Načini za smanjenje intenziteta i brzine korozije metalnih proizvoda

Korozija je spontano uništavanje metalnih površina pod utjecajem interakcije metala s okolinom. Korozijski procesi posebno se očituju pri povišenim mehaničkim i toplinskim naprezanjima što dovode do velike štete na čeličnim konstrukcijama. Ispravna procjena brzine korozije znači povećati trajnost proizvoda.

sadržaj:

• Klasifikacija vrsta hrđe
• Mehanizmi pojave i razvoja pojava korozije
• elektrolitski
• U prisutnosti kiselina
• U prisutnosti opterećenja
• Metode za procjenu procesa korozije
• Određivanje brzine korozijskih procesa
• Praksa ispitivanja korozije metala
• Načini za smanjenje korozije: mehanizam i učinkovitost
• Metalni premaz
• farbanje

Razvrstavanje vrsta hrđe

Korozija je klasificirana prema sljedećim kriterijima:

1. Ujednačenošću protoka. Postoji ujednačena, površinska korozija (kod koje se debljina stijenke proizvoda smanjuje s istim stupnjem) i neujednačena, žarišna korozija, za koju je karakteristična pojava oštećenih mjesta ili čira na čeličnoj površini.
2. U smjeru djelovanja. Dolazi do selektivne korozije u kojoj su pogođeni samo određeni dijelovi metalne konstrukcije i kontakt koji uništava određeni metal (za bimetalne spojeve).
3. Po mjeri djelovanja, takve vrste korozije poznate su kao intergranularne, koje destruktivno djeluju duž zrnastih granica čelika (s postupnim širenjem prema unutra) i skupno, utječući istovremeno na cijelu površinu.

Intenzitet korozije značajno se povećava ako, osim negativnih promjena / fluktuacija u temperaturi i vlažnosti, vlačna naprezanja, kao i kemijski agresivan medij dodatno utječu na kontaktnu površinu metala.

Intenzitet korozije povećava se mnogo puta zbog pucanja između susjednih kristalita i njihovih blokova. Vanjski zatezni i tlačni naponi još su agresivniji na čelik.

Mehanizmi pojave i razvoja pojava korozije

Budući da većina čeličnih površina djeluje u okruženju s određenom vlagom, kao i u vodi, vodenim otopinama soli, kiselina i lužina, elektrolitički mehanizam je glavni mehanizam za pojavu hrđe. Jedina iznimka je korozija peći koja se javlja u metalnim konstrukcijama grijaćih uređaja: tamo se pojavljuju površinska oštećenja uslijed stvaranja visokotemperaturne ljestvice.

elektrolitski

Za vrijeme elektrolitičke korozije u prisutnosti kisika, u čeliku dolazi do hidratacijske reakcije željeza čiji je krajnji produkt željezov oksid hidrat Fe (OH) 2. Taj se fenomen naziva korozija anodnog tipa. Ali tu se proces ne završava. Hidrat željezovog oksida nestabilna je tvar i, u prisustvu vode (ili vodene pare), brzo se raspada u različite željezove okside:

• pri povišenim temperaturama nastaje pretežno željezo oksid FeO;
• na sobnoj ili malo višoj razini - željezni oksid Fe2O3;
• pri intermedijaru (u temperaturnom rasponu + 250 ... + 450 ° C) - magnetski željezo-oksid-FexO4.

U svakom slučaju, površina čelika hrđa, samo pokazatelji ovog fenomena mogu biti ili crvenkastosmeđi ili sivkasto-žuti.

U prisutnosti kiselina

Nešto drugačiji mehanizam stvaranja hrđe javlja se u prisutnosti kiselina, kiselih otopina ili tekućih medija koji ne sadrže kisik. Ovdje se anodno otapanje čelika događa s stvaranjem hidrida - spojeva željeza i vodika. Ali potonje su kemijski nestabilne tvari, brzo oksidiraju na zraku i u vlažnom okruženju te također formiraju hrđu, samo još labavije. Hidridi željeza razgrađuju se posebno brzo kad su sumporni spojevi prisutni u atmosferi ili okolišu.

U prisutnosti opterećenja

Prema trećoj shemi, korozija se javlja kada se vanjska opterećenja nanose na kontaktne površine. Ovdje je, osim dvije tradicionalne komponente, nužno prisutna i treća komponenta - mazivo. Budući da svi organski spojevi uvijek sadrže kisik i vodik, s povećanjem temperature pri kontaktu počinju se odvijati mehanokemijske reakcije oksidacije maziva. Završavaju činjenicom da umjesto smanjenja trenja, korišteno i djelomično već uništeno mazivo počinje aktivno oksidirati površinu, formirajući hrđu.

Metode za procjenu procesa korozije

Intenzitet korozije u odnosu na čelik određuje se ovisno o prirodi pojava korozije. Obično započinju vizualnim otkrivanjem hrđe na površini.

Korištenjem konvencionalnog mikroskopa ili čak povećala može se prilično precizno procijeniti intenzitet korozijskih procesa i stupanj oštećenja metalne površine.

Takozvani indikatori korozije točnije određuju stupanj oštećenja. Uz njihovu pomoć možete saznati:

• gubitak težine zbog korozije;
• smanjenje linearne veličine dijela ili strukture;
• intenzitet oštećenja ovisno o vremenu zadržavanja dijela u korozivnom okruženju.

Osim kvantitativne procjene prisutnosti hrđe, moguća je i kvalitativna. Njegovi pokazatelji su identificirane promjene u mikrostrukturi čelika. Dakle, otkriva se intergranularna ili selektivna korozija. Mnogo rjeđe, intenzitet i brzina korozije određuje se promjenom kemijskog sastava okoliša koji metal okružuje ili količinom oslobođenog vodika.

Specifični pokazatelji korozije koji utječu na brzinu korozije uključuju:

1. Integralna karakteristika korozije. Izračunava se kao masni gubitak čeličnog proizvoda tijekom godine podijeljen s površinom na kojoj se pojavila hrđa. U ovom slučaju smatra se da je površina korodiranog čelika ona na kojoj postoje čak i pojedine oštećene točke.
2. Linearna korozija. Izračunava se ovisno o gustoći dijela i debljini sloja proizvoda koji se tijekom godine nagrizao.

Koja je najbolja vrijednost za korištenje? Ako je moguće točno odmjeriti dio prije i nakon njegova rada ili procijeniti promjene u kemijskom sastavu otopine u kojoj je ovaj dio funkcionirao, tada je poželjna integralna procjena procesa korozije. Konkretno, ocjenjuju se performanse kontaktnih masti. Ako se dio provjerava samo nekoliko puta godišnje ili se procjena intenziteta pojave korozije mora obaviti odmah, bolje je koristiti drugi parametar.

Određivanje brzine korozijskih procesa

Indikatori korozije pomažu u određivanju intenziteta štetnih promjena. Da biste to učinili, upotrijebite koncept "brzine korozije metala". Može se procijeniti po dvije različite karakteristike koje se vremenom razlikuju.

Pokazatelji korozije mogu se postaviti pomoću sljedećih kvantitativnih karakteristika:

• po površini korodirane površine;
• ukupno mršavljenje;
• promjenama gustoće;
• prema vremenu boravka dijela ili građevine u korozivnom okruženju (dan);
• da se smanji debljina.

U ovom slučaju, kvantitativni kriteriji za procjenu prirode korozije čelika u određenom vremenskom razdoblju mogu biti:

• apsolutni gubitak korozije na površini;
• promjena linearnih dimenzija proizvoda;
• linearna korozijska otpornost;
• brzina korozije;
• linearna stopa korozije (milimetri godišnje);
• ukupna korozijska otpornost ili trajnost.

U praksi primjena jednog ili drugog kriterija ovisi o načinu zaštite metalne površine. Može se slikati boje otporne na vremenske uvjete, a možete koristiti metal sa zaštitnim premazima. Ako se korozija odvija ravnomjerno, tada se učinkovitost zaštite može preciznije procijeniti.

Ako je intenzitet stvaranja hrđe na različitim mjestima proizvoda različit, tada se može odabrati najprikladnija metoda zaštite samo kad je dio opterećen vanjskim zateznim naponima. Tada se s vremenom mijenja ne samo izgled površine, već i neke njezine fizičke karakteristike, posebno toplinska vodljivost i električni otpor.

Praksa ispitivanja korozije metala

Pokazatelji korozije klimatski su čimbenici - temperatura, sastav i relativna vlaga okoliša, priroda raspodjele vanjskih opterećenja. Također je potrebno uzeti u obzir promjenu osvjetljenja prema doba dana, količinu oborina, moguće onečišćenje zraka. Na primjer, u područjima emisija dimnih otpadaka u blizini kemijskih postrojenja i metalurških postrojenja, praćena oštrim povećanjem postotka SO2, naglo se aktiviraju korozijski procesi.

Kao pokazatelji korozijske aktivnosti možete koristiti kvantitativnu ovisnost korozije o vremenu:

1. Linearno - najčešće je to tipično za metalne površine koje nemaju zaštitni premaz.
2. Eksponencijalno opada - nalazi se u kiseloj koroziji konvencionalnih metala i legura.
3. Eksponencijalno raste - kada na površini dijela postoji zaštitni premaz.

Intenzitet stvaranja hrđe u takvim uvjetima smanjuje se:

• niska brzina vjetra;
• smanjene cikličke promjene vremenskih promjena u relativnim pokazateljima vlažnosti;
• priroda djelovanja korozivnog medija na površini.

Uz slab vjetar ili njegovu odsutnost, ne postoje uvjeti za miješanje struje koja pere kontaktnu površinu čelika. S produljenim fazama niske i visoke vlage tijekom godine, film površinske hrđe ima vremena oblikovati, nabubriti i odvojiti se od osnovnog metala. Debljina površine će se smanjivati, ali prvo se pokreću korozijski procesi, a za to su potrebni ne samo vrijeme, već i pogodni uvjeti - vjetar ili promjene kemijskog sastava zraka, što nije uvijek slučaj.

Vlaga, kiselina ili lužine mogu dospjeti na površinu čelika u obliku kapljica ili raspršivanjem. Prva metoda je tipična za područja s povećanom količinom oborina, a druga za nepovoljna okruženja u kojima djeluje dio ili metalna konstrukcija.

Načini za smanjenje korozije: mehanizam i učinkovitost

Sposobnost obojene površine da podnese korozijske procese ovisi o mehanizmu korozije koji prevladava. Na primjer, stalnom izloženošću kemijski aktivnom medijumu potencijalna razlika vanjske površine metalnog proizvoda i njegovih unutarnjih volumena značajno se mijenja. U ovom se slučaju pojavljuju korozivne struje koje pojačavaju proces korozije (pojava koja često uzrokuje uništavanje čeličnih cijevi u podzemnim cjevovodima). Ovdje bojenje ne daje nikakvog učinka, jer se kemijski sastav površine prekrivene slojem boje ne mijenja tijekom vremena.

Metalni premaz

Druga je stvar kada je površina prekrivena metalom koji ima negativan elektrolitički potencijal u odnosu na redox postupke. S prevladavanjem oksidativnih reakcija, čelik je učinkovitije zaštititi primjenom površinskog premaza koji sadrži aluminij i cink - metali koji su u kisikovoj aktivnosti „lijevo“ od željeza.

Ovakvi postupci - pocinčavanje i aluminizacija - naširoko se koriste u praksi antikorozijske zaštite čeličnih jedinica i pojedinih dijelova smještenih u oksidacijskom okruženju. Bojenje u tim situacijama je pomoćne prirode, kako bi se povećale dekorativne karakteristike površine.

U reducirajućem okruženju, proces stvaranja željeznih hidrida može se učinkovito blokirati stvaranjem površinskih premaza metala smještenih „desno“ od vodika: to su bakar i svi plemeniti metali. Oblaganje bakra, iako se koristi u praksi, obično se izvodi za relativno male površine jer je to financijski vrlo skup proces. Upravo se za takve situacije može i treba nanositi bojanje.

farbanje

Zaštitna uloga boja sastoji se u tome što su u njihovom sastavu uvijek inhibitori korozije - komponente koje s vremenom usporavaju brzinu stvaranja kamenca. Kemijske formule tvari koje inhibiraju dizajnirane su na takav način da se, kao rezultat, zaustavi pojava hrđe. Elastičnost modernih sastava premaza omogućava da se premazi uspješno odupru površinskim naponima koji izazivaju nastanak korozijskih procesa.

Antikorozivna svojstva boja povećavaju se ako sadrže organosilikonske polimere koji povećavaju sposobnost obojene površine da izdrži promjene vlažnosti i temperature, bez obzira na doba godine. Međutim, takve boje imaju dva značajna nedostatka:

• otrovni;
• neučinkovit u uvjetima elektrolitičkog mehanizma korozije.

Dakle, pravilno odabrani spojevi za bojanje mogu prilično učinkovito blokirati korozijske procese. Da bi to učinili, moraju sadržavati inhibitore korozije, imati dovoljnu elastičnost i mehaničku čvrstoću, lagano se mijenjajući tijekom vremena.