Uttrykket "metal corrosion" inneholder mye mer enn navnet på et populært rockeband. Korrosjon ødelegger uigenkallelig metallet og gjør det til støv: av alt som produseres i jernverdenen, vil 10% kollapse helt samme år. Situasjonen med russisk metall ser omtrent slik ut - alt metallet som smeltes på et år i hver sjette masovn i landet vårt blir rustent støv før slutten av året.

Uttrykket "koster en pen krone" i forhold til metallkorrosjon er mer enn sant - den årlige skaden forårsaket av korrosjon er minst 4% av årsinntekten til ethvert utviklet land, og i Russland beregnes skaden med ti sifre . Så hva forårsaker etsende prosesser i metaller og hvordan håndterer vi dem?

Hva er metallkorrosjon

Ødeleggelse av metaller som følge av elektrokjemisk (oppløsning i et fuktighetsholdig luft- eller vannmiljø - elektrolytt) eller kjemisk (dannelse av metallforbindelser med kjemiske agenser med høy aggresjon) interaksjon med det ytre miljøet. Korrosjonsprosessen i metaller kan bare utvikle seg i noen områder av overflaten (lokal korrosjon), dekke hele overflaten (jevn korrosjon) eller ødelegge metallet langs korngrensene (intergranulær korrosjon).

Metall under påvirkning av oksygen og vann blir et løst, lysebrunt pulver, bedre kjent som rust (Fe 2 O 3 · H 2 O).

Kjemisk korrosjon

Denne prosessen foregår i miljøer som ikke er ledere for elektrisk strøm (tørre gasser, organiske væsker - oljeprodukter, alkoholer, etc.), og korrosjonens intensitet øker med økende temperatur - som et resultat dannes det en oksydfilm på metallet flate.

Alle metaller, både jernholdige og ikke-jernholdige, utsettes for kjemisk korrosjon. Aktive ikke-jernholdige metaller (for eksempel aluminium) under påvirkning av korrosjon er dekket med en oksidfilm som forhindrer dyp oksidasjon og beskytter metallet. Og et så lavt aktivt metall som kobber, under påvirkning av fuktighet i luften, får en grønnaktig blomst - en patina. Videre beskytter oksydfilmen ikke metallet mot korrosjon i alle tilfeller - bare hvis den krystallkjemiske strukturen til den dannede filmen er i samsvar med metallets struktur, ellers vil filmen ikke gjøre noe.

Legeringer er utsatt for en annen type korrosjon: noen elementer i legeringene blir ikke oksidert, men reduseres (for eksempel er en kombinasjon av høy temperatur og trykk i stål reduksjon av karbider med hydrogen), mens legeringene mister det nødvendige helt kjennetegn.

Elektrokjemisk korrosjon

Prosessen med elektrokjemisk korrosjon krever ikke obligatorisk nedsenking av metallet i elektrolytten - en tilstrekkelig tynn elektrolytisk film på overflaten (ofte elektrolytiske løsninger impregnerer miljøet rundt metallet (betong, jord, etc.)). Den vanligste årsaken til elektrokjemisk korrosjon er den utbredte bruken av husholdnings- og industrisalt (natrium og kaliumklorider) for å fjerne is og snø på veier om vinteren - biler og underjordiske verktøy er spesielt påvirket (ifølge statistikk, årlige tap i USA fra bruk av salter om vinteren er 2,5 milliarder dollar).

Følgende skjer: metaller (legeringer) mister noen av atomene sine (de passerer inn i den elektrolytiske løsningen i form av ioner), elektroner som erstatter de tapte atomer lader metallet med en negativ ladning, mens elektrolytten har en positiv ladning. Et galvanisk par dannes: metallet ødelegges, gradvis blir alle partiklene en del av løsningen. Elektrokjemisk korrosjon kan være forårsaket av herreløse strømmer som oppstår ved lekkasje av en del av strømmen fra den elektriske kretsen til vandige løsninger eller i jorda og derfra inn i en metallkonstruksjon. På de stedene der herreløse strømmer forlater metallstrukturer tilbake i vann eller jord, blir metall ødelagt. Det er spesielt vanlig at herreløse strømmer oppstår på steder der elektrisk transport på bakken (for eksempel trikker og jernbanelokomotiver drevet av elektrisk trekkraft) beveger seg. På bare et år kan vandrende strømmer på 1A oppløse jern - 9,1 kg, sink - 10,7 kg, bly - 33,4 kg.

Andre årsaker til metallkorrosjon

Utviklingen av etsende prosesser lettes av stråling, avfallsprodukter fra mikroorganismer og bakterier. Korrosjon forårsaket av marine mikroorganismer skader bunnen av skip, og etsende prosesser forårsaket av bakterier har til og med sitt eget navn - biokorrosjon.

Kombinasjonen av virkningen av mekaniske påkjenninger og det ytre miljø akselererer korrosjon av metaller mange ganger - deres termiske stabilitet avtar, overflateoksydfilmer blir skadet, og på de stedene der inhomogenitet og sprekker oppstår, aktiveres elektrokjemisk korrosjon.

Korrosjonsbeskyttende tiltak for metaller

En uunngåelig konsekvens av teknologisk fremgang er forurensning av miljøet vårt - en prosess som akselererer korrosjon av metaller, siden det ytre miljøet blir stadig mer aggressivt overfor dem. Det er ingen måte å fullstendig eliminere korrosiv ødeleggelse av metaller; alt som kan gjøres er å bremse denne prosessen så mye som mulig.

For å minimere ødeleggelsen av metaller kan du gjøre følgende: redusere aggresjonen til miljøet rundt metallproduktet; øke metallets motstand mot korrosjon; utelukke samspillet mellom metallet og stoffer fra det ytre miljøet som viser aggresjon.

I tusenvis av år har menneskeheten prøvd mange metoder for å beskytte metallprodukter mot kjemisk korrosjon, noen av dem brukes fremdeles i dag: belegg med fett eller olje, andre metaller som korroderer i mindre grad (den eldste metoden, som er mer enn 2 tusen år gammel, er tinning (belegg tinn)).

Antikorrosjonsbeskyttelse med ikke-metalliske belegg

Ikke -metalliske belegg - maling (alkyd, olje og emalje), lakk (syntetisk, bituminøs og tjære) og polymerer danner en beskyttende film på overflaten av metaller, ekskludert (i sin integritet) kontakt med det ytre miljøet og fuktigheten.

Bruk av maling og lakk er fordelaktig ved at disse beskyttende belegningene kan påføres direkte på monterings- og byggeplassen. Metoder for påføring av maling og lakk er enkle og kan mekaniseres, skadede belegg kan gjenopprettes "på stedet" - under drift har disse materialene en relativt lav kostnad og forbruket per arealenhet er lite. Imidlertid avhenger deres effektivitet av overholdelsen av flere forhold: overholdelse av de klimatiske forholdene der metallstrukturen skal brukes; behovet for å bruke utelukkende høykvalitets maling og lakk; streng overholdelse av teknologien for påføring på metalloverflater. Det er best å påføre maling og lakk i flere lag - mengden vil gi den beste beskyttelsen mot forvitring på metalloverflaten.

Polymerer - epoksyharpikser og polystyren, polyvinylklorid og polyetylen - kan fungere som beskyttende belegg mot korrosjon. I anleggsarbeid er armert betong innebygde deler dekket med belegg fra en blanding av sement og perklorovinyl, sement og polystyren.

Jernbeskyttelse mot korrosjon ved belegg av andre metaller

Det er to typer metallhemmende belegg - slitebane (sink-, aluminium- og kadmiumbelegg) og korrosjonsbestandige (sølv-, kobber-, nikkel-, krom- og blybelegg). Inhibitorer brukes kjemisk: den første metalgruppen har en høy elektronegativitet i forhold til jern, den andre - en høy elektropositivitet. Det mest utbredte i hverdagen er metallbelegg av jern med tinn (tinnplater, bokser er laget av det) og sink (galvanisert jern - taktekking), oppnådd ved å trekke platejern gjennom smelten av et av disse metallene.

Ofte er beslag av støpejern og stål, samt vannrør galvanisert - denne operasjonen øker korrosjonsmotstanden betydelig, men bare i kaldt vann (når varmt vann leveres, slites galvaniserte rør raskere enn ikke -galvaniserte). Til tross for galvaniserings effektivitet, gir den ikke ideell beskyttelse - sinkbelegget inneholder ofte sprekker, som krever forhåndsfornikling av metalloverflater (fornikling) for å eliminere dem. Sinkbelegg tillater ikke påføring av maling og lakk på dem - det er ikke noe stabilt belegg.

Den beste løsningen for korrosjonsbeskyttelse er et aluminiumsbelegg. Dette metallet har en lavere egenvekt, noe som betyr at det er mindre konsumert, aluminiserte overflater kan males og malingslaget blir stabilt. I tillegg er aluminiumsbelegget, sammenlignet med det galvaniserte belegget, mer motstandsdyktig mot aggressive miljøer. Aluminium er ikke mye brukt på grunn av vanskeligheten med å påføre dette belegget på en metallplate - aluminium i smeltet tilstand viser høy aggresjon mot andre metaller (av denne grunn kan aluminiumsmelten ikke finnes i et stålbad). Kanskje dette problemet vil bli fullstendig løst i nærmeste fremtid - den opprinnelige metoden for aluminisering har blitt funnet av russiske forskere. Essensen i utviklingen er ikke å senke stålplaten i aluminiumsmelten, men å heve det flytende aluminiumet til stålplaten.

Øker korrosjonsmotstanden ved å legge legeringsadditiver til stållegeringer

Innføringen av krom, titan, mangan, nikkel og kobber i en stållegering gjør det mulig å få et legert stål med høye korrosjonsegenskaper. Spesielt motstandsdyktig mot stållegeringen er en stor andel krom, på grunn av hvilken det dannes en oksydfilm med høy tetthet på overflaten av strukturer. Innføring av kobber i sammensetningen av lavlegerte og karbonstål (fra 0,2% til 0,5%) gjør det mulig å øke korrosjonsbestandigheten med 1,5-2 ganger. Legeringstilsetningsstoffer blir introdusert i stålsammensetningen i samsvar med Tammans regel: høy korrosjonsbestandighet oppnås når det er ett legeringsmetallatom for hvert åtte jernatom.

Tiltak mot korrosjon

For å redusere det er det nødvendig å redusere den korrosive aktiviteten til mediet ved å introdusere ikke-metalliske hemmere og redusere antallet komponenter som er i stand til å starte en elektrokjemisk reaksjon. Denne metoden vil redusere surheten i jord og vandige løsninger i kontakt med metaller. For å redusere korrosjonen av jern (dets legeringer), samt messing, kobber, bly og sink, må karbondioksid og oksygen fjernes fra vandige løsninger. I den elektriske kraftindustrien fjernes klorider fra vann, noe som kan påvirke lokal korrosjon. Ved å kalke jorda kan du redusere surheten.

Beskyttelse mot villstrømmer

Det er mulig å redusere elektrokorrosjon av underjordiske verktøy og nedgravde metallkonstruksjoner hvis flere regler overholdes:

• delen av konstruksjonen som fungerer som en kilde til avvikende strøm må være forbundet med en metallleder til skinnen på sporveien;
• varmeveksleruter bør være plassert i maksimal avstand fra jernbanene langs hvilken elektrisk transport beveger seg, for å minimere antall kryss;
• bruk av isolerende rørstøtter for å øke overgangsmotstanden mellom jord og rørledninger;
• ved innganger til objekter (potensielle kilder til herreløse strømmer), er det nødvendig å installere isolerende flenser;
• installere ledende langsgående hoppere på flensbeslag og pakningsboks ekspansjonsledd - for å øke langsgående elektrisk ledningsevne på den beskyttede delen av rørledninger;
• for å utjevne potensialene til parallelle rørledninger, er det nødvendig å installere tverrgående elektriske hoppere i tilstøtende seksjoner.

Beskyttelsen av isolerte metallgjenstander og små stålkonstruksjoner oppnås med en beskytter som fungerer som en anode. Materialet til beskytteren er et av de aktive metallene (sink, magnesium, aluminium og legeringer derav) - det tar på seg det meste av den elektrokjemiske korrosjonen, kollapser og bevarer hovedstrukturen. En enkelt magnesiumanode beskytter for eksempel en 8 km rørledning.

Abdyuzhanov Rustam, spesielt for RMNT.ru

Korrosjon av metaller (fra sen lat. Corrosio - korrosjon) er en fysisk -kjemisk interaksjon mellom et metallmateriale og et medium, noe som fører til en forringelse av driftsegenskapene til et materiale, medium eller teknisk system som de er deler av.

