Måder at reducere intensiteten og korrosionshastigheden af ​​metalprodukter

Korrosion er den spontane ødelæggelse af metaloverflader under påvirkning af metalinteraktion med miljøet. Især manifesterer sig ved forhøjede mekaniske og termiske belastninger, forårsager korrosionsprocesser store skader på stålkonstruktioner. Korrekt vurdering af korrosionshastigheden betyder, at produktets holdbarhed øges.

Indhold:

• Klassificering af rusttyper
• Mekanismer til forekomst og udvikling af korrosionsfenomener
• elektrolytisk
• I nærvær af syrer
• I nærvær af belastninger
• Metoder til vurdering af korrosionsprocesser
• Bestemmelse af hastigheden på korrosionsprocesser
• Praksis med korrosionstest af metaller
• Måder at reducere korrosion: mekanisme og effektivitet
• Metalbelægning
• farve

Klassificering af rusttyper

Korrosion klassificeres efter følgende kriterier:

1. Af ensartetheden af ​​strømmen. Der er mere ensartet overfladekorrosion (hvor væggetykkelsen af ​​produktet falder i samme grad) og ujævn, fokal korrosion, som er kendetegnet ved udseendet af beskadigede punkter eller mavesår på ståloverfladen.
2. I retning af handlingen. Selektiv korrosion forekommer, hvor kun visse komponenter i metalstrukturen påvirkes, og kontakt, som ødelægger et bestemt metal (for bimetalliske forbindelser).
3. Efter omfanget af dens handling er sådanne typer korrosion kendt som intergranulær, destruktiv virkende langs korngrænserne af stål (med en gradvis spredning indad) og bulk, der påvirker hele overfladen på samme tid.

Korrosionsintensiteten øges markant, hvis, ud over ugunstige ændringer / udsving i temperatur og fugtighed, trækspændinger såvel som et kemisk aggressivt medium derudover påvirker metallets kontaktoverflade.

Korrosionsintensiteten øges mange gange på grund af krakning mellem tilstødende krystallitter og deres blokke. Ekstern trækpressiv spænding er endnu mere aggressiv over for stål.

Mekanismer til forekomst og udvikling af korrosionsfenomener

Da de fleste ståloverflader fungerer i et miljø med en bestemt luftfugtighed såvel som i vand, vandige opløsninger af salte, syrer og alkalier, er den dominerende mekanisme for udseendet af rust elektrolytisk. Den eneste undtagelse er ovnkorrosion, der forekommer i metalkonstruktionerne i opvarmningsanordninger: der forekommer ødelæggelse af overfladen på grund af dannelsen af ​​højtemperatur-rustskala.

elektrolytisk

Under elektrolytisk korrosion i nærvær af ilt forekommer jernhydratiseringsreaktionen af ​​stål, hvis slutprodukt er jernoxidhydrat Fe (OH) 2. Dette fænomen kaldes korrosion af anodetypen. Men processen slutter ikke der. Jernoxidhydrat er et ustabilt stof, og i nærværelse af vand (eller vanddamp), nedbrydes det ganske hurtigt i forskellige jernoxider:

• ved forhøjede temperaturer dannes overvejende jernoxid FeO;
• ved rummet eller lidt højere - jernoxid Fe2O3;
• ved mellemprodukt (i temperaturområdet + 250 ... + 450 ° C) - magnetisk jernoxid-Fe3O4.

Under alle omstændigheder ruster stålets overflade kun indikatorer for dette fænomen enten rødbrun eller grågul.

I nærvær af syrer

En lidt anden mekanisme for dannelse af rust opstår i nærvær af syrer, sure opløsninger eller flydende medier, der ikke indeholder ilt. Her forekommer anodisk opløsning af stål ved dannelse af hydrider - jernforbindelser med brint. Men sidstnævnte er kemisk ustabile stoffer, de oxiderer hurtigt i et luftigt og fugtigt miljø og danner også rust, kun mere løs. Jernhydrid nedbrydes især hurtigt, når svovlforbindelser er til stede i atmosfæren eller miljøet.

I nærvær af belastninger

I henhold til det tredje skema forekommer korrosion, når der påføres eksterne belastninger på kontaktfladerne. Her, ud over to traditionelle komponenter, er en tredje komponent nødvendigvis til stede - smøremiddel. Da alle organiske forbindelser altid indeholder ilt og brint, begynder mekanokemiske reaktioner på oxidation af smøremidlet at forekomme med stigende temperatur ved kontakten. De ender med at det i stedet for at reducere friktion, begynder det brugte og delvist allerede ødelagte smøremiddel at aktivt oxidere overfladen og danne rust.

Metoder til vurdering af korrosionsprocesser

Korrosionsintensiteten i forhold til stål bestemmes afhængigt af arten af ​​korrosionsfænomenerne. Begynd normalt med en visuel detektion af rust på overfladen.

Ved hjælp af et konventionelt mikroskop eller endda et forstørrelsesglas kan man forholdsvis nøjagtigt vurdere intensiteten af ​​korrosionsprocesser og graden af ​​skade på en metaloverflade.

De såkaldte korrosionsindikatorer bestemmes mere nøjagtigt af skadegraden. Med deres hjælp kan du finde ud af:

• vægttab på grund af korrosion;
• reduktion i den lineære størrelse af delen eller strukturen;
• skadesintensitet afhængigt af opholdstiden for delen i et ætsende miljø.

Ud over en kvantitativ vurdering af tilstedeværelsen af ​​rust er en kvalitativ vurdering også mulig. Dens indikatorer identificeres ændringer i mikrostrukturen af ​​stål. Så detekteres intergranulær eller selektiv korrosion. Meget mindre ofte bestemmes korrosionens intensitet og hastighed af en ændring i den kemiske sammensætning af miljøet, der omgiver metallet, eller af mængden af ​​frigivet brint.

Specifikke korrosionsindikatorer, der påvirker korrosionshastigheden, inkluderer:

1. Integreret korrosionsegenskab. Det beregnes som massetabet af stålproduktet i løbet af året divideret med det overfladeareal, hvorpå rust optrådte. I dette tilfælde betragtes overfladen af ​​det korroderede stål som en, hvorpå der endda er enkelte beskadigede punkter.
2. Lineær korrosion. Det beregnes afhængigt af densiteten af ​​delen og tykkelsen af ​​det produktlag, der korroderede i løbet af året.

Hvad er den bedste værdi at bruge? Hvis det er muligt nøjagtigt at veje en del før og efter dens drift, eller at evaluere ændringer i den kemiske sammensætning af den opløsning, hvor denne del fungerede, foretrækkes en integreret vurdering af korrosionsprocesser. Især evalueres ydelsen af ​​kontaktfedt. Hvis delen kun kontrolleres flere gange om året, eller vurderingen af ​​intensiteten af ​​korrosionsfænomener skal udføres hurtigt, er det bedre at bruge den anden parameter.

Bestemmelse af hastigheden på korrosionsprocesser

Korrosionsindikatorer hjælper også med at bestemme intensiteten af ​​uheldige ændringer. For at gøre dette skal du bruge begrebet "metal korrosionshastighed." Det kan estimeres af to forskellige egenskaber, der varierer over tid.

Korrosionsindikatorer kan indstilles ved følgende kvantitative egenskaber:

• efter område af den korroderede overflade;
• samlet vægttab;
• ved ændringer i densitet;
• efter opholdstiden for delen eller strukturen i et ætsende miljø (dag);
• for at reducere tykkelsen.

I dette tilfælde kan kvantitative kriterier til vurdering af arten af ​​stålkorrosion over en bestemt periode være:

• absolut korrosionstab over området;
• ændring af produktets lineære dimensioner;
• lineær korrosionsbestandighed;
• korrosionshastighed;
• lineær korrosionshastighed (millimeter pr. år);
• total korrosionsbestandighed eller holdbarhed.

I praksis afhænger anvendelsen af ​​et eller andet kriterium af metoden til at beskytte metaloverfladen. Det kan males vejrbestandig maling, og du kan bruge metal med beskyttende overtræk. Hvis korrosion fortsætter jævnt, kan beskyttelsens effektivitet evalueres mere nøjagtigt.

Hvis intensiteten af ​​rustdannelse forskellige steder på produktet er forskellig, kan den mest passende beskyttelsesmetode kun vælges, når delen er fyldt med udvendige trækspændinger. Derefter ændres over tid ikke kun overfladenes udseende, men også nogle af dens fysiske egenskaber, især termisk ledningsevne og elektrisk modstand.

Praksis med korrosionstest af metaller

Korrosionsindikatorer er klimafaktorer - temperatur, sammensætning og relativ fugtighed i miljøet, arten af ​​fordelingen af ​​eksterne belastninger. Det er også nødvendigt at tage hensyn til ændringen i belysning efter tidspunkt på dagen, mængden af ​​nedbør, mulig luftforurening. For eksempel i områder med røgglasaffald i nærheden af ​​kemiske anlæg og metallurgiske anlæg ledsaget af en kraftig stigning i procentdelen af ​​SO2 aktiveres korrosionsprocesser kraftigt.

