Maneres de reduir la intensitat i la velocitat de corrosió dels productes metàl·lics

La corrosió és la destrucció espontània de superfícies metàl·liques sota la influència de la interacció metàl·lica amb l’entorn. Especialment que es manifesta en tensions mecàniques i tèrmiques elevades, els processos de corrosió causen grans danys en les estructures d’acer. Valorar correctament la velocitat de corrosió significa augmentar la durabilitat del producte.

Contingut:

• Classificació de tipus de rovell
• Mecanismes d’ocurrència i desenvolupament de fenòmens de corrosió
• Electrolític
• En presència d’àcids
• En presència de càrregues
• Mètodes per avaluar processos de corrosió
• Determinació de la velocitat de processos de corrosió
• La pràctica de les proves de corrosió de metalls
• Maneres de reduir la corrosió: mecanisme i efectivitat
• Recobriment metàl·lic
• Tenyit

Classificació de tipus de rovell

La corrosió es classifica segons els criteris següents:

1. Per la uniformitat del flux. Hi ha una corrosió superficial més uniforme (en la qual el gruix de la paret del producte disminueix amb el mateix grau) i una corrosió focal desigual, que es caracteritza per l’aparició de punts o úlceres danyats a la superfície d’acer.
2. En la direcció de l’acció. Es produeix una corrosió selectiva en què només es veuen afectats determinats components de l'estructura metàl·lica i el contacte, que destrueix un determinat metall (per a compostos bimetàlics).
3. Per l'escala de la seva acció, aquests tipus de corrosió es coneixen com a intergranulars, que actuen destructivament al llarg dels límits del gra d'acer (amb una propagació gradual cap a l'interior) i a granel, afectant alhora tota la superfície.

La intensitat de la corrosió augmenta significativament si, a més dels canvis adversos / fluctuacions de la temperatura i la humitat, les tensions de tracció, així com un medi químicament agressiu, afecten addicionalment la superfície de contacte del metall.

La intensitat de la corrosió augmenta moltes vegades a causa de la fissura entre cristallites adjacents i els seus blocs. Les tensions externes de tracció i compressió són encara més agressives sobre l’acer.

Mecanismes d’ocurrència i desenvolupament de fenòmens de corrosió

Atès que la majoria de superfícies d’acer treballen en un ambient d’una certa humitat, així com en l’aigua, solucions aquoses de sals, àcids i àlcalis, el mecanisme electrolític és el mecanisme predominant per a l’aparició del rovell. L’única excepció és la corrosió del forn, que es produeix en les estructures metàl·liques dels aparells de calefacció: allà es produeixen danys superficials a causa de la formació d’oxidació a gran temperatura.

Electrolític

Durant la corrosió electrolítica en presència d’oxigen, es produeix la reacció d’hidratació de ferro de l’acer, el producte final del qual és l’hidrat de òxid de ferro Fe (OH) 2. Aquest fenomen s’anomena corrosió del tipus ànode. Però el procés no s’acaba aquí. L’hidrat d’òxid de ferro és una substància inestable i, en presència d’aigua (o vapor d’aigua), es descomposa força ràpidament en diversos òxids de ferro:

• a temperatures elevades, es forma principalment òxid de ferro FeO;
• a l'habitació o lleugerament superior - òxid de ferro Fe2O3;
• a intermèdia (en el rang de temperatura + 250 ... + 450 ° C) - òxid de ferro magnètic-Fe3O4.

En qualsevol cas, la superfície dels rovellons d’acer, només els indicadors d’aquest fenomen poden ser de color marró vermellós o groguenc grisós.

En presència d’àcids

Es produeix un mecanisme lleugerament diferent de formació de rovell en presència d’àcids, solucions àcides o medis líquids que no contenen oxigen. Aquí es produeix la dissolució anòdica de l’acer amb la formació d’hidrats - compostos de ferro i hidrogen. Però aquestes últimes són substàncies quimicament inestables, s’oxiden ràpidament en un aire i humit i formen també rovell, només més fluix. Els hidrurs de ferro es descomponen especialment ràpidament quan hi ha compostos de sofre a l’atmosfera o al medi.

En presència de càrregues

Segons el tercer esquema, la corrosió es produeix quan s’apliquen càrregues externes a les superfícies de contacte. Aquí, a més de dos components tradicionals, és necessàriament present un tercer component: el lubricant. Com que tots els compostos orgànics sempre contenen oxigen i hidrogen, comencen a produir-se reaccions mecanoquímiques d’oxidació del lubricant amb l’augment de la temperatura al contacte. Acaben amb el fet que en lloc de reduir la fricció, el lubricant utilitzat i parcialment ja destruït comença a oxidar activament la superfície formant el rovell.

