, strukture i strukture metala ili legure, temperature itd. Na primer, koroziono pucanje ugljeničnih čelika vrlo često se javlja u alkalnim sredinama na visokim temperaturama; nehrđajući čelici - u otopinama klorida, bakar sulfata, ortofosforne kiseline; legure aluminijuma i magnezijuma - pod uticajem morska voda; titanijum i njegove legure - pod uticajem koncentriranog azotne kiseline i rastvori joda u metanolu.
Treba napomenuti da ovisno o prirodi metala ili legure i svojstvima agresivnog okruženja postoji kritično naprezanje iznad kojeg se često uočava koroziono pucanje.
Na osnovu prirode dodatnih uticaja kojima je metal izložen, istovremeno sa izlaganjem agresivnom okruženju, razlikuje se korozija pod naponom, korozija trenjem i kavitaciona korozija.
7. Stresna korozija- korozija pod istovremenim izlaganjem korozivnoj sredini i stalnim ili privremenim naprezanjima. Istovremeni utjecaj cikličkih vlačnih napona i korozivnog okruženja uzrokuje korozijski zamor, odnosno dolazi do prijevremenog uništavanja metala. Ovaj proces se može predstaviti na sljedeći način: prvo se pojavljuje lokalna korozija na površini proizvoda u obliku čireva, koji počinju djelovati kao koncentrator naprezanja, maksimalna vrijednost naprezanja će biti na dnu čira, koji ima a negativniji potencijal od zidova, zbog čega će metal biti duboko uništen, a čir će se pretvoriti u pukotinu. Propelerske osovine su podložne ovoj vrsti korozije. Auto opruge, užad, hlađeni valjci valjaonica itd.
8. Trenje korozije- razaranje metala uzrokovano istovremenim izlaganjem korozivnom okruženju i trenjem. Kada se dvije površine pomiču oscilirajuće jedna u odnosu na drugu u uvjetima izloženosti korozivnoj okolini, dolazi do abrazivne korozije ili korozije na fretting. Moguće je eliminirati koroziju zbog trenja ili vibracija pravi izbor konstrukcijskog materijala, smanjenjem koeficijenta trenja, upotrebom premaza itd.
9. Gasna korozija- je hemijska korozija metala u gasovitoj sredini na minimalni sadržaj vlage (obično ne više od 0,1%) ili na visokim temperaturama. Ova vrsta korozije se često javlja u hemijskoj i petrohemijskoj industriji. Na primjer, u proizvodnji sumporne kiseline u fazi oksidacije sumpor-dioksida, u sintezi amonijaka, u proizvodnji dušične kiseline i klorovodika, u procesima sinteze organskih alkohola, krekingu ulja itd.
10. Atmosferska korozija je korozija metala u atmosferi zraka ili bilo kojeg vlažnog plina.
11. Podzemna korozija- Ovo je korozija metala u zemljištu i zemljištu.
12. Kontaktna korozija je vrsta korozije uzrokovana kontaktom metala koji imaju različite stacionarne potencijale u datom elektrolitu.
Korozija metala se može manifestovati u razne forme, a glavni su:
1. Opća korozija, također poznata kao jednolična korozija. Opća korozija je najčešći tip razaranja metala i uzrokovana je kemijskim ili elektrokemijskim reakcijama. Opća korozija rezultira propadanjem cijele metalne površine, ali se smatra jednim od najsigurnijih oblika korozije jer je predvidljiva i kontrolirana.
2. Lokalna (lokalizirana) korozija. Za razliku od opće korozije, ova vrsta korozije je fokusirana na jedno područje metalna konstrukcija.
Lokalizirana korozija je klasificirana u tri tipa:
2.1 Pitting: korozija u obliku male rupe ili šupljine u metalu. Obično se javlja kao rezultat depasivacije male površine površine. Zahvaćeno područje postaje anoda, a dio preostalog metala postaje katoda, što rezultira lokaliziranim galvanskim reakcijama. Ovaj oblik korozije često može biti teško otkriti zbog činjenice da je zahvaćeno područje obično relativno malo i može biti skriveno ispod površine.
2.2 Pukotina: Kao i piting, pukotna korozija je lokalizirana na određenoj lokaciji. Ova vrsta korozije je često povezana sa stagnirajućom mikrozonom agresivnih medija, kao što su ispod zaptivki, podloški i stezaljki. Kisela sredina ili nedostatak kiseonika u uskim pukotinama mogu dovesti do ove vrste korozije.
2.3 Korozija filamenta: Pojavljuje se ispod obojenih ili metaliziranih površina kada voda ili vlažna sredina ometaju premaz. Filiformna korozija počinje s malim defektima u premazu i širi se, uzrokujući strukturna oštećenja.
3. Galvanska korozija počinje kada se dva različita metala stave zajedno u okruženje korozivnog elektrolita. Između dva metala formira se galvanski par, jedan od metala je anoda, a drugi katoda. U ovom slučaju, ioni metala se kreću od anodiziranog materijala do metala katode.
