Metallkorrosion – orsaker och skyddsmetoder

Korrosion av metallen innehĂ„ller mycket mer Ă€n namnet pĂ„ ett populĂ€rt rockband. Korrosion förstör oĂ„terkalleligt metallen och förvandlar den till damm: av allt jĂ€rn som produceras i vĂ€rlden kommer 10% att kollapsa samma Ă„r. Situationen med rysk metall ser ut sĂ„ hĂ€r – all metall som smĂ€lt pĂ„ ett Ă„r i varje sjĂ€tte masugn i vĂ„rt land blir rostigt damm före Ă„rets slut.

Destruktion av metaller

Uttrycket ”kostar ett ganska öre” i förhĂ„llande till metallkorrosion Ă€r mer Ă€n sant – den Ă„rliga skadan orsakad av korrosion Ă€r minst 4% av Ă„rsinkomsten i ett utvecklat land, och i Ryssland berĂ€knas skadorna i tio siffror. SĂ„ vad som orsakar frĂ€tande processer i metaller och hur man hanterar dem?

Vad Àr metallkorrosion

Destruktion av metaller som ett resultat av elektrokemisk (upplösning i en fuktinnehĂ„llande luft- eller vattenmiljö – elektrolyt) eller kemisk (bildning av metallföreningar med kemiska medel med hög aggression) interaktion med miljön. Korrosionsprocessen i metaller kan utvecklas endast i vissa ytor (lokal korrosion), tĂ€cka hela ytan (enhetlig korrosion) eller förstöra metallen lĂ€ngs korngrĂ€nserna (intergranulĂ€r korrosion).

Metall under pÄverkan av syre och vatten blir ett löst ljusbrunt pulver, bÀttre kÀnt som rost (Fe2O3H2HANDLA OM).

Kemisk korrosion

Denna process sker i miljöer som inte Ă€r ledare av elektrisk ström (torra gaser, organiska vĂ€tskor – oljeprodukter, alkoholer, etc.), och korrosionsintensiteten ökar med ökande temperatur – som ett resultat bildas en oxidfilm pĂ„ metallytan.

Alla metaller, bĂ„de jĂ€rnhaltiga och icke-jĂ€rnhaltiga, utsĂ€tts för kemisk korrosion. Aktiva icke-jĂ€rnmetaller (till exempel aluminium) under pĂ„verkan av korrosion tĂ€cks med en oxidfilm som förhindrar djup oxidation och skyddar metallen. Och en sĂ„dan lĂ„gaktiv metall som koppar fĂ„r under pĂ„verkan av fukt i luften en grönaktig blom – patina. Dessutom skyddar inte oxidfilmen metallen frĂ„n korrosion i alla fall – endast om den kristallkemiska strukturen hos den bildade filmen överensstĂ€mmer med metallens struktur, annars gör filmen ingenting..

Patina koppar

Legeringar Àr mottagliga för en annan typ av korrosion: vissa delar av legeringarna oxideras inte, men reduceras (till exempel i kombinationen av hög temperatur och tryck i stÄl uppstÄr reduktion av karbider med vÀte), medan legeringarna helt förlorar de nödvÀndiga egenskaperna.

Elektrokemisk korrosion

Processen med elektrokemisk korrosion krĂ€ver inte obligatorisk nedsĂ€nkning av metallen i elektrolyten – en tillrĂ€ckligt tunn elektrolytisk film pĂ„ ytan (ofta impregnerar elektrolytiska lösningar miljön som omger metallen (betong, jord, etc.)). Den vanligaste orsaken till elektrokemisk korrosion Ă€r den utbredda anvĂ€ndningen av hushĂ„lls- och industrisalter (natrium- och kaliumklorider) för att avlĂ€gsna is och snö pĂ„ vĂ€gar pĂ„ vintern – bilar och underjordiska verktyg pĂ„verkas sĂ€rskilt (enligt statistik, Ă„rliga förluster i USA frĂ„n anvĂ€ndningen av salter pĂ„ vintern Ă€r 2,5 miljarder dollar).

