Corrosie is de spontane vernietiging van metalen oppervlakken onder invloed van metaalinteractie met de omgeving. Vooral bij verhoogde mechanische en thermische spanningen veroorzaken corrosieprocessen grote schade aan staalconstructies. Het correct beoordelen van de corrosiesnelheid betekent het verhogen van de duurzaamheid van het product.
- Classificatie van soorten roest
- Mechanismen van voorkomen en ontwikkeling van corrosieverschijnselen
- Elektrolytisch
- In aanwezigheid van zuren
- In aanwezigheid van ladingen
- Methoden voor het beoordelen van corrosieprocessen
- Bepaling van de snelheid van corrosieprocessen
- De praktijk van corrosietesten van metalen
- Manieren om corrosie te verminderen: mechanisme en effectiviteit
- Metalen coating
- Verven
Classificatie van soorten roest
Corrosie is geclassificeerd volgens de volgende criteria:
- Door de uniformiteit van de stroom. Er is meer uniforme oppervlaktecorrosie (waarbij de wanddikte van het product in dezelfde mate afneemt) en ongelijke focale corrosie, die wordt gekenmerkt door het verschijnen van beschadigde punten of zweren op het stalen oppervlak.
- In de richting van actie. Selectieve corrosie treedt op waarbij alleen bepaalde componenten van de metaalstructuur worden aangetast en contact, waardoor een bepaald metaal wordt vernietigd (voor bimetaalverbindingen).
- Door de schaal van zijn werking staan dergelijke soorten corrosie bekend als intergranulair, destructief werkend langs de korrelgrenzen van staal (met een geleidelijke verspreiding naar binnen), en bulk, die tegelijkertijd het gehele oppervlak aantasten.
De intensiteit van corrosie neemt aanzienlijk toe als, naast ongunstige veranderingen / schommelingen in temperatuur en vochtigheid, trekspanningen, evenals een chemisch agressief medium, bovendien het contactoppervlak van het metaal beïnvloeden.
De intensiteit van corrosie neemt vele malen toe als gevolg van barsten tussen aangrenzende kristallieten en hun blokken. Externe trek-drukspanningen zijn zelfs agressiever op staal.
Mechanismen van voorkomen en ontwikkeling van corrosieverschijnselen
Aangezien de meeste staaloppervlakken werken in een omgeving met een bepaalde vochtigheid, evenals in water, waterige oplossingen van zouten, zuren en alkaliën, is het overheersende mechanisme voor het verschijnen van roest elektrolytisch. De enige uitzondering is ovencorrosie, die optreedt in de metalen structuren van verwarmingsapparaten: daar treedt oppervlaktevernietiging op door de vorming van roest bij hoge temperatuur - aanslag.
naar inhoud ↑Elektrolytisch
Tijdens elektrolytische corrosie in aanwezigheid van zuurstof treedt de ijzerhydratatiereactie van staal op, waarvan het eindproduct ijzeroxidehydraat Fe (OH) 2 is. Dit fenomeen wordt corrosie van het anodetype genoemd. Maar daar eindigt het proces niet. IJzeroxidehydraat is een onstabiele stof en ontleedt in aanwezigheid van water (of waterdamp) vrij snel in verschillende ijzeroxiden:
- bij verhoogde temperaturen wordt voornamelijk ijzeroxide FeO gevormd;
- op kamer of iets hoger - ijzeroxide Fe2O3;
- bij tussenproduct (in het temperatuurbereik + 250 ... + 450 ° C) - magnetisch ijzeroxide-Fe3O4.
In elk geval roest het oppervlak van het staal, alleen indicatoren van dit fenomeen kunnen roodachtig bruin of grijsachtig geel zijn.
naar inhoud ↑
In aanwezigheid van zuren
Een iets ander mechanisme van roestvorming treedt op in aanwezigheid van zuren, zure oplossingen of vloeibare media die geen zuurstof bevatten. Hier vindt de anodische oplossing van staal plaats met de vorming van hydriden - verbindingen van ijzer en waterstof. Maar deze laatste zijn chemisch instabiele stoffen, oxideren snel in lucht en in een vochtige omgeving en vormen ook roest, alleen meer los. IJzerhydriden ontleden in het bijzonder snel wanneer zwavelverbindingen in de atmosfeer of omgeving aanwezig zijn.
naar inhoud ↑In aanwezigheid van ladingen
Volgens het derde schema treedt corrosie op wanneer externe belastingen op de contactoppervlakken worden uitgeoefend. Hier is, naast twee traditionele componenten, noodzakelijkerwijs een derde component aanwezig - smeermiddel. Omdat alle organische verbindingen altijd zuurstof en waterstof bevatten, beginnen mechanochemische oxidatiereacties van het smeermiddel op te treden bij toenemende temperatuur bij het contact. Ze eindigen met het feit dat, in plaats van wrijving te verminderen, het gebruikte en gedeeltelijk al vernietigde smeermiddel het oppervlak actief begint te oxideren en roest vormt.
Methoden voor het beoordelen van corrosieprocessen
De intensiteit van corrosie ten opzichte van staal wordt bepaald afhankelijk van de aard van de corrosieverschijnselen. Begin meestal met een visuele detectie van roest op het oppervlak.
Met behulp van een conventionele microscoop of zelfs een vergrootglas, kan men redelijk nauwkeurig de intensiteit van corrosieprocessen en de mate van schade aan een metalen oppervlak beoordelen.
De zogenaamde corrosie-indicatoren worden nauwkeuriger bepaald door de mate van schade. Met hun hulp kunt u ontdekken:
- gewichtsverlies door corrosie;
- vermindering van de lineaire grootte van het onderdeel of de structuur;
- schade-intensiteit afhankelijk van de verblijftijd van het onderdeel in een corrosieve omgeving.
Naast een kwantitatieve beoordeling van de aanwezigheid van roest, is een kwalitatieve ook mogelijk. De indicatoren zijn geïdentificeerde veranderingen in de microstructuur van staal. Dus wordt intergranulaire of selectieve corrosie gedetecteerd. Veel minder vaak worden de intensiteit en snelheid van corrosie bepaald door een verandering in de chemische samenstelling van de omgeving van het metaal of door de hoeveelheid vrijgekomen waterstof.
Specifieke corrosie-indicatoren die de corrosiesnelheid beïnvloeden, zijn onder meer:
- Integrale corrosiekarakteristiek. Het wordt berekend als het massaverlies van het staalproduct over het jaar gedeeld door het oppervlak waarop roest verscheen. In dit geval wordt het oppervlak van het gecorrodeerde staal beschouwd als een waarop er zelfs enkele beschadigde punten zijn.
- Lineaire corrosie. Het wordt berekend afhankelijk van de dichtheid van het onderdeel en de dikte van de productlaag die in de loop van het jaar is gecorrodeerd.
Wat is de beste waarde om te gebruiken? Als het mogelijk is om een onderdeel nauwkeurig te wegen voor en na de werking ervan, of om veranderingen in de chemische samenstelling van de oplossing waarin dit onderdeel functioneerde te evalueren, heeft een integrale beoordeling van corrosieprocessen de voorkeur. In het bijzonder wordt de prestatie van contactvet geëvalueerd. Als het onderdeel slechts enkele keren per jaar wordt gecontroleerd of de beoordeling van de intensiteit van corrosieverschijnselen onmiddellijk moet worden uitgevoerd, is het beter om de tweede parameter te gebruiken.
naar inhoud ↑
Bepaling van de snelheid van corrosieprocessen
Corrosie-indicatoren helpen ook de intensiteit van ongunstige veranderingen te bepalen. Gebruik hiervoor het concept 'metaalcorrosiesnelheid'. Het kan worden geschat aan de hand van twee verschillende kenmerken die in de loop van de tijd variëren.
Corrosie-indicatoren kunnen worden ingesteld met de volgende kwantitatieve kenmerken:
- per gebied van het gecorrodeerde oppervlak;
- totaal gewichtsverlies;
- door veranderingen in dichtheid;
- door de verblijftijd van het onderdeel of de constructie in een corrosieve omgeving (dag);
- om de dikte te verminderen.
In dit geval kunnen kwantitatieve criteria voor het beoordelen van de aard van staalcorrosie gedurende een bepaalde periode zijn:
- absoluut corrosieverlies over het gebied;
- het veranderen van de lineaire afmetingen van het product;
- lineaire corrosieweerstand;
- corrosiesnelheid;
- lineaire corrosiesnelheid (millimeter per jaar);
- totale corrosieweerstand of duurzaamheid.
In de praktijk hangt de toepassing van het ene of het andere criterium af van de methode om het metalen oppervlak te beschermen. Het kan worden geverfd weerbestendige vervenen u kunt metaal met beschermende coatings gebruiken. Als corrosie gelijkmatig verloopt, kan de effectiviteit van de bescherming nauwkeuriger worden geëvalueerd.
Als de intensiteit van roestvorming op verschillende plaatsen van het product anders is, kan de meest geschikte beschermingsmethode alleen worden gekozen wanneer het onderdeel wordt belast met externe trekspanningen. Na verloop van tijd verandert niet alleen het uiterlijk van het oppervlak, maar ook enkele van zijn fysieke kenmerken, met name de warmtegeleiding en elektrische weerstand.
naar inhoud ↑De praktijk van corrosietesten van metalen
Corrosie-indicatoren zijn klimaatfactoren - temperatuur, samenstelling en relatieve vochtigheid van de omgeving, de aard van de verdeling van externe belastingen. Het is ook noodzakelijk om rekening te houden met de verandering in verlichting per tijdstip van de dag, de hoeveelheid neerslag, mogelijke luchtvervuiling. In gebieden met rookafvalemissies in de buurt van chemische fabrieken en metallurgische fabrieken, vergezeld van een sterke toename van het percentage SO2, worden corrosieprocessen sterk geactiveerd.
Als indicatoren voor corrosie-activiteit kunt u de kwantitatieve afhankelijkheid van corrosie op tijd gebruiken:
- Lineair - meestal is dit typisch voor metalen oppervlakken die geen beschermende coating hebben.
- Exponentieel afnemend - aangetroffen in zuurcorrosie van conventionele metalen en legeringen.
- Exponentieel groter - wanneer er een beschermende coating op het oppervlak van het onderdeel zit.
De intensiteit van roestvorming onder dergelijke omstandigheden vermindert:
- lage windsnelheid;
- verminderde cyclische veranderingen in de tijd in relatieve vochtigheidsindicatoren;
- de aard van het effect van een corrosief medium op het oppervlak.
Met een zwakke wind of de afwezigheid ervan, zijn er geen voorwaarden voor het mengen van de stroom die het contactoppervlak van het staal wast. Met langdurige fasen van lage en hoge luchtvochtigheid gedurende het jaar, heeft een film van oppervlakteroest de tijd om zich te vormen, zwellen en te scheiden van het basismetaal. De oppervlaktedikte zal afnemen, maar de corrosieprocessen moeten eerst 'starten', en dit vereist niet alleen tijd, maar ook geschikte omstandigheden - wind of veranderingen in de chemische samenstelling van lucht, wat niet altijd het geval is.
Vocht, zuur of alkali kunnen het oppervlak van het staal bereiken in de vorm van druppels of door spray. De eerste methode is typisch voor gebieden met verhoogde regenval en de tweede voor ongunstige omgevingen waarin het onderdeel of de metalen structuur werkt.
Manieren om corrosie te verminderen: mechanisme en effectiviteit
Het vermogen van een geverfd oppervlak om corrosieprocessen te weerstaan, is afhankelijk van welk corrosiemechanisme de overhand heeft. Bijvoorbeeld, bij een constante blootstelling aan een chemisch actief medium, verandert het potentiaalverschil van het externe oppervlak van het metaalproduct en de interne volumes aanzienlijk. In dit geval treden corrosieve stromingen op die het corrosieproces versterken (een fenomeen dat vaak de vernietiging van stalen buizen in ondergrondse pijpleidingen veroorzaakt). Hier geeft kleuring geen effect, omdat de chemische samenstelling van het oppervlak bedekt met een laag verf niet verandert in de loop van de tijd.
naar inhoud ↑Metalen coating
Het is een andere zaak wanneer het oppervlak is bedekt met een metaal met een negatief elektrolytisch potentieel met betrekking tot redoxprocessen. Met de overheersing van oxidatieve reacties, is het effectiever om staal te beschermen door een oppervlaktecoating aan te brengen die aluminium en zink bevat - metalen die in hun zuurstofactiviteit 'achterblijven' van ijzer.
Dergelijke processen - verzinken en aluminiseren - worden veel gebruikt in de praktijk van corrosiewerende bescherming van stalen eenheden en afzonderlijke onderdelen die zich in een oxiderende omgeving bevinden. Kleuring in deze situaties is van nature een hulpmiddel om de decoratieve eigenschappen van het oppervlak te vergroten.
In een reducerende omgeving kan het proces van de vorming van ijzerhydriden effectief worden geblokkeerd door het creëren van oppervlaktebekledingen van metalen die zich "rechts" van waterstof bevinden: dit is koper en alle edelmetalen. Koperplateren, hoewel in de praktijk gebruikt, wordt meestal uitgevoerd voor relatief kleine oppervlakken, omdat het een zeer kostbaar proces is in termen van financiën. Het is voor dergelijke situaties dat kleuren kunnen en moeten worden toegepast.
naar inhoud ↑Verven
De beschermende rol van verven bestaat uit het feit dat corrosieremmers altijd aanwezig zijn in hun samenstelling - componenten die de snelheid van kalkvormingsprocessen in de loop van de tijd vertragen. De chemische formules van de remmende stoffen zijn zodanig ontworpen dat het uiterlijk van roest hierdoor wordt gestopt. Dankzij de elasticiteit van moderne kleurstoffen kunnen coatings met succes oppervlaktespanningen weerstaan die het begin van corrosieprocessen veroorzaken.
De corrosiewerende eigenschappen van verven nemen toe als ze organosiliciumpolymeren bevatten die het vermogen van het geverfde oppervlak vergroten om veranderingen in vochtigheid en temperatuur te weerstaan, ongeacht het seizoen. Dergelijke verven hebben echter twee belangrijke nadelen:
- giftig;
- niet effectief in de omstandigheden van het elektrolytische corrosiemechanisme.
Aldus kunnen correct gekozen kleurstoffen corrosieprocessen vrij effectief blokkeren. Om dit te doen, moeten ze corrosieremmers bevatten, voldoende elasticiteit en mechanische sterkte hebben, die in de loop van de tijd enigszins veranderen.