U prisustvu elektrohemijskog efekta, anodno mesto je uništeno mnogo teže od katode. Bez protoka nabijenih čestica, oba metala podjednako korodiraju. Da bi postojala galvanska korozija moraju biti prisutna tri uslova: elektrohemijski različiti metali, direktan kontakt ovih metala i izlaganje elektrolitu.
4. Uništavanje metala od uticaja okoline može biti rezultat kombinacije uslova okoline koji utiču na materijal, ili jednog od faktora. Hemijska izloženost, temperatura i uslovi povezani sa mehaničkim naprezanjem (posebno silama zatezanja) mogu dovesti do sledećih tipova korozije: naprslina od zamora od korozije, pucanja od korozije pod naponom, pucanja vodikom, krtljenja tečnog metala u kontaktu sa tečnim metalom.
5. Erozijsko-koroziono habanje nastaje prilikom izlaganja agresivnim česticama i strujanju okoline, kavitaciji, usled čega se zaštitni oksidni sloj na površini metala stalno uklanja, a osnovni metal korodira.
6. Intergranularna korozija je hemijska ili elektrohemijska destrukcija na granicama zrna metala. Ova pojava se često javlja zbog nečistoća u metalu, koje su obično koncentrisane na granicama zrna.
7. Selektivno ispiranje (ili kvar legure) je korozija jednog od elemenata u leguri. Najčešći tip je ispiranje cinka iz mesinga. Korozija rezultira poroznim bakrom.
8. Frikciona korozija nastaje kao rezultat habanja i/ili vibracija na neravnoj, hrapavoj površini. Kao rezultat, na površini se pojavljuju udubljenja i žljebovi. Korozija trenjem se često javlja u rotirajućim dijelovima strojeva, u vijcima i ležajevima, te na površinama koje su podložne vibracijama tokom transporta.
9. Visokotemperaturna korozija se najčešće javlja u gasnim turbinama, dizel motorima i drugim mašinama koje sadrže vanadijum ili sulfate, koji pri sagorevanju mogu formirati jedinjenja sa niskom tačkom topljenja. Ova jedinjenja su vrlo korozivna za metalne legure, uključujući nerđajuće čelike.
Visokotemperaturna korozija može nastati i na visokim temperaturama kao rezultat oksidacije, sulfidacije i karbonizacije metala.
Korozija je uništavanje metala, keramike, drveta i drugih materijala kao rezultat hemijske ili fizičko-hemijske interakcije. Što se tiče razloga za to neželjeni efekat, onda su različiti. U većini slučajeva radi se o strukturnoj nestabilnosti na termodinamičke utjecaje okoline. Pogledajmo bliže šta je korozija. Vrste korozije također treba uzeti u obzir, a ne bi škodilo govoriti o zaštiti od nje.
Neke opšte informacije
Navikli smo da čujemo izraz „rđanje“, koji se koristi u slučaju korozije metala i legura. Postoji i nešto kao što je "starenje" - karakteristično je za polimere. U suštini, to je ista stvar. Upečatljiv primjer je starenje gumenih proizvoda zbog aktivne interakcije s kisikom. Osim toga, neki plastični elementi se uništavaju izlaganjem. Brzina korozije direktno ovisi o uvjetima u kojima se objekt nalazi. Stoga će se rđa na metalnom proizvodu širiti brže što je temperatura viša. Vlažnost takođe utiče: što je veća, brže postaje neprikladna za dalju upotrebu. Eksperimentalno 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 okruženja, prirode toka itd. Pogledajmo ih detaljnije.
Klasifikacija
Trenutno postoji više od dvadesetak opcija za hrđanje. Predstavićemo samo najosnovnije vrste korozije. Konvencionalno se mogu podijeliti u sljedeće grupe:
- Hemijska korozija je proces interakcije sa korozivnim okruženjem, u kojem se redukcija oksidacijskog sredstva odvija u jednom činu. Metal i oksidant nisu prostorno odvojeni.
- Elektrohemijska korozija je proces interakcije metala sa jonizacijom atoma i redukcijom oksidacionog agensa u različitim aktima, ali brzina u velikoj meri zavisi od potencijala elektrode.
- Gasna korozija - hemijsko rđanje metala sa minimalnim sadržajem vlage (ne više od 0,1 posto) i/ili visokim temperaturama u gasovitom okruženju. Češće ovaj tip nalazi se u hemijskoj industriji i industriji prerade nafte.
Osim ovoga, postoji i ogromna količina procesi rđe. Svi su od korozije. Vrste korozije, pored gore opisanih, uključuju biološku, radioaktivnu, atmosfersku, kontaktnu, lokalnu, ciljanu rđu, itd.