Följande hĂ€nder: metaller (legeringar) tappar nĂ„gra av sina atomer (de passerar in i den elektrolytiska lösningen i form av joner), elektroner som ersĂ€tter de förlorade atomerna laddar metallen med en negativ laddning, medan elektrolyten har en positiv laddning. Ett galvaniskt par bildas: metallen förstörs, gradvis blir alla dess partiklar en del av lösningen. Elektrokemisk korrosion kan orsakas av strömmar som uppstĂ„r frĂ„n lĂ€ckage av en del av strömmen frĂ„n den elektriska kretsen till vattenlösningar eller i jorden och dĂ€rifrĂ„n till en metallkonstruktion. PĂ„ de platser dĂ€r strömmade strömmar lĂ€mnar metallstrukturer tillbaka i vatten eller jord intrĂ€ffar metallnedbrytning. Det Ă€r sĂ€rskilt vanligt att vildströmmar förekommer pĂ„ platser för markbunden elektrisk transport (till exempel spĂ„rvagnar och jĂ€rnvĂ€gslokomotiv pĂ„ elektrisk dragkraft). PĂ„ bara ett Ă„r kan vandrande strömmar av 1A lösa upp jĂ€rn – 9,1 kg, zink – 10,7 kg, bly – 33,4 kg.

Andra orsaker till metallkorrosion

Utvecklingen av frĂ€tande processer underlĂ€ttas av strĂ„lning, avfallsprodukter frĂ„n mikroorganismer och bakterier. Korrosion orsakad av marina mikroorganismer skadar botten i marina fartyg, och frĂ€tande processer orsakade av bakterier har till och med sitt eget namn – biokorrosion.

FrÀtande processer

Kombinationen av effekterna av mekaniska pĂ„kĂ€nningar och den yttre miljön pĂ„skyndar korrosionen av metaller kraftigt – deras termiska stabilitet minskar, ytoxidfilmer skadas, och pĂ„ de platser dĂ€r inhomogeniteter och sprickor uppstĂ„r aktiveras elektrokemisk korrosion.

KorrosionsskyddsÄtgÀrder för metaller

En oundviklig konsekvens av den tekniska utvecklingen Ă€r föroreningen av vĂ„r miljö – en process som pĂ„skyndar korrosion av metaller, eftersom den yttre miljön blir alltmer aggressiv mot dem. Det finns inget sĂ€tt att helt eliminera den korrosiva förstörelsen av metaller, allt som kan göras Ă€r att bromsa denna process sĂ„ mycket som möjligt.

För att minimera förstörelsen av metaller kan du göra följande: minska aggressionen i miljön som omger metallprodukten; öka metallens motstÄnd mot korrosion; utesluter interaktionen mellan metall och Àmnen frÄn den yttre miljön som visar aggression.

Under tusentals Är har mÀnskligheten försökt mÄnga sÀtt att skydda metallprodukter frÄn kemisk korrosion, nÄgra av dem anvÀnds till idag: belÀggning med fett eller olja, andra metaller som korroderar i mindre utstrÀckning (den Àldsta metoden, som Àr mer Àn 2 tusen Är gammal, tinning (belÀggning) tenn)).

Anti-korrosionsskydd med icke-metalliska belÀggningar

Icke-metalliska belĂ€ggningar – fĂ€rger (alkyd, olja och emaljer), lack (syntet, bituminös och tjĂ€ra) och polymerer bildar en skyddsfilm pĂ„ ytan av metaller, med undantag för (med dess integritet) kontakt med den yttre miljön och fukt.

AnvĂ€ndningen av fĂ€rger och lack Ă€r fördelaktig eftersom dessa skyddande belĂ€ggningar kan appliceras direkt pĂ„ monterings- och byggplatsen. Metoder för applicering av fĂ€rger och lack Ă€r enkla och möjliga att mekanisera, skadade belĂ€ggningar kan Ă„terstĂ€llas ”pĂ„ plats” – under drift har dessa material en relativt lĂ„g kostnad och deras förbrukning per enhetsarea Ă€r liten. Deras effektivitet beror emellertid pĂ„ att flera villkor uppfylls: överensstĂ€mmelse med de klimatförhĂ„llanden i vilka metallstrukturen kommer att anvĂ€ndas; behovet av att uteslutande anvĂ€nda fĂ€rger och lack av hög kvalitet; strikt efterlevnad av tekniken för applicering pĂ„ metallytor. FĂ€rger och lacker appliceras bĂ€st i flera lager – deras mĂ€ngd ger det bĂ€sta skyddet mot vĂ€derbildning pĂ„ metallytan.

SkyddsbelÀggningar mot korrosion

Polymerer sÄsom epