Korozija Kovin - Vzroki In Načini Zaščite

Kazalo:

Korozija Kovin - Vzroki In Načini Zaščite
Korozija Kovin - Vzroki In Načini Zaščite
Anonim
  • Kaj je korozija kovin
  • Kemična korozija
  • Elektrokemijska korozija
  • Drugi vzroki korozije kovin
  • Ukrepi proti koroziji za kovine
  • Zaščita pred korozijo z nekovinskimi premazi
  • Zaščita železa pred korozijo s premazi iz drugih kovin
  • Izboljšanje odpornosti proti koroziji z dodajanjem legirnih dodatkov jeklenim zlitinam
  • Protikorozijski ukrepi
  • Zaščita pred zapuščenimi tokovi
Uničenje kovin
Uničenje kovin

Izraz "stane precej peni" v zvezi s korozijo kovin je več kot resničen - letna škoda, ki jo povzroči korozija, znaša vsaj 4% letnega dohodka katere koli razvite države, v Rusiji pa se višina škode izračuna v desetih števkah. Kaj torej povzroča korozivne procese v kovinah in kako ravnati z njimi?

Kaj je korozija kovin

Uničenje kovin kot posledica elektrokemične (raztapljanje v zraku ali vodnem mediju, ki vsebuje vlago - elektrolit) ali kemične (tvorba kovinskih spojin s kemičnimi snovmi z visoko agresivnostjo) interakcije z zunanjim okoljem. Proces korozije v kovinah se lahko razvije le na nekaterih predelih površine (lokalna korozija), prekrije celotno površino (enakomerna korozija) ali uniči kovino vzdolž meja zrn (medzrnasta korozija).

Kovina pod vplivom kisika in vode postane ohlapen svetlo rjav prah, bolj znan kot rja (Fe 2 O 3 · H 2 O).

Kemična korozija

Ta postopek poteka v okoljih, ki niso prevodniki električnega toka (suhi plini, organske tekočine - naftni derivati, alkoholi itd.), Intenzivnost korozije pa narašča z naraščajočo temperaturo - posledično na površini kovine nastane oksidni film.

Vse kovine, tako železove kot neželezne, so izpostavljene kemični koroziji. Aktivne neželezne kovine (na primer aluminij) so pod vplivom korozije prekrite z oksidnim filmom, ki preprečuje globoko oksidacijo in ščiti kovino. In takšna nizko aktivna kovina, kot je baker, pod vplivom vlage v zraku pridobi zelenkast cvet - patino. Poleg tega oksidni film kovine v vseh primerih ne ščiti pred korozijo - le če je kristalno-kemijska struktura oblikovanega filma skladna s strukturo kovine, sicer film ne bo pomagal.

Patina baker
Patina baker

Zlitine so dovzetne za drugo vrsto korozije: nekateri elementi zlitin niso oksidirani, ampak so reducirani (na primer kombinacija visoke temperature in tlaka v jeklih je zmanjšanje karbidov z vodikom), medtem ko zlitine popolnoma izgubijo potrebne lastnosti.

Elektrokemijska korozija

Postopek elektrokemijske korozije ne zahteva obveznega potopitve kovine v elektrolit - dovolj tanek elektrolitski film na njegovi površini (pogosto elektrolitske raztopine impregnirajo okolje, ki obdaja kovino (beton, tla itd.)). Najpogostejši vzrok elektrokemijske korozije je široka uporaba gospodinjskih in industrijskih soli (natrijev in kalijev klorid) za odstranjevanje ledu in snega na cestah pozimi - še posebej so prizadeti avtomobili in podzemna komunalna podjetja (po statističnih podatkih letne izgube v ZDA zaradi uporabe soli pozimi 2,5 milijarde dolarjev).

Zgodi se naslednje: kovine (zlitine) izgubijo nekaj svojih atomov (prehajajo v elektrolitsko raztopino v obliki ionov), elektroni, ki nadomeščajo izgubljene atome, kovino napolnijo z negativnim nabojem, medtem ko ima elektrolit pozitiven naboj. Nastane galvanski par: kovina se uniči, postopoma vsi njeni delci postanejo del raztopine. Elektrokemijsko korozijo lahko povzročijo zapuščeni tokovi, ki izhajajo iz uhajanja dela toka iz električnega tokokroga v vodne raztopine ali v tla in od tam v kovinsko konstrukcijo. Tam, kjer zapuščeni tokovi kovinske konstrukcije puščajo nazaj v vodo ali tla, pride do uničenja kovin. Posebej pogosto je, da se potepuški tokovi pojavijo na mestih gibanja zemeljskega električnega prometa (na primer tramvaji in železniške lokomotive na električni vleki). V samo enem letu lahko potujoči tokovi 1A raztopijo železo - 9,1 kg, cink - 10,7 kg, svinec - 33,4 kg.