Korrosjon av metaller er basert på en kjemisk reaksjon mellom et materiale og et medium eller mellom komponentene, som skjer i grensesnittet. Denne prosessen er spontan, og er også en konsekvensredoksreaksjonermed miljøkomponenter. Kjemikalier som ødelegger byggematerialer kalles etsende. Et aggressivt medium kan være atmosfærisk luft, vann, forskjellige løsninger av kjemikalier, gasser. Ødeleggelsesprosessen for materialet forbedres i nærvær av til og med en liten mengde syrer eller salter i vannet, i jordsmonn i nærvær av salter i grunnvannet og svingninger i grunnvannsnivået.

Korrosjonsprosesser er klassifisert:

1) i henhold til forholdene for korrosjon,

2) ved mekanismen for prosessen,

3) av korrosiv ødeleggelse.

Av korrosjonsforhold, som er veldig forskjellige, er det flere typer korrosjon.

Etsende miljøer og ødeleggelsen de forårsaker er så karakteristiske at de etsende prosessene som forekommer i dem også klassifiseres etter navnet på disse miljøene. Så, fordel gass ​​korrosjon, dvs. kjemisk korrosjon under påvirkning av varme gasser (ved temperaturer godt over duggpunktet).

Det er noen tilfeller elektrokjemisk korrosjon(hovedsakelig med katodisk oksygenreduksjon) i naturlige miljøer: atmosfærisk- i ren eller forurenset luft ved fuktighet som er tilstrekkelig for dannelse av en elektrolyttfilm på metalloverflaten (spesielt i nærvær av aggressive gasser, for eksempel CO 2, Cl 2, eller aerosoler av syrer, salter, etc.); hav - under påvirkning av sjøvann og under jorden - i jord og jord.

Korrosjon under stress utvikler seg i virkningssonen for strekk- eller bøyemekaniske belastninger, samt restdeformasjoner eller termiske påkjenninger og fører som regel til transkrystallinsk spenningskorrosjon, som for eksempel stålkabler og fjærer utsettes for atmosfæriske forhold, karbon og rustfritt stål i dampkraftverk, høystyrke titanlegeringer i sjøvann, etc.

Med vekslende belastninger kan det vises korrosjonstretthet, som kommer til uttrykk i en mer eller mindre kraftig nedgang i grensen for metallutmattelse i nærvær av et etsende miljø. Korrosjon erosjon(eller friksjonskorrosjon) er en akselerert slitasje av metallet med samtidig effekt av gjensidig forsterkende korrosjon og slipende faktorer (glidende friksjon, strømning av slipende partikler, etc.).

Kavitasjonskorrosjon, relatert til det, oppstår under kavitasjonsmåter for å flyte rundt et metall med et aggressivt medium, når den kontinuerlige fremveksten og "kollapsen" av små vakuumbobler skaper en strøm av destruktive mikrohydrauliske sjokk som påvirker metalloverflaten. Et nært utvalg kan vurderes og fretting korrosjon, observert på kontaktsteder for tett komprimert eller rullende en over de andre delene, hvis det på grunn av vibrasjoner mellom overflatene oppstår mikroskopiske forskyvninger av skjær.

Lekkasje av elektrisk strøm gjennom kanten av metallet med et aggressivt medium, avhengig av lekkasjens art og retning, forårsaker ytterligere anodiske og katodiske reaksjoner, som direkte eller indirekte kan føre til akselerert lokal eller generell ødeleggelse av metallet ( svindelstrømskorrosjon). Lignende skader, lokalisert nær kontakten, kan forårsake kontakt i elektrolytten til to forskjellige metaller som danner en lukket galvanisk celle - kontaktkorrosjon.

I smale hull mellom deler, så vel som under et løst belegg eller oppbygning, der elektrolytt trenger inn, men tilgangen til oksygen som er nødvendig for metallpassivering er vanskelig, kan det utvikle seg spaltekorrosjon, der oppløsningen av metallet hovedsakelig skjer i gapet, og de katodiske reaksjonene delvis eller helt skjer ved siden av det på den åpne overflaten.

Det er vanlig å markere også biologisk korrosjon påvirket av avfallsproduktene til bakterier og andre organismer, og strålingskorrosjon- når den utsettes for radioaktiv stråling.

1 . Gass korrosjon- korrosjon av metaller i gasser ved høye temperaturer (for eksempel oksidasjon og avkulling av stål ved oppvarming);

2. Atmosfærisk korrosjon- korrosjon av metaller i luft, så vel som fuktig gass (for eksempel rusting av stålkonstruksjoner på et verksted eller utendørs);

Atmosfærisk korrosjon er den vanligste korrosjonstypen; rundt 80% av metallkonstruksjonene drives i atmosfæriske forhold.
Hovedfaktoren som bestemmer mekanismen og hastigheten for atmosfærisk korrosjon er graden av fukting av metalloverflaten. Det er tre hovedtyper av atmosfærisk korrosjon i henhold til fuktighetsgraden:

• Våt atmosfærisk korrosjon- korrosjon i nærvær av en synlig vannfilm på metalloverflaten (filmtykkelse fra 1 mikron til 1 mm). Korrosjon av denne typen observeres ved en relativ fuktighet på omtrent 100%, når det er fallkondensering av vann på metalloverflaten, så vel som når vann treffer overflaten direkte (regn, overflatebehandling, etc.);
  
• Våt atmosfærisk korrosjon- korrosjon i nærvær av en tynn, usynlig film av vann på metalloverflaten, som dannes som et resultat av kapillær, adsorpsjon eller kjemisk kondens ved en relativ luftfuktighet under 100% (filmtykkelse fra 10 til 1000 nm);
  
• Tørr atmosfærisk korrosjon- korrosjon i nærvær på metalloverflaten av en veldig tynn adsorpsjonsfilm av vann (i størrelsesorden flere molekylære lag med en total tykkelse på 1 til 10 nm), som ennå ikke kan betraktes som kontinuerlig og som har egenskapene til en elektrolytt .
  

Det er åpenbart at minimumsperioder for korrosjon oppstår under tørr atmosfærisk korrosjon, som fortsetter med mekanismen for kjemisk korrosjon.

Med en økning i tykkelsen på vannfilmen skjer en overgang av korrosjonsmekanismen fra kjemisk til elektrokjemisk, noe som tilsvarer en rask økning i korrosjonsprosessens hastighet.

Det kan ses fra den gitte avhengigheten at grensen til region II og III tilsvarer maksimumet for korrosjonshastigheten, så observeres en viss nedgang i korrosjonen på grunn av vanskeligheten med diffusjon av oksygen gjennom det fortykkede sjiktet med vann. Selv tykkere lag med vann på metalloverflaten (seksjon IV) fører bare til en svak nedgang i korrosjon, siden de vil påvirke diffusjonen av oksygen i mindre grad.

I praksis er det ikke alltid mulig å skille så klart mellom disse tre stadiene av atmosfærisk korrosjon, siden en overgang fra en type til en annen er mulig, avhengig av ytre forhold. Så, for eksempel, vil en metallkonstruksjon som tæres av mekanismen for tørr korrosjon, med en økning i luftfuktighet, begynne å korrodere av mekanismen for våt korrosjon, og med nedbør vil våt korrosjon allerede finne sted. Når fuktigheten tørker, vil prosessen endres i motsatt retning.

Hastigheten på atmosfærisk korrosjon av metaller påvirkes av en rekke faktorer. Hoveddelen av dem bør betraktes som varigheten av overflate fuktighet, som hovedsakelig bestemmes av verdien av luftens relative fuktighet. I de fleste praktiske tilfeller øker korrosjonshastigheten til metallet kraftig bare når en viss kritisk verdi av relativ fuktighet er nådd, hvor en kontinuerlig fuktighetsfilm vises på metalloverflaten som et resultat av kondensering av vann fra luften.

Effekten av relativ luftfuktighet på den atmosfæriske korrosjonshastigheten til karbonstål er vist i figuren Avhengigheten av økningen i massen av korrosjonsprodukter m av den relative luftfuktigheten W ble oppnådd når stålprøver ble utsatt for en atmosfære som inneholdt 0,01 % SO 2 i 55 dager.

Forurensninger av SO 2, H 2 S, NH 3, HCl, etc., påvirker meget sterkt atmosfærisk korrosjon.Løsningen i vannfilmen øker dens elektriske ledningsevne og

Faste partikler fra atmosfæren som faller på overflaten av metallet kan, oppløses, fungere som skadelige urenheter (NaCl, Na 2 SO 4), eller i form av faste partikler letter kondensering av fuktighet på overflaten (kullpartikler, støv, slipende partikler, etc.).

I praksis er det vanskelig å identifisere påvirkningen av individuelle faktorer på metallkorrosjonshastigheten under spesifikke driftsforhold, men det er mulig å grovt estimere det basert på atmosfærens generaliserte egenskaper (anslaget er gitt i relative enheter):

tørr kontinental - 1-9
marin ren - 38
marin industri - 50
industriell - 65
industrielt, sterkt forurenset - 100.

3 .Væskekorrosjon- korrosjon av metaller i et flytende medium: i ikke-elektrolytt(brom, smeltet svovel, organisk løsningsmiddel, flytende drivstoff) og i elektrolytten (syre, alkalisk, salt, sjø, elvekorrosjon, korrosjon i smeltede salter og alkalier). Avhengig av forholdene for interaksjon mellom mediet og metallet, skilles flytende korrosjon av metallet ved full, ufullstendig og vekslende nedsenking, korrosjon langs vannlinjen (nær grensen mellom delen av metallet som er nedsenket og ikke er nedsenket i et etsende miljø ), korrosjon i et ikke -blandbart (stille) og opphisset (bevegelig) etsende medium;

Væskekorrosjon

4. Underjordisk korrosjon- korrosjon av metaller i jord og grunn (for eksempel rusting av underjordiske stålrørledninger);

Underjordisk korrosjon

Ved mekanismen er det elektrokjem. korrosjon av metaller. underjordisk korrosjon er forårsaket av tre faktorer: korrosjonsevne til jord og grunner (jordkorrosjon), virkningen av herreløse strømmer og den vitale aktiviteten til mikroorganismer.

Korrosjon aggressivitet av jord og grunn bestemmes av deres struktur, granulometrisk. komposisjon, beats elektrisk motstand, fuktighet, luftgjennomtrengelighet, pH, etc. Vanligvis blir jordens korrosjonsevne i forhold til karbonstål vurdert av slag. elektrisk jordens motstand, gjennomsnittlig tetthet av den katodiske strømmen når elektrodepotensialet forskyves med 100 mV mer negativt enn korrosjonspotensialet til stål; i forhold til aluminium, blir korrosiviteten til jorda vurdert av innholdet av klor og jernioner i den, pH -verdien, i forhold til bly, innholdet av nitrationer, humus og pH -verdien.

5. Biokorrosjon- korrosjon av metaller under påvirkning av mikroorganismenes vitale aktivitet (for eksempel økt korrosjon av stål i jord av sulfatreduserende bakterier);

Biokorrosjon

Biokorrosjon av underjordiske strukturer skyldes hoveddelen. vital aktivitet av sulfatreduserende, svoveloksiderende og jernoksiderende bakterier, hvis tilstedeværelse er etablert av bakteriologisk. studier av jordprøver. Sulfatreduserende bakterier er tilstede i alle jordarter, men biokorrosjon oppstår med en merkbar hastighet bare når vannet (eller jordsmonnene) inneholder 105-106 levedyktige bakterier per ml (eller 1 g).

6. MEDstrukturell korrosjon- korrosjon forbundet med metallets strukturelle heterogenitet (for eksempel akselerasjon av korrosjonsprosessen i løsninger av H 2 S0 4 eller HCl ved katodeinneslutninger: karbider i stål, grafitt i støpejern, intermetallisk CuA1 3 i duralumin);

Strukturell korrosjon

7. Ekstern strømkorrosjon- elektrokjemisk korrosjon av metaller under påvirkning av strøm fra en ekstern kilde (for eksempel oppløsning av stålanodejording av den katodiske beskyttelsesstasjonen i en underjordisk rørledning);

Ekstern strømkorrosjon

8. Stray korrosjon- elektrokjemisk korrosjon av metall (for eksempel en underjordisk rørledning) under påvirkning av villstrøm;

De viktigste kildene til herreløse strømmer i jorden er elektrifiserende cir. DC-jernbaner, trikk, t-bane, minetransport, likestrømsledninger på wire-ground-systemet. Den største ødeleggelsen er forårsaket av herreløse strømmer på de stedene i en underjordisk struktur der strømmen strømmer fra strukturen til bakken (de såkalte anodesonene). Jerntap fra korrosjon ved villstrømmer er 9,1 kg / A · år.

Til underground metal. strømmer i størrelsesorden hundrevis av ampere kan strømme i strukturen, og i nærvær av skader i det beskyttende belegget er strømtettheten som strømmer fra strukturen i anodesonen så høy at det dannes gjennom skader i strukturens vegger på en kort periode. Derfor, i nærvær av anodiske eller alternerende soner på underjordisk metall. I konstruksjoner er vannet gjeldende korrosjon vanligvis farligere enn jordkorrosjon.