Mètodes per avaluar processos de corrosió

La intensitat de corrosió respecte a l’acer es determina en funció de la naturalesa dels fenòmens de corrosió. Normalment comença amb una detecció visual del rovell a la superfície.

Mitjançant un microscopi convencional o fins i tot una lupa, es pot avaluar amb molta precisió la intensitat dels processos de corrosió i el grau de dany a una superfície metàl·lica.

Els anomenats indicadors de corrosió es determinen amb més precisió pel grau de dany. Amb la seva ajuda, podeu esbrinar:

• pèrdua de pes per corrosió;
• reducció de la mida lineal de la peça o estructura;
• intensitat de dany en funció del temps de residència de la peça en un entorn corrosiu.

A més de quantificar la presència de rovell, també és possible un de qualitat. Els seus indicadors identifiquen canvis en la microestructura de l’acer. Així, es detecta corrosió intergranular o selectiva. Molt menys sovint, la intensitat i la velocitat de corrosió es determinen per un canvi en la composició química de l’entorn que envolta el metall o per la quantitat d’hidrogen alliberat.

Els indicadors de corrosió específics que afecten la velocitat de corrosió inclouen:

1. Característica de la corrosió integral. Es calcula com la pèrdua massiva del producte siderúrgic durant l'any dividit per la superfície sobre la qual va aparèixer el rovell. En aquest cas, es considera que la superfície de l’acer corroït és aquella sobre la qual hi ha fins i tot punts puntuals danyats.
2. Corrosió lineal. Es calcula en funció de la densitat de la peça i el gruix de la capa de producte que s’ha corroït durant l’any.

Quin és el millor valor a utilitzar? Si és possible pesar amb precisió una part abans i després de la seva operació, o avaluar els canvis en la composició química de la solució en què va funcionar aquesta part, aleshores és preferible una avaluació integral dels processos de corrosió. En particular, s’avalua el rendiment del greix de contacte. Si la part només es comprova diverses vegades a l'any o si cal fer una valoració ràpida de la intensitat dels fenòmens de corrosió, és millor utilitzar el segon paràmetre.

Determinació de la velocitat de processos de corrosió

Els indicadors de corrosió també ajuden a determinar la intensitat de canvis adversos. Per fer-ho, utilitzeu el concepte de "taxa de corrosió de metalls". Es pot estimar per dues característiques diferents que varien amb el pas del temps.

Els indicadors de corrosió es poden establir mitjançant les següents característiques quantitatives:

• per àrea de la superfície corroïda;
• pèrdua total de pes;
• per canvis de densitat;
• segons el temps de residència de la peça o estructura en un entorn corrosiu (dia);
• per reduir el gruix.

En aquest cas, criteris quantitatius per avaluar la naturalesa de la corrosió de l'acer durant un determinat període de temps poden ser:

• pèrdua absoluta de corrosió a la zona;
• canviar les dimensions lineals del producte;
• resistència a la corrosió lineal;
• taxa de corrosió;
• velocitat de corrosió lineal (mil·límetres per any);
• resistència a la corrosió o durabilitat total.

A la pràctica, l’aplicació d’un criteri o d’un altre depèn del mètode de protecció de la superfície metàl·lica. Es pot pintar pintures a la intempèriei podeu utilitzar metall amb recobriments de protecció. Si la corrosió continua uniformement, es pot avaluar amb més precisió l'eficàcia de la protecció.

Si la intensitat de formació de l'oxidació en diferents llocs del producte és diferent, el mètode de protecció més adequat només es pot seleccionar quan la part està carregada de tensions externes. Aleshores, amb el pas del temps, no només canvia l’aparició de la superfície, sinó també algunes de les seves característiques físiques, en particular, la conductivitat tèrmica i la resistència elèctrica.

La pràctica de les proves de corrosió de metalls

Els indicadors de corrosió són factors climàtics: la temperatura, la composició i la humitat relativa del medi, la naturalesa de la distribució de les càrregues externes. També cal tenir en compte el canvi d’il·luminació per hora del dia, la quantitat de precipitació, la possible contaminació de l’aire. Per exemple, en zones d’emissions de residus de combustió a prop de plantes químiques i plantes metal·lúrgiques, acompanyades d’un fort augment del percentatge de SO2, els processos de corrosió s’activen bruscament.