Drugi vzroki korozije kovin

Razvoj jedkih procesov olajšajo sevanja, odpadki mikroorganizmov in bakterij. Korozija, ki jo povzročajo morski mikroorganizmi, poškoduje dno ladij, jedki procesi, ki jih povzročajo bakterije, imajo celo svoje ime - biokorozija.

Jedki procesi
Jedki procesi

Kombinacija učinkov mehanskih napetosti in zunanjega okolja večkrat pospeši korozijo kovin - njihova toplotna stabilnost se zmanjša, poškodujejo se površinski oksidni filmi, na mestih, kjer se pojavijo nehomogenosti in razpoke, pa se aktivira elektrokemijska korozija.

Ukrepi proti koroziji za kovine

Neizogibna posledica tehnološkega napredka je onesnaževanje našega okolja - postopek, ki pospešuje korozijo kovin, saj je zunanje okolje do njih vse bolj agresivno. Korozivnega uničenja kovin ni mogoče popolnoma odpraviti; vse, kar lahko storimo, je, da ta proces čim bolj upočasnimo.

Da bi zmanjšali uničenje kovin, lahko storite naslednje: zmanjšajte agresijo okolja, ki obdaja kovinski izdelek; povečati odpornost kovine na korozijo; izključite interakcijo med kovino in snovmi iz zunanjega okolja, ki kažejo agresijo.

Človeštvo je tisoče let preizkušalo številne načine za zaščito kovinskih izdelkov pred kemično korozijo, nekatere od njih uporabljajo še danes: premazovanje z maščobo ali oljem, druge kovine, ki korodirajo v manjši meri (najstarejša metoda, stara več kot 2 tisoč let, - kositrenje (prevleka) kositer)).

Zaščita pred korozijo z nekovinskimi premazi

Nekovinske prevleke - barve (alkidne, oljne in emajlne), laki (sintetični, bituminozni in katranski) in polimeri tvorijo zaščitni film na površini kovin, kar izključuje (s svojo integriteto) stik z zunanjim okoljem in vlago.

Uporaba barv in lakov je koristna, ker se lahko ti zaščitni premazi nanašajo neposredno na mestu montaže in gradbeništva. Načini nanašanja barv in lakov so enostavni in primerni za mehanizacijo, poškodovane premaze je mogoče obnoviti "na kraju samem" - med obratovanjem imajo ti materiali razmeroma nizke stroške in njihova poraba na enoto površine je majhna. Vendar pa je njihova učinkovitost odvisna od skladnosti z več pogoji: skladnost s podnebnimi razmerami, v katerih se bo uporabljala kovinska konstrukcija; potreba po uporabi izključno visokokakovostnih barv in lakov; strogo upoštevanje tehnologije nanašanja na kovinske površine. Najbolje je, da barve in lake nanašate v več plasteh - njihova količina bo zagotovila najboljšo zaščito pred vremenskimi vplivi na kovinski površini.

Zaščitni premazi pred korozijo
Zaščitni premazi pred korozijo

Polimeri, kot so epoksidne smole in polistiren, polivinilklorid in polietilen, lahko delujejo kot zaščitni premazi proti koroziji. Pri gradbenih delih so armiranobetonski vdelani deli prekriti s premazi iz mešanice cementa in perklorovinila, cementa in polistirena.

Zaščita železa pred korozijo s premazi iz drugih kovin

Obstajata dve vrsti prevlek kovinskih inhibitorjev - tekalna plast (prevleke iz cinka, aluminija in kadmija) in odporna proti koroziji (prevleke iz srebra, bakra, niklja, kroma in svinca). Inhibitorji se uporabljajo kemično: prva skupina kovin ima visoko elektronegativnost glede na železo, druga pa visoko elektropozitivnost. V našem vsakdanjem življenju so najbolj razširjene kovinske prevleke iz železa s kositrom (pločevina, iz njega so narejene pločevinke) in cinka (pocinkano železo - strešna kritina), ki jih dobimo z vlečenjem pločevine skozi talino ene od teh kovin.