9. Kontaktkorrosjon- elektrokjemisk korrosjon forårsaket av kontakt med metaller med forskjellige stasjonære potensialer i en gitt elektrolytt (for eksempel korrosjon i sjøvann av deler laget av aluminiumlegeringer i kontakt med kobberdeler).

Kontaktkorrosjon

Kontaktkorrosjon i elektrolytter med høy elektrisk ledningsevne kan oppstå i følgende spesielle tilfeller:

ved kontakt med lavlegeret stål av forskjellige kvaliteter, hvis en av dem er legert med kobber og (eller) nikkel;


når disse elementene føres inn i sveisede sømmer under sveising av stål som ikke er legert med disse elementene;


når de utsettes for konstruksjoner av stål som ikke er legert med kobber og nikkel, samt galvanisert stål eller aluminiumlegeringer, støv som inneholder tungmetaller eller deres oksider, hydroksider, salter; de listede materialene er katoder i forhold til stål, aluminium, metall beskyttende belegg;


når vann drypper fra etsende kobberdeler treffer konstruksjoner laget av de listede materialene;


når grafitt eller jernmalm støv, treffer koksflis overflaten av konstruksjoner laget av galvanisert stål eller aluminiumlegeringer;


når aluminiumlegeringer er i kontakt med hverandre, hvis en legering (katodisk) er legert med kobber, og den andre (anodisk) ikke er;

10. spaltekorrosjon-økt korrosjon i sprekker og hull mellom metaller (for eksempel i gjengede og flensede ledd av stålkonstruksjoner i vann), samt på steder der metallet er i løs kontakt med et ikke-metallisk korrosjon-inert materiale. Det er iboende i konstruksjoner i rustfritt stål i aggressive væskemiljøer der materialer utenfor smale hull og hull er stabile på grunn av den passive tilstanden, dvs. på grunn av dannelsen av en beskyttende film på overflaten;

11. Korrosjon under stress- korrosjon av metaller med samtidig eksponering for et etsende miljø og mekanisk belastning. Avhengig av lastenes art, kan det være korrosjon under konstant belastning (for eksempel korrosjon av metallet i dampkjeler) og korrosjon under variabel belastning (for eksempel korrosjon av aksler og stenger av pumper, fjærer, ståltau); samtidig eksponering for et etsende miljø og vekslende eller sykliske strekkbelastninger forårsaker ofte korrosjonstretthet - en nedgang i grensen for metallutmattelse;

Korrosjon under stress

12. Etsende kavitasjon- ødeleggelse av metall forårsaket av samtidige etsende og sjokkeffekter av det ytre miljøet (for eksempel ødeleggelse av propellblader til sjøfartøyer);

Etsende kavitasjon

Kavitasjon- (fra lat. cavitas - tomhet) - dannelse av hulrom i væsken (kavitasjonsbobler eller hulrom) fylt med gass, damp eller blandingen av dem. Kavitasjon oppstår som et resultat av en lokal reduksjon i trykket i en væske, som kan oppstå med en økning i hastigheten (hydrodynamisk kavitasjon). Når du beveger deg med strømmen til et område med et høyere trykk eller i løpet av en halv kompresjonsperiode, kollapser kavitasjonsboblen mens den avgir en sjokkbølge.

Kavitasjon er uønsket i mange tilfeller. På enheter som skruer og pumper forårsaker kavitasjon mye støy, skader komponentdeler, forårsaker vibrasjoner og reduserer effektiviteten.

Når kavitasjonsbobler ødelegges, konsentreres væskens energi i svært små volumer. Dermed dannes hot spots og sjokkbølger genereres, som er kilder til støy. Når hulene brytes ned, frigjøres mye energi, noe som kan forårsake store skader. Kavitasjon kan ødelegge nesten alle stoffer. Konsekvensene forårsaket av ødeleggelse av hulrom fører til stor slitasje på komponentene og kan forkorte levetiden til skruen og pumpen betydelig.

For å forhindre kavitasjon

• velg materiale som er motstandsdyktig mot denne typen erosjon (molybdenstål);
  
• redusere overflateruhet;
  
• redusere strømningsturbulens, redusere antall svinger, gjøre dem jevnere;
  
• ikke tillat direkte påvirkning av erosjonsstrålen i apparatets vegg ved bruk av reflektorer, strålesplittere;
  
• rene gasser og væsker fra faste urenheter;
  
• ikke la hydrauliske maskiner operere i kavitasjonsmodus;
  
• gjennomføre systematisk overvåking av materialslitasje.
  

13. friksjonskorrosjon(korrosjon erosjon) - ødeleggelse av metall forårsaket av samtidig virkning av et etsende miljø og friksjon (for eksempel ødeleggelse av akseljournalen på grunn av friksjon mot et lager vasket av sjøvann);

14. Fretting korrosjon- korrosjon av metaller under vibrasjonsbevegelse av to overflater i forhold til hverandre under eksponering for et etsende miljø (for eksempel ødeleggelse av to overflater av metalldeler i en maskin, tett boltet sammen, som følge av vibrasjon i en oksiderende atmosfære som inneholder oksygen).

Fretting korrosjon

Av prosessmekanisme skille mellom kjemisk og elektrokjemisk korrosjon av metaller:

1. kjemisk korrosjon- metallets interaksjon med et etsende miljø, der metallets oksidasjon og reduksjonen av den oksiderende komponenten i det etsende miljøet skjer i en handling. Eksempler på denne typen korrosjon er reaksjoner som oppstår når metallstrukturer kommer i kontakt med oksygen eller andre oksiderende gasser ved høye temperaturer (over 100 ° C):

2 Fe + O 2 = FeO;

4FeO + 3O 2 = 2Fe 2 O 3.

Hvis det på grunn av kjemisk korrosjon dannes en kontinuerlig oksydfilm som har tilstrekkelig sterk vedheft til overflaten av metallstrukturen, blir oksygenadgangen til metallet hemmet, korrosjonen senkes og stopper deretter. En porøs oksydfilm som ikke fester seg godt til overflaten av strukturen beskytter ikke metallet mot korrosjon. Når oksydvolumet er større enn volumet av det oksiderte metallet og oksydet har tilstrekkelig vedheft til overflaten av metallstrukturen, beskytter en slik film metallbrønnen mot ytterligere ødeleggelse. Tykkelsen på den beskyttende oksydfilmen varierer fra flere molekylære lag (5-10) x10 -5 mm til flere mikron.

Oksidasjon av materialet i metallkonstruksjoner i kontakt med et gassmiljø forekommer i kjeler, kjeleskor, vannvarmere som opererer med gassdrivstoff, varmevekslere som opererer på flytende og fast brensel. Hvis det gassformige mediet ikke inneholdt svoveldioksid eller andre aggressive urenheter, og samspillet mellom metallstrukturer og mediet fant sted ved en konstant temperatur over hele konstruksjonsplanet, ville en relativt tykk oksydfilm tjene som en tilstrekkelig pålitelig beskyttelse mot ytterligere korrosjon. Men på grunn av det faktum at den termiske ekspansjonen av metallet og oksidet er forskjellig, flasser oksydfilmen av på steder, noe som skaper betingelser for ytterligere korrosjon.

Gasskorrosjon av stålkonstruksjoner kan oppstå som et resultat av ikke bare oksidative, men også reduksjonsprosesser. Med sterk oppvarming av stålkonstruksjoner under høyt trykk i et miljø som inneholder hydrogen, diffunderer sistnevnte inn i hoveddelen av stålet og ødelegger materialet ved en dobbel mekanisme - avkulling på grunn av samspillet mellom hydrogen og karbon

Fe30C + 2H2 = 3Fe + CH40

og gi stål sprøhet på grunn av oppløsning av hydrogen i det - "hydrogen sprøhet".

2. Elektrokjemisk korrosjon- samspillet mellom et metall og et etsende medium (elektrolyttoppløsning), hvor ioniseringen av metallatomer og reduksjonen av den oksiderende komponenten i det etsende mediet finner sted i mer enn én, virkningen og hastigheten avhenger av elektrodepotensialet av metallet (for eksempel rust av stål i sjøvann).

Ved kontakt med luft dukker det opp en tynn fuktighetsfilm på overflaten av strukturen, der urenheter i luften, for eksempel karbondioksid, oppløses. I dette tilfellet dannes det løsninger som fremmer elektrokjemisk korrosjon. Ulike deler av overflaten til ethvert metall har forskjellige potensialer.

Årsakene til dette kan være tilstedeværelse av urenheter i metallet, forskjellig behandling av dets individuelle seksjoner, ulik tilstand (miljø) der forskjellige deler av metalloverflaten befinner seg. I dette tilfellet blir områder av metalloverflaten med et mer elektronegativt potensial anoder og oppløses.

Elektrokjemisk korrosjon er et komplekst fenomen som består av flere elementære prosesser. Ved anodeseksjonene finner det sted en anodisk prosess - metallioner (Me) passerer inn i løsningen, og overflødige elektroner (e), som blir igjen i metallet, beveger seg til katodeseksjonen. På katodeområdene på metalloverflaten absorberes overflødige elektroner av ioner, atomer eller elektrolyttmolekyler (depolarisatorer), som gjenopprettes:

e + D → [De],

hvor D er en depolarisator; e - elektron.

Intensiteten av den korrosjonselektrokjemiske prosessen avhenger av hastigheten på den anodiske reaksjonen, der metallionen passerer fra krystallgitteret til elektrolyttoppløsningen, og den katodiske, som består i assimilering av elektroner som frigjøres under den anodiske reaksjonen.

Muligheten for overgang av et metallion til en elektrolytt bestemmes av styrken på bindingen med elektroner i krystallgitterets mellomrom. Jo sterkere bindingen mellom elektroner og atomer er, desto vanskeligere er overgangen av metallionen til elektrolytten. Elektrolytter inneholder positivt ladede partikler - kationer og negativt ladede - anioner. Anioner og kationer fester vannmolekyler til seg selv.

Strukturen til vannmolekyler bestemmer polariteten. En elektrostatisk interaksjon oppstår mellom ladede ioner og polare vannmolekyler, som et resultat av hvilke polare vannmolekyler er orientert på en bestemt måte rundt anioner og kationer.

Når metallioner passerer fra krystallgitteret til elektrolyttoppløsningen, frigjøres et ekvivalent antall elektroner. Således dannes et dobbelt elektrisk lag ved "metall - elektrolytt" -grensesnittet, hvor metallet er negativt ladet, elektrolytten er positivt ladet; et potensielt hopp oppstår.

Metallioners evne til å passere inn i elektrolyttløsningen er preget av elektrodepotensialet, som er energikarakteristikken til det elektriske dobbeltlaget.

Når dette laget når potensialforskjellen, stopper overgangen av ioner til løsningen (en likevektstilstand oppstår).

Korrosjonsdiagram: K, K '- katodepolarisasjonskurver; A, A '- anodiske polarisasjonskurver.

Av arten av etsende ødeleggelse Følgende typer korrosjon skiller seg ut:

1. fast, eller generell korrosjon dekker hele metalloverflaten som er utsatt for dette etsende miljøet. Kontinuerlig korrosjon er typisk for stål, aluminium, sink og aluminium beskyttende belegg i ethvert miljø der korrosjonsbestandigheten til dette materialet eller beleggmetallet ikke er høy nok.

Denne korrosjonstypen kjennetegnes ved en relativt jevn gradvis penetrasjon i metallets dybde over hele overflaten, dvs. ved en nedgang i tykkelsen på elementdelen eller tykkelsen på det beskyttende metallbelegget.

Under korrosjon i nøytrale, svakt alkaliske og svakt sure omgivelser, er strukturelle elementer dekket med et synlig lag av korrosjonsprodukter, etter at mekanisk fjerning av et rent metall er overflaten på strukturene grov, men uten åpenbare groper, korrosjonspunkter og sprekker; under korrosjon i sure (og for sink og aluminium og i alkaliske) medier kan det ikke dannes et synlig lag med korrosjonsprodukter.

Områdene som er mest utsatt for denne typen korrosjon er som regel smale sprekker, hull, overflater under bolthoder, muttere, andre områder av opphopning av støv, fuktighet, av den grunn at den faktiske varigheten av korrosjon i disse områdene er lengre enn på åpne overflater.

Kontinuerlig korrosjon skjer:

* uniform, som flyter i samme hastighet over hele metalloverflaten (for eksempel korrosjon av karbonstål i løsninger av H2S04);

* ujevn, som forløper med ulik hastighet i forskjellige områder av metalloverflaten (for eksempel korrosjon av karbonstål i sjøvann);

* valg, hvor en strukturell komponent i legeringen ødelegges (grafittisering av støpejern) eller en komponent i legeringen (avzinkifisering av messing).

2. lokal korrosjon dekker separate områder av metalloverflaten.

Lokal korrosjon det skjer:

* farget korrosjon typisk for aluminium-, aluminium- og sinkbelegg i miljøer der deres korrosjonsbestandighet er nær optimal, og bare tilfeldige faktorer kan forårsake et lokalt brudd på materialets stabilitet.

Denne korrosjonstypen er preget av en liten dybde av korrosjonsinntrengning sammenlignet med de tverrgående (på overflaten) dimensjonene av korrosjonsskader. De berørte områdene er dekket med korrosjonsprodukter som ved kontinuerlig korrosjon. Når denne typen korrosjon oppdages, er det nødvendig å fastslå årsakene og kildene til midlertidige lokale økninger i miljøets aggressivitet på grunn av inntrengning av flytende medier (kondensat, atmosfærisk fuktighet under lekkasjer, etc.) på overflaten av struktur, lokal opphopning eller avsetning av salter, støv, etc.

* korrosjon sår typisk hovedsakelig for karbon og lavkarbonstål (i mindre grad - for aluminium-, aluminium- og sinkbelegg) ved bruk av strukturer i flytende medier og jord.

Grovkorrosjon av lavlegeret stål under atmosfæriske forhold er oftest forbundet med en ugunstig metallstruktur, dvs. med en økt mengde ikke-metalliske inneslutninger, hovedsakelig sulfider med et høyt manganinnhold.

Gruvekorrosjon er preget av utseendet på overflaten av strukturen av individuell eller flere skader, hvis dybde og tverrmål (fra brøkdeler av en millimeter til flere millimeter) er sammenlignbare.

Vanligvis ledsaget av dannelse av tykke lag av korrosjonsprodukter som dekker hele overflaten av metallet eller dets betydelige områder rundt individuelle store groper (typisk for korrosjon av ubeskyttede stålkonstruksjoner i jord). Pittingkorrosjon av arkstrukturer, samt elementer av strukturer laget av tynne vegger og rektangulære elementer i et lukket tverrsnitt, blir til slutt gjennom med dannelse av hull i veggene med en tykkelse på opptil flere millimeter.

Sår er skarpe spenningskonsentratorer og kan starte initiering av utmattelses sprekker og sprø brudd. For å vurdere korrosjonshastigheten og forutsi utviklingen i den påfølgende perioden, bestemmes gjennomsnittlige korrosjonspenetrasjon i de dypeste gropene og antall groper per overflate. Disse dataene bør brukes i fremtiden når du skal beregne bæreevnen til strukturelle elementer.

* pitting (pitting) korrosjon typisk for aluminiumslegeringer, inkludert anodiserte og rustfritt stål. Lavt legert stål er ekstremt sjelden utsatt for denne typen korrosjon.

En nesten uunnværlig betingelse for utvikling av gropkorrosjon er effekten av klorider, som kan komme inn på overflaten av strukturer på et hvilket som helst stadium, fra metallurgisk produksjon (beising av rullet materiell) til drift (i form av salter, aerosoler, støv).

Når grovkorrosjon oppdages, er det nødvendig å identifisere kilder til klorider og muligheten for å utelukke deres effekt på metallet. Gruvekorrosjon er ødeleggelse i form av separate små (ikke mer enn 1-2 mm i diameter) og dype (dybde større enn tverrmål) sår.

* gjennom korrosjon som forårsaker ødeleggelse av metallet gjennom og gjennom (for eksempel grop eller gropkorrosjon av metallplater);

* filiform korrosjon spredning i form av tråder hovedsakelig under ikke-metalliske beskyttende belegg (for eksempel på karbonstål under en lakkfilm);

* korrosjon under overflaten starter fra overflaten, men hovedsakelig sprer seg under metallets overflate på en slik måte at ødeleggelses- og korrosjonsprodukter konsentreres i noen områder inne i metallet; Korrosjon under overflaten får ofte metallet til å hovne opp og delaminere (for eksempel dannelse av bobler på overflaten
valset metallplate av dårlig kvalitet på grunn av korrosjon eller beising);

* intergranulær korrosjon er typisk for rustfritt stål og herdede aluminiumslegeringer, spesielt i sveiseområder, og er preget av en relativt jevn fordeling av flere sprekker over store områder av overflaten av konstruksjoner. Dybden på sprekker er vanligvis mindre enn dimensjonene på overflaten. På hvert trinn i utviklingen av denne typen korrosjon oppstår sprekker nesten samtidig fra mange kilder, hvis forbindelse ikke er nødvendig med indre eller arbeidsbelastninger. Under et optisk mikroskop, på tverrgående tynne snitt laget av utvalgte prøver, kan det sees at sprekker bare forplanter seg langs metallets korngrenser. Individuelle korn og blokker kan smuldre, noe som resulterer i sår og overfladisk peeling. Denne typen korrosjon fører til et raskt tap av styrke og duktilitet i metallet;

* knivkorrosjon- lokal korrosjon av metall, som ser ut som et hakk med en kniv i sammensmeltingssonen av sveisede ledd i svært korrosive miljøer (for eksempel tilfeller av korrosjon av sveisede ledd av krom-nikkelstål X18H10 med økt karboninnhold i sterkt HN0 3 ).

* spenningskorrosjon-typen kvasi-sprø brudd av stål og aluminiumslegeringer med høy styrke under samtidig virkning av statiske strekkspenninger og aggressive medier; preget av dannelse av enkle og flere sprekker forbundet med konsentrasjonen av hovedarbeidet og indre spenninger. Sprekker kan spre seg mellom krystaller eller langs kroppen av korn, men med en høyere hastighet i planet som er normal for virkningsspenningene enn i overflaten.

Karbon og lavlegeret stål med normal og økt styrke er utsatt for denne typen korrosjon i et begrenset antall miljøer: varme løsninger av alkalier og nitrater, blandinger av CO - CO 2 - H 2 - H 2 O og i miljøer som inneholder ammoniakk eller hydrogensulfid. Spenningskorrosjonssprengning av stål med høy styrke, for eksempel høystyrkebolter og aluminiumslegeringer med høy styrke, kan utvikle seg under atmosfæriske forhold og i en rekke flytende medier.

Når du fastslår det faktum at strukturen er skadet ved spenningskorrosjon, er det nødvendig å sørge for at det ikke er tegn til andre former for kvasi-sprø brudd (kald sprøhet, tretthet).

* etsende skjørhet ervervet av metallet som et resultat av korrosjon (for eksempel hydrogensprøyting av stål med høy styrke i forhold til hydrogensulfidoljebrønner); sprøhet skal forstås som egenskapen til et materiale som skal kollapse uten merkbar absorpsjon av mekanisk energi i en irreversibel form.

Kvantifisering av korrosjon. Hastigheten på generell korrosjon er estimert av tap av metall per enhet av korrosjon , for eksempel i g / m 2 ․ h,eller meden, det vil si ved den ensidige reduksjonen i tykkelsen på det intakte metallet ( NS), for eksempel i mm / år.

Med jevn korrosjon NS = 8,75K / ρ, hvor ρ - tettheten av metallet i g / cm 3. For uregelmessig og lokal korrosjon er maksimal penetrasjon estimert. I henhold til GOST 13819-68 etableres en 10-punkts skala med generell korrosjonsbestandighet (se tabell). I spesielle tilfeller kan K. vurderes av andre indikatorer (tap av mekanisk styrke og plastisitet, økning i elektrisk motstand, reduksjon i reflektivitet, etc.), som velges i henhold til typen K. og formålet med produktet eller strukturen.

10-punkts skala for vurdering av metallers generelle korrosjonsbestandighet

Resilience -gruppe	Metallkorrosjon, mm / år.	Poeng
Helt utholdende	| Mindre enn 0,001	1
Veldig utholdende	Over 0,001 til 0,005	2
	Over 0,005 til 0,01	3
Vedvarende	Over 0,01 til 0,05	4
	Over 0,05 til 0,1	5
Redusert motstandsdyktig	Over 0,1 til 0,5	6
	Over 0,5 til 1,0	7
Lav motstandsdyktighet	Over 1,0 til 5,0	8
	Over 5,0 til 10,0	9
Ustabil	Over 10,0	10

Når du velger materialer som er motstandsdyktige mot virkningene av forskjellige aggressive miljøer under visse spesifikke forhold, må du bruke referansetabeller for korrosjon og kjemisk motstand for materialer eller utføre laboratorietester og fullskala (direkte på stedet og i forholdene for fremtidig bruk) korrosjonstester av prøver, samt hele halvindustrielle enheter og enheter. Tester under mer alvorlige forhold enn operasjonelle kalles akselererte tester.

Anvendelse av ulike metoder for metallbeskyttelse fra korrosjon tillater til en viss grad å minimere tapet av metall fra korrosjon. Avhengig av årsakene til korrosjon, skilles følgende beskyttelsesmetoder.

1) Behandling av miljøet der korrosjon oppstår... Essensen i metoden ligger enten i å fjerne stoffene som fungerer som depolarisator, eller isolere metallet fra depolarisatoren fra miljøet. For eksempel brukes spesielle stoffer eller koking for å fjerne oksygen fra vann.

Å fjerne oksygen fra et etsende miljø kalles avlufting.... Det er mulig å bremse korrosjonsprosessen så mye som mulig ved å innføre spesielle stoffer i miljøet - hemmere... Flyktige og dampfasehemmere er mye brukt, som beskytter produkter laget av jernholdige og ikke-jernholdige metaller mot atmosfærisk korrosjon under lagring, transport, etc.

Inhibitorer brukes til avkalking av dampkjeler, for å fjerne kalk fra brukte deler, samt under lagring og transport av saltsyre i stålbeholdere. Tiourea (kjemisk navn - karbonsulfiddiamid C (NH 2) 2 S), dietylamin, urotropin (CH 2) 6 N 4) og andre aminderivater brukes som organiske hemmere.

Silikater (forbindelser av metall med silisium Si), nitrit (forbindelser med nitrogen N), dikromater av alkalimetaller, etc. brukes som uorganiske hemmere. Virkningsmekanismen til hemmere er at molekylene deres blir adsorbert på metalloverflaten, og forhindrer elektrodeprosessene.

2) Beskyttende belegg... For å isolere metallet fra miljøet påføres forskjellige typer belegg på det: lakk, maling, metallbelegg. Det vanligste er maling og lakk, men deres mekaniske egenskaper er mye lavere enn for metall. Sistnevnte kan, av naturens beskyttende virkning, deles inn i anodiske og katodiske.

Anodebelegg... Hvis et metall er belagt med et annet, mer elektronegativt metall, vil belegget bli ødelagt fordi det oppstår forhold for elektrokjemisk korrosjon det vil fungere som en anode. Et eksempel på et anodisk belegg er krom avsatt på jern.

Katodebelegg... Standardelektrodepotensialet til katodebelegget er mer positivt enn metallet som skal beskyttes. Så lenge belegglaget isolerer metallet fra miljøet, oppstår det ikke galvanisk korrosjon. Hvis katodebeleggets kontinuitet brytes, slutter det å beskytte metallet mot korrosjon. Videre forsterker det til og med korrosjonen av uedelt metall, fordi i det resulterende galvaniske paret fungerer grunnmetallet, som vil bli ødelagt, som anode. Et eksempel er tinnplatering på jern (hermetisert jern).

Når man sammenligner egenskapene til anodiske og katodiske belegg, kan man derfor konkludere med at anodiske belegg er de mest effektive. De beskytter grunnmetallet selv i tilfelle skade på belegget, mens katodebelegg beskytter metallet bare mekanisk.

3) Elektrokjemisk beskyttelse... Det er to typer elektrokjemisk beskyttelse: katodisk og beskyttende. I begge tilfeller skapes det betingelser for utseendet av et høyt elektronegativt potensial på det beskyttede metallet.

Beskyttende beskyttelse ... Produktet som skal beskyttes mot korrosjon kombineres med metallskrap fra et mer elektronegativt metall (beskytter). Dette er lik å lage en elektrokjemisk celle der beskytteren er anoden og vil bryte. For eksempel, for å beskytte underjordiske strukturer (rørledninger), blir metallskrap (beskytter) begravet i en viss avstand fra dem, og festet det til strukturen.

Katodisk beskyttelse skiller seg fra den beskyttende ved at den beskyttede strukturen, som er i elektrolytten (jordvann), er koblet til katoden til en ekstern strømkilde. Et stykke metallskrot plasseres i det samme miljøet, som er koblet til anoden til en ekstern strømkilde. Skrapmetall blir ødelagt, og beskytter derved den beskyttede strukturen mot ødeleggelse.

I mange tilfeller er metallet beskyttet mot korrosjon av en stabil oksydfilm dannet på overflaten (for eksempel dannes Al203 på overflaten av aluminium, noe som forhindrer ytterligere oksidasjon av metallet). Noen ioner, for eksempel Cl -, ødelegger imidlertid slike filmer og øker derved korrosjonen.

Korrosjon av metaller forårsaker stor økonomisk skade. Menneskeheten lider store materielle tap som følge av korrosjon av rørledninger, maskindeler, skip, broer, offshore strukturer og teknologisk utstyr.

Korrosjon fører til redusert driftssikkerhet ved bruk av utstyr: høytrykksapparater, dampkjeler, metallbeholdere for giftige og radioaktive stoffer, turbinblad og rotorer, flydeler, etc. Med tanke på mulig korrosjon er det nødvendig å overvurdere styrken til disse produktene, noe som betyr å øke metallforbruket, noe som fører til ekstra økonomiske kostnader. Korrosjon fører til nedetid i produksjonen på grunn av utskifting av utstyr som ikke er i orden, tap av råvarer og produkter (olje, gass, vannlekkasje), til energikostnader for å overvinne ytterligere motstander forårsaket av reduksjon i rørledningens tverrsnitt på grunn av avsetning av rust og andre korrosjonsprodukter ... Korrosjon fører også til produktforurensning, og dermed til redusert produktkvalitet.

Kostnaden for å refundere tap forbundet med korrosjon er estimert til milliarder rubler per år. Eksperter har beregnet at kostnaden for tap forbundet med korrosjon i utviklede land er 3 ... 4% av brutto nasjonalinntekt.

I en lang periode med intensivt arbeid i metallindustrien har en enorm mengde metall blitt smeltet og omgjort til produkter. Dette metallet blir konstant korrodert. Situasjonen er slik at metalltap fra korrosjon i verden allerede utgjør omtrent 30% av den årlige produksjonen. Det antas at 10% av det korroderte metallet går tapt (hovedsakelig som rust) uigenkallelig. Kanskje i fremtiden vil det bli etablert en balanse der omtrent samme mengde metall vil gå tapt på grunn av korrosjon som det vil bli smeltet igjen. Av alt som er sagt, følger det at det viktigste problemet er søket etter nye og forbedringer av gamle metoder for beskyttelse mot korrosjon.

Bibliografi

Kozlovsky A.S. Taktekking. - M.: "High school", 1972

Akimov GV, Fundamentals of the theory of corrosion and protection of metals, M., 1946;

Tomashov ND, Teori om korrosjon og beskyttelse av metaller, M., 1959;

Evans Yu. P., Korrosjon og oksidasjon av metaller, trans. fra engelsk, M., 1962;

Rosenfeld I. L., Atmosfærisk korrosjon av metaller, M., 1960;

Emne №7: "KORROSJON AV METALLER OG LEGERINGER"

Spørsmål forelesninger :

Klassifisering av etsende miljøer, ødeleggelse og prosesser. Korrosjonshastighetsindikatorer.

Kjemisk korrosjon: typer og varianter.

Elektrokjemisk korrosjon: årsaker og mekanisme for forekomst.

Termodynamikk og kinetikk for gass og elektrokjemisk korrosjon.

Klassifisering av etsende miljøer, ødeleggelse og prosesser. Korrosjonshastighetsindikatorer.

En av de veldig håndgripelige manifestasjonene av redoks -prosesser er korrosjon er prosessen med oksidasjon av metaller under påvirkning av det ytre miljøet.

Det finnes ingen absolutt korrosjonsbestandige metaller. Gull - stabilt under normale forhold - oppløses i oppløsninger av kalium eller natriumcyanid på grunn av dannelse av stabile komplekse ioner. Som et resultat av korrosjon mister metallprodukter sine verdifulle tekniske egenskaper; derfor er korrosjonsbeskyttelse av metaller og legeringer av stor betydning.

Korrosjon (fra latin corrodo) er ødeleggelse av strukturer og produkter laget av metalliske materialer (metaller og legeringer) på grunn av deres fysiske og kjemiske interaksjon med miljøet, som kalles etsende (eller aggressiv) , og de resulterende kjemiske forbindelsene - korrosjonsprodukter.

Korrosjon er ledsaget av frigjøring av energi (korrosjonsprosesser forløper spontant og ledsages av en nedgang i Gibbs -energien (∆ G < 0 ) og spre korrosjonsprodukter i miljøet. Korrosjonsprosessen til jern og dets legeringer kalles ruster .

Etsende medier er flytende og gassformige, ledende og ikke-elektrolytt, naturlige og kunstige.

Gassformig inkluderer den naturlige atmosfæren og gasser som dannes ved forbrenning av drivstoff eller slippes ut i forskjellige kjemiske næringer.

Væske - dette er elektrolyttvæsker (vandige oppløsninger av salter, syrer, alkalier, sjøvann) og ikke -elektrolyttvæsker (svovelholdig olje, bensin, parafin, etc.).

Foruten atmosfæren er vann og jord naturlig, og mange kjemikalier er kunstige.

På grunn av ødeleggelsen av overflaten skiller korrosjon seg ut:

men) solid (generelt), der hele overflaten av produktet påvirkes. Hun skjer uniform og ujevn;

b) lokal (lokal), der bare visse områder av overflaten påvirkes. Det manifesterer seg i form av flekker, sår og grop(punktødeleggelse til stor dybde).

Det finnes andre typer ødeleggelser:

1. erosjon- mekanisk slitasje, slitasje (dvs. ødeleggelse som bare skjer av fysiske årsaker);

2. kavitasjonskorrosjon- ødeleggelse med samtidig påvirkning (mekanisk påvirkning) og etsende virkninger av miljøet (korrosjon av propellblad),

3. korrosjon erosjon(ødeleggelse under samtidig virkning av friksjonskrefter og et etsende medium - korrosjon av pumper, motorer, turbiner), etc.

Korrosjon av metaller er alltid en oksidasjonsprosess:

Meg -ne→ Meg n +

I henhold til mekanismen for prosessen er korrosjon delt inn i kjemisk og elektrokjemisk.Årsaken til korrosjon av metaller og legeringer er deres termodynamiske ustabilitet; derfor fortsetter korrosjonsprosesser spontant og ledsages av en nedgang i Gibbs -energien ( (∆ G < 0) . Jo mindre (jo mer negativ verdi ∆ G korrosiv prosess, desto større er den termodynamiske muligheten (sannsynligheten) for at den forekommer. For kjemisk korrosjon, endringen i standard Gibbs -energi ∆ G er relatert til likevektskonstanten ved relasjonen ∆ G 0 = - RT ln Kp. Ved elektrokjemisk korrosjon ∆ G 0 er relatert til standard EMF (E 0) med ligningen ∆ G 0 = nF E 0.

Kjemisk og elektrokjemisk korrosjon refererer til heterogene redoksprosesser som forekommer på overflaten av metaller og legeringer (ved grensesnittet er materialet et etsende medium).

Den heterogene prosessen består av påfølgende stadier:

Spredning av oksidasjonspartikler til metalloverflaten,

Deres adsorpsjon på den,

En kjemisk overflatereaksjon (som et resultat av at metallet oksideres),

Desorpsjon av produkter fra overflaten, overføring til volumet av et etsende miljø.

Korrosjonshastigheten bestemmes av hastigheten til det tregeste (begrensende) trinnet under de gitte forholdene, som kan ha både kjemisk (metalloksydasjon) og fysisk (elektrolytt- eller gassdiffusjon) natur.

Den mest brukte for å karakterisere korrosjonshastigheten ervekttap ogdybdeindikator .

Vekttap r masse. indikerer tap av masse per tidsenhet τ per enhet overflate S av prøveeksemplaret:

r masse. = ∆m / τ S

Dybdeindeks r dybde. bestemmes av forholdet mellom gjennomsnittlig dybde h av ødeleggelse av metallet per tidsenhet τ:

r dybde = h / τ

I referanselitteraturen r dypt. vanligvis angitt i mm / år.

Kjemisk korrosjon: typer og varianter.

Kjemisk korrosjon er typisk for miljøer hovedsakelig ikke -ledende (unntatt: eksperiment nr. 1 fra laboratoriearbeid - det oppstår kjemisk korrosjon i HCl -løsning). Avhengig av typen av disse mediene, skilles det mellom:

Kjemisk korrosjon i ikke-elektrolyttvæsker- ikke-ledende flytende medier, vanligvis av organisk opprinnelse (svovelholdig olje, parafin, benzen);

Kjemisk gass korrosjon(heretter gass), strømmer vanligvis ved høye temperaturer.

Disse to typer kjemisk korrosjon ledsages ikke av forekomst av elektrisk strøm, dvs. er den vanlige redoks (kjemiske) interaksjonen mellom metallet og miljøet.

Gass korrosjon er den vanligste typen kjemisk korrosjon og forekommer vanligvis ved høye temperaturer i gasser og damper av aggressive stoffer, når muligheten for kondens på metalloverflaten er utelukket, derfor kalles det korrosjon ved høy temperatur. Dette er korrosjon av rakettmotordyser, gassturbinblader, elektriske varmeelementer, etc.. Gass -etsende midler inkluderer O 2 , CO 2 , SÅ 2 , H 2 O, H 2 S, Cl 2 . Deres aggressivitet overfor forskjellige metaller er ikke den samme, derfor er korrosjonshastigheten annerledes.

La oss se på et eksempel på den vanligste gasskorrosjonen i praksis: - korrosjon av jern, støpejern og stål i atmosfærenO 2 , CO 2 , og H 2 O :

Når disse materialene blir oppvarmet, de oksidasjon:

Fe + H 2 O → FeO + H 2

Fe + CO 2 → FeO + CO

2Fe + O 2 → 2FeO

Sammensetningen av oksidasjonsproduktene bestemmes hovedsakelig av temperaturen til det gassformige etsende mediet.

Sammen med oksidasjon finner avkarburiseringsprosessen sted i stål og støpejern - uttømming av overflatelaget med karbon på grunn av samspillet mellom jernkarbid som finnes i dem med oksygen og oksygenholdige reagenser:

Fe 3 C + O 2 → 3 Fe + CO 2

Fe 3 C + CO 2 → 3 Fe + 2 CO

Fe 3 C + H 2 O → 3 Fe + CO + H 2

Samtidig forringes deres mekaniske og korrosjonsbeskyttende egenskaper.

Dekarburisering kan også forekomme i en hydrogenatmosfære:

Fe 3 C + 2H 2 → 3 Fe + CH 4

Denne typen gasskorrosjon kalles hydrogen... Sammen med avkarbonisering, hydrogenering- penetrering av atomhydrogen i materialet og dets påfølgende oppløsning i det, noe som fører til en kraftig nedgang i metallets plastisitet.

Elektrokjemisk korrosjon: årsaker og mekanisme for forekomst.

I praksis må man mest håndtere elektrokjemisk korrosjon. Den, i motsetning til en kjemisk, ledsages av utseendet av en elektrisk strøm og fortsetter som regel i medier med god ionisk ledningsevne.

I henhold til gjennomføringsbetingelsene skiller de seg ut:

Korrosjon i elektrolytter;

Atmosfærisk korrosjon;

Elektrokorrosjon;

Korrosjon under stress osv.

Årsakene til elektrokjemisk korrosjon er forskjellige typer inhomogeniteter, både på overflaten av selve metallet eller legeringen, og av det etsende mediet. Som et resultat er hele overflaten i kontakt med det ledende etsende mediet delt inn i katode- og anodeseksjoner, som er veldig små i størrelse og veksler med hverandre. I et slikt miljø representerer de en samling av et stort antall kortslutte etsende elektrokjemiske celler , som et resultat av hvilken elektrokjemisk korrosjon ofte kalles galvanisk korrosjon .

I SYSTEMENE ER KOROSOSIV IKKE BARE MIKROBUT OG MAKROELEMENTER, FOR EKSEMPEL, KONTAKT MED ELEKTROLYTEN AV TO KONTAKTENDE DELER LAGET AV METALLER AV ULIKE AKTIVITETER ER MULIG KONTAKT KORROSJON ).

Mekanismen for elektrokjemisk korrosjon reduseres til fremveksten og funksjonen av korroderende galvaniske makro- og mikroceller.Derfor ligner prosessene dens på prosessene som forekommer i kjemiske strømkilder: galvaniske og brenselceller, batterier. Hovedforskjellen mellom korrosjonsprosesser er fraværet av en ekstern krets. I korrosjonsprosessen forlater ikke elektroner det etsende metallet, men beveger seg inne i det fra anodeseksjonene til katodene.

Prosessen med elektrokjemisk korrosjon er en kombinasjon av to sammenhengende halvreaksjoner., Forekommer samtidig på metalloverflaten:

men) anodisk ledsaget av oksidasjon av metallatomer ved de anodiske overflateområdene:

( -) A: Me - ne → Me n +

b) katodisk, ledsaget av reduksjon av oksidanten (oksidert form av Oph -komponenten) av det etsende mediet (elektrolytt) på de katodiske områdene på overflaten:

( +) K: Av + ​​ne → Vf

Elektrokjemiske korrosjon oksidanter kalles depolarisatorer... De vanligste depolarisatorene er O 2, H 2 O molekyler og hydrogenioner H +. De viktigste katodiske reaksjonene med deres deltakelse i elektrokjemisk korrosjon er:

i luftede (oksygenerte) etsende miljøer:

( +) K: 02 + 2H20 + 4e → 4OH - (φ 0 = 0,401 V);

i sur (pH< 7)

( +) K: O2 + 4H + + 4e → 2H20 (φ 0 = 1,229 V);

i deariert (ikke inneholdende oppløst oksygen) etsende miljøer:

nøytral og alkalisk (pH ≥ 7)

( +) К: 2Н 2 О + 2е → Н 2 + 2ОН - (φ 0 = –0,828 V);

i sur (pH< 7)

( +) K: 2H + + 2e → H2 (φ 0 = 0 V);

Korrosjon ledsaget av reduksjon av oksygenmolekyler (i luftede miljøer) kalles oksygenopptakskorrosjon eller korrosjon med oksygen depolarisering.

Med oksygendepolarisering forekommer følgende typer elektrokjemisk korrosjon: atmosfærisk, under jorden, i vann (fersk og sjø), saltløsninger. Korrosjon ledsaget av reduksjon av vannmolekyler og hydrogenioner kalles korrosjon med hydrogenutvikling, eller korrosjon med hydrogendepolarisering. Under noen forhold kan elektrokjemisk korrosjon oppstå samtidig med hydrogen og oksygendepolarisering - den såkalte blandet type depolarisering.

Prosessene beskrevet av ligningene ovenfor kalles primære prosesser, og produktene deres - primære produkter av korrosjon... I tillegg til den primære, under elektrokjemisk korrosjon, er det også sekundære prosesser- kjemiske interaksjoner mellom primære produkter med hverandre, med komponenter i et elektrolytt -etsende medium, med gasser oppløst i det, etc. I dette tilfellet filmer av dårlig oppløselige sekundære produkter for eksempel hydroksider, metallfosfater, som hindrer elektrolyttens tilgang til metalloverflaten. Som et resultat reduseres frekvensen av elektrokjemisk korrosjon, og noen ganger stopper korrosjonen helt.

La oss vurdere de mest typiske og vanligste tilfellene av elektrokjemisk korrosjon.

- Korrosjon ødeleggelse av legeringen på grunn av dens heterogenitet i kjemisk sammensetning (eksempel fra laboratoriearbeid eller fra kontrollarbeid).

Ris. 1 Kontaktkorrosjonsdiagram

-Kontaktkorrosjon forbundet med designfunksjonene til produkter og maskiner og finner sted under drift under virkelige forhold. Ofte kommer deler laget av forskjellige metaller i kontakt i samme enhet. I det etsende galvaniske miljøet som oppstår i elektrolyttmiljøet makro I en galvanisk celle er en katode en del hvis metall har et høyere potensial, en anode er en del laget av et metall med et lavere potensial. Figur 1 viser et diagram over kontaktkorrosjon av to jernplater forbundet med kobbernagler. Etsende galvanisk makrocelle fungerer.

Hastighet denne typen elektrokjemisk korrosjon som helhet er jo større, jo lenger fra hverandre i rekken av spenninger metallene som delene som danner det makrogalvaniske elementet er laget av.

- Korrosjon under stress - ødeleggelse av deler i et elektrolyttmiljø i en mekanisk belastet tilstand. Mekaniske påkjenninger endrer metallets potensial: potensialet til metallet på den strukkede overflaten vil være mindre enn metallets potensial uten spenning, og metallets potensial i komprimert, tvert imot, er større enn potensialet til metallet metall uten stress. I denne forbindelse vil den strekkede overflaten være anodisk, og den komprimerte overflaten vil være katodisk. Derfor, hvis en plate laget av stål, duralumin eller titanlegering er bøyd og i denne tilstanden for eksempel plasseres i et etsende medium med pH< 7, то растянутая поверхность начнет корродировать и на ней через короткое время появятся трещины, а сжатая будет оставаться без изменений (рис.2).

Fig.2 Korrosjon ødeleggelse av en del i en mekanisk belastet tilstand:

1– stålplate; 2– teflonstøtte; 3 - surt etsende miljø.

- Korrosjon ved villstrømmer (elektrokorrosjon). Vandrende kalles strømmer som forgrener seg fra hovedveien. Dette er lekkasjestrømmer fra elektriske kretser eller eventuelle strømmer som kommer inn i bakken fra eksterne kilder (spor av elektriske tog, jording av strømlinjer, elektriske kabler, etc.).

Villstrømmer forårsaker korrosjon av gass- og oljerørledninger, elektriske kabler, forskjellige underjordiske metallkonstruksjoner. Radien for deres handling er titalls kilometer. Vanligvis er korrosjonsskade av lokal type og ligger på punktene der strømmer kommer ut i bakken eller vannet. For underjordiske rørledninger og elektriske togspor er dette som regel steder med henholdsvis isolerte ledd og dårlig kontakt av skinner ved leddene, samt steder med utilstrekkelig isolasjon fra bakken. De er anodesoner og er utsatt for økt korrosjon (fig. 3).

De behandlede tilfellene uttømmer ikke hele variasjonen av elektrokjemiske korrosjonsprosesser, men gir en ide om hovedtyper av inhomogeniteter, arten av interaksjonen mellom produkter og et etsende medium og årsakene til at potensialer oppstår i etsende miljøer.

Ris. 3. Diagram over forekomsten av herreløse strømmer fra en trikkelinje og mekanismen for korrosjon ødeleggelse av skinner og rørledninger av dem.

3. Termodynamikk og kinetikk for gass og elektrokjemisk korrosjon

Termodynamikk og kinetikk for gasskorrosjon.

I praksis manifesterer gasskorrosjon seg oftest som korrosjon av metalliske materialer ved høye temperaturer i en atmosfære av oksygenholdige gasser, derfor kalles det i tillegg til korrosjon ved høy temperatur ofte det oksidasjon ved høy temperatur.

På overflaten av produkter laget av metaller og legeringer, som et resultat av deres interaksjon med et så etsende miljø, film av produkter som representerer forskjellige metalloksider... Prosessen kan beskrives ved følgende ligning:

x Me (t) + y O 2 (z) ↔ Me x O y (t)

Oksidasjonsreaksjonen er reversibel og likevektskonstanten er:

K p = 1 / P y / 2 er lik O2 (P er lik O2 - likevektspartialtrykk av O 2)

Den termodynamiske muligheten for oksidasjonsprosessen under spesifikke forhold kan estimeres ved hjelp av ligningen:

∆G T = ∆G 0 T + RT ln 1 / Р у / 2 er lik О2

Hvis oksydfilmen som dannes på metalloverflaten forhindrer ytterligere inntrengning av det etsende mediet til metalloverflaten, kalles den beskyttende... Metall med en beskyttende film på overflaten blir kjemisk inaktiv, dvs. passiv... Den første fasen av dannelsen av en beskyttende oksidfilm er en rent kjemisk prosess. Det videre forløpet av prosessen bestemmes av hastigheten for motdiffusjon av metall- og oksygenioner inne i oksydfilmen.

I oksidfilmer med en viss tykkelse og perfekt struktur (uten sprekker, porer) stopper motdiffusjonsprosesser. Slike filmer er beskyttende. For å ha beskyttende egenskaper må en oksidfilm oppfylle følgende krav: være kontinuerlig, ikke-porøs, kjemisk inert mot et aggressivt miljø, ha høy hardhet, slitestyrke, vedheft (vedheft til metall) og en termisk ekspansjonskoeffisient nær metall . Hovedkravet er Pilling - Bedwards kontinuitetstilstand, ifølge hvilket volumet av det dannede oksydet skal være større enn volumet av metallet som forbrukes for oksidasjon -

V МехОу> V Me

Forholdet mellom disse volumene kalles the Pilling - Bedwards kontinuitetsfaktor α, som beregnes ved hjelp av molmassen til atomene M me og tettheten ρ me av metallet, så vel som molmassen til M MexOy og tettheten ρ MexOy av dets oksid:

a = V МехОу / V Me = М МехОу · ρ meh / ρ МехОу · m М Ме

hvor m er antall metallatomer i oksydmolekylet. Kvantitetenα for mange metaller og deres oksider finnes også i referanselitteraturen... Hvis a> 1, da dannelsen og veksten av filmtykkelsen under oksidasjon skjer under kompresjonsforhold; derfor er det det fast... Hvis men< 1, то filmen, under prosessen med dannelse og vekst, gjennomgår strekk, noe som bidrar til ødeleggelse og utseende av sprekker, forskjellige defekter, som følge av at oksygen fritt trenger inn i metalloverflaten.

Basert på kontinuitetsfaktoren Pilling - Bedwards, kan man bare omtrent estimere de beskyttende egenskapene til oksidfilmer. Under virkelige forhold, kontinuerlige filmer ( a> 1) kan ikke ha beskyttende egenskaper, for eksempel FeO, MoO 3, WO 3. derfor veldig omtrent tenk på at hvis 1.0< men < 2,5, то пленка сплошная и может обладать защитными свойствами. Причинами плохих защитных свойств у пленок с men > 2,5 flyktighet av oksidet, påkjenninger som ødelegger oksidfilmen, utilstrekkelig plastisitet, etc.

Oppfyllelsen av kontinuitetsbetingelsen er alltid et nødvendig, men utilstrekkelig krav.

Under dannelsen og veksten av en beskyttende oksydfilm er den også viktig tilstanden for dets orienteringskorrespondanse til metall, dvs. maksimal likhet mellom metallets krystallgitter og det resulterende oksyd.

Vekstlover for oksydfilmtykkelse

Vanligvis er korrosjonshastigheten for gass, dvs. oksidasjonsprosessen, uttrykt gjennom veksthastigheten til tykkelsen δ på oksydfilmen i tid τ:

Tykkelsesvekst, dvs. oksidasjon av metalloverflaten kan skje i henhold til forskjellige kinetiske avhengigheter eller lover: lineær, parabolisk, logaritmisk(fig. 4.)

I følge lineær lov, er hastigheten på oksidasjonsprosessen konstant over tid. Denne loven er oppfylt både i fullstendig fravær av en oksidfilm på overflaten og i nærvær av en tynn eller ubeskyttet (porøs, diskontinuerlig) oksidfilm, der men< 1. I alle disse tilfellene er tilgangen til overflaten gratis. Oksidasjonen av alkali og jordalkalimetaller, så vel som vanadium, wolfram og molybden, skjer i henhold til en lineær lov ved høye temperaturer. I førstnevnte skyldes det deres oppvarming på grunn av dårlig varmespredning forårsaket av dannelse av løse oksydfilmer på overflaten, og forhindrer at det strømmer ut, i sistnevnte, av flyktigheten til oksidene ved høye temperaturer.

I samsvar med parabolsk Ved lov er oksidasjonsprosessen hastighet omvendt proporsjonal med tykkelsen på oksydfilmen. Denne loven overholdes når en film med beskyttende egenskaper dannes på overflaten av metallet under oksidasjonen, dvs. solid og ikke-porøs, for hvilken a> 1 I henhold til den paraboliske loven oksideres wolfram, kobolt, nikkel (bortsett fra de første seksjonene), samt kobber i temperaturområdet 300 ... .1000 ° C og jern - 500 ... 1000 ° C.

Logaritmisk lov skjer når enten tykkelsen av den beskyttende oksydfilmen oppstår, eller det oppstår defekter i den i form av bobler eller lagdeling, noe som hemmer prosessene for motdiffusjon av oksygen og metallioner. I dette tilfellet observeres en sterk demping av oksidasjonsprosessen, og veksten av oksydfilmtykkelsen er langsommere enn i henhold til parabolloven. I samsvar med den logaritmiske loven oksideres kobber ved temperaturer under 100 ° C, tantal - under 400 ° C, samt aluminium, sink og nikkel - under 3000 ° C. Hastigheten på oksidasjonsprosessen i dette tilfellet er omvendt proporsjonal med tiden for kurset.

Oksidasjonsprosessen for de fleste metaller med endringer i forhold (temperatur, sammensetning av det gassformige etsende mediet, kontakttid) fortsetter i henhold til forskjellige lover. For eksempel for titan:

Temperatur, ° С< 350 630–830 > 850

Lov om tykkelse

oksidfilm ... logaritmisk parabolisk lineær

I tillegg til indre faktorer (tilstanden til oksidfilmen), påvirkes gassens korrosjonshastighet betydelig mer av eksterne faktorer, for eksempel: sammensetning, trykk, temperatur og bevegelseshastighet for det gassformige mediet, tidspunktet for dets kontakt, og oppvarmingsmodus. Med en temperaturøkning på den ene siden, reduseres den termodynamiske muligheten for gasskorrosjon, på den annen side endres hastighetskonstanten for den kjemiske reaksjonen og diffusjonskoeffisienten, og de beskyttende egenskapene til oksidfilmen endres også. Generelt, med en temperaturøkning, øker korrosjonshastigheten i samsvar med en avhengighet nær eksponentiell. Temperaturvariasjoner, spesielt vekslende oppvarming og kjøling, forårsaker hurtig ødeleggelse av beskyttelsesfilmen på grunn av forekomst av høye interne påkjenninger.

Termodynamikk og kinetikk for elektrokjemisk korrosjon.

Muligheten for elektrokjemisk korrosjon, som enhver kjemisk prosess, bestemmes av endringen i Gibbs -energien. Siden korrosjon er en spontan prosess, ledsages den av nedgang, dvs. TG 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 = - ∆G 0

En negativ verdi på ∆G t tilsvarer en positiv verdi for EMF.

Den totale hastigheten for elektrokjemisk korrosjon bestemmes av hastigheten for den begrensende reaksjonen (enten katodisk eller anodisk). Men siden de katodiske og anodiske reaksjonene henger sammen, hemmer retardasjonen av den ene den andre.

Temperaturendring kan akselerere eller bremse prosessen med elektrokjemisk korrosjon. Så for eksempel, med en temperaturøkning, reduseres konsentrasjonen av gassformige oppløste stoffer (О 2, Сl 2), som deltar i elektrodeprosesser, men beskyttelsesegenskapene til filmer fra sekundære produkter (dårlig oppløselige salter, hydroksider) reduseres, og polariteten (katodisk eller anodisk) til beskyttende metallbelegg.

Påvirket av løsningens surhet(pH i mediet) på hastigheten for elektrokjemisk korrosjon, alle metaller er delt inn i fem grupper, som hver har sin egen form for avhengighet (fig. 5):

metaller med høy korrosjonsbestandighet i sure, nøytrale og alkaliske løsninger, for eksempel Ag, Au, Pt, etc. Korrosjonshastigheten deres er ikke avhengig av løsningens pH (fig. 5, a);

metaller som er stabile i sure oppløsninger, men ustabile i alkaliske - Mo, Ta, W, etc. (fig. 5, b);

metaller som er svake i sure oppløsninger, men stabile i alkaliske løsninger - Ni, Cd, etc. (fig. 5, c);

metaller som er stabile i løsninger nær nøytral, men brytes ned i alkaliske og sure på grunn av amfoterisitet - Zn, Al, Sn, Pb (fig. 5, d). Hver av dem har sin egen spesifikke pH -verdi, der korrosjonshastigheten er minimal: 7 (Al). 5 (Pb). 9 (Sn), 10 (Zn), 14 (Fe);

metaller, lav motstand i sure oppløsninger, i området pH 4 ... 8.5 har en konstant korrosjonshastighet, som ved pH> 10 reduseres kraftig på grunn av dannelsen på overflaten av dårlig oppløselige hydroksider - Fe, Mg, Cu, Mn, etc. (fig. 5, e).

Elektrokjemisk korrosjon er prosessen med ødeleggelse av et metall som følge av eksponering for galvaniske celler, hvis dannelse blir mulig i et etsende miljø.

1

Vanligvis forstås metallkorrosjon som dens oksidasjon under påvirkning av syrer som er tilstede i løsninger i kontakt med et metallprodukt, eller oksygen i luften. Korrosjon påvirker oftest metaller som er plassert til venstre for hydrogen i den såkalte rekken av belastninger. Imidlertid er mange andre materialer (ikke-metalliske), for eksempel bygningsbetong, også utsatt for korrosjon.

Korrosjon oppstår som et resultat av en slags elektrokjemisk eller kjemisk prosess. Av denne grunn er det vanlig å dele det inn i elektrokjemisk og kjemisk.

Korrosjon fører til forskjellige ødeleggelser av materialet, som kan være:

• ujevn og ensartet;
• lokalt og solid.

Hvis metallet opplever mekanisk belastning i tillegg til den negative påvirkningen fra det ytre miljøet, observeres aktivering (og signifikant) av alle korrosjonsmanifestasjoner, som er forårsaket av ødeleggelse av oksydfilmer på overflaten av produktene og en reduksjon i termisk motstanden til materialet.

Det skal sies at i noen tilfeller forårsaker korrosjonsprosesser utvinning, snarere enn oksidasjon, av komponentene som utgjør forskjellige metalllegeringer. Et slående eksempel på dette er reduksjon av karbider som finnes i mange stål med hydrogen (denne ikke-standardiserte prosessen skjer ved høye temperaturer og trykk).

2

Slik korrosjon er anerkjent som den vanligste. Det vises når et medium preget av elektrolytisk konduktivitet interagerer med et metall. Med andre ord kan dens årsak trygt kalles (termodynamisk) ustabilitet av metaller i miljøene der de befinner seg. Eksempler på slik korrosjon som er kjent for enhver person er rust i friluft av konstruksjoner og produkter laget av støpejern og forskjellige stålkvaliteter (og så videre), bunnen av skip i sjøvann, verktøy og rørledninger som ulike væsker og aggressive forbindelser transporteres.

Et etsende element (vanligvis referert til som et galvanisk element) dannes når to metaller med forskjellige potensialer (redoks) kommer i kontakt. En slik celle er en konvensjonell galvanisk celle av lukket type. I denne cellen oppløses metallet med et lavere potensial sakte, og den andre komponenten (med et høyere potensial) endrer vanligvis ikke tilstanden.

Metaller med et høyt negativt potensial blir oftest utsatt for slike endringer. I dem begynner prosessen med rusting (dannelsen av en etsende komponent) selv når et lite volum utenlandsk inkludering faller på overflaten.

3

De beskrevne elektrokjemiske cellene dannes av forskjellige årsaker. Først og fremst kan de dannes på grunn av heterogeniteten til legeringen, noe som fører til:

• ujevn fordeling av oksydfilmer på overflaten av materialet;
• inhomogenitet av metallfasen;
• tilstedeværelsen av krystaller ved korngrenser;
• forskjeller i dannelsen av sekundære rustprodukter;
• anisotropi av krystaller.

Galvaniske celler oppstår også av følgende årsaker:

• inhomogenitet av temperatur, effekter av ytre strømninger og stråling;
• tilstedeværelsen av soner der oksidanten kommer begrenset inn.

Det skal alltid huskes at elektrokjemisk rusting innebærer to prosesser som skjer samtidig - anodisk og katodisk. Sett fra kinetikk er de direkte relatert til hverandre. Basismetallet oppløses alltid ved anoden (oksidativ reaksjon).

Den katodiske prosessen forstås som en situasjon når "ekstra" elektroner absorberes av atomer eller molekyler i elektrolytten. Deretter gjenopprettes elektronene. Den katodiske prosessen bremser hvis det er en nedgang i den anodiske prosessen. Som du kan se, er mekanismen for elektrokjemisk korrosjon ikke vanskelig å forstå. Hvem som helst kan takle det.

4

Dette fenomenet forstås som ødeleggelse av metallet forårsaket av kontakt mellom det etsende mediet og materialet. Videre, med en slik interaksjon, observeres to prosesser samtidig:

• det etsende miljøet gjenopprettes;
• metallet oksideres.

Elektrokjemisk korrosjon av metaller skiller seg fra kjemisk korrosjon ved at sistnevnte forløper uten elektrisk strøm. Og grunnårsaken til disse typer korrosjon, som er termodynamisk ustabilitet, forblir uendret. Metaller går lett over i forskjellige tilstander (inkludert mer stabile), og i dette tilfellet er det en nedgang i deres termodynamiske potensial.

• i flytende formuleringer som ikke er klassifisert som elektrolytter;
• gass.

Ikke-elektrolyttvæsker inkluderer forbindelser som ikke er i stand til å lede elektrisk strøm:

• uorganisk: svovel i smeltet tilstand, flytende brom;
• organisk: bensin, parafin, kloroform og andre.

Rene ikke-elektrolytter kommer ikke i kontakt med metaller. Men når et veldig lite antall urenheter vises i væsker, starter kjemisk korrosjon av metaller umiddelbart (og veldig voldelig). I situasjoner der reaksjonen finner sted selv ved forhøyede temperaturer, vil rusting forekomme mye mer intens. Og hvis vann kommer inn i ikke-elektrolytiske væsker, utløses mekanismen for elektrokjemisk korrosjon, som vi beskrev ovenfor.

Den rustende (kjemiske) prosessen foregår oftest i fem trinn:

• først, et oksidasjonsmiddel nærmer seg metalloverflaten;
• kjemisorpsjon av reagenset starter på overflaten;
• deretter begynner det å danne en oksydfilm (interaksjon mellom et metall og et oksidasjonsmiddel);
• desorpsjon av materiale og oksider er notert;
• diffusjon av oksider i ikke-elektrolyttvæsken registreres.

De to siste etappene er ikke merket hver gang.

5

Under påvirkning av gasser kan metalloverflater ødelegges når det er høy temperatur. Eksperter kaller dette fenomenet gasskorrosjon, som er anerkjent som den vanligste typen kjemisk rusting. En variant av denne prosessen som er kjent for alle er kontakten mellom oksygen og en metalloverflate, som er preget av to indikatorer:

• trykk ved en spesifikk temperatur for dissosiasjon av oksyddamp;
• trykk (delvis) oksygen.

Hvis oksygentrykket er mindre enn dissosiasjonstrykket, vises rent metall; hvis det er høyere, dannes et oksid. Med like verdier vil reaksjonen være fullstendig likevekt. Med dette i bakhodet er det enkelt å beregne ved hvilke temperaturer det er fare for korrosjon.

Kjemisk korrosjon oppstår med forskjellige hastigheter. Den spesifikke verdien av sistnevnte avhenger av følgende faktorer:

• egenskapene til korrosjonsprodukter;
• trekk ved gassmiljøet;
• temperatur;
• tiden hvor metallets interaksjon med miljøet blir notert;
• typer og sammensetning av legeringer eller metallfunksjoner.

Forelesning 9. Korrosjon av metaller.

Forelesningsplan

1. Korrosjon av metaller.

2. Kjemisk og elektrokjemisk korrosjon. Korrosjonsmekanisme. Faktorer som bestemmer intensiteten av korrosjon.

3. Typer elektrokjemisk korrosjon.

4. Metoder for å beskytte metaller mot korrosjon - belegg.

5. Elektrokjemiske beskyttelsesmetoder. Korrosjonshemmere.

Oppgaver for å studere emnet:

I prosessen med å mestre emnet får elevene en ide om korrosjonsprosessen, dens mekanisme, faktorer som påvirker korrosjonsprosessen. Metoder for å beskytte metaller mot korrosjon.

Studenten skal vite:

Korrosjonens prosesser. De viktigste metodene for å beskytte metaller mot korrosjon, deres klassifisering og virkningsmekanisme.

Grunnleggende og tilleggslitteratur

Hoved

1. Glinka N.L. Generell kjemi: Lærebok for universiteter / Ed. A.I. Ermakova. - red. 28., rev. og legg til. -M.: Integral-Press, 2000.-S. 27-36.

2. Akhmetov N.S. Generell og uorganisk kjemi. M: Høyere skole, 2005.743 s.

3. Ugai Ya.A. Generell og uorganisk kjemi. M: Higher School, 2004.527 s.

4. Glinka N.L. Oppgaver og øvelser i generell kjemi: Lærebok for universiteter / red. V.A. Rabinovich et al. M.: Integral -Press, 1997. - 240 s.

Ytterligere

5. Nekrasov B.V. Grunnleggende om generell kjemi. SPb-M: Higher School, 2003 T. 1, 2.

6. Korovin N.V. Generell kjemi. M: Høyere skole, 2005.557 s.

7. Workshop om generell og uorganisk kjemi: En manual for universitetsstudenter. / INN OG. Fionov, T.M. Kurokhtina, Z.N. Dymova og andre; Ed. N.N. Pavlova, V.I. Frolov. - 2. utg., Rev. og legg til. - M.: Bustard, 2002.- S. 33-47.

Metodisk utvikling av avdelingen

8. Garkushin I.K., Lisov N.I., Nemkov A.V. Generell kjemi for tekniske universiteter. Opplæringen. Samarsk. stat tech. un-t, Samara. - 2003.- S. 144-166.

9. Zhilyaeva I.I., Gromakovskaya A.G. Korrosjon av metaller. Metode. instruksjoner for laboratoriearbeid.

1. KORROSJON Corrodere(lat.) - å spise bort.

Korrosjon er ødeleggelse av metall og produkter på grunn av kjemisk interaksjon med miljøet.

Korrosjon er en redoks heterogen prosess som skjer i grensesnittet mellom fasene - metall / væske, metall / gass. Dette er en spontan prosess som fører til produksjon av termodynamisk mer stabile forbindelser.

Årlige metalltap på grunn av korrosjon utgjør 10 - 12% av verdens produksjonsreserver.

Hovedtyper av korrosjon er delt:

Etter korrosjonsmekanismen:

Kjemisk - finner sted i ikke -elektrolytter - heterogen interaksjon av metallet med et oksidasjonsmiddel i miljøet (gass, ikke -elektrolytt);

Elektrokjemisk - forekommer i elektrolytter - samspillet mellom metallet og oksydatoren inkluderer anodisk oppløsning av metallet og katodisk reduksjon av oksydatoren (elektrolytt, fuktig -atmosfærisk, jord)

Av natur ødeleggelsen av metalloverflaten:

Uniform (generelt) - fordelt mer eller mindre jevnt over hele metalloverflaten;

Lokale - flekker (sår);

Flekk (på overflaten) eller grop (på store dybder);

Intergranular - langs korngrensene (den farligste - svekkelsene mellom legeringskornets korn);

Underoverflate - usynlig (under overflaten av metallet);

Selektiv - oppløsning av en av legeringskomponentene;

Sprekkdannelse - med samtidig eksponering for kjemikalier og høye mekaniske påkjenninger;

Selektiv - selektiv.

La oss se nærmere på kjemisk og elektrokjemisk korrosjon:

2. KJEMISK KORROSJON

Essensen av kjemisk korrosjon er oksidasjon av metallet som et resultat av dets kjemiske interaksjon med miljøet.

Miljøer som forårsaker kjemisk ødeleggelse av metall kalles aggressive.

Kjemisk korrosjon utføres ved direkte overføring av et elektron fra et metallatom til et oksidasjonsmiddel.

Kjemisk korrosjon er delt inn i gassformig og ikke-elektrolytisk (flytende ikke-elektrolyttkorrosjon).

Flytende ikke-elektrolyttkorrosjon utvikler seg under drift av kjemisk utstyr, kontakt med olje og dets produkter, flytende brom, bensin, parafin og annet organisk materiale, dvs. ikke-ledende stoffer.

Korrosjon i gasser (gasskorrosjon er den vanligste) forekommer ved forhøyede temperaturer når fuktighetskondensasjon på metalloverflaten er umulig. Ovnsbeslag, deler av forbrenningsmotorer, gassturbinblader, etc. er utsatt for gasskorrosjon. Varmebehandlet metall gjennomgår også gassformet korrosjon. Som et resultat av gasskorrosjon dannes tilsvarende forbindelser på metalloverflaten: oksider, sulfider, etc. (for eksempel blir svoveldioksid som finnes i fabrikklokaler oksidert under påvirkning av temperatur for å danne svoveltrioksid, som reagerer med metallet, og dermed ødelegge det)

Når temperaturen stiger, øker gass -korrosjon.

Et spesielt tilfelle av gasskorrosjon er hydrogenkorrosjon (hydrogen binder karbon i stål til umettede hydrokarboner - metan, etc.)

Fe 3 C (sementitt) + 2H 2 3 Fe + CH 4

Karbonyl - Me + nCO Me (CO) n

Rene metaller tærer i de fleste tilfeller neppe. Selv et metall som jern ruster ikke i sin reneste form. Men vanlige metaller inneholder alltid forskjellige urenheter, noe som skaper gunstige forhold for korrosjon.

Et tynt oksydlag dannes på en rekke metaller.

Som et eksempel viser figuren dannelsen av oksider på en metalloverflate:

Hvis filmen er godt knyttet til metalloverflaten og ikke har noen mekanisk skade, beskytter den metallet mot ytterligere oksidasjon. Slike beskyttelsesfilmer finnes i aluminium, krom, sink, mangan, titan, vanadium, nikkel og kobolt. For at oksydfilmen skal beskytte metallet, må det være kontinuerlig, ha høy vedheft, være motstandsdyktig mot aggressive medier og ha en termisk ekspansjonskoeffisient nær metallets.

I jern er det porøst, skilles lett fra overflaten og er derfor ikke i stand til å beskytte metallet mot ødeleggelse.

For produksjon av utstyr utsatt for etsende gasser, brukes varmebestandige legeringer. For å gi varmebestandighet mot stål og støpejern, blir krom, nikkel, aluminium innført i sammensetningen; legeringer basert på nikkel eller kobolt brukes også.

ELEKTROKJEMISK KORROSJON

Elektrokjemisk korrosjon oppstår når to forskjellige metaller (eller urenheter av ikke-metaller) kommer i kontakt i et elektrolyttmiljø.

I motsetning til kjemisk korrosjon skjer overføring av elektroner gjennom et ledende medium - en elektrolytt. Korrosjon oppstår ved kontaktpunktene til metaller med forskjellige elektrodepotensialer, som fungerer som elektroder.

I alle tilfeller av forskjellige inhomogeniteter vises lokale mikrogalvaniske elementer - galvaniske par - spontant på metalloverflaten.

Under galvanisk korrosjon styres elektronstrømmen fra et mer aktivt metall til et mindre aktivt metall, og det mer aktive metallet ødelegges. Når et galvanisk par oppstår, er strømmen større, jo lenger fra hverandre er metallene i serien med spenninger.

Hastigheten for elektrokjemisk korrosjon avhenger av metallets beskaffenhet, elektrolyttens beskaffenhet og temperaturen.

Korrosjonshastigheten til metallet øker også når ikke-metalliske urenheter er inkludert i det, hvis potensial er høyere enn potensialet til grunnmetallet. Så inneslutningene av oksider eller slagger i stål reduserer korrosjonsbestandigheten sterkt.

Urenheter i miljøet kan adsorbere på metalloverflaten og også katalytisk påvirke korrosjon, akselerere eller bremse den. For eksempel korroderer de fleste jernlegeringer mye raskere i sjøvann enn i vann med samme oksygenkonsentrasjon som ikke inneholder klorider. Dette skyldes det faktum at kloridioner, som blir adsorbert på jernoverflaten, forhindrer dannelse av beskyttende lag på den.

Typer elektrokjemisk korrosjon

De mest typiske typene elektrokjemisk korrosjon:

Stemningsfullt- strømmer i fuktig luft ved normale temperaturer. Metalloverflaten er dekket med en fuktighetsfilm som inneholder oppløst oksygen. Intensiteten av korrosjon øker med en økning i luftfuktighet, innholdet av gassformig CO 2 og SO 2, støv, sot, samt i nærvær av grovhet og sprekker på metalloverflaten som letter fuktighetskondensasjon.

Skill: tørr atmosfærisk korrosjon, forekommer ved en relativ fuktighet på 60%, påvirket av oksygen og våt atm. korrosjon - ødeleggelse av metallkonstruksjoner under påvirkning av regn, snø og tåke.

Jord- metaller kommer i kontakt med jordfuktighet som inneholder oppløst oksygen. Områder med større fuktighetsinnhold og mindre lufttilgang utsettes for anodisk ødeleggelse. Jordsmonn med høyt fuktighetsinnhold, surhet og elektrisk ledningsevne er spesielt etsende. Derfor påvirkes graden av gasskorrosjon av følgende egenskaper - porøsitet, pH, elektrisk ledningsevne og tilstedeværelse av oppløste salter.

Under slike forhold ødelegges rørledninger innen seks måneder etter legging, med mindre det iverksettes spesielle tiltak for å beskytte dem.

Marine korrosjon- Dette er korrosjon i sjøvann, hvis aggressivitet skyldes oksygeninnholdet og tilstedeværelsen av metallklorider i det, som forhindrer dannelse av effektive beskyttelsesfilmer. Den renner sterkest ved grensene for vann og atmosfære.

Elektrokorrosjon- forekommer under påvirkning av herreløse strømmer som kommer fra fremmede kilder (kraftledninger, elektriske jernbaner, forskjellige elektriske installasjoner som opererer på likestrøm) hvorfra strøm kan strømme ned i bakken gjennom utilstrekkelig elektrisk isolasjon. En herreløs strøm som treffer en metallgjenstand i bakken, kommer inn i bakken på et tidspunkt og forårsaker ødeleggelse av utgangspunktet - som kalles anodeutgangen, hvor svært intens korrosjon observeres. Villstrømmer forårsaker korrosjon av gassrørledninger, oljerørledninger, elektriske kabler, forskjellige underjordiske metallkonstruksjoner.

4. METODER FOR ANTIKORROSJON

Isolering av metaller fra aggressive medier ( BELEGG ) :

Metalliske belegg - belegg av det beskyttede metallet med et lag av et annet metall som praktisk talt ikke er etsende under de samme forholdene.

Når du dekker et produkt med forskjellige metaller, må det huskes at belegget og metallet som skal beskyttes kan danne et galvanisk par. Arbeidet under visse forhold kan enten øke den beskyttende effekten, eller tvert imot øke korrosjonen av det beskyttede metallet.

Anodisk belegg... For eksempel, i tilfelle lokal nedbrytning av sinkbelegget i et galvanisk par av sink-jern, vil anoden være sink, som vil bli ødelagt og beskytte jernet.

Katodebelegg... Og i et par tinn-jern, hvis tinnbelegget er ødelagt, vil jernet undergå ødeleggelse, fordi i dette paret er det anoden.

Forskjeller i korrosjonsbestandigheten til belegg i forskjellige aggressive medier og egenskapene til de endelige korrosjonsproduktene bestemmer de spesifikke bruksområdene for disse beleggene.

Ikke-metalliske belegg -filmer av høytpolymeriske stoffer (gummi, plast), lakk, tørkeoljer, sammensetninger av høypolymer og uorganiske fargestoffer.

Belegg med gummi kalles gumming, og betong kalles sprøytebetong.

90% av alle metallprodukter er beskyttet på denne måten. Billig, enkel å påføre, men ikke holdbar.

Kjemiske belegg (mer pålitelig):

filmer av metalloksider (0,3 mikrometer tykke) oppnådd ved virkning av oksygen eller egnede oksidanter (HNO 3, K 2 Cr 2 O 7, etc.) på overflaten av metaller. Ofte dannes slike oksydfilmer på overflaten av metaller bare ved kontakt med luft, noe som gjør kjemisk relativt aktive metaller (Zn, Al) praktisk talt korrosjonsbestandige;

en lignende rolle kan spilles av beskyttende nitridfilmer dannet ved virkning av nitrogen eller ammoniakk på overflaten av noen metaller;

kunstig oksidasjon (opptil 30 mikron tykk), nitrering og fosfatering, og maling og lakkbelegg påføres oksidert, nitrert og fosfert metall.

Så oksidasjonen av jern (tappet stål) utføres i en blanding av natriumhydroksid (800 g / l) med nitrat (50 g / l) og nitritt (200 g / l) natrium ved en temperatur på 140 o C.

Jernoksidasjon fører til dannelse av svarte Fe 3 O 4 eller brune Fe 2 O 3 filmer på overflaten.

Og for fosfatering brukes mangan og jernfosfater, noe som fører til dannelse av knapt oppløselige filmer av jern.

Fosfat- og oksydfilmer brukes ofte som elektriske isolasjonsbelegg, for eksempel på transformatorplater (nedbrytningsspenningen til slike filmer kan nå 600 V).

5. Elektrokjemiske beskyttelsesmetoder - basert på en endring i potensialet til det beskyttede metallet og er ikke forbundet med isolering av metallet fra et etsende miljø.

katode (elektrisk beskyttelse) - en beskyttet struktur som ligger i et elektrolyttmiljø (for eksempel i jordvann), er koblet til katoden til en ekstern strømkilde (til den negative polen). Et stykke gammelt metall (skinne eller bjelke) er plassert i det samme aggressive miljøet, koblet til anoden til en ekstern strømkilde. Faktisk fungerer det som en kilde til elektroner som tilføres katoden. I korrosjon blir dette stykke gammelt metall ødelagt.

Katodisk beskyttelse

beskyttende (anode) - en spesiell anode brukes - en beskytter, som brukes som et metall som er mer aktivt enn metallet i den beskyttede strukturen (Zn, Mg). Beskyttelsen er koblet til strukturen som skal beskyttes av en elektrisk strømleder. I korrosjonsprosessen blir beskytteren ødelagt.

Denne metoden brukes for å beskytte undersjøiske deler av skip mot korrosjon av turbinblad, for å beskytte kjøleutstyr som arbeider med saltprodukter.

Påvirkning på aggressivt miljø

For å bremse korrosjonen av metallprodukter, blir stoffer (oftest organiske) introdusert i et aggressivt miljø, kalt korrosjonshemmere, som passiverer metalloverflaten og forhindrer utvikling av korrosjonsprosesser. Dette er av stor betydning i tilfeller der metallet må beskyttes mot syreangrep. Korrosjonshemmere er mye brukt i kjemisk rengjøring av dampkjeler fra skala, for avkalking av avfallsprodukter, samt under lagring og transport av HCl i stålbeholdere. Tiourea (karbonsulfiddiamid C (NH 2) 2 S), dietylamin, urotropin (heksametylentetramin (CH 2) 6 N 4) og andre aminderivater brukes som organiske korrosjonshemmere, og silikater, nitritter, alkalidikromater brukes som uorganiske . metaller, etc.

Den samme gruppen metoder for å beskytte metaller mot korrosjon inkluderer også frigjøring av vann som tilføres dampkjeler fra oksygen oppløst i den, noe som for eksempel oppnås ved å filtrere vann gjennom et lag med jernspon.