Com a indicadors de l'activitat de corrosió, podeu utilitzar la dependència quantitativa de la corrosió en el temps:

1. Lineal: molt sovint això és típic per a superfícies metàl·liques que no tenen un recobriment protector.
2. Disminució exponencial: es troba en la corrosió àcida de metalls i aliatges convencionals.
3. Augment exponencial: quan hi ha un recobriment protector a la superfície de la peça.

La intensitat de la formació de rovell en aquestes condicions redueix:

• velocitat baixa del vent;
• reducció cíclica dels canvis en el temps en els indicadors d'humitat relativa;
• la naturalesa de l'efecte d'un medi corrosiu a la superfície.

Amb un vent fluix o la seva absència, no hi ha condicions per barrejar el corrent rentant la superfície de contacte de l’acer. Amb fases prolongades d’humitat baixa i alta durant l’any, una pel·lícula de rovell superficial té temps de formar-se, inflar-se i separar-se del metall base. El gruix superficial disminuirà, però els processos de corrosió es veuen obligats a "començar" primer, i això requereix no només temps, sinó també condicions adequades: vent o canvis en la composició química de l'aire, que no sempre és així.

La humitat, l’àcid o l’alcali poden arribar a la superfície de l’acer en forma de gotetes o per esprai. El primer mètode és típic per a zones amb precipitacions elevades, i el segon és per a un entorn desfavorable en el qual una part o una estructura metàl·lica funciona.

Maneres de reduir la corrosió: mecanisme i efectivitat

La capacitat d'una superfície pintada de suportar els processos de corrosió depèn del que preval el mecanisme de corrosió. Per exemple, amb una exposició constant a un medi químicament actiu, la diferència de potencial de la superfície externa del producte metàl·lic i els seus volums interns canvia significativament. En aquest cas, es produeixen corrents corrosius que milloren el procés de corrosió (un fenomen que sovint provoca la destrucció de canonades d’acer a les canonades subterrànies). Aquí la tinció no produeix cap efecte, ja que la composició química de la superfície coberta amb una capa de pintura no canvia amb el pas del temps.

Recobriment metàl·lic

És una altra qüestió quan la superfície està recoberta d’un metall que té un potencial electrolític negatiu respecte a processos redox. Amb el predomini de les reaccions oxidatives, és més eficaç protegir l’acer mitjançant l’aplicació d’un recobriment superficial que conté alumini i zinc-metalls que queden “ferro” en la seva activitat d’oxigen.

Aquests processos (galvanització i aluminització) són àmpliament utilitzats en la pràctica de la protecció anticorrosió de les unitats d’acer i de les peces individuals ubicades en un entorn oxidant. La tinció d’aquestes situacions és de naturalesa auxiliar per millorar les característiques decoratives de la superfície.

En un entorn reductor, el procés de formació d’hidrats de ferro es pot bloquejar eficaçment mitjançant la creació de recobriments superficials de metalls situats “a la dreta” de l’hidrogen: es tracta del coure i tots els metalls preciosos. El forjat de coure, tot i que s’utilitza a la pràctica, sol realitzar-se en àrees relativament petites, ja que és un procés molt costós en matèria de finances. És per a situacions d’aquest tipus que es pot i s’ha d’aplicar el colorant.

Tenyit

El paper protector de les pintures consisteix en el fet que els inhibidors de la corrosió sempre estan presents en la seva composició - components que alenteixen el ritme de processos de formació d’escala amb el pas del temps. Les fórmules químiques de les substàncies inhibidores estan dissenyades de tal manera que, com a conseqüència, s’aturi l’aparició del rovell. L’elasticitat de les composicions modernes de recobriment permet que els revestiments puguin resistir amb èxit les tensions superficials que provoquen l’aparició de processos de corrosió.

Les propietats anticorrosives de les pintures augmenten si contenen polímers organosil·lics que augmenten la capacitat de la superfície pintada de suportar canvis d'humitat i temperatura, independentment de la temporada. No obstant això, aquestes pintures tenen dos inconvenients importants:

• verinós;
• ineficaç en les condicions del mecanisme de corrosió electrolític.

Així, els compostos colorants seleccionats correctament poden bloquejar els processos de corrosió de manera eficaç. Per fer-ho, han de contenir inhibidors de la corrosió, han d’elasticitat i força mecànica suficients, canviant lleugerament amb el pas del temps.