Metāla izstrādājumu intensitātes un korozijas līmeņa samazināšanas veidi

Korozija ir spontāna metāla virsmu iznīcināšana metāla mijiedarbības ar vidi ietekmē. Korozijas procesi, kas īpaši izpaužas paaugstinātā mehāniskā un termiskā spriegumā, nodara lielu kaitējumu tērauda konstrukcijām. Pareizi novērtēta korozijas pakāpe nozīmē palielināt produkta izturību.

Saturs:

• Rūsa veidu klasifikācija
• Korozijas parādību rašanās un attīstības mehānismi
• Elektrolītiski
• Skābju klātbūtnē
• Kravu klātbūtnē
• Korozijas procesu novērtēšanas metodes
• Korozijas procesu ātruma noteikšana
• Metālu korozijas pārbaudes prakse
• Korozijas samazināšanas veidi: mehānisms un efektivitāte
• Metāla pārklājums
• Krāsošana

Rūsa veidu klasifikācija

Koroziju klasificē pēc šādiem kritērijiem:

1. Pēc plūsmas vienveidības. Pastāv vienveidīgāka virsmas korozija (kurā izstrādājuma sienas biezums samazinās ar tādu pašu pakāpi) un nevienmērīga fokusa korozija, kurai raksturīga bojātu punktu vai čūlu parādīšanās tērauda virsmā.
2. Rīcības virzienā. Notiek selektīva korozija, kurā tiek ietekmēti tikai daži metāla struktūras komponenti, un kontakts, kas iznīcina noteiktu metālu (bimetāla savienojumiem).
3. Pēc to darbības mēroga šādus korozijas veidus sauc par starpgranulāriem, kas destruktīvi iedarbojas gar tērauda graudu robežām (ar pakāpenisku izkliedi uz iekšu) un bez taras, vienlaikus ietekmējot visu virsmu.

Korozijas intensitāte ievērojami palielinās, ja papildus nelabvēlīgām temperatūras un mitruma izmaiņām / svārstībām stiepes spriegumi, kā arī ķīmiski agresīva viela papildus ietekmē metāla kontakta virsmu.

Korozijas intensitāte daudzkārt palielinās, pateicoties plaisāšanai starp blakus esošajiem kristalītiem un to blokiem. Tērauda ārējie stiepes-spiedes spriegumi ir vēl agresīvāki.

Korozijas parādību rašanās un attīstības mehānismi

Tā kā lielākā daļa tērauda virsmu darbojas noteikta mitruma vidē, kā arī ūdenī, sāļu, skābju un sārmu ūdens šķīdumos, galvenokārt rūsas parādīšanās ir elektrolītiskais mehānisms. Vienīgais izņēmums ir krāsns korozija, kas notiek sildīšanas ierīču metāla konstrukcijās: tur virsmas bojājumi rodas, veidojoties augsttemperatūras rūsai - skalai.

Elektrolītiski

Elektrolītiskās korozijas laikā skābekļa klātbūtnē dzelzs hidratācijas reakcija notiek tēraudā, kura galaprodukts ir dzelzs oksīda hidrāts Fe (OH) 2. Šo parādību sauc par anoda tipa koroziju. Bet process ar to nebeidzas. Dzelzs oksīda hidrāts ir nestabila viela un ūdens (vai ūdens tvaiku) klātbūtnē diezgan ātri sadalās dažādos dzelzs oksīdos:

• paaugstinātā temperatūrā galvenokārt veidojas dzelzs oksīds FeO;
• istabā vai nedaudz augstāk - dzelzs oksīds Fe2O3;
• starpposmā (temperatūras diapazonā no + 250 ... + 450 ° C) - magnētiskais dzelzs oksīds-Fe3O4.

Jebkurā gadījumā tērauda virsma rūsa, tikai šīs parādības indikatori var būt sarkanbrūni vai pelēcīgi dzelteni.

Skābju klātbūtnē

Nedaudz atšķirīgs rūsas veidošanās mehānisms rodas skābju, skābu šķīdumu vai šķidru barotņu klātbūtnē, kas nesatur skābekli. Tērauda anodiskā izšķīšana notiek, veidojot hidrīdus - dzelzs un ūdeņraža savienojumus. Bet pēdējās ir ķīmiski nestabilas vielas, tās ātri oksidējas gaisā un mitrā vidē, kā arī veido rūsu, tikai irdenas. Dzelzs hidrīdi īpaši ātri sadalās, kad atmosfērā vai vidē ir sēra savienojumi.

Kravu klātbūtnē

Saskaņā ar trešo shēmu korozija rodas, kad saskares virsmām tiek uzliktas ārējas slodzes. Papildus diviem tradicionālajiem komponentiem šeit noteikti ir arī trešais komponents - smērviela. Tā kā visi organiskie savienojumi vienmēr satur skābekli un ūdeņradi, palielinoties temperatūrai kontaktā, sāk notikt smērvielas oksidēšanas mehāniskās ķīmiskās reakcijas. Tie beidzas ar to, ka tā vietā, lai samazinātu berzi, izmantotā un daļēji jau iznīcinātā smērviela sāk aktīvi oksidēt virsmu, veidojot rūsu.

Korozijas procesu novērtēšanas metodes

Korozijas intensitāte attiecībā pret tēraudu tiek noteikta atkarībā no korozijas parādību rakstura. Parasti sākas ar rūsas vizuālu noteikšanu uz virsmas.

Izmantojot parasto mikroskopu vai pat palielinātāju, var diezgan precīzi novērtēt korozijas procesu intensitāti un metāla virsmas bojājuma pakāpi.

Tā sauktos korozijas indikatorus precīzāk nosaka bojājuma pakāpe. Ar viņu palīdzību jūs varat uzzināt:

• svara zudums korozijas dēļ;
• detaļas vai struktūras lineārā lieluma samazināšana;
• bojājuma intensitāte atkarībā no detaļas uzturēšanās laika kodīgā vidē.

Papildus kvantitatīvam rūsas klātbūtnes novērtējumam ir iespējams arī kvalitatīvs. Tās indikatori ir identificētas izmaiņas tērauda mikrostruktūrā. Tātad tiek atklāta starpgranulārā vai selektīvā korozija. Daudz retāk korozijas intensitāti un ātrumu nosaka tas, ka mainās metālu ieskaujošās vides ķīmiskais sastāvs vai izdalītā ūdeņraža daudzums.

Īpašie korozijas indikatori, kas ietekmē korozijas ātrumu, ietver:

1. Integrēta korozijas īpašība. To aprēķina kā tērauda izstrādājuma masas zudumus gada laikā, dalot to ar virsmas laukumu, uz kura parādījās rūsa. Šajā gadījumā tiek uzskatīts, ka korozētā tērauda virsma ir tāda, uz kuras ir pat atsevišķi bojāti punkti.
2. Lineārā korozija. To aprēķina atkarībā no detaļas blīvuma un izstrādājuma slāņa biezuma, kas korodēja gada laikā.

Kāda ir vislabākā vērtība? Ja ir iespējams precīzi nosvērt daļu pirms un pēc tās darbības vai novērtēt izmaiņas šķīdumā, kurā šī daļa darbojās, ķīmiskajā sastāvā, tad priekšroka dodama korozijas procesu integrālam novērtējumam. Īpaši tiek novērtēta kontaktieeļa darbība. Ja daļu pārbauda tikai vairākas reizes gadā vai nekavējoties jāveic korozijas parādību intensitātes novērtēšana, tad labāk ir izmantot otro parametru.

Korozijas procesu ātruma noteikšana

Korozijas indikatori arī palīdz noteikt nelabvēlīgo izmaiņu intensitāti. Lai to izdarītu, izmantojiet jēdzienu "metāla korozijas pakāpe". To var novērtēt ar diviem dažādiem raksturlielumiem, kas laika gaitā mainās.

Korozijas indikatorus var iestatīt ar šādiem kvantitatīvajiem parametriem:

• pēc korozētās virsmas laukuma;
• kopējais svara zudums;
• pēc blīvuma izmaiņām;
• pēc daļas vai konstrukcijas uzturēšanās laika korozīvā vidē (diena);
• lai samazinātu biezumu.

Šajā gadījumā kvantitatīvie kritēriji tērauda korozijas rakstura noteikšanai noteiktā laika posmā var būt:

• absolūti korozijas zudumi visā apgabalā;
• produkta lineāro izmēru maiņa;
• izturība pret koroziju;
• korozijas pakāpe;
• lineārā korozijas pakāpe (milimetri gadā);
• kopējā izturība pret koroziju vai izturība.

Praksē viena vai otra kritērija piemērošana ir atkarīga no metāla virsmas aizsardzības metodes. To var krāsot laikapstākļu necaurlaidīgas krāsas, un jūs varat izmantot metālu ar aizsargpārklājumiem. Ja korozija norit vienmērīgi, tad aizsardzības efektivitāti var novērtēt precīzāk.

Ja rūsas veidošanās intensitāte dažādās izstrādājuma vietās ir atšķirīga, tad vispiemērotāko aizsardzības metodi var izvēlēties tikai tad, ja detaļa ir noslogota ar ārējiem stiepes spriegumiem. Pēc tam laika gaitā mainās ne tikai virsmas izskats, bet arī daži no tā fizikālajiem parametriem, jo ​​īpaši siltumvadītspēja un elektriskā pretestība.

Metālu korozijas pārbaudes prakse

Korozijas indikatori ir klimatiskie faktori - temperatūra, vides sastāvs un relatīvais mitrums, ārējo slodžu sadalījuma raksturs. Jāņem vērā arī apgaismojuma izmaiņas diennakts laikā, nokrišņu daudzums, iespējamais gaisa piesārņojums. Piemēram, dūmgāzu atkritumu emisijas vietās netālu no ķīmiskām rūpnīcām un metalurģijas rūpnīcām, kam strauji palielinās SO2 procentuālais daudzums, tiek strauji aktivizēti korozijas procesi.

Kā korozijas aktivitātes indikatorus varat izmantot korozijas kvantitatīvo atkarību no laika:

1. Lineārs - visbiežāk tas ir raksturīgs metāla virsmām, kurām nav aizsargājoša pārklājuma.
2. Eksponenciāli samazinās - atrodams parasto metālu un sakausējumu skābā korozijā.
3. Eksponenciāli palielinās - kad uz detaļas virsmas ir aizsargājošs pārklājums.

Rūsa veidošanās intensitāte šādos apstākļos samazina:

• zems vēja ātrums;
• samazinātas cikliskās izmaiņas relatīvā mitruma indikatoros laika gaitā;
• kodīgas vides ietekmes uz virsmu raksturs.

Ar vāju vēju vai tā neesamību nav nosacījumu straumes sajaukšanai, kas mazgā tērauda kontakta virsmu. Ar ilgstošām zemā un augsta mitruma fāzēm virszemes rūsas plēvei ir laiks veidoties, uzbriest un atdalīties no parastajiem metāliem. Virsmas biezums samazinās, bet vispirms ir spiesti “sākties” korozijas procesi, un tas prasa ne tikai laiku, bet arī piemērotus apstākļus - vēju vai gaisa ķīmiskā sastāva izmaiņas, kas ne vienmēr notiek.

Mitrums, skābe vai sārmi var nonākt tērauda virsmā pilienu veidā vai ar smidzināšanas palīdzību. Pirmā metode ir raksturīga apgabaliem ar lielu nokrišņu daudzumu, bet otrā - nelabvēlīgai videi, kurā darbojas daļa vai metāla konstrukcija.

Korozijas samazināšanas veidi: mehānisms un efektivitāte

Krāsotas virsmas spēja izturēt korozijas procesus ir atkarīga no tā, kurš korozijas mehānisms dominē. Piemēram, pastāvīgi darbojoties ķīmiski aktīvai videi, ievērojami mainās metāla izstrādājuma ārējās virsmas un tā iekšējo tilpumu iespējamā atšķirība. Šajā gadījumā rodas kodīgas strāvas, kas pastiprina korozijas procesu (parādība, kas bieži izraisa tērauda cauruļu iznīcināšanu pazemes cauruļvados). Šeit krāsošana nedod nekādu efektu, jo ar krāsas slāni pārklātas virsmas ķīmiskais sastāvs laika gaitā nemainās.

Metāla pārklājums

Cita lieta, ja virsma ir pārklāta ar metālu, kam ir negatīvs elektrolītiskais potenciāls attiecībā uz redoksa procesiem. Tā kā pārsvarā ir oksidējošas reakcijas, efektīvāk ir aizsargāt tēraudu, uzklājot virsmas pārklājumu, kas satur alumīniju un cinku - metālus, kuriem skābekļa darbībā ir “palicis” dzelzs.

Šādi procesi - cinkošana un alumīnija izgatavošana - tiek plaši izmantoti tērauda vienību un atsevišķu detaļu, kas atrodas oksidējošā vidē, aizsardzībai pret pretkoroziju. Traipiem šādās situācijās ir papildu raksturs, lai palielinātu virsmas dekoratīvās īpašības.

Reducējošā vidē dzelzs hidrīdu veidošanās procesu var efektīvi bloķēt, izveidojot metālu virsmas pārklājumus, kas atrodas “pa labi” no ūdeņraža: tas ir varš un visi dārgmetāli. Vara apšuvums, lai arī tas tiek izmantots praksē, parasti tiek veikts uz salīdzinoši nelielām virsmas platībām, jo ​​finanšu ziņā tas ir ļoti dārgs process. Krāsošana var un ir jāpiemēro šādām situācijām.

Krāsošana

Krāsu aizsargājošā loma ir saistīta ar to, ka to sastāvā vienmēr ir korozijas inhibitori - komponenti, kas laika gaitā palēnina mēroga veidošanās procesu ātrumu. Inhibitoru ķīmiskās formulas ir izstrādātas tādā veidā, ka rezultātā tiek pārtraukta rūsas parādīšanās. Mūsdienu pārklājuma kompozīciju elastība ļauj pārklājumiem veiksmīgi izturēt virsmas spriegumus, kas provocē korozijas procesu sākšanos.

Krāsu pretkorozijas īpašības palielinās, ja tās satur silīcija organiskos polimērus, kas palielina krāsotās virsmas spēju izturēt mitruma un temperatūras izmaiņas neatkarīgi no gada laika. Tomēr šādām krāsām ir divi nozīmīgi trūkumi:

• indīgs;
• neefektīvi elektrolītiskās korozijas mehānisma apstākļos.

Tādējādi pareizi izvēlēti krāsvielu savienojumi diezgan efektīvi var bloķēt korozijas procesus. Lai to izdarītu, tiem jābūt ar korozijas inhibitoriem, tiem jābūt pietiekamai elastībai un mehāniskai izturībai, laika gaitā nedaudz mainoties.