Fraze "metalna korozija" zaključuje mnogo više od naziva popularnog rock benda. Korozija neopozivo uništava metal, pretvaravši ga u kanal: od cijelog željeza proizvedenog u svijetu, 10% će se u potpunosti srušiti iste godine. Situacija s ruskim metalom izgleda ovako - sav metal postavljen tokom godine u svaku šestu peći domene naše zemlje postaje zahrđale cijevi prije kraja godine.

Izraz "košta peni" u vezi sa korozijom metala više je nego istina - godišnja šteta uzrokovana korozijom je najmanje 4% godišnjeg dohotka bilo koje razvijene zemlje, a u Rusiji se izračunava količina štete decenija-cifreni broj. Dakle, šta uzrokuje korozivne procese metala i kako se nositi sa njima?

Šta je korozija metala

Uništavanje metala kao rezultat elektrohemijskog (raspuštanje u zraku ili vodenim srednjim ili vodenim srednjim srednjim ili vodenim sredstvima) ili hemijskom (formiranje metalnih spojeva sa visokim agresijskim hemijskim sredstvima) interakcije sa vanjskim okruženjem. Proces korozije u metalima može se razvijati samo u nekim površinskim površinama (lokalna korozija), pokriti cijelu površinu (ujednačenu koroziju) ili uništiti metal duž granica žita (interkristalni korozij).

Metal pod utjecajem kisika i vode postaje labavi puder, poznatiji kao hrđa (FE 2 o 3 · h 2 o).

Hemijska korozija

Ovaj postupak se odvija u medijima koji nisu električni provodi (suhi gasovi, organske tečnosti - naftni proizvodi, alkoholi itd.) I intenzitet korozije povećava se s povećanjem temperature - kao rezultat toga, formiran je oksidni film površinu metala.

Hemijska korozija podliježu apsolutno svim metalima - i crnim i obojenim. Aktivni obojeni metali (na primjer - aluminijum) pod utjecajem korozije obloženi su oksidnim filmom koji sprečava duboku oksidaciju i zaštitu metala. I takav malo aktivni metal, poput bakra, pod utjecajem vlage zraka stječe zelenkastu raciju - patinu. Štaviše, oksidni film štiti metal od korozije koji nije u svim slučajevima - samo ako je kristalna hemijska struktura rezultirajuće filmova značajna po strukturi metala, u protivnom neće pomoći.

Legure su podložne drugoj vrsti korozije: neki elementi legura nisu oksidirani, već su obnovljeni (na primjer, u kombinaciji visoke temperature i pritiska u čelikama, karbide se smanjuju hidrogenom), dok legure potpuno gube potrebne karakteristike.

Elektrohemijska korozija

Proces elektrohemijske korozije nije potreban obvezni uranjanje metala u elektrolit - dovoljno tankolični film na svojoj površini (često elektrolitička rješenja impregniraju okoliš oko metala (betona, tla itd.)). Najčešći uzrok elektrohemijske korozije je rasprostranjena upotreba domaćinstava i tehničkih soli (natrijum i kalijum hloridi) za uklanjanje leda i snijega na putevima zimi - posebno trpe automobile i podzemne komunikacije (prema statistikama, godišnjim gubicima u Ujedinjenom Države od upotrebe soli u zimskom periodu. 2,5 milijardi dolara).

Događa se: Metali (legure) su izgubljeni dio atoma (odlaze u elektrolitičko rješenje u obliku jona), elektroni koji zamjenjuju izgubljene atome naplaćuju se negativnim nabojem, dok elektrolit ima pozitivan naboj. Formiran je galvanski par: metal je uništen, postepeno su sve njegove čestice postale dio rješenja. Elektrohemijska korozija može prouzrokovati lutanje struje koje nastaju prilikom curenja iz električnog kruga struje struje struje u vodena rješenja ili u tlo i odatle u izgradnju metala. Na tim mjestima gdje lutajuće struje izlaze iz metalnih konstrukcija natrag u vodu ili u tlu, dolazi do sramote metala. Posebno često lutajuće struje nastaju na mjestima kretanja zemaljskog električnog prijevoza (na primjer, tramvaja i željezničke lokomotive na električnoj vučici). Za samo godinu dana lutajuće struje silom u 1a mogu rastvarati željezo - 9,1 kg, cink - 10,7 kg, olovo - 33,4 kg.

Ostali uzroci metalne korozije

Zračenje, produktivnost Proizvodi mikroorganizama i bakterija doprinose razvoju korozivnih procesa. Korozija uzrokovana morskim mikroorganizmima štete dna brodova, a korozijski procesi uzrokovani bakterijama čak imaju svoje ime - biokorozion.

Kombinacija efekata mehaničkih naprezanja i vanjsko okruženje ubrzava koroziju metala - njihova otpornost na toplinu je smanjena, oštećeni su površinski oksidnici, a na tim mjestima na kojima se pojavljuje heterogenost i pukotine, aktivira se heterogenost i pukotine.

Metalne mjere zaštite od korozije

Neizbježne posljedice tehničkog napretka su zagađenje našeg staništa - proces koji ubrzava koroziju metala, jer im vanjsko okruženje pokazuje sve veću agresiju. Nema načina za potpuno isključenje korozijskog uništavanja metala ne postoji, sve što se može učiniti je usporiti ovaj proces.

Da biste smanjili uništavanje metala, možete učiniti sljedeće: Smanjite agresiju srednjeg okruženja metalnog proizvoda; povećati otpor metala na koroziju; Isključite interakciju metala i tvari iz vanjskog okruženja koja pokazuje agresiju.

Čovječanstvo za hiljade godina sudilo je na mnogim načinima zaštite metalnih proizvoda od hemijske korozije, neki od njih se navode za ovaj dan: premaz masti ili uljem, ostalim metalima, korozivnoj mjeri (najstariji metoda) Već više od 2 hiljade godina - slučaj (premaz TIN)).

Protivkorozijska zaštita s nemetalnim premazima

Nemetalni premazi - boje (alkid, ulje i emajl), lakovi (sintetički, bitumenski i katar) i polimeri formiraju zaštitni film na površini metala, eliminirajući (u svom integritetu) kontakt sa vanjskim okruženjem i vlagom.

Upotreba boja i lakova korisna je za činjenicu da se ovi zaštitni premazi mogu primijeniti izravno na montažnom i gradilištu. Metode primjene materijala za lakiranje su jednostavne i mogu se mehanizirati, obnavljaju oštećene prevlake mogu biti "na mjestu" - tijekom rada, ovi materijali imaju relativno nisku cijenu i njihovu potrošnju po jedinici površine je mali. Međutim, njihova učinkovitost ovisi o poštivanju s nekoliko uvjeta: poštivanje klimatskih uvjeta u kojima će se upravljati metalni dizajn; potreba za korištenjem isključivo visokokvalitetnih materijala za boje; Strogo pridržavanje tehnologije za nanošenje metalnih površina. Materijali za lakiranje najbolji su za primjenu više slojeva - njihov iznos pružit će bolju zaštitu od atmosferskih efekata na metalnoj površini.

Uloga zaštitnih premaza na koroziji može izvesti polimere - epoksirane smole i polistiren, polivinil hlorid i polietilen. U građevinskom radu, hipotekarni dijelovi izrađeni od armiranog betona prekriveni su smjesom premaza i perhlorvinin, cement i polistiren.

Zaštita željeza od korozijskih premaza iz drugih metala

Postoje dvije vrste inhibitora metalnih premaza - zaštitnika (cink, aluminijumski i kadmijum premazi) i otporan na koroziju (srebrne prevlake, bakar, nikal, hrom i olovo). Inhibitori se primjenjuju u hemijskoj metodi: prva grupa metala ima veću elektronaponosljivost u odnosu na žlijezdu, drugi su veći električni ubodi. Metalni premazi željezne limene limenke (bijele limenke, konzervirane limenke) i cink (pocinčano željezo - krovište) proizvedeno iz njega), dobivene istezanjem lima za topljenje jednog od ovih metala.

Često se ojačalo od livenog i čelika podliježu cinku, kao i vodenim cijevima - ova operacija značajno povećava njihov otpor koroziji, ali samo u hladnoj vodi (s vrućom vodom, pocinčane cijevi nose se brže od ne-cinka). Uprkos efikasnosti pocinčavanja, ne daje savršenu zaštitu - premazivanje cinkom često sadrži pukotine za uklanjanje koje je potrebno predznaka metalnih površina (potreban je prevlaka od metala (niktel). Cink premazi ne dopuštaju im materijali za boje - ne postoji stabilan premaz.

Najbolje rješenje za zaštitu od korozije je aluminijski premaz. Ovaj metal ima manji udio, što znači da je manje konzumiranje, aluminizirane površine mogu se obojiti i sloj lakiranja će biti stabilan. Pored toga, aluminijski premaz u odnosu na pocinčani premaz ima veću otpornost u agresivnim okruženjima. Alumiminizacija je slabo distribuirana zbog složenosti ovog premaza na metalnom limu - aluminijum u rastopljenom stanju izlaže visoku agresiju drugim metalima (iz tog razloga, aluminijum se ne može čuvati u čeličnom kupku). Možda će ovaj problem biti u potpunosti riješen u vrlo skoroj budućnosti - originalni način obavljanja aluminija pronašli su ruski naučnici. Suština razvoja ne može uranjati čelični lim u aluminijski topljenje i podignite tečni aluminij na čelični lim.

Povećana otpornost na koroziju dodavanjem legiranih aditiva čeličnim legurima

Uvod u čeličnu leguru hroma, titanijuma, mangana, nikla i bakra omogućava da dobijete legirani čelik sa visokim antikorozivnim svojstvima. Poseban udio čelične legure daje veliki udio hroma, zbog kojeg se na površini konstrukcija formira veliki oksidni oksid. Uvod u sastav bakra sa niskim legurom i ugljičnim čelikom (od 0,2% na 0,5%) omogućava povećavanje njihove korozivne stabilnosti za 1,5-2 puta. Legirani aditivi unose se u čelik s pravilima Tammana: Visoka korozivna stabilnost postiže se kada jedan atom legiranih metalnih računa za osam gvozdenih atoma.

Mjere za suzbijanje elektrohemijske korozije

Da bi se smanjio, potrebno je smanjiti korozivnu aktivnost medija uvođenjem nemetalnih inhibitora i smanjenje broja komponenti koje mogu pokrenuti elektrohemijsku reakciju. Na taj će način biti smanjenje kiselosti tla i vodenih rješenja u dodiru s metalima. Da bi se smanjilo koroziju željeza (njegove legure), kao i mesinga, bakar, olovo i cink iz vodenih rješenja, potrebno je ukloniti ugljični dioksid i kisik. U industriji električne energije, uklanjanje iz vodenih hlorida koji su sposobni utjecati na lokalnu koroziju. Koristeći gubitak tla, može se smanjiti po svojoj kiselosti.

Zaštita od lutajućih struja

Smanjenje elektrokorrozije podzemnih komunikacija i gutanja metalnih konstrukcija mogući su podložni nekoliko pravila:

• građevinsko mjesto koje služi izvor lutajuće struje mora se kombinirati s metalnim dirigenticom s tramvajem;
• grijaće mreže trebaju biti postavljene na maksimalnoj udaljenosti od željeznica, za koje se električni prijevoz pomiče, minimiziraju broj njihovih raskrižja;
• upotreba električne izolacijske cijevi podržava za povećanje otpornosti na tranziciju između tla i cjevovoda;
• na ulazima na objekte (potencijalni izvori lutanja struje), potrebna je ugradnja izolacijskih prirubnica;
• na prirubničkim prirubnicima i kompenzatorima surade ugradite provodljive uzdužne skakače - za izgradnju uzdužne električne provodljivosti na zaštićenom odjeljku cjevovoda;
• da bi se razila potencijala cjevovoda smještenih paralelno, potrebno je uspostaviti poprečne elektrokeepers na susjednim odjeljcima.

Zaštita metalnih objekata opremljenih izolacijom, kao i čeličnim konstrukcijama male veličine, vrši se pomoću gazišta koja vrši funkciju anode. Materijal za gazište poslužuje jedan od aktivnih metala (cink, magnezijum, aluminij i njihove legure) - popričava većinu elektrohemijske korozije, uništavanja i održavanja glavne gradnje. Jedna anoda iz magnezijuma, na primjer, pruža zaštitu za 8 km cjevovoda.

Abdyuzhanov Rustam, posebno za rmnt.ru

Korozija metala (od kasno kasno. Korozio - Rogue) - Fizičko-hemijska interakcija metalnog materijala i srednja, što dovodi do pogoršanja u operativnim svojstvima materijala, okoliša ili tehničkog sustava, čiji su dijelovi.