Priključki iz litega železa in jekla ter vodovodne cevi so pogosto pocinkani - s tem postopkom se znatno poveča njihova odpornost proti koroziji, vendar le v hladni vodi (pri dovajanju tople vode se pocinkane cevi obrabijo hitreje kot pri pocinkanih). Kljub učinkovitosti pocinkanja ne zagotavlja idealne zaščite - cinkov premaz pogosto vsebuje razpoke, ki zahtevajo predhodno nikljanje kovinskih površin (ponikljanje), da jih odpravijo. Cinkovi premazi ne dovoljujejo nanašanja barv in lakov nanje - stabilne prevleke ni.

Najboljša rešitev za zaščito pred korozijo je aluminijasta prevleka. Ta kovina ima manjšo specifično težo, kar pomeni, da je manj porabljena, aluminizirane površine je mogoče barvati in barvni sloj bo stabilen. Poleg tega je aluminijast premaz v primerjavi s pocinkanim premazom bolj odporen na agresivna okolja. Aluminij se ne uporablja pogosto zaradi zapletenosti nanašanja tega premaza na kovinsko pločevino - aluminij v staljenem stanju kaže visoko agresivnost na druge kovine (zato v talini aluminija ni mogoče vsebovati jeklene kopeli). Morda bo ta problem v celoti rešen v bližnji prihodnosti - prvotni način izvedbe aluminiziranja so našli ruski znanstveniki. Bistvo razvoja ni potapljanje jeklene pločevine v talino aluminija,in dvignite tekoči aluminij na jekleno pločevino.

Izboljšanje odpornosti proti koroziji z dodajanjem legirnih dodatkov jeklenim zlitinam

Vnos kroma, titana, mangana, niklja in bakra v jekleno zlitino omogoča pridobitev legiranega jekla z visokimi protikorozijskimi lastnostmi. Jeklena zlitina je še posebej odporna na velik delež kroma, zaradi česar se na površini struktur tvori oksidni film z visoko gostoto. Uvedba bakra v sestavo nizkolegiranih in ogljikovih jekel (od 0,2% do 0,5%) omogoča povečanje njihove odpornosti proti koroziji za 1,5-2 krat. Legirni dodatki se vnesejo v jekleno sestavo v skladu s Tammanovim pravilom: visoka odpornost proti koroziji se doseže, če je na vsakih osem atomov železa en legirni kovinski atom.

Protikorozijski ukrepi

Za njegovo zmanjšanje je treba z uvedbo nekovinskih inhibitorjev zmanjšati jedko aktivnost medija in zmanjšati število komponent, ki lahko sprožijo elektrokemično reakcijo. Ta metoda bo zmanjšala kislost tal in vodnih raztopin v stiku s kovinami. Za zmanjšanje korozije železa (njegovih zlitin) ter medenine, bakra, svinca in cinka je treba iz vodnih raztopin odstraniti ogljikov dioksid in kisik. V elektroenergetiki se kloridi odstranijo iz vode, kar lahko vpliva na lokalizirano korozijo. Z apnenjem tal lahko zmanjšate njegovo kislost.

Zaščita pred zapuščenimi tokovi

Če upoštevamo več pravil, je mogoče zmanjšati elektrokorozijo podzemnih vodov in zakopanih kovinskih konstrukcij:

  • odsek konstrukcije, ki služi kot vir zapuščenega toka, mora biti povezan s kovinskim vodnikom na tirnico tramvajske poti;
  • poti ogrevalnih omrežij naj bodo nameščene čim dlje od železnic, po katerih vozijo električna vozila, da se zmanjša število njihovih križišč;
  • uporaba izolacijskih nosilcev cevi za povečanje prehodne odpornosti med zemljo in cevovodi;
  • na vhodih v predmete (potencialni viri zapuščenih tokov) je treba namestiti izolacijske prirobnice;
  • namestite prevodne vzdolžne mostičke na prirobnične armature in dilatacijske spoje polnilne omarice - za povečanje vzdolžne električne prevodnosti na zaščitenem odseku cevovodov;
  • Da bi izenačili potenciale vzporednih cevovodov, je treba v sosednjih odsekih namestiti prečne električne mostičke.

Zaščita izoliranih kovinskih predmetov in majhnih jeklenih konstrukcij je izvedena z zaščito, ki deluje kot anoda. Material za zaščito je ena izmed aktivnih kovin (cink, magnezij, aluminij in njihove zlitine) - prevzame večino elektrokemične korozije, sesuje in ohranja glavno strukturo. Ena magnezijeva anoda na primer ščiti 8 km cevovoda.

Priporočena: