La corrosione è la distruzione spontanea delle superfici metalliche sotto l'influenza dell'interazione del metallo con l'ambiente. Soprattutto manifestandosi a elevate sollecitazioni meccaniche e termiche, i processi di corrosione causano gravi danni alle strutture in acciaio. Valutare correttamente il tasso di corrosione significa aumentare la durabilità del prodotto.
- Classificazione dei tipi di ruggine
- Meccanismi di insorgenza e sviluppo di fenomeni di corrosione
- elettrolitico
- In presenza di acidi
- In presenza di carichi
- Metodi per la valutazione dei processi di corrosione
- Determinazione della velocità dei processi di corrosione
- La pratica dei test di corrosione dei metalli
- Modi per ridurre la corrosione: meccanismo ed efficacia
- Rivestimento in metallo
- colorazione
Classificazione dei tipi di ruggine
La corrosione è classificata secondo i seguenti criteri:
- Dall'uniformità del flusso. Esiste una corrosione superficiale più uniforme (a cui lo spessore delle pareti del prodotto diminuisce con lo stesso grado) e una corrosione focale irregolare, che è caratterizzata dalla comparsa di punti danneggiati o ulcere sulla superficie dell'acciaio.
- Nella direzione dell'azione. Si verifica una corrosione selettiva in cui sono interessati solo alcuni componenti della struttura metallica e il contatto, che distrugge un determinato metallo (per i composti bimetallici).
- In base alla scala della sua azione, tali tipi di corrosione sono noti come intergranulari, che agiscono in modo distruttivo lungo i bordi del grano dell'acciaio (con una diffusione graduale verso l'interno) e alla rinfusa, interessando contemporaneamente l'intera superficie.
L'intensità della corrosione aumenta significativamente se, oltre a cambiamenti / fluttuazioni avverse di temperatura e umidità, le sollecitazioni di trazione, nonché un mezzo chimicamente aggressivo, influenzano ulteriormente la superficie di contatto del metallo.
L'intensità della corrosione aumenta molte volte a causa della rottura tra i cristalliti adiacenti e i loro blocchi. Le sollecitazioni di trazione-compressione esterne sono ancora più aggressive sull'acciaio.
Meccanismi di insorgenza e sviluppo di fenomeni di corrosione
Poiché la maggior parte delle superfici in acciaio lavora in un ambiente con una certa umidità, nonché in acqua, soluzioni acquose di sali, acidi e alcali, il meccanismo predominante per la comparsa di ruggine è elettrolitico. L'unica eccezione è la corrosione del forno, che si verifica nelle strutture metalliche dei dispositivi di riscaldamento: si verifica la distruzione della superficie a causa della formazione di ruggine ad alta temperatura.
al contenuto ↑elettrolitico
Durante la corrosione elettrolitica in presenza di ossigeno, si verifica la reazione di idratazione del ferro dell'acciaio, il cui prodotto finale è l'ossido di ferro idrato Fe (OH) 2. Questo fenomeno è chiamato corrosione del tipo di anodo. Ma il processo non finisce qui. L'ossido di ferro idrato è una sostanza instabile e, in presenza di acqua (o vapore acqueo), si decompone abbastanza rapidamente in vari ossidi di ferro:
- a temperature elevate, si forma prevalentemente ossido di ferro FeO;
- a camera o leggermente più in alto - ossido di ferro Fe2O3;
- a livello intermedio (nell'intervallo di temperatura + 250 ... + 450 ° C) - ossido di ferro magnetico-Fe3O4.
In ogni caso, la superficie dell'acciaio arrugginisce, solo gli indicatori di questo fenomeno possono essere marrone rossastro o giallo grigiastro.
al contenuto ↑
In presenza di acidi
Un meccanismo leggermente diverso di formazione della ruggine si verifica in presenza di acidi, soluzioni acide o fluidi liquidi che non contengono ossigeno. Qui la dissoluzione anodica dell'acciaio avviene con la formazione di idruri - composti di ferro e idrogeno. Queste ultime sono sostanze chimicamente instabili, si ossidano rapidamente nell'aria e in un ambiente umido e formano anche ruggine, solo più sciolto. Gli idruri di ferro si decompongono particolarmente rapidamente quando sono presenti composti di zolfo nell'atmosfera o nell'ambiente.
al contenuto ↑In presenza di carichi
Secondo il terzo schema, la corrosione si verifica quando vengono applicati carichi esterni sulle superfici di contatto. Qui, oltre ai due componenti tradizionali, è necessariamente presente un terzo componente: il lubrificante. Poiché tutti i composti organici contengono sempre ossigeno e idrogeno, le reazioni meccanochimiche di ossidazione del lubrificante iniziano a verificarsi con l'aumentare della temperatura al contatto. Finiscono con il fatto che, anziché ridurre l'attrito, il lubrificante usato e parzialmente già distrutto inizia a ossidare attivamente la superficie, formando ruggine.
Metodi per la valutazione dei processi di corrosione
L'intensità della corrosione relativa all'acciaio è determinata in base alla natura dei fenomeni di corrosione. Di solito inizia con un rilevamento visivo della ruggine sulla superficie.
Usando un microscopio convenzionale o anche una lente d'ingrandimento, si può valutare abbastanza accuratamente l'intensità dei processi di corrosione e il grado di danno a una superficie metallica.
I cosiddetti indicatori di corrosione sono determinati in modo più preciso dal grado di danno. Con il loro aiuto, puoi scoprire:
- perdita di peso dovuta a corrosione;
- riduzione della dimensione lineare della parte o della struttura;
- intensità del danno in base al tempo di permanenza della parte in un ambiente corrosivo.
Oltre a quantificare la presenza di ruggine, è anche possibile una qualità. I suoi indicatori sono identificati cambiamenti nella microstruttura dell'acciaio. Quindi, viene rilevata la corrosione intergranulare o selettiva. Molto meno spesso, l'intensità e il tasso di corrosione sono determinati da un cambiamento nella composizione chimica dell'ambiente che circonda il metallo o dalla quantità di idrogeno rilasciato.
Indicatori di corrosione specifici che influenzano il tasso di corrosione includono:
- Caratteristica di corrosione integrale. Viene calcolato come la perdita di massa del prodotto siderurgico nel corso dell'anno divisa per la superficie su cui è comparsa la ruggine. In questo caso, la superficie dell'acciaio corroso è considerata come una su cui sono presenti anche singoli punti danneggiati.
- Corrosione lineare. Viene calcolato in base alla densità della parte e allo spessore dello strato di prodotto corroso durante l'anno.
Qual è il miglior valore da usare? Se è possibile pesare accuratamente una parte prima e dopo il suo funzionamento o valutare i cambiamenti nella composizione chimica della soluzione in cui questa parte ha funzionato, è preferibile una valutazione integrale dei processi di corrosione. In particolare, viene valutata la prestazione del grasso di contatto. Se la parte viene controllata solo più volte all'anno o la valutazione dell'intensità dei fenomeni di corrosione deve essere eseguita tempestivamente, è meglio utilizzare il secondo parametro.
al contenuto ↑
Determinazione della velocità dei processi di corrosione
Gli indicatori di corrosione aiutano anche a determinare l'intensità dei cambiamenti avversi. Per fare questo, usa il concetto di "tasso di corrosione del metallo". Può essere stimato da due diverse caratteristiche che variano nel tempo.
Gli indicatori di corrosione possono essere impostati dalle seguenti caratteristiche quantitative:
- per area della superficie corrosa;
- perdita di peso totale;
- dai cambiamenti di densità;
- entro il tempo di permanenza della parte o della struttura in un ambiente corrosivo (giorno);
- per ridurre lo spessore.
In questo caso, i criteri quantitativi per valutare la natura della corrosione dell'acciaio per un certo periodo di tempo possono essere:
- assoluta perdita di corrosione sull'area;
- cambiando le dimensioni lineari del prodotto;
- resistenza alla corrosione lineare;
- tasso di corrosione;
- tasso di corrosione lineare (millimetri all'anno);
- resistenza totale alla corrosione o durata.
In pratica, l'applicazione di un criterio o di un altro dipende dal metodo di protezione della superficie metallica. Può essere dipinto vernici resistenti alle intemperiee puoi usare il metallo con rivestimenti protettivi. Se la corrosione procede in modo uniforme, l'efficacia della protezione può essere valutata con maggiore precisione.
Se l'intensità della formazione di ruggine in diversi punti del prodotto è diversa, il metodo di protezione più appropriato può essere selezionato solo quando la parte è caricata con sollecitazioni di trazione esterne. Quindi, nel tempo, non cambia solo l'aspetto della superficie, ma anche alcune delle sue caratteristiche fisiche, in particolare la conducibilità termica e la resistenza elettrica.
al contenuto ↑La pratica dei test di corrosione dei metalli
Gli indicatori di corrosione sono fattori climatici: temperatura, composizione e umidità relativa dell'ambiente, natura della distribuzione dei carichi esterni. È inoltre necessario tenere conto del cambiamento di illuminazione in base all'ora del giorno, alla quantità di precipitazioni, al possibile inquinamento dell'aria. Ad esempio, nelle aree con emissioni di gas di scarico in prossimità di impianti chimici e impianti metallurgici, accompagnate da un forte aumento della percentuale di SO2, i processi di corrosione sono fortemente attivati.
Come indicatori dell'attività corrosiva, è possibile utilizzare la dipendenza quantitativa della corrosione nel tempo:
- Lineare: molto spesso questo è tipico per le superfici metalliche che non hanno un rivestimento protettivo.
- Diminuendo in modo esponenziale - trovato nella corrosione acida di metalli e leghe convenzionali.
- Aumento esponenziale - quando è presente un rivestimento protettivo sulla superficie della parte.
L'intensità della formazione di ruggine in tali condizioni riduce:
- bassa velocità del vento;
- riduzione delle variazioni cicliche nel tempo degli indicatori di umidità relativa;
- la natura dell'effetto di un mezzo corrosivo sulla superficie.
Con un vento debole o la sua assenza, non ci sono condizioni per mescolare il flusso che lava la superficie di contatto dell'acciaio. Con fasi prolungate di bassa e alta umidità durante l'anno, un film di ruggine superficiale ha il tempo di formarsi, gonfiarsi e separarsi dal metallo di base. Lo spessore della superficie diminuirà, ma i processi di corrosione sono costretti ad "avviarsi" per primi, e ciò richiede non solo tempo, ma anche condizioni adeguate - vento o cambiamenti nella composizione chimica dell'aria, cosa che non sempre accade.
Umidità, acido o alcali possono raggiungere la superficie dell'acciaio sotto forma di goccioline o spray. Il primo metodo è tipico per le aree con maggiori precipitazioni, e il secondo per gli ambienti sfavorevoli in cui opera la parte o la struttura metallica.
Modi per ridurre la corrosione: meccanismo ed efficacia
La capacità di una superficie verniciata di resistere ai processi di corrosione dipende da quale meccanismo di corrosione prevale. Ad esempio, con una costante esposizione a un mezzo chimicamente attivo, la differenza potenziale della superficie esterna del prodotto metallico e dei suoi volumi interni cambia in modo significativo. In questo caso, si verificano correnti corrosive che migliorano il processo di corrosione (un fenomeno che spesso provoca la distruzione di tubi di acciaio in condotte sotterranee). Qui la colorazione non ha alcun effetto, poiché la composizione chimica della superficie coperta da uno strato di vernice non cambia nel tempo.
al contenuto ↑Rivestimento in metallo
È un'altra questione quando la superficie è rivestita con un metallo che ha un potenziale elettrolitico negativo rispetto ai processi redox. Con la predominanza delle reazioni ossidative, è più efficace proteggere l'acciaio applicando un rivestimento superficiale contenente alluminio e zinco - metalli che sono "rimasti" di ferro nella loro attività di ossigeno.
Tali processi - zincatura e alluminizzazione - sono ampiamente utilizzati nella pratica della protezione anticorrosione delle unità in acciaio e delle singole parti situate in un ambiente ossidante. La colorazione in queste situazioni è di natura ausiliaria, per migliorare le caratteristiche decorative della superficie.
In un ambiente riducente, il processo di formazione degli idruri di ferro può essere efficacemente bloccato dalla creazione di rivestimenti superficiali di metalli situati “a destra” dell'idrogeno: questo è il rame e tutti i metalli preziosi. La placcatura in rame, sebbene utilizzata nella pratica, viene solitamente eseguita per aree relativamente piccole, poiché è un processo molto costoso in termini di finanze. È per tali situazioni che la colorazione può e deve essere applicata.
al contenuto ↑colorazione
Il ruolo protettivo delle vernici consiste nel fatto che nella loro composizione sono sempre presenti inibitori della corrosione, componenti che rallentano la velocità dei processi di formazione della scala nel tempo. Le formule chimiche delle sostanze inibitrici sono progettate in modo tale da impedire la comparsa di ruggine. L'elasticità delle moderne composizioni di rivestimento consente ai rivestimenti di resistere con successo alle sollecitazioni superficiali che provocano l'inizio dei processi di corrosione.
Le proprietà anticorrosive delle vernici aumentano se contengono polimeri di organosilicio che aumentano la capacità della superficie verniciata di resistere ai cambiamenti di umidità e temperatura, indipendentemente dal periodo dell'anno. Tuttavia, tali vernici presentano due svantaggi significativi:
- velenosi;
- inefficace nelle condizioni del meccanismo di corrosione elettrolitica.
Pertanto, i composti coloranti correttamente selezionati possono bloccare efficacemente i processi di corrosione. Per fare ciò, devono contenere inibitori di corrosione, avere sufficiente elasticità e resistenza meccanica, cambiando leggermente nel tempo.