Elektrohemijska korozija i njene karakteristike
Kod ove vrste razaranja, proces se događa kada metal dođe u kontakt s elektrolitom. Potonji može biti kondenzat ili kišnice. Što više soli i kiselina sadrži tekućina, to je veća električna provodljivost, a time i brzina procesa. Što se tiče mjesta metalnih konstrukcija najosjetljivijih na koroziju, to su zakovice, zavareni spojevi, mjesta mehaničko oštećenje. Ako strukturna svojstva legure gvožđa čine je otpornom na rđu, proces se donekle usporava, ali se ipak nastavlja. Upečatljiv primjer je galvanizacija. Činjenica je da cink ima negativniji potencijal od željeza. Iz ovog jednostavnog razloga, legura željeza se obnavlja, ali legura cinka je korodirana. Međutim, prisustvo oksidnog filma na površini uvelike usporava proces uništavanja. Naravno, sve vrste elektrohemijske korozije su izuzetno opasne i ponekad je čak nemoguće boriti se protiv njih.
Hemijska korozija
Ova promjena u metalu 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, njihova oksidacija dovodi do stvaranja filma koji je otporan na dalju koroziju. Čelični proizvodi stvaraju okside željeza. Daljnji razvoj dovodi do pojave rđe, koja ne pruža nikakvu zaštitu od daljeg uništavanja, već naprotiv, doprinosi tome. Trenutno se sve vrste hemijske korozije eliminišu galvanizacijom. Mogu se koristiti i druga sredstva zaštite.
Vrste korozije betona
Promjene u strukturi i povećanje krhkosti betona pod utjecajem okoline mogu biti tri vrste:
- Uništavanje dijelova cementnog kamena jedna je od najčešćih vrsta korozije. Nastaje kada je betonski proizvod sistematski izložen padavinama i drugim tečnostima. Kao rezultat toga, kalcijev oksid hidrat je ispran i struktura je poremećena.
- Interakcija sa kiselinama. Ako cementni kamen dođe u kontakt sa kiselinama, formiraće se kalcijum bikarbonat - agresivan hemijski element za konkretan proizvod.
- Kristalizacija teško rastvorljivih supstanci. U suštini, to znači biokorozija. Suština je da mikroorganizmi (spore, gljivice) ulaze u pore i tamo se razvijaju, što rezultira uništenjem.
Korozija: vrste, načini zaštite
Milijarde dolara godišnjih gubitaka dovele su do toga da se ljudi bore s tim štetnih efekata. Možemo s povjerenjem reći da sve vrste korozije dovode do gubitka ne samog metala, već vrijednih metalnih konstrukcija, čija izgradnja košta puno novca. Teško je reći da li je moguće osigurati 100% zaštitu. Međutim, kada pravilnu pripremu površina, koja se sastoji od abrazivnog pjeskarenja, može se postići dobri rezultati. Premaz boje pouzdano štiti od elektrohemijske korozije kada se pravilno nanosi. A posebna površinska obrada će pouzdano zaštititi od uništavanja metala pod zemljom.
Aktivne i pasivne metode kontrole
Suština aktivnih metoda je promjena strukture dvojnika električno polje. U tu svrhu koristi se izvor jednosmjerne struje. Napon mora biti odabran na takav način da se proizvod koji se štiti povećava. Još jedna izuzetno popularna metoda je “žrtvena” anoda. Razbija se, štiteći osnovni materijal.
Pasivna zaštita uključuje upotrebu boja i lakova. Glavni zadatak je potpuno spriječiti ulazak vlage i kisika u zaštićenu površinu. Kao što je gore navedeno, ima smisla koristiti cink, bakar ili niklovanje. Čak i djelomično uništen sloj će zaštititi metal od hrđe. Naravno, ove vrste zaštite od korozije metala su efikasne samo kada površina nema vidljivih nedostataka u vidu pukotina, strugotina i sl.
Galvanizacija do detalja
Već smo pogledali glavne vrste korozije, a sada bih želio govoriti o tome najbolje metode zaštita. Jedna od njih je galvanizacija. Njegova suština leži u činjenici da se cink ili njegova legura nanosi na površinu koja se tretira, što površini daje nešto fizička i hemijska svojstva. Vrijedi to napomenuti ovu metodu smatra se jednim od najekonomičnijih i najefikasnijih, i to uprkos činjenici da se oko 40 posto svjetske proizvodnje ovog elementa troši na metalizaciju cinka. Čelični lim, pričvršćivači, kao i instrumenti i druge metalne konstrukcije mogu se pocinkovati. Zanimljivo je da metalizacijom ili prskanjem 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 je sposoban 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, ovo je izuzetno jednostavno za napraviti, ali je od velike 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 pogoršati. Međutim, upotreba raznih gumenih brtvi i brtvila u područjima gdje metalni proizvodi međusobno djeluju može malo produžiti vijek trajanja premaza.
Pa, to je sve na ovoj temi. Zapamtite da prijevremeni kvar konstrukcije zbog korozije može dovesti do nepredviđenih posljedica. U poduzeću je moguća velika materijalna šteta i ljudske žrtve kao posljedica rđe noseće metalne konstrukcije.