Metali zasnovani na koroziji su hemijska reakcija između materijala i srednjeg ili između njihovih komponenti koje teče na granici fazne particije. Ovaj proces je spontani i takođe je posledica.redox reakcije sa komponentama okoliša. Hemikalije koje uništavaju građevinske materijale nazivaju se agresivnim. Agresivni medij može poslužiti kao atmosferski zrak, voda, razna rješenja hemikalija, gasova. Proces uništavanja materijala poboljšava se ako u vodi postoji i mali broj kiselina ili soli u vodi, u tlima u prisustvu soli vode i oscilacije podzemnih voda.

Procesi korozije klasificiraju:

1) pod uvjetima korozije

2) mehanizmom procesa,

3) prirodom uništenja korozije.

Od uslovi korozijekoji su vrlo raznoliki, ukinuli nekoliko vrsta korozije.

Korozijska okruženja i uništava ih je toliko karakteristična da se procesi korozije događaju u ovim okruženjima. Dakle, rasporedite korozija gasa, I.E. hemijska korozija Pod djelovanjem vrućih plinova (na temperaturi puno iznad točke rose).

Neki su slučajevi karakteristični elektrohemijska korozija (uglavnom s katodnim smanjenjem kisika) u prirodnim okruženjima: atmosferski - u čistom ili kontaminiranom zraku tokom vlage, dovoljne za formiranje filma Elektrolita filma (posebno u prisustvu agresivnih gasova, na primjer CO 2, CL 2 ili kiseline, soli itd.); More - pod djelovanjem morske vode i podzemlje - u tlima i tlima.

Korozija pod naponom Razvija se u zoni zatezne ili savijanje mehaničkih opterećenja, kao i preostale deformacije ili toplotne napone i, u pravilu dovodi do transkristalne pukotine korozije, na primjer, čeličnim kablovima i oprugama u atmosferskim uvjetima, ugljajnom stanju i nehrđajući čelik u parilnim instalacijama, titanijumske legure od titana u morskoj vodi itd.

Sa alternativnim opterećenjima može se manifestirati korozijski umor, izražena u manje ili više oštrog smanjenja ograničenja metalnog umora u prisustvu korozijskog medija. Korozijska erozija (ili korozija trenjem) To je ubrzano metalno trošenje sa istodobnim efektima uzajamno jačajućih korozije i abrazivnih faktora (klizno trenje, tok abrazivnih čestica itd.).

Kavitaciona korozija koja se odnosi na to u kavitacijskim režimima metala koji teče agresivnim medijom, kada kontinuirano pojavljivanje i "zamršeno" malih vakuumskih mjehurića stvaraju tok destruktivnih mikrohidrauličnih udaraca koji djeluju na metalnoj površini. Mogu se uzeti u obzir bliske vrste fretting - korozija, primijećeno u kontaktnim mjestima čvrsto komprimirano ili se valjaju sama duž ostalih detalja, ako se pomak mikroskopskih pomaka pojavljuju između njihovih površina.

Propuštanje električne struje kroz metalnu granicu sa agresivnim srednjim uzrocima ovisno o prirodi i smjeru prolaza dodatne anode i katodnih reakcija koje mogu direktno ili indirektno dovesti do ubrzane lokalne ili potpune uništavanje metala ( korozija lutanja struje). Slična uništavanja lokalizirana u blizini kontakta mogu uzrokovati kontakt u elektrolitu dva heterogena metala koja tvore zatvoreni galvanski element - kontaktirajte koroziju.

U uskim prazninama između dijelova, kao i pod neispravnim premazom ili rasta, gdje elektrolit prodire, ali može se razviti pristup bez kisika koji se može razviti za pasiviju metala. prorezati korozijuU kojem se rastvor metala uglavnom javlja u utoru, a katodne reakcije su djelomično ili u potpunosti odlaze pored njega na otvorenoj površini.

Uobičajeno je dodijeliti i biološka korozija , trčanje pod utjecajem bakterija prirodnog životnog proizvoda i drugih organizama i zračenje korozije- Kada je izložen radioaktivnom zračenju.

1 . Korozija gasa- Korozija metala u plinovima na visokim temperaturama (na primjer, oksidacija i dekarburizacija čelika prilikom zagrijavanja);

2. Atmosferska korozija- Korozija metala u atmosferi zraka, kao i bilo koji vlažni plin (na primjer, hrđajući čelične konstrukcije u radionici ili na otvorenom);

Atmosferska korozija je najčešća vrsta korozije; Oko 80% metalnih konstrukcija djeluje u atmosferskim uvjetima.
Glavni faktor koji određuje mehanizam i brzinu atmosferske korozije je stupanj hidratantne metalne površine. Stuporom vlage nalaze se tri glavne vrste atmosferske korozije:

• Vlažna atmosferska korozija - Korozija u prisustvu vidljivog filma vode na površini metala (debljina filma od 1mkm do 1 mm). Korozija ove vrste primijećena je po relativnom vlažnosti od oko 100%, kada se odvija kondenzacija kapljenja na metalnoj površini, kao i izravnim načinom vode do površine (kiša, površinski hidrotretiranje itd.);
  
• Vlažna atmosferska korozija - korozija u prisustvu tanke nevidljive filmova vode na površini metala, koji se formira kao rezultat Capelara, adsorpcije ili hemijskog kondenzata po relativnom vlažnosti zraka ispod 100% (debljina filma od 10 do 1000 Nm);
  
• Suva atmosferska korozija - Korozija u prisustvu vrlo tankog adsorpcijskog filma vode na površini metala (otprilike nekoliko molekularnih slojeva ukupne debljine od 1 do 10 Nm), koji se ne može smatrati solidnim i imaju svojstva elektrolita.
  

Očito je da minimalno trajanje korozije odvija se na suvoj atmosferskoj koroziji, koja se nastavlja pod mehanizmom hemijske korozije.

Uz povećanje debljine vodenog filma, mehanizam korozije iz hemikalije na elektrohemijsku, što odgovara brzom povećanju stope procesa korozije.

Iz gornje ovisnosti može se vidjeti da maksimalna stopa korozije odgovara granicama regija II i III, tada se promatra neki usporavanje korozije zbog poteškoće difuzije kisika kroz zadebljeni sloj vode. Još deblji slojevi vode na metalnoj površini (odjeljak IV) dat se samo na manje usporavanje korozije, jer će u manjoj mjeri utjecati na difuziju kisika.

U praksi nije uvijek moguće izrazito razlikovati ove tri faze atmosferske korozije, jer ovisno o vanjskim uvjetima postoji tranzicija iz jedne tipa u drugu. Na primjer, metalna struktura koja je korodirala mehanizmom suhe korozije, s povećanjem vlažnosti zraka, bit će korozivan prema mehanizmu vlažne korozije, a tokom ispada padavine bit će vlažne korozije. Kada se vlaga osuše, proces će se promijeniti u suprotnom smjeru.

Brojni faktori utiču na stopu atmosferske korozije metala. Glavni prema njima treba smatrati trajanjem vlažnosti površine, što se određuje uglavnom vrijednosti relativne vlage. Istovremeno, u većini praktičnih slučajeva, stopa od metalne korozije naglo se povećava samo kada se postigne određena kritična vrijednost relativne vlage u kojoj se na metalnoj površini pojavljuje čvrsti vlažni film kao rezultat kondenzacije vode.

Učinak relativne vlažnosti zraka po stopi atmosferske korozije ugljičnog čelika bio je prikazan na slici, ovisnost o povećanju mase korozijskih proizvoda M o relativnom vlažnosti w dobivena je izlaganjem čeličnih uzoraka u atmosferi koja sadrži 0,01 % Tako 2 za 55 dana.

Vrlo snažno utječe na stopu atmosferske korozije u zraku nečistoća SO 2, H 2 S, NH 3, HCl i sur. Rastvaranje u vodenom filmu, oni povećavaju svoju električnu provodljivost i

Čvrsti čestice iz atmosfere, padajući na metalnu površinu, mogu se otopiti, činiti kao štetne nečistoće (NACL, na 2 SO 4) ili u obliku čvrstih čestica za olakšavanje kondenzacije vlage na površini (čestice ugljena, prašina, abrazivne čestice i slično.).

U praksi je teško identificirati utjecaj pojedinih faktora na stopu korozije metala u specifičnim uvjetima rada, ali moguće je otprilike procijeniti, na osnovu generaliziranih karakteristika atmosfere (procjena je data u relativnim jedinicama ):

suvo kontinental - 1-9
Morska mreža - 38
Sea Industrial - 50
Industrijska - 65.
Industrijska, snažno zagađena - 100.

3 . Tečna korozija- Korozija metala u tečnom medijumu: u ne-elektrolitu(Bromine, rastopljeni sumpor, organski otapalo, tekuće gorivo) i u elektrolitu (kiselina, alkalna, sol, marinac, riječna korozija, korozija u rastopljivim solima i alkalisom). Ovisno o uvjetima interakcije između metala, tekuća korozija metala razlikuje se punom, nepotpunom i promjenjivom uranjanjem, korozijom na vodenoj liniji (u blizini granice između metala uronjenog i ne-furnira u korozivnom medijumu ), korozija u ne-otpornoj (mirnoj) i mešanom (premeštanom) korozijskom medijumu;

Tečna korozija

4. Podzemna korozija - Korozija metala u tlima i tlima (na primjer, hrđavanje podzemnih čeličnih cjevovoda);

Podzemna korozija

Prema njegovom mehanizmu je električno. Korozija metala. Podzemna korozija zbog tri faktora: korozijska agresivnost tla i tla (korozija tla), akcija lutajućih struja i vitalna aktivnost mikroorganizama.

Korozijska agresivnost tla i tla određena je njihovom strukturom, granule-lometričnom. Šminka, UD. Električni. Otpornost, vlaga, prozračnost, pH itd. Obično je korozivna agresivnost tla u odnosu na ugljične stolice procjenjuje ud. Električni. Otpornost tla, prosječna gustina katodne struje kada je potencijal elektrode 100 mV negativan od potencijala korozije čelika; U odnosu na aluminij, korozijska djelata tla procjenjuje se sadržajem hlora, željeznih jona u sebi, vrijednosti pH, u odnosu na vodeni sadržaj nitratnih jona, humusa, pH vrijednosti.

5. Biokorrozija - Korozija metala pod utjecajem života mikroorganizama (na primjer, povećala je koroziju čelika u bakteriji sulfata tla);

Biokorrozija

Biokorrozije podzemnih struktura nastaju zbog OSN-a. Vitalna aktivnost sulfata, sermoksičnih i željeznih bakterija, prisustvo bakteriologa u raži. Uzorka studija tla. Sulfitrang bakterije su prisutne na svim tlima, ali u primjetnoj stopi, biokorozion se nastavlja samo kad voda (ili tla) sadrži 105-106 održivih bakterija u 1 ml (ili u 1 g).

6. Odtrukturna korozija - korozija povezana sa strukturnom heterogenom metala (na primjer, ubrzanje procesa korozije u rješenjima H 2 S0 4 ili HCL s katodnim uključivanjem: karbide u čeliku, grafit u livenom željeznu, intermetalid u duraluminu);

Strukturna korozija

7. Korozija vanjske struje - Elektrohemijska korozija metala pod utjecajem struje iz vanjskog izvora (na primjer, raspuštanje čelične anodne uzemljenja katodne zaštitne stanice podzemnog cjevovoda);

Korozija vanjske struje

8. Korozija lutanja struje- elektrohemijska korozija metala (na primjer, podzemni cjevovod) pod utjecajem lutajuće struje;

Glavni izvori lutanja struje u Elektritskom krugu Zemlju. DC željeznice, tramvaj, mitropolitni, minski električni prijevoz, dc Power Line na žičanim sistemom - Zemlja. Najveće uništavanje lutarskih struja uzrokovano je u onim mjestima podzemnih objekata, gdje trenutni teče iz struktura u zemlju (t. Nic. Anode zone) .herters od željeza od korozije od strane lutačkih struja su 9,1 kg / a · godina.

Na podzemnom metalu. Konstrukcije mogu protočiti struje reda stotine pojačala i u prisustvu štete u zaštitnom premazu, trenutna gustina koja teče iz strukture u anodnoj zoni je toliko velika da se u kratkom periodu formiraju u zidovima građevine kroz štetu. Stoga, u prisustvu anodnih ili alternativnih zona na podzemnom metalu. Zgrade Korozije lutajućim strujama obično su opasnija od korozije tla.

9. Kontaktirajte koroziju - Elektrohemijska korozija uzrokovana kontaktom metala sa različitim stacionarnim potencijalima u datom elektrolitu (na primjer, korozija u morskom vodom od aluminijskih legura, koji su u kontaktu sa bakrenim dijelovima).

Kontaktirajte koroziju

Kontakt Korozija u visokoj električnoj provodljivosti mogu se pojaviti u sljedećim privatnim slučajevima:

kada se obratite nisko legiranim čelikom, raznim brendovima, ako se jedan od njih dopira bakra i (ili) nikl;


kada se ovi elementi uvode u zavare u procesu čeličnog zavarivanja, a ne dopirani tim elementima;


kada je izloženo čeličnim konstrukcijama, ne dopiranjem bakra i niklom, kao i od pocinčanog čelika ili aluminijskih legura, prašine koja sadrži teške metale ili njihove okside, hidrokside, soli; Navedeni materijali su katode s obzirom na čelik, aluminijum, metalne zaštitne premaze;


ako dođete na dizajn navedenih materijala vodenih tokova s \u200b\u200bkorozivnim bakrenim dijelovima;


u slučaju dodira sa pocinčanim čeličnim konstrukcijama ili aluminijskim legurom, grafitnom ili željezno prašinom za rude, koks mrvica;


kada kontaktirate legure aluminija, jedno drugo, ako je jedna legura (katoda) dopirana bakra, a druga (anoda) ¾ ne;

10. Prorezati koroziju - Ojačanje korozije u kreme i praznine između metala (na primjer, u navojnim i prirubničkim spojevima čeličnih konstrukcija u vodi), kao i u mjestima lošeg metalnog kontakta s nemetalnim korozijskim inerkativnim materijalom. Inherentno u strukturama od nehrđajućeg čelika u agresivnim tečnim medijima, u kojima su materijali izvan uskih utora i praznina stabilni zbog pasivnog stanja. Zbog formiranja na njihovoj površini zaštitnog filma;

11. Korozija pod naponom - Korozija metala dok su istovremeno izloženi korozivnim srednjim i mehaničkim naprezanjima. Ovisno o prirodi opterećenja, korozija može biti korozivna na stalnom opterećenju (na primjer, korozijom metala pare kotlova) i korozije s promjenjivim opterećenjima (na primjer, korozijom osi i šipki pumpi, opruga, čeličnih konopa) ; Istovremeni učinak korozije srednje i alternativne ili ciklične zatezne opterećenja često uzrokuje umor za koroziju - spuštanje granice zamora metala;

Korozija pod naponom

12. Korozijska kavitacija - uništavanje metala uzrokovano istovremenim korozijom i utjecajima vanjskih okruženja (na primjer, uništavanje okidača okidača);

Korozijska kavitacija

Kavitacija - (od lat. Cavitas - praznina) - obrazovanje u tekućim šupljinama (kavitacijski mjehurići ili šupljina) ispunjena gasom, parom ili smjesom. Kavitacija se javlja kao rezultat lokalnog smanjenja tlaka u tečnosti, što se može pojaviti s povećanjem brzine (hidrodinamičke kavitacije). Kretanje s potokom do većeg tlačnog područja ili za vrijeme kompresije na pola emitiranja, kavitacijski mjehurići uboji, zračeći udarnim valom.

Kavitacija u mnogim slučajevima je nepoželjna. Na uređajima, na primjer, vijci i pumpe, kavitacija uzrokuje puno buke, oštećuje njihove komponente, uzrokuju vibracije i smanjenu efikasnost.

Kada se uništavaju mjehurići kavitacije, tekućina energija se fokusira u vrlo malim količinama. Stoga se formiraju mjesta povišene temperature, a pojavljuju se šok valovi, koji su izvori buke. Kada se uništava, Kavern je pušten puno energije, što može izazvati osnovnu štetu. Kavitacija može uništiti gotovo svaku supstancu. Posljedice uzrokovane uništavanjem kaverte vode do velikog trošenja komponenti i može značajno smanjiti radni vijek vijaka i pumpe.

Da bi se spriječilo kavitaciju

• odaberite materijal (molibden čelik) otporan na ovu vrstu erozije;
  
• smanjiti hrapavost površine;
  
• smanjite turbulenciju protoka, smanjite broj okreta, učinite ih glatkim;
  
• ne dozvolite direktan utjecaj mlaznice erozije u zid uređaja, primjenjujući reflektore, mlazne razdjelnike;
  
• pročišćavanje gasova i tečnosti iz čvrstih nečistoća;
  
• ne dozvolite hidrauličkim mašinama u režimu kavitacije;
  
• nosite sistematsku kontrolu nad trošenjem materijala.
  

13. korozija trenjem(korozijska erozija) - uništavanje metala uzrokovano istodobnim efektom korozije i trenja (na primjer, uništavanje osovine osovine kada se ležaj pere morskom vodom);

14. Freating-Corrozija- Korozija metala sa oscilatornim kretanjem dviju površina u odnosu na uvjetima utjecaja korozijskog srednjeg (na primjer, uništavanje dviju površina metalnih dijelova stroja čvrsto povezane vibrima, kao rezultat vibracija u oksidansu atmosferu koja sadrži kisik).

Freating-Corrozija

Od procesni mehanizam Razlikovati hemijsku i elektrohemijsku koroziju metala:

1. Hemijska korozija- Interakcija metala sa korozijskim medijima, na kojoj se oksidacija metala i obnova oksidativne komponente korozije nastavlja u jednom činu. Primjeri ove vrste korozije su reakcije u kontaktu s metalnim konstrukcijama na bazi kisika ili drugim oksidantima na visokoj temperaturi (više od 100 ° C):

2 fe + o 2 \u003d feo;

4Feo + 3O 2 \u003d 2FE 2 o 3.

Ako se formira čvrsti oksidni film, koji ima dovoljno jake prijave s površinom metalne konstrukcije, tada je pristup kiseoniku za metal ometao, korozija usporava, a zatim se zaustavlja. Porozni, slabo spojen površini dizajnerskog oksidnog filma ne štiti metal od korozije. Kada je volumen oksida veći od glasnoće metalne oksidacije i oksida ima dovoljno prijanjanja površinom metalne konstrukcije, takav film štiti metal od daljnjeg uništenja. Debljina zaštitnog filma oksida varira od nekoliko molekularnih slojeva (5-10) x10 -5 mm do nekoliko mikrona.

Oksidacija materijala metalnih konstrukcija u kontaktu s plinskim medom pojavljuju se u kotlovima, dimnim cijevima kotlovnica, grijači vode koji rade na plinskom gorivu, izmjenjivači topline koji rade na tečnom i čvrstom gorivu. Ako gasovin medij nije sadržavao sumpor dioksid ili druge agresivne nečistoće, a interakcija metalnih konstrukcija s medijom dogodile su se na stalnoj temperaturi preko cijelog dizajnerskog aviona, tada bi relativno gust oksidni film poslužio sasvim pouzdanom zaštitom od daljnje korozije. Ali zbog činjenice da je toplotna ekspanzija metala i oksida drugačija, oksidni film je zaklopke, što stvara uvjete za dalju koroziju.

Morska korozija čeličnih konstrukcija može se pojaviti zbog ne samo oksidativnih, već i regenerativnih procesa. S jakim zagrijavanjem čeličnih konstrukcija pod visokim pritiskom u srednjem sadržaju vodikov, potonji se difundira u zapreminu čelika i uništava materijal duž dvostrukog mehanizma - ukidajući zbog interakcije vodika sa ugljikom

FE 3 OC + 2H 2 \u003d 3FE + CH 4 O

a nametanje svojstava krhkosti bilo je zbog otapanja vodonika u njemu - "Hydrogena krhkost".

2. Elektrohemijska korozija- Interakcija metala sa korozijom medijnom (elektrolitnom otopinom), u kojoj se ionizacija metalnih atoma i obnova oksidativne komponente korozije ne nastavlja u jednom, činu i njihovu brzinu ovise o potencijalu elektrode Metal (na primjer, čelik za hrđu u morskoj vodi).

Nakon dodira sa zrakom na površini pojavljuje se tanak vlažni film, u kojem su nečistoće u zraku raspuštene, na primjer, ugljični dioksid. U ovom se slučaju formiraju rješenja koja doprinose elektrohemijskoj koroziji. Različita područja površine bilo kojeg metala imaju različite potencijale.

Razlozi za to mogu biti nečistoće u metalu, raznim preradom svojih pojedinačnih dijelova, nejednakim uvjetima (okoliša) u kojem postoje razni dijelovi metalne površine. U ovom slučaju, područja metalne površine s više elektronegativnog potencijala postaju anode i rastvaraju.

Elektrohemijska korozija je složeni fenomen koji se sastoji od nekoliko osnovnih procesa. Proces anode nastavlja se na anodnim područjima - metalnim jonivima (i) i suvišnim elektronima (e), ostajući u metalu, premjestiti se na područje katode. Na katodnim površinama metalne površine apsorbiraju se višak elektrona, atomi ili molekule elektrolita (depolarizeri), koji su obnovljeni:

e + D → [DE],

gdje je d depolarizer; E - elektron.

Intenzitet elektrohemijskog procesa korozije ovisi o brzini anodne reakcije, u kojem se metalni jon kreće iz kristalne rešetke u elektrolitsku otopinu, a katoda, koja se sastoji od asimilacije elektrona izuzetka tokom reakcije anode.

Mogućnost prelaska metalnog jona u elektrolit određena je snagom komunikacije sa elektronima u međuizoru kristalne rešetke. Što jači vezom između elektrona i atoma, što je teže prelazak metalne ion u elektrolit. U elektrolitima se pozitivno naduvane čestice - kations i negativno naplaćuju - anioni. Anioni i kationi pridružuju se molekulama vode.

Struktura molekula vode uzrokuje njegovu polarnost. Elektrostatička interakcija javlja se između napunjenih iona i polarnih molekula vode vode, kao rezultat koji su molekuli polarnih voda definirani u definitivno orijentirati oko aniona i kationa.

Kada se kreću metalni joni iz kristalne rešetke u otopinu elektrolita, izdvaja se ekvivalentni broj elektrona. Dakle, na graničnoj strani "Metal - Electrolyte formira se dvostruki električni sloj, u kojem se metal negativno puni, elektrolit je pozitivan; Postoji skok potencijala.

Mogućnost metalnih jona za prelazak u rješenje elektrolita karakteriziraju se potencijalom elektrode, što je energetska karakteristika dvostrukog električnog sloja.

Kada ovaj sloj dostigne razliku u potencijalima, prelazak jona u rješenje je zaustavljeno (događa se ravnotežna država).

Dijagram korozije: K, K '- katodne krivulje polarizacije; A, A '- Anodne krivulje polarizacije.

Od priroda uništavanja korozije Razlikovati sljedeće vrste korozije:

1. čvrstili opća korozijaObuhvaća cjelokupnu površinu metala pod utjecajem ovog korozijskog medija. Čvrsta korozija karakteristična je za čelik, aluminijumske, cink i aluminijske zaštitne premaze u bilo kojim medijima u kojem se otpornost na koroziju ovog materijala ili metalnog premaza nije dovoljno visok.

Ova vrsta korozije karakterizira relativno ujednačena po cijeloj površini postepenim prodorom u dubine metala, I.E. padom debljine presjeka elementa ili debljine zaštitnog metala.

Kada se korozija u neutralnom, niskom alkalnom i slabokim okruženju obložene vidljivim slojem korozijskih proizvoda, nakon mehaničkog uklanjanja u čistog metala, površina konstrukcija je grubo, ali bez očiglednih čirtora, korozije i pukotine; Kad se korozija u kiseloj (i za cink i aluminij i aluminijum) medij, vidljivi sloj korozijskih proizvoda možda neće biti formiran.

Najosjetljiviji na ovu vrstu korozijskih područja, u pravu su uski praznini, praznine, površine ispod glava vijaka, orašastih plodova, ostalih dijelova nakupljanja prašine, vlage iz razloga da u ovim područjima stvarna trajanja korozije je veći nego na otvorenim površinama.

Čvrsta korozija se događa:

* uniforma koji teče istim brzinama preko cijele površine metala (na primjer, korozija ugljičnog čelika u rješenjima H 2 S0 4);

* neujednačen koji se nastavlja s različitim brzinom na različitim dijelovima metalne površine (na primjer, korozija ugljičnog čelika u morskoj vodi);

* selektivan na kojem se uništava jedna strukturalna komponenta legure (grafitizacija livenog željeza) ili jedna komponenta legure (mesingana oskalizacija).

2. lokalna korozijapokrivanje odvojenih dijelova metalne površine.

Lokalna korozija dešava se:

* korozijski spotovi Karakteristično je za aluminijumske, aluminijske i cinkove premaze u okruženjima u kojima je njihov otpor korozije blizu optimalnog, a samo slučajni faktori mogu prouzrokovati lokalni poremećaj materijalne stabilnosti.

Ova vrsta korozije karakteriše mala dubina prodora korozije u odnosu na poprečni (na površini) korozivnih lezija. Pogođena područja presvučena su korozijskim proizvodima kao čvrstim korozijom. Prilikom identificiranja ove vrste korozije, potrebno je uspostaviti uzroke i izvore vremena lokalnih koraka agresivnosti medija unošenjem površine strukture tečnog medija (kondenzata, atmosferska vlaga tijekom curenja itd.), Lokalne akumulacije ili taloženje soli, prašine itd.

* korozija ulceri Karakteristično je uglavnom za ugljični i niski ugljični čelik (u manjoj mjeri - za aluminijski, aluminijske i cinkove premaze) tijekom rada konstrukcija u tekućim medijima i tlima.

Ulcerozna korozija čelika niskog legure pod atmosferskim uvjetima najčešće je povezana s nepovoljnom metalnom strukturom, tj. Povećanim brojem nemetalnih inkluzija, prije svega sumpornim sa visokim sadržajem mangana.

Peptična korozija karakteriše izgled na površini dizajna pojedinačne ili višestruke štete, dubine i poprečnih dimenzija od kojih su (od milimetra do nekoliko milimetara) razmjerni.

Obično je praćeno formiranjem debelih slojeva korozijskih proizvoda koji pokrivaju cijelu površinu metala ili značajna područja oko pojedinih velikih čirtora (karakteristika korozije nezaštićenih čeličnih konstrukcija u tlima). Ulkerativna korozija listova, kao i elemente građevina iz tankog zidnih cijevi i pravokutnih elemenata zatvorenog presjeka tijekom vremena se pretvara u formiranje rupa u zidovima debljine do nekoliko milimetara.

Ulcers su oštri koncentratori stresa i mogu ih pokrenuti porijeklom uboda i krhkim uništenjem. Da bi se procijenila brzina ulcerativne korozije i predviđajući njegov razvoj, u narednom periodu određuje se prosječna stopa prodora korozije u najdubljim čirevima i količini čira po površini jedinice. Ovi podaci trebaju se koristiti u izračunu nosivosti konstrukcijskih elemenata.

* tačka (pitting) korozija Karakteristično za aluminijske legure, uključujući anodizirani i nehrđajući čelik. Steel niskog legure podložan je koroziji ove vrste izuzetno rijetke.

Praktično preduvjet za razvoju korozije u pitanju je učinak hlorida, koji mogu pasti na površinu konstrukcija u bilo kojoj fazi, u rasponu od metalurške proizvodnje (kotrljanja soli) do rada (u obliku soli, aerosola, prašine).

Kada se nađe korozija u pitanju, potrebno je identificirati izvore hlorida i mogućnost isključenja njihovog utjecaja na metal. Korozija u pitngu je uništavanje u obliku odvojenog malog (ne više od 1 - 2 mm promjera) i duboko (dubina više poprečnih veličina) čira.

* kroz korozijušto uzrokuje uništavanje metala kroz (na primjer, sa točkom ili ulcerovnom korozijom lima);

* nitevoid korozijaširenje u obliku niti uglavnom pod nemetalnim zaštitnim premazima (na primjer, ugljični čelik pod laktom filmom);

* subUrface korozija, počevši od površine, ali po mogućnosti šireći pod površinom metala na takav način da su uništavanje i korozijski proizvodi koncentrirani u nekim područjima unutar metala; Korozija podzemne površine često uzrokuje zastrašivanje metala i njegov snop (na primjer, formiranje mjehurića na površini
Nekvalitetni laminirani lim tijekom korozije ili jetkanja);

* intercystalline Corosion Karakteristična je od nehrđajućeg čelika i očvrsnutih legura aluminija, posebno u odjeljcima zavarivanja, a karakterizira se relativno ujednačena raspodjela više pukotina na velikim površinama površine građevina. Dubina pukotina obično je manja od njihovih dimenzija na površini. Na svakoj lokaciji razvoja, ova vrsta korozije pukotina gotovo je istovremeno rođena iz mnogih izvora, čiji odnos s unutarnjim ili operativnim naponima nije obavezan. Pod optičkim mikroskopom na poprečnim pijeskom izrađenim iz odabranih uzoraka, može se vidjeti da pukotine primjenjuju samo na granicama metala. Odvojene žitarice i blokovi mogu se smanjiti, što rezultira čirnim i površnim pilingom. Ova vrsta korozije dovodi do brzog gubitka čvrstoće i plastičnosti metala;

* korozija noža- Lokalizirana metalna korozija, imajući tipu noža u zoni zavarenih spojeva u visoko agresivnim medijima (na primjer, slučajevi korozije namotanih šavova hromi-hromih čelika X18H10 sa visokim sadržajem ugljika u jakim HN0 3).

* korozivno pucanje - Vrsta kvazi-upotrebnog uništavanja čelika i aluminijskih legura visoke čvrstoće, dok simultano izlaganje statičkim naponima istezanja i agresivnih medija; Karakterizira ga stvaranje pojedinačnih i više pukotina povezanih sa koncentracijom osnovnih radnih i unutrašnjih napona. Pukotine se mogu širiti između kristala ili tijela žitarica, ali s većom brzinom u ravnini, normalno na aktivne napone nego u površinskoj ravnini.

Karbonski i niski legirani čelik od konvencionalne i povećane čvrstoće podložni su ovoj vrsti korozije u ograničenoj količini medija: vrućih rješenja alkalije i nitrata, mješavine CO 2 - h 2 - h 2 o i u mediku koji sadrže amonijak ili vodonik Sulfid. Korozijsko pucanje čelika visoke čvrstoće, poput vijaka velike čvrstoće i aluminijskih legura visoke čvrstoće mogu se razviti u atmosferskim uvjetima i u raznim tečnim medijima.

Kada utvrđuju činjenicu oštećenja strukture sa pucanjem korozije, potrebno je osigurati da nema znakova drugih oblika kvazi-rigoroznog uništenja (hladnoća, umora).

* krhkost korozijestekao metal kao rezultat korozije (na primjer, hidrogenizirajuće cijevi od čelika visoke čvrstoće u vodovotnim sulfidnim uljem); Pod krhkošću je potrebno razumjeti imovinu materijala da se uruši bez primjetno apsorpcije mehaničke energije u nepovratnom obliku.

Kvantitativna procjena korozije. Brzina opće korozije procjenjuje se smanjenjem metala sa jedinice Trga korozije , Na primjer, u g / m 2 ․ hili brzinom prodora korozije, I.E., prema jednostranom padu debljine netaknog metala ( P), na primjer, u mm / godina.

Sa ujednačenom korozijom P = 8,75K / ρ.gde ρ - Gustina metala u g / cm 3. Uz neravnomjerno i lokalnu koroziju, procjenjuje se maksimalna prodorka. Prema Gost 13819-68, instalirana je skala od 10 tačaka općih otpora korozije (vidi tablicu.). U posebnim slučajevima, K. mogu procijeniti i drugi pokazatelji (gubitak mehaničke čvrstoće i plastičnosti, povećanje električnog otpora, smanjenje reflektirajuće sposobnosti itd.), Koje su odabrane u skladu s vrstom C. i The svrha proizvoda ili dizajna.

10-točka skale za procjenu opće otpornosti na koroziju metala

Grupa upornosti	Stopa od korozije metala mm / godina.	Ocijeniti
Otporan na gornje	| Manje od 0,001.	1
Vrlo otporan	Preko 0,001 do 0,005	2
	Preko 0,005 do 0,01	3
Uporan	Preko 0,01 do 0,05	4
	Preko 0,05 do 0,1	5
Smanjen otporan	Preko 0,1 do 0,5	6
	Preko 0,5 do 1,0	7
Malostroy	Preko 1,0 do 5,0	8
	Preko 5,0 do 10,0	9
Nestabilno	Preko 10,0	10

Prilikom odabira materijala otporan na razne agresivne medije u određenim specifičnim uvjetima, koristite referentne tablice korozije i hemijskog otpornosti materijala ili provode laboratoriju i polje (direktno na mjestu i u uvjetima buduće upotrebe), kao i cijeli poluvrijeme -industrijski čvorovi i uređaji. Testovi u uvjetima, oštriji, nego operativni, nazivaju se ubrzanim.

Primjena različitih metoda metala Korozija omogućava u određenoj mjeri da bi se smanjio gubitak metala od korozije. Ovisno o uzrocima uzrokovanih korozije, ukidaju se sljedeće metode zaštite.

1) Obrada vanjskog okruženja u kojoj se navodi korozija. Suština metode je ili u uklanjanju tih tvari iz okruženja, koji obavlja ulogu depolarizatora ili u izolaciji metala iz depolarizatora. Na primjer, posebne tvari ili ključanje koriste se za uklanjanje kisika iz vode.

Uklanjanje kiseonika iz korozijskog medija naziva se desacijom. Moguće je usporiti proces korozije do maksimuma uvođenjem posebnih tvari u okoliš - inhibitori. Široka distribucija primila su isparljive i parosko-fazne inhibitore, koji štite proizvode od crnih i obojenih metala tokom skladištenja, transporta itd. Iz atmosferske korozije.

Inhibitori se koriste u pročišćavanju pare kotlova iz razmjera, za uklanjanje razmjera od potrošenih dijelova, kao i prilikom skladištenja i transporta hidrolorične kiseline u čeličnom paketu. Tiomorak se koristi kao organska inhibitora (hemijsko ime - karbonska sulfid-preadem C (NH 2), dietilamin, urotropin (CH 2) 6 N 4) i ostali derivati \u200b\u200bamina.

Silikate (metalni spojevi sa silicijum SI) koriste se kao anorganski inhibitori), nitrit (spojevi sa azotom n), alkali metalni dihromati itd. Mehanizam djelovanja inhibitora je da su njihovi molekuli adsorbirani na metalnoj površini, sprječavajući protok procesa elektrode.

2) Zaštitni premazi. Za izolaciju metala iz okruženja na njemu se primjenjuju razne vrste premaza: lakovi, boje, metalni premazi. Najčešće su premazi za boje, međutim, njihova mehanička svojstva su značajno niža od metala. Potonji u prirodi zaštitne akcije može se podijeliti na anodiku i katodu.

Anode premazi. Ako nanesete premaz iz drugog, električni negativni metal na metalu, zatim u slučaju uslova za elektrohemijsku koroziju, premaz će se srušiti, od To će izvesti ulogu anode. Primjer anodnog premaza može biti hrom koji se nanosi na željezo.

Katodni premazi. Na katodnom premazu standardni potencijal elektrode je pozitivniji od onog zaštićenog metala. Dok sloj premaza izolira metal iz okruženja, elektrohemijska korozija ne teče. U poremećaju čvrstoće katodne premaz, prestaje da zaštiti metal od korozije. Štaviše, čak i intenzivira koroziju osnovnog metala, jer U nastajanju galvanooparu, anoda je glavni metal koji će se srušiti. Kao primjer može se donijeti limenki premaz na žlijezdu (limenkim željezom).

Stoga, u usporedbi svojstava anode i katodnih premaza, može se zaključiti da su najefikasniji anodni premazi. Oni štite glavni metal čak i u slučaju poremećaja integriteta premaza, dok katodne premaze metal štite samo mehanički.

3) Elektrohemijska zaštita. Postoje dvije vrste elektrohemijske zaštite: katode i zaštitnika. U oba slučaja su uvjeti kreirani za pojavu visokog elektronegativnog potencijala na zaštićenom metalu.

Zaštitna zaštita . Korozija zaštićena korozijom kombinirana je s metalnim otpadom iz više elektronegativnog metala (gazišta). To je ekvivalentno stvaranju galvanskog elementa u kojem je zaštitnik anoda i bit će urušen. Na primjer, za zaštitu podzemnih konstrukcija (cjevovoda) na neku udaljenost, ubrizgavaju se s otpadom (zaštitnikom), pričvršćivanju na konstrukciju.

Katodna odbrana Razlikuje se od Zaštitnika da je zaštićeni dizajn u elektrolitu (tlo vode) pričvršćen na katodu vanjskog izvora struje. U istom medu postavlja se komad otpadaka koji se nalazi na anodu vanjskog izvora struje. Metalni otpad je uništavanje, čime se sprečava uništavanje zaštićenog dizajna.

U mnogim slučajevima metal štiti otporni oksidni film iz korozije rezultata na njenoj površini (tako, Al 2 o 3 formira se na površini aluminija, što sprečava daljnju oksidaciju metala). Međutim, neki ioni, na primjer CL -, uništite takve filmove i na taj način poboljšajte koroziju.

Metalna korozija uzrokuje veliku ekonomsku štetu. Čovječanstvo nosi ogromne materijalne gubitke kao rezultat korozije cjevovoda, dijelova strojeva, plovila, mostova, morskih struktura i tehnološke opreme.

Korozija dovodi do smanjenja opreme: aparati za visokotlačni aparat, parni kotlovi, metalni spremnici za toksične i radioaktivne tvari, lopatice i rodove turbina, dijelova aviona, dijelova aviona, itd. S obzirom na moguću koroziju, potrebno je precijeniti snagu tih proizvoda, a samim tim i povećati potrošnju metala, što dovodi do dodatnih ekonomskih troškova. Korozija dovodi do prekida proizvodnje zbog zamjene objekta opreme, do gubitka sirovina i proizvoda (curenje ulja, gasova, vode), na troškove energije za prevazilaženje dodatnih otpora uzrokovanih smanjenjem cjevovoda Presjeci zbog depozita hrđe i drugih korozijskih proizvoda. Korozija također dovodi do kontaminacije proizvoda, a samim tim u smanjenje njegove kvalitete.

Troškovi nadoknade gubitaka povezanih s korozijom izračunavaju se milijarde rubalja godišnje. Stručnjaci procjenjuju da su u razvijenim zemljama trošak gubitaka povezanih s korozijom 3 ... 4% bruto nacionalnog dohotka.

Dugo razdoblje intenzivnog rada metalurške industrije plaća se ogromna količina metala i prevedena u proizvod. Ovaj metal se neprestano korodira. Bila je takva situacija da je gubitak metala od korozije u svijetu već oko 30% njegove godišnje proizvodnje. Vjeruje se da se 10% od krokacijskog metala izgubljeno (uglavnom u obliku hrđe) neopozivo. Možda će u budućnosti biti uspostavljena ravnoteža u kojoj će se korozija izgubiti približno isti metal kao što se plaće ponovo. Od svega navedenog, slijedi da je najvažniji problem pronaći nove i poboljšanje starih metoda zaštite od korozije.

Bibliografija

Kozlovsky A.S. Krov. - M.: "Viša škola", 1972

Akimov G.V., temelji doktrine korozije i zaštite metala, M., 1946;

Tomashov N. D., teorija korozije i zaštite metala, M., 1959;

Evans yu. P., korozija i oksidacija metala, trake. Sa engleskog, M., 1962;

Rosenfeld I. L., atmosferska korozija metala, M., 1960;

Tema broj 7: "Korozija metala i legura"

Pitanja predavanja :

Klasifikacija korozivnih medija, uništavanja i procesa. Indikatori brzine korozije.

Hemijska korozija: vrste i sorte.

Elektrohemijska korozija: uzroci i mehanizam pojave.

Termodinamika i kinetika plina i elektrohemijske korozije.

Klasifikacija korozivnih medija, uništavanja i procesa. Indikatori brzine korozije.

Jedna od vrlo opipljivih manifestacija Redox procesa je korozija je proces oksidacije metala pod utjecajem vanjskog okruženja.

Ne postoje apsolutno metali otporni na koroziju. Zlato - otporno u normalnim uvjetima - rastvara u rješenjima kalijuma ili natrijum cijanida zbog formiranja održivih složenih jona. Kao rezultat korozije, metalni proizvodi gube dragocjena tehnička svojstva, stoga je važna zaštita od metala i legura protiv korozije.

Korozija (iz latinskog koroda) je uništavanje građevina i proizvoda iz metalnih materijala (metala i legura), što je zbog fizičkohemijske interakcije sa okolišnim zvanim korozija (ili agresivno) , a rezultirajuće hemijske jedinjenja - korozijski proizvodi.

Korozija je popraćena emisijama (korozijski procesi postupe spontano i prate gubitak Gibbs energije (Δ G. < 0 ) i raspoređivanje korozijskih proizvoda u okolišu. Poziva se proces korozije željeza i njegovih legura hrđa .

Korozijski mediji su tečni i plinovito, provodljivi i ne-elektroliti, prirodni i umjetno stvoreni.

Okupljanje uključuje prirodnu atmosferu i gasove formirane tokom izgaranja goriva ili puštene u raznim hemijskim proizvodnjom.

Tečnost su tekućih elektrolita (vodena rješenja soli, kiselina, alkalije, morske vode) i ne-elektrolitske tečnosti (sumporno ulje, benzin, kerozin itd.).

Prirodno, osim atmosfere, su voda i tlo, umjetno - mnoge hemikalije.

Prirodom uništenja površine razlikuju se između korozije:

ali) čvrsto (uobičajeno)Na kojima je utjecala cijela površina proizvoda. Dešava se uniforma i neujednačen;

b) Lokalni (osveta), sa kojim su pogođeni samo određeni dijelovi površine. Manifestuje se u obliku mrlja, čira i pištanje (Point uništavanje za veću dubinu).

Postoje i druge vrste uništenja:

1. erozija - Mehanička abrazija, habanje (I.E. Uništavanje nastaje samo zbog fizičkih razloga);

2. kavitaciona korozija - uništavanje istodobnim šok (mehaničkim udarom) i korozijskim utjecajima srednjeg (korozije veslanja vijaka),

3. korozijska erozija (Uništavanje istodobnim utjecajem srednjeg trenja i korozije - korozija pumpi, motora, turbina) itd.

Metalna korozija uvijek predstavlja proces oksidacije:

Ja -ne → Ja. n. +

Po mehanizmu procesa, korozija se podijeljena u hemijski i elektrohemijska.Uzrok korozije metala i legura sastoji se u njihovoj termodinamičkoj nestabilnosti, tako da procesi korozije postupe spontano i prate gubitak Gibbs energije ( (∆ G. < 0) . Manja (negativna vrijednost ∆ G. Proces korozije, to je veća termodinamička mogućnost (vjerovatnoća) njegovog tečega. Za hemijsku koroziju promjene u standardnoj gibbs energiji ∆ G. Povezana je s ravnotežnom konstantom prema odnosu Δ G 0 \u003d - RT lN KP. U slučaju elektrohemijske korozije ∆ G. 0 povezano sa standardnim EMF (E 0) jednadžbama ∆ G. 0 = nF · E 0.

Hemijska i elektrohemijska korozija odnose se na heterogene redox procese koji tekuju na površini metala i legura (na granici faznog dijela, materijal je korozijski medij).

Heterogeni postupak sastoji se od dosljedno tekućih faza:

Difuzija čestica oksidansa do metalne površine,

Njihova adsorpcija na njemu

Povoljna hemijska reakcija (kao rezultat čije se događaju litacije),

Desorpcijski proizvodi sa površine, njihov prenos na jačinu korozije.

Brzina korozije određena je brzinom najsporije (ograničavajućih) pod ovim uvjetima pozornice, koja može imati i hemijsku (metalnu oksidaciju) i fizičku (elektrolitsku ili plinu ili plinu) prirodu.

Najčešće karakterizirati upotrebu brzine korozijepokazatelj gubitak mase idubok indikator .

Pokazatelj gubitak mase R mase. Označava gubitak mase po jedinici vremena τ sa površine površine testnog uzorka:

r mase. \u003d Δm / τ · s

Dubina dubokog pokazatelja. Određeno omjerom srednje dubine h uništavanja metala po jedinici vremena τ:

r dubina. \u003d H / τ

U referentnoj literaturi r dubinu. Obično se vozi u mm / godini.

Hemijska korozija: vrste i sorte.

Hemijska korozija je karakteristična za medije, pretežno Neelektrična struja (IT: Iskustvo br. 1 iz laboratorijskog rada - postoji hemijska korozija u HCL rješenju). Ovisno o vrsti ovih medija, razlikuje:

Hemijska korozija u ne-elektrolitičkim tekućinama - ne-električni provodljivi tečni mediji, obično organsko porijeklo (sumporno ulje, kerozin, benzen);

Korozija hemijske gasove (U budućnosti, plin), koji teče obično na visokim temperaturama.

Ove dvije vrste hemijske korozije nisu popraćene pojavom električne struje, I.E. Zastupajte uobičajenu redox (hemijsku) interakciju metala sa okolinom.

Korozija gasa je najčešća vrsta hemijske korozije i obično se javlja na visokim temperaturama u plinovima i paru agresivnim tvarima, kada je isključena mogućnost njihovog kondenzacije na površini metala, tako da se zove korozija visoke temperature. Ovo su kvorijske mlaznice raketnih motora, sečiva za plinske turbine, elemenata električnih grijača itd.. Sredstva za koroziju na plin odnose se na 2 , S. 2 , Dakle. 2 , H. 2 O., H. 2 S., Cl. 2 . Njihova agresivnost u odnosu na različite metale nije isti, stoga, stopa korozije se razlikuje.

Razmotrite primjer najčešće u praksi korozije plina: - Željezna korozija, liveno gvožđe i čelici u atmosferi O 2 , S. 2 , I. H. 2 O. :

Kad zagrijavate ove materijale, javljaju se oksidacija:

Fe + H 2 O → Feo + H 2

Fe + CO 2 → Feo + CO

2FE + O 2 → 2Feo

Sastav oksidacijskih proizvoda uglavnom se određuje uglavnom temperaturom medija za koroziju gasa.

Uz oksidaciju, u čelikama i od livenog željeza nastavlja se proces depresije - iscrpljivanje površinskog sloja ugljikom zbog interakcije željezne karbide koji se nalazi u njima, sa reagensima koji sadrže kiseonik i sadrže kiseonik:

FE 3 C + O 2 → 3FE + CO 2

FE 3 C + CO 2 → 3FE + 2CO

FE 3 C + H 2 O → 3FE + CO + H 2

Istovremeno, njihova mehanička i antikorozijska svojstva se pogoršavaju.

Debrewing se može pojaviti u atmosferi vodonika:

FE 3 C + 2h 2 → 3FE + CN 4

Ova vrsta korozije gasa naziva se vodonik. Zajedno sa okidanjem istovremeno i poplava - Prodor atomskog vodika u materijal i njen naknadni raspuštanje u njemu, što dovodi do oštrog smanjenja plastičnosti metala.

Elektrohemijska korozija: uzroci i mehanizam pojave.

U praksi se najčešće mora baviti elektrohemijskom korozijom. To, za razliku od kemikalije, praćena je pojavom električne struje i protoka, u pravilu, u okruženjima sa dobrom ionskom provodljivošću.

Prema uvjetima implementacije razlikovati:

Korozija u elektrolitu;

Atmosferska korozija;

Elektrokorrozija;

Korozija pod napetošću itd.

Uzroci pojave elektrohemijske korozije služe kao razne vrste heterogenosti površine metala ili legure i korozijskog medija. Kao rezultat toga, cijela površina koja dolazi u kontakt s provodljivim medikom za koroziju podijeljen je u katodne i anodne površine koje imaju vrlo male veličine i zamjenjuju se međusobno. U takvom okruženju oni su skup ogromnog broja galvanski elementi za koroziju kratkog spoja , kao rezultat toga, često se naziva elektrohemijska korozija korozija elektroplata .

U sistemima, na primjer, pojava korozije ne samo mikro-, već i makroelemenata, u kontaktu s elektrolitom dva dijela koja se bave od metala razne aktivnosti (tzv. Kontaktirajte koroziju ).

Mehanizam elektrohemijske korozije svodi se na pojavu i funkcioniranje korozivnih galvanskih makronaredbi i mikro-elemenata., Stoga su njegovi procesi slični procesima koji teče u hemijskim izvorima struje: galvanske i gorivne ćelije, baterije. Glavna razlika između procesa korozije - odsustvo vanjskog lanca. Elektroni u procesu korozije ne šire se iz korozivnog metala i ne kreću se unutar njega iz anodne površine do katode.

Proces elektrohemijske korozije je kombinacija dva međusobno povezana polu-resursa., Istovremeno curi na površini metala:

ali) anodičanUz oksidaciju metalnih atoma na anodnim područjima površine:

(-) O: Ja - ne → mi n +

b) Katodno, popraćeno smanjenjem oksidiračkog agensa (oksidirani oblik komponente korozije (elektrolita) na katodnim područjima površine:

(+) K: od + ne → vf

Oksidifikatori elektrohemijskog korozije depolarizeri. Najčešći depolariri uključuju molekule O 2, H 2 O i vodikov ioni H +. Glavne katodne reakcije sa njihovim učešćem u elektrohemijskoj koroziji su:

u aerizirani (zasićeni kisik) korozijski okruženja:

(+) K: O 2 + 2N 2 O + 4E → 4on - (φ 0 \u003d 0,401 V);

u kiselom (pH< 7)

(+) K: O 2 + 4N + + 4E → 2N 2 O (φ 0 \u003d 1,229 V);

u delemirani (nadahnjujući rastvoreni kisik) okruženja za koroziju:

neutralna i alkalna (pH ≥ 7)

(+) K: 2N 2 O + 2E → H 2 + 2Y - (φ 0 \u003d -0,828 V);

u kiselom (pH< 7)

(+) K: 2N + + 2E → H 2 (φ 0 \u003d 0 V);

Korozija, praćena obnavljanjem molekula kisika (u aeriziranim okruženjima) naziva se korozija sa apsorpcijom kisika ili korozivno od depolarizacija kisika.

Uz depolarizaciju kisika nastavlja sljedeće vrste elektrohemijske korozije: atmosfer, podzemlje, u vodi (svježe i marine), soli. Korozija, praćena obnavljanjem molekula molekula i vodika vode, nazvana Korozija sa puštanjem vodonika,ili korozija sa depolarizacijom vodika.U nekim uvjetima elektrohemijska korozija može nastaviti istovremeno s vodikom i sa depolarizacijom kisika - tzv mješoviti tip depolarizacije.

Nazivaju se procesima opisane jednadžbama zabilježenim gore navedenim primarni procesi I njihovi proizvodi - primarni korozijski proizvodi. Pored primarne elektrohemijske korozije, takođe teče sekundarni procesi - Hemijske interakcije primarne hrane jedno s drugim, sa komponepomima elektrolitnog korozije, sa gasovima koji se rastvaraju u njemu i drugima. Istovremeno se formiraju filmovi sekundarni proizvodi, Na primjer, hidrokside, metalni fosfati, koji otežavaju pristup elektrolitu do metalne površine. Kao rezultat toga, stopa elektrohemijske korozije je smanjena, a ponekad i korozija i potpuno zaustavlja.

Razmotrite najkarakterističnije i često se događaju slučajeve elektrohemijske korozije.

- Korozijska uništavanje legure Zbog heterogenosti za hemijsku kompoziciju (primjer iz laboratorijskog rada ili iz ispitivanja).

Sl. 1 Kontakt shemom korozije

-Kontaktirajte koroziju U vezi s karakteristikama dizajna proizvoda i mašina i odvija se kada djeluju u stvarnim uvjetima. Često u jednoj kontaktnoj podacima od različitih metala. U elektrolitnom mediju sa korozijom galvanskim macrogalvanolement katoda je detalj čiji metal ima veći potencijal, anoda je detalj od metala sa manje potencijala. Na slici 1 prikazan je dijagram kontaktne korozije dva željezna listova povezana bakrenim zakovicama. Korozivni galvanski makroelent funkcionira.

Brzina Ova vrsta elektrohemijske korozije općenito je veća, što više jedni od drugih u nizu metala, čiji su dijelovi koji formiraju makrogalvano element.

- Korozija pod naponom - uništavanje dijelova u elektrolitskom mediju u mehanički intenzivno stanje. Mehanički naprezanja mijenjaju potencijal metala: potencijal metalne rastezljene površine bit će manji od potencijala metala bez napona, a potencijal metala je komprimiran, naprotiv, više metalni potencijal bez napona. S tim u vezi, istegnuta površina bit će anodična, komprimirana - katoda. Stoga, ako je ploča izrađena od čelika, savijanja od čelika, duralne ili titanijumske legure i u ovom stanju, na primjer, u korozijskom mediju sa pH< 7, то растянутая поверхность начнет корродировать и на ней через короткое время появятся трещины, а сжатая будет оставаться без изменений (рис.2).

Sl.2 Korozijska uništavanje dijela u mehanički napregnutu:

1-čelična ploča; 2- TEFLON štand; 3 - Sredstvo za koroziju kiseline.

- Korozija pod djelovanjem lutajućih struja (elektrokorozijska). Lutajućistruje poziva koji se razgranati sa glavne staze. Ovo su struje curenja iz električnih krugova ili bilo koje struje unose u zemlju od vanjskih izvora (staze električnih vozova, uzemljenja strujnih linija, električnih kablova itd.).

Lutajuće struje uzrokuju koroziju plinskih i naftova, elektrokabela, raznih metalnih podzemnih struktura. Polumjer njihove akcije izračunava se desetine kilometara. Obično uništavanje korozije je lokalni tip i nalaze se u poljima struje izlaza na zemlju ili vodu. Za podzemne cjevovode i staze, to su, u pravilu, po pravilu izolovanih spojeva i loš kontakt šina na zglobovima, kao i mjesta s nedovoljnom izolacijom sa zemlje. Oni su zone anode i podvrgnut poboljšanoj koroziji (Sl. 3).

Razmatrani slučajevi ne iscrpljuju cjelokupnu raznolikost elektrohemijskih korozijskih procesa, već pružaju ideje o glavnim vrstama heterogenosti, prirodi interakcije proizvoda sa korozijskim medijima i uzrocima potencijala u korozijskom okruženju.

Sl. 3. Shema pojave lutanja struja iz linije tramvaja i mehanizma uništavanja korozije od strane šina i cjevovoda.

3. Termodinamika i kinetika plina i elektrohemijske korozije

Termodinamika i kinetika korozije gasa.

U praksi se korozija plina najčešće manifestuje kao korozivni metalni materijali na visokim temperaturama u atmosferi plinova koji sadrže kisik, tako da ga često naziva pored korozije visoke temperature. oksidacija visoke temperature.

Na površini proizvoda od metala i legura kao rezultat njihove interakcije sa takvim formiranjem korozije film proizvoda koji su različiti metalni oksidi. Proces se može opisati sljedećim jednadžbima:

x (t) + y o 2 (g) ↔ i x o (t)

Oksidacijska reakcija je reverzibilna i njegova ravnotežna konstanta:

K P \u003d 1 / P AT / 2 je O2 (P Eksperirano O2 - ravnotežni djelomični pritisak O 2)

Termodinamička mogućnost pojave procesa oksidacije u određenim uvjetima može se ocjenjivati \u200b\u200bpomoću jednadžbe:

ΔG T \u003d ΔG 0 T + RT 1 / R Y / 2 jednak O2

Ako je oksidni film formiran na metalnoj površini sprječava daljnje prodiranje korozije na metalnu površinu, tada se zove zaštitni. Metal sa zaštitnim filmom na površini postaje hemijski neaktivan, i.e. pasivan. Početna faza formiranja zaštitnog oksidnog filma izuzetno je hemijski proces. Daljnji tok procesa određen je brzinom protuvrijednosti metalnih jona i kisika unutar oksidnog filma.

U oksidnim filmovima određene debljine i savršene strukture (bez pukotina, pora ukidaju procesi brojača difuzije. Takvi su filmovi zaštitnički. Da bi posjedovao zaštitna svojstva, oksidni film mora ispunjavati sljedeće zahtjeve: biti čvrst, neplaćeni, hemijski inertni do agresivnog sredstva, imaju veliku tvrdoću, otpornost na habanje, a koeficijent termičkog proširenja u blizini metala. Glavni zahtjev je stanje čvrstoće piling-inwards,prema kojim se formira količina oksida trebala je više konzumirati za oksidaciju metalnog volumena -

V mehou\u003e v ja

Odnos ovih količina se zove faktor u čvrstoću povlačenja-bediford α, koji se izračunava upotrebom molearske mase atoma M I i gustoće ρ metala, kao i molarne mase m MEHOU-a i gustoće ρ od svog oksida:

a \u003d. V mehou / v me \u003d m mechou · ρ me / ρ mehou · m m

gdje je m broj metalnih atoma u molekuli oksida. Veličinaα Za mnoge metale i njihove okside mogu se naći i u referentnoj knjizi. Ako a \u003e 1, onda formiranje i rast debljine filma tokom oksidacije javlja se u uslovima kompresije, tako da jeste čvrst. Ako a ali< 1, то Film u procesu njegovog stvaranja i rasta doživljava istezanje, što doprinose njegovom uništavanju i izgledu pukotina, različitih nedostataka, kao rezultat koji kisik slobodno prodire u metalnu površinu.

Na faktoru čvrstoće piling-bedeverta, možete približiti samo zaštitna svojstva oksidnih filmova. U stvarnim uvjetima, čvrstim filmovima ( a 1) možda nije zaštitna svojstva, kao što su feo, moo 3, wo 3. stoga visoko otprilike Vjerujte da ako 1.0< ali < 2,5, то пленка сплошная и может обладать защитными свойствами. Причинами плохих защитных свойств у пленок с ali \u003e 2.5 može biti volatilnost oksida, napon oksidnog filma, njegova nedovoljna plastičnost itd.

Izvođenje stanja kontinuiteta uvijek je potrebno, ali nedovoljan zahtjev.

Prilikom formiranja i rasta zaštitnog oksidnog filma također je važan stanje njegove orijentacije poštivanja metala. Maksimalna sličnost kristalnih metalnih rešetki i rezultirajućeg oksida.

Rast debljine oksidnih filmova

Obično je stopa korozije plina, I.E. Postupak oksidacije izražava se kroz stopu rasta debljine Δ oksidnog filma u vremenu τ:

Rast debljine, I.E. Oksidacija metalne površine može se držati u skladu s različitim kinetičkim ovisnostima ili zakonima: linearni, parabolički, logaritamski (Sl. 4.)

Prema linearan Zakon, brzina oksidacijskog procesa je konstantna na vrijeme. Ovaj se zakon obavlja i sa potpunim odsustvom oksidnog filma na površini i u prisustvu tankog ili neprofitabilnog (poroznog, neplaćenog) oksidnog filma, koji ali< 1. U svim tim slučajevima pristup površini je besplatan. Prema linearnom zakonu, javlja se oksidacija alkalnih i alkalnih zemaljskih metala, kao i vanadije, volfram i molibden na visokim temperaturama. U prvom, određeno je grijanjem zbog lošeg uklanjanja topline, uzrokovanog formiranja na površini labavih oksidnih filmova koji sprečavaju svoj odliv, u drugom - volatilnost svojih oksida na visokim temperaturama.

U skladu sa parabolic zakona za oksidacijsku procesu obrnuto je proporcionalna debljini oksidnog filma. Ovaj se zakon opaža kada se formira film sa zaštitnim svojstvima na površini metala sa svojom oksidom, I.E. čvrsto i ne porozno za koje a\u003e 1. Prema paraboličnom zakonu, volfram, kobaltu, niklom (s izuzetkom inicijalnih mjesta) i bakra u temperaturnom rasponu od 300 .... 1000 ° C i željezo - 500 ... 1000 ° C.

Logaritamsko pravo Postoji mjesto kada se dogodi ili brtva zaštitnog oksidnog filma, ili izgled nedostataka u njemu u obliku mjehurića ili snopova, koji usporavaju procese protuprovalnih i metalnih jona. U ovom slučaju, snažno je prigušenje procesa oksidacije, a rast debljine oksidnog filma vrši se sporije nego u paraboličnom zakonu. U skladu s logaritamskim zakonom, bakar je oksidiran na temperaturama ispod 100 ° C, tantalum - ispod 400 ° C, kao i aluminija, cinka i nikla - ispod 3000 ° C. Brzina oksidacijskog procesa u ovom slučaju obrnuto je proporcionalna vremenu njegovog protoka.

Proces oksidacije većine metala sa promjenama uvjetima (temperatura, sastav srednjeg srednjeg korozije plina, vrijeme kontakta) Pristupaju različitim zakonima. Na primjer, za titanijum:

Temperatura, ° sa< 350 630–830 > 850

Zakon rasta debljine

oksidni film ... logaritamski parabolični linearni

Pored unutrašnjih faktora (stanje oksidnog filma), vanjski faktori su značajno veći od stope korozije plina, kao što su sastav, pritisak, temperatura i brzina plinskog medija, vrijeme njegovog kontakta, režim grijanja. Kada se temperatura podigne, s jedne strane, termodinamička mogućnost korozije plina smanjuje se, s druge strane, stope kemijske reakcije i koeficijent difuzije se povećavaju, a zaštitna svojstva oksidnog filma se mijenjaju. Općenito, s povećanjem temperature, stopa korozije povećava se u skladu s ovisnošću blizu ekspoentifikacije. Fluktuacije temperature, posebno naizmjenično grijanje i hlađenje, uzrokuju brzo uništavanje zaštitnog filma zbog pojave velikih unutarnjih napona.

Termodinamika i kinetika elektrohemijske korozije.

Mogućnost elektrohemijske korozije, kao i bilo kakav hemijski proces, određuje se promjenom energije Gibbs-a. Budući da korozija spontano teče, praćena je njenim gubitkom, I.E. ΔG T.< 0. Так как электрохимическая коррозия связана с функционированием коррозионного Г.Э., то возможность ее протекания можно оценить и по знаку ЭДС. Последняя связана с энергией Гиббса соотношением:

nFE 0 \u003d - ΔG 0

Negativna vrijednost ΔG t odgovara pozitivnom vrijednošću EMF-a.

Ukupna brzina elektrohemijske korozije određena je brzinom ograničavajuće reakcije (ili katode ili anodične). Ali s obzirom na katodu i anodičnu reakciju međusobno povezane, a zatim usporavajući jedan usporava drugu.

Promjena temperature Može ubrzati ili usporiti proces elektrohemijske korozije. Na primjer, koncentracija gasovitih krutih tvari (O 2, CL 2), koja u sudjeluju u elektrodi smanjuju se s povećanjem temperature, ali zaštitna svojstva filmova iz sekundarnih proizvoda (nisko topivo soli, hidrokside) su smanjene, polaritet (katoda) ili anode) Metalni zaštitni premazi.

O uticaju kiselosti rešenja (pH srednje) do brzine elektrohemijske korozije Svi su metali podijeljeni u gazišta grupa, od kojih svaka ima svoju vrstu ovisnosti (Sl. 5):

metali sa visokim otporom na koroziju u kiselim, neutralnim i alkalnim rješenjima, poput AG, AU, PT i drugih. Stopa njihove korozije ne ovisi o pH rješenja (Sl. 5, a);

metali otporni na kiselim rješenjima, ali nestabilni u alkalnoj - mo, ta, w itd. (Sl.5, b);

metali, mali otporni u kiselim rješenjima, ali otporni na alkalni - Ni, CD itd. (Sl. 5, b);

metali otporni na rješenjama blizu neutralnog, ali uništene u alkalnoj i kiselinama zbog amfoterity - ZN, Al, SN, PB (Sl. 5, D). Svaki od njih ima svoju definiranu pH vrijednost, u kojoj je stopa korozije minimalna: 7 (al). 5 (PB). 9 (SN), 10 (Zn), 14 (Fe);

metali, loši u kiselim rješenjima, u rasponu pH vrijednosti 4 ... 8.5 imaju stalnu brzinu korozije, što u pH\u003e 10 oštro smanjuje zbog formiranja hidroksida sa niskim topljivim na njihovoj površini - Fe, mg, Cu, MN itd. (Sl.5, E).

Elektrohemijska korozija proces je uništenja metala kao rezultat efekata na njega elektroplativnih elemenata, čija formacija postaje moguća u korozivnom okruženju.

1

Obično je pod korozijom metala, njegova oksidacija se razumije pod utjecajem kiselina, koji su prisutni u rješenjima u kontaktu s metalnim proizvodom ili kisikom zraka. Korozija najčešće utječe na metale koji su ostavljeni od vodonika u takozvanom redu stresa. Međutim, mnogi drugi materijali (nemetalni), poput izgradnje betona podliježu uništenju korozije.

Korozija nastaje kao rezultat bilo kojeg elektrohemijskog ili hemijskog procesa. Iz tog razloga, uobičajeno je podijeliti u elektrohemijsku i hemijsku.

Korozija dovodi do raznih uništavanja materijala koji može biti:

• neravni i uniformi;
• lokalni i čvrsti.

Ako metal doživljava mehaničke napore pored negativnog učinka vanjskog okruženja, primijećeno je aktivacija (i značajna) svih korozivnih manifestacija, što je uzrokovano uništavanjem na površini proizvoda oksidnih filmova i smanjenje Indikator toplinskog otpora materijala.

Vrijedno je reći da u nekim slučajevima procesi korozije uzrokuju obnovu, a ne oksidaciju komponenti uključenih u razne metalne legure. Svijetli primjer toga je smanjenje vodonika u mnogim čeličnim karbidima (takav nestandardni proces javlja se na visokim temperaturama i pritiscima).

2

Takva je korozija prepoznata kao najčešća. Pojavljuje se u slučaju kada je medij koji karakterizira elektrolitička provodljivost interakcije s metalom. Drugim riječima, njegov korijenski uzrok može se sigurno nazvati nestabilnost (termodinamičkim) metalima u okruženjima u kojima su. Poznat po bilo kojoj osobi primjeri takve korozije - hrđavši na otvorenom u dizajnu i proizvodima od livenog željeza i različitih čeličnih razreda (i tako dalje), dna brodova u morskoj vodi, inženjerskih komunikacija i cjevovoda, na kojima su različite tečnosti i agresivne kompozicije prevoze se.

Korozijski element (on se obično naziva galvanić) formiran je kada su dva metala, koji imaju različite potencijale (redox), kontaktiraju. Takav je element uobičajena galvanska ćelija zatvorenog tipa. U ovoj ćeliji se metal s manjim potencijalom polako otopi, a druga komponenta (s velikim potencijalom) obično ne mijenja njegovo stanje.

Metali su najčešće podvrgnuti sličnim promjenama u kojima je vrijednost negativnog potencijala visoka. U njima je proces hrđe (formiranje korozivne komponente) započinje kada na površini pada mala količina stranog inkluzije.

3

Opisani galvanski elementi formiraju se iz različitih razloga. Prije svega, mogu se formirati zbog heterogenosti legure, što dovodi do:

• nejednako raspodjela oksidnih filmova na površini materijala;
• heterogenost metalne faze;
• prisustvo kristala na granicama zrna;
• razlike u procesu formiranja sekundarnih proizvoda hrđe;
• anisotropija kristala.

Također se pojavljuju galvanske ćelije zbog sljedećih razloga:

• temperatura heterogenost, efekti vanjskih struja i zračenja;
• prisutnost zona u koje se oksidirač ograničio.

Uvijek se treba imati na umu da elektrohemijska hrđa podrazumijeva protok dva procesa u isto vrijeme - anoda i katoda. Sa stanovišta kinetike, oni su direktno povezani jedni s drugima. Glavni metal uvijek se rastvara na anodi (oksidativna reakcija).

Prema katodnom procesu, situacija se razumije kada se "dodatni" elektroni apsorbiraju atomi ili molekule elektrolita. Nakon toga se vraćaju elektroni. Proces katode usporava se ako je primijećeno usporavanje anoda. Kao što vidimo, mehanizam elektrohemijske korozije potpuno je nizak za razumijevanje. Da se bavim njima može bilo ko.

4

Pod takvim fenomenom, razumijevanje metala uzrokovano kontaktom korozije i materijala se razumije. Štaviše, sa takvom interakcijom, poštuju se dva procesa odjednom:

• restauriran je korozijski medij;
• metal je oksidiran.

Elektrohemijska korozija metala razlikuje se od kemikalije tako da potonji teče bez električnog protoka. A osnovni uzrok ovih vrsta korozije, što je termodinamička nestabilnost, ostaje nepromijenjena. Metali se lako kreću u različite stanja (uključujući stabilnije), a u ovom se slučaju pada pad njihovog termodinamičkog potencijala.

• u tečnim kompozicijama koje se ne računaju za elektrolite;
• gas.

Neproborane tekućine uključuju nesposobne električne kompozicije:

• inorganski: sumpor u rastopljenom stanju, tečni bromin;
• organski: benzin, kerozin, hloroform i drugi.

Neelectrolytes u čistom obliku s metalima nisu u kontaktu. Ali sa izgledom vrlo malog broja nečistoća u tečnostima, hemijska korozija metala odmah "počinje" (i vrlo nasilna). U tim situacijama u kojima reakcija prolazi i na povišenim temperaturama, hrđa će se pojaviti mnogo intenzivnije. A ako voda padne u ne-elektrolitičke tekućine, lansiran je mehanizam elektrohemijske korozije, opisano od nas gore.

Proces hrđe (hemijski) najčešće ide na pet faza:

• prvo, oksidant je pogodan za metalnu površinu;
• na površini započinje hemosorpcija reagensa;
• nakon toga, oksidni film počinje formirati (metalni i oksidirajući agent);
• primjećeno je deo osobnosti materijala i oksida;
• fiksna difuzija u ne-elektrolitičke okside.

Dvije faze koje su naznačene zadnje bilježe svaki put.

5

Pod utjecajem gasova, metalne površine mogu se uništiti u slučaju kada postoji visoka temperatura. Ova pojava stručnjaka naziva se korozijom plina, koja je prepoznata kao najčešća opcija za hemijsku hrđu. Poznata varijacija sličnog procesa - kontaktirajte kisik i metalnu površinu, koji karakteriziraju dva indikatora:

• pritisak na specifičnoj temperaturi odvoda oksidne pare;
• pritisak (djelomični) kisik.

Ako je tlak kiseonika manje disocijacijski tlak, pojavljuje se čisti metal, ako je više - formirani oksid. Uz jednake vrijednosti, reakcija će biti u potpunosti ravnoteža. S obzirom na to, lako možete izračunati, na kakve će temperature postojati opasnost od korozije.

Hemijska korozija se nastavlja po različitim brzinama. Specifična vrijednost potonjeg ovisi o sljedećim faktorima:

• svojstva korozijskih proizvoda;
• plinska okruženja;
• temperatura;
• vrijeme, tokom kojih se primjećuje interakcija metala sa medijom;
• vrste i sastav legura ili metalnih karakteristika.

Predavanje 9. Korozija metala.

Planirajte predavanja

1. Korozija metala.

2. Hemijska i elektrohemijska korozija. Mehanizam korozije. Čimbenici koji definiraju intenzitet korozije.

3. Vrste elektrohemijske korozije.

4. Metode zaštite metala od korozije - premaza.

5. Elektrohemijske odbrambene metode. Inhibitori korozije.

Zadaci za proučavanje teme:

U procesu savladavanja teme, studenti dobijaju ideju o procesu korozije, njenog mehanizma, faktora koji utječu na proces korozije. Metode zaštite metala od korozije.

Student bi trebao znati:

Priroda korozivnih procesa. Glavne metode zaštite metala od korozije, njihove klasifikacije i mehanizam djelovanja.

Osnovna i dodatna literatura

Osnovni

1. GLINKA N.L. Opća hemija: Tutorial za univerzitete / ed. A.I. Ermakova. - Ed. 28., rekreacija. i dodaj. - M.: Integralna preša, 2000. - str. 27-36.

2. Akhmetov N.S. Opća i neorganska hemija. M: Hyshk. SK., 2005. 743 str.

3. Ugay ya.a. Opća i neorganska hemija. M: Hyshk. SK, 2004. 527 str.

4. GLINKA N.L. Zadaci i vježbe za opću hemiju: Priručnik za obuku za univerzitete / ed. V.A. Rabinovich i sur. M.: Integralna preša, 1997. - 240 s.

Dodatno

5. Nekrasov B.V. Osnove opće hemije. SPB-M: viši. SHK, 2003 T. 1, 2.

6. Korovin N.V. Opća hemija. M: Hyshk.sk., 2005. 557 str.

7. Radionica o zajedničkoj i neorganoj hemiji: dodatak za studente studente. / IN i. Fionov, TM Kurukhtina, Z.N. Dymova et al; Ed. N.N. Pavlova, V.I. Frolova. - Drugo ed., Pererab. i dodaj. - M.: Drop, 2002. - str. 33-47.

Metodički razvoj odjela

8. Garkushin I.K., Lisov N.I., Nemkov A.V. Opća hemija za tehničke univerzitete. Tutorial. Samarsk. Stanje Tehn Univerzitet, Samara. - 2003. - str. 144-166.

9. ZHILIJEVA I.I., GROMAKOVSKAYA A.G. Korozija metala. Metoda. Smjernice za laboratorijski rad.

1. Korozija Korodere.(Lat.) - Emprod.

Korozija je uništavanje metala i proizvoda zbog hemijske interakcije sa okolinom.

Korozija - Redox heterogeni proces koji teče na površini odvajanja faze - metal / tečno, metal / plin. Ovo je spontani proces koji dovodi do pripreme termodinamički stabilnijih spojeva.

Godišnji gubitak metala zbog korozije je 10 - 12% industrijskih globalnih rezervi.

Glavne vrste korozije dijele:

Po mehanizmu protoka korozije:

Hemikalija - prihod u neekolitima - heterogena interakcija metala sa oksidansom (plin, ne-elektrolit);

Elektrohemijska - teče u elektrolitu - interakcija metala sa oksidansom uključuje anodično otapanje metalnog i katodnog smanjenja oksidansa (elektrolita, vlažno-atmosfersko, tlo)

Prirodom uništenja metalne površine:

Uniform (općenito) - distribuira se manje-više ravnomjerno na cijeloj površini metala;

Lokalni - mrlje (čiri);

Tačka (na površini) ili pitting (na velikom dubini);

Intercrystalline - na granicama žitarica (najopasnija - odnos između zrna iz lelulje strukture je oslabljen);

Podvrsta - neprimjetan (ispod površine metala);

Selektivno - raspuštanje jedne od komponenti legure;

Pucanje - sa istodobnim efektima hemijskih reagensa i visokih mehaničkih naprezanja;

Selektivno - selektivno.

Razmislite o hemijskoj i elektrohemijskoj koroziji detaljnije:

2. Hemijska korozija

Suština hemijske korozije je u oksidaciji metala kao rezultat hemijske interakcije sa okolinom.

Mediju koji uzrokuje hemijsko uništavanje metala naziva se agresivnim.

Hemijska korozija vrši se direktnim elektronskim mjenjačem iz metalnog atoma u atomu oksidansa.

Hemijska korozija podijeljena je u plin i ne-elektrolit (tečna ne-elektro-korozija).

Tečna ne-elektrokoruzija razvija se tokom rada hemijske opreme, kontakt sa uljem i njenim proizvodima, tečnim brominom, benzinom, kerozinom itd. Organic, I.E. Tvari koje nisu provodljive električne struje.

Korozija u plinovima (korozija plina je najčešće) javlja se na povišenim temperaturama kada je kondenzacija vlage na metalnoj površini nemoguća. Korozija gasa podložna je pećima, detaljima motora sa unutrašnjim sagorevanjem, sečiva za plinske turbine itd. Korozija gasa takođe podvrgava metalu podvrgnutu toplinskom tretmanu. Kao rezultat korozije plina na površini metala formiraju se odgovarajući spojevi: oksidi, sulfidi itd. (Tako na primjer, sumpor dioksid u tvorničkim prostorijama pod djelovanjem temperature je oksidiran formiranjem sumpornog trioksida, koji dolazi i reakcija s metalom, čime ga uništava)

S povećanjem temperature, stopa korozije plina povećava se.

Privatni slučaj korozije plina - hidrogen korozija (vodonik veže ugljik u čeliku u nezasićene ugljikovodike - metan itd.)

FE 3 C (cementit) + 2h 2 3FE + CH 4

Carbonyl - ME + NCO ME (CO) N

Čisti metali u većini slučajeva gotovo nisu korozije. Čak ni takav metal kao željezo, u potpuno čistom obliku ne rđa ne. Ali obični metali uvijek sadrže različite nečistoće, što stvara povoljne uvjete za koroziju.

Na više metala formira se tanki sloj oksida.

Kao primjer, formiranje oksida na površini metala prikazano je na slici:

Ako je film čvrsto spojen na metalnu površinu i nema mehaničku štetu, štiti metal od daljnje oksidacije. Takvi zaštitni filmovi dostupni su u aluminijumu, kromiranju, cinkama, manganu, titanijumu, vanadijumu, niklu i kobaltu. Da bi se oksidni film zaštitio metal, mora biti čvrst, imati visoko prijanjanje, da bude otporan na agresivne medije, da biste imali termički koeficijent ekspanzije u blizini ovog metala.

Ima porozno željezo, lako se odvaja od površine i zato nije u stanju zaštititi metal od uništenja.

Za proizvodnju opreme izložene korozijom aktivnim plinovima koriste se legure otpornim na toplinu. Da bi se u njihov sastav uveden otpornost na toplinu i liveno željezo, hrom, nikl, aluminijum; Koriste se i legure na bazi nikla ili kobalta.

Elektrohemijska korozija

Elektrohemijska korozija javlja se na kontaktu dva heterogena metala (ili nečistoće nemetala) u elektrolitnom okruženju.

Za razliku od hemijske korozije, elektronski prijenos prolazi kroz provodljiv medij - elektrolit. Navlaka korozije na mjestima metalnih kontakata koji imaju različite potencijale elektrode koji obavljaju ulogu elektroda.

U svim slučajevima raznih nehomogenosti na površini metala, lokalni mikrogalvanski elementi spontano se pojavljuju - galvanoparci.

Kad se elektroplana, protok elektrona usmjerava iz aktivnijeg metala do manje i aktivnijeg metala srušio se. U slučaju ravnice, par se pojavljuje struja veće čvrstoće, što je udaljeni metali u nizu stresa.

Brzina elektrohemijske korozije ovisi o prirodi metala, prirodom elektrolita i temperature.

Brzina korozije metala također se povećava kada se uključe nemetalne nečistoće, od kojih je potencijal veći od potencijala osnovnog metala. Dakle, uključivanje oksida ili šljake u čeliku snažno smanjuje njegov otpor korozije.

Nečisti u okolišu mogu se adsorbuti na metalnoj površini, a također katalitički utjecati na koroziju, ubrzanje ili usporavanje. Na primjer, većina odgaranih legura korpusa u morskoj vodi mnogo brže nego u vodi istim koncentracijom kisika koji ne sadrži hloride. To je zbog činjenice da hloridni joni, adsorbirajući na površini željeza, sprečava stvaranje zaštitnih slojeva na njemu.

Vrste elektrohemijske korozije

Najkarakterističnije vrste elektrohemijske korozije:

Atmosferski - Nastavlja se u vlažnom zraku na normalnoj temperaturi. Metalna površina prekrivena je filmom vlage koja sadrži otopljenog kisika. Intenzitet korozije povećava se s povećanjem vlažnosti zraka, sadržaj gasovitih gasovitih CO 2 i tako 2, prašine, čađe, kao i na površini metala i pukotina, olakšavajući kondenzaciju vlage.

Razliku: suhi atmosferski korozija koji teče relativne vlažnosti od 60%, pod djelovanjem kisika i mokrim bankomatom. Korozija je uništavanje metalnih konstrukcija pod djelovanjem kiše, snijega i magla.

Tlo - Metali dolaze u kontakt sa vlagom tla koja sadrži otopljeni kisik. Izložena područja anodičnog uništavanja s većom vlagom i manje pristupom zraku. Posebno korozijska aktivna tla sa visokom vlagom, kiselošću i električnom provodljivošću. Stoga sljedeće karakteristike utječu na stopu korozije plina - poroznost, pH, električna provodljivost, prisustvo rastvorenih soli.

U takvim uvjetima, cjevovodi se uništavaju šest mjeseci nakon njihovog polaganja, ako se ne poduzimaju posebne mjere iz zaštite.

Morska korozija - To je korozija u morskoj vodi, od čega je agresivnost zbog sadržaja kisika i prisutnosti metalnih klorida u njemu, što sprečava stvaranje efikasnih zaštitnih filmova. Snažno se nastavlja na granicama vode i atmosferi.

Elektrokorrozija - Javlja se u akciji lutajućih struja koje proizlaze iz vanjskih izvora (dalekovoda, električne željeznice, razne električne instalacije koje rade na konstantnoj električnoj struji) iz kojih, kroz nedovoljnu električnu izolaciju, struja može isteći u tlu. Lutajuća struja, udarajući metalni objekt u zemlju, na nekom mjestu ulazi u zemlju, uzrokujući uništavanje izlaskog mjesta - što se naziva anodni izlaz, gdje se primijeti vrlo intenzivna korozija. Lutajuće struje uzrokuju koroziju gasovoda, naftovoda, elektrokabela, raznih podzemnih metalnih konstrukcija.

4. Metode borbe protiv korozije

Izolacija metala iz agresivnog okruženja (Premazi ) :

Metalni premazi - Premaz metala zaštićen slojem drugog metala, praktično ne korediranje pod istim uvjetima.

Prilikom prevlačenja proizvoda s različitim metalima potrebno je zapamtiti da premaz i zaštićeni metal mogu formirati galvanski par. Njegov rad pod određenim uvjetima može ili poboljšati zaštitni učinak ili naprotiv, povećati koroziju zaštićenog metala.

Anode premaz. Na primjer, s lokalnim kršenjem premaza cinka u galvanovim paru, anoda cinkova-željezo bit će cink, koja će se urušiti, štitim željeza.

Katodni premaz. A u zakrpu od limenog gvožđa, sa kršenjem limenog premaza bit će izložen glačalo, jer U ovom su par to je anoda.

Razlike u korozivnoj stabilnosti premaza u određenim agresivnim medijima i svojstvima konačnih korozijskih proizvoda određuju specifična područja primjene ovih premaza.

Nemetalni premazi - Filmovi visokopoličnih supstanci (guma, plastika), lakovi, olif, kompozicije visokolimerne i anorganske bojanske tvari.

Gumeni premaz se zove - Humming i beton - Togotrovita

90% svih metalnih proizvoda zaštićeno je na sličan način. Jeftino, jednostavno ih primijenite, ali nisu izdržljivi.

Hemijski premazi (pouzdaniji):

metalni oksidni filmovi (debljina 0,3 mikrona), dobivena kisikom ili prikladnim oksidantima (HNO 3, k 2 CR 2 O 7 itd.) Na površinu metala. Često se takvi oksidni filmovi formiraju na površini metala jednostavno kada se kontaktiraju sa zrakom, što hemijski čini relativno aktivnim metalima (ZN, AL) otporni na koroziju;

mogu se reproducirati zaštitne nitridne filmove formirane pod djelovanjem dušika ili amonijaka na površini nekih metala;

umjetnu oksidaciju (debela do 30 mikrona), nitrid i fosfatiranje, a premazi za lakiranje nanose se na oksidirani, azogenirani i fosfatirani metal.

Tako se gvožđe oksidacija (stiskani čelik) vrši u smjesi natrijum hidroksida (800g / l) sa nitratom (50g / l) i nitritom (200g / l) natrijumu na temperaturi od 140 o C.

Oksidacija željeza dovodi do formiranja na površini FE 3 O 4 - Crna ili FE 2 O 3 - Smeđa.

A za fosfatiranje koriste se fosfati mangana i željeza koji dovode do formiranja teških topivih filmova trovalentnog željeza.

Filmovi fosfata i oksida često se koriste kao električni izolacijski premazi, na primjer na transformatorske ploče (napon kvara takvih filmova može dostići 600 V).

5. Elektrohemijske metode zaštite - Na osnovu promjene potencijala zaštićenog metala i nisu povezani sa izolacijom metala iz korozijskog medija.

katodna (električna zaštita) zaštićeni je dizajn koji se nalazi u elektrolitnom okruženju (na primjer, u tlu vode), pridruži se katodi vanjskog izvora električne energije (na negativan pol). U istom agresivnom medijumu postavlja se komad starog metala (šina ili greda), pričvršćen na anodu vanjskog izvora električne energije. U stvari, on služi kao izvor elektrona koji se isporučuju na katodu. U procesu korozije, ovaj komad starog metala je uništen.

Katodna odbrana

zaštitna (anodična) - koristi se posebna anoda - zaštitnik koji se koristi aktivniji od metala zaštićenog dizajna (ZN, MG). Zaštitnik je povezan na zaštićeni dizajn električnog strujnog provodnika. U procesu korozije, zaštitnik je uništen.

Ova metoda se koristi za zaštitu od korozijskih lopatica turbina podvodnih dijelova brodova, kako bi se zaštitila rashladna oprema koja radi sa solim proizvodima.

Uticaj na agresivno okruženje

Da bi se usporila korozija metalnih proizvoda u agresivni medij, uvode su tvari (najčešće organsko), nazvane korozijske inhibitore, koje prolaze metalnu površinu i sprečavaju razvoj procesa korozije. Od velikog je značaja u slučajevima kada metal mora biti zaštićen od korozije od strane kiselina. Inhibitori korozije široko se koriste u hemijskom čišćenju pare kotlova iz razmjera, za uklanjanje razmjera od otpadnih proizvoda, kao i prilikom skladištenja i transporta HCl u čeličnom spremniku. Tiomorat (ugljeni sulfid C (NH 2) 2 s), dietilamin, urotropin (heksametilenetetramin (CH 2) 6 N 4) i drugi derivati \u200b\u200bamina, i kao inorganski - silikate, alkali, alkali, itd.

Istu grupu metoda za zaštitu metala od korozije uključuje i puštanje vode koja ide na prehrana pare kotlova, od kisika koji se rastopio u njemu, na primjer, prilikom filtriranja vode kroz sloj za filtriranje .