Som indikatorer for korrosionsaktivitet kan du bruge den kvantitative afhængighed af korrosion til tiden:

1. Lineær - oftest er dette typisk for metaloverflader, der ikke har en beskyttende coating.
2. Eksponentielt faldende - findes i syrekorrosion af konventionelle metaller og legeringer.
3. Eksponentielt stigende - når der er en beskyttende belægning på overfladen af ​​delen.

Intensiteten af ​​rustdannelse under sådanne forhold reducerer:

• lav vindhastighed;
• reducerede cykliske ændringer over tid i indikatorer for relativ fugtighed;
• arten af ​​virkningen af ​​et ætsende medium på overfladen.

Med en svag vind eller dets fravær er der ingen betingelser for blanding af strømmen, der vasker stålets kontaktoverflade. Med langvarige faser med lav og høj luftfugtighed i løbet af året har en film med overfladetrust tid til at dannes, kvældes og adskilles fra uædle metaller. Overfladetykkelsen vil falde, men korrosionsprocesserne tvinges først til at "starte", og dette kræver ikke kun tid, men også passende forhold - vind eller ændringer i den kemiske sammensætning af luft, hvilket ikke altid er tilfældet.

Fugt, syre eller alkali kan nå stålets overflade i form af dråber eller ved spray. Den første metode er typisk for områder med en stor mængde nedbør, og den anden er for et ugunstigt miljø, hvor en del eller en metalstruktur fungerer.

Måder at reducere korrosion: mekanisme og effektivitet

Evnen af ​​en malet overflade til at modstå korrosionsprocesser afhænger af hvilken korrosionsmekanisme, der hersker. For eksempel med en konstant eksponering for et kemisk aktivt medium ændres den potentielle forskel på den ydre overflade af metalproduktet og dets interne volumener markant. I dette tilfælde forekommer ætsende strømme, der forbedrer korrosionsprocessen (et fænomen, der ofte forårsager ødelæggelse af stålrør i underjordiske rørledninger). Her giver farvning ingen virkning, da den kemiske sammensætning af overfladen dækket med et lag maling ikke ændrer sig over tid.

Metalbelægning

Det er en anden sag, når overfladen er belagt med et metal, der har et negativt elektrolytisk potentiale med hensyn til redoxprocesser. Med overvægt af oxidative reaktioner er det mere effektivt at beskytte stål ved at anvende en overfladebelægning, der indeholder aluminium og zink - metaller, der er “tilbage for” jern i deres iltaktivitet.

Sådanne processer - galvanisering og aluminisering - er vidt brugt til udøvelse af korrosionsbeskyttelse af stålenheder og individuelle dele placeret i et oxiderende miljø. Farvning i disse situationer er hjælpeart til at forbedre de dekorative egenskaber på overfladen.

I et reducerende miljø kan processen med dannelse af jernhydrider effektivt blokeres ved oprettelse af overfladebelægninger af metaller placeret "til højre" for brint: dette er kobber og alle ædelmetaller. Selvom det anvendes i praksis udføres kobberbelægning normalt til relativt små overfladearealer, da det er en meget kostbar proces med hensyn til økonomi. Det er i sådanne situationer, at farvelægning kan og bør anvendes.

farve

Malingernes beskyttende rolle består i det faktum, at korrosionshæmmere altid er til stede i deres sammensætning - komponenter, der bremser hastigheden på dannelse af skalaprocesser over tid. De kemiske formler af hæmmerstofferne er designet på en sådan måde, at udseendet af rust stoppes som et resultat. Elasticiteten af ​​moderne overtrækssammensætninger tillader overtræk med succes at modstå overfladespændinger, der provoserer starten af ​​korrosionsprocesser.

Malingens antikorrosive egenskaber øges, hvis de indeholder organosiliciumpolymerer, der øger den malede overflades evne til at modstå ændringer i fugtighed og temperatur, uanset årstid. Sådanne malinger har imidlertid to betydelige ulemper:

• giftig;
• ineffektive under betingelserne for den elektrolytiske korrosionsmekanisme.

Således kan korrekt valgte farvestoffer ganske effektivt blokere korrosionsprocesser. For at gøre dette skal de indeholde korrosionsinhibitorer, have tilstrækkelig elasticitet og mekanisk styrke og lidt ændre sig over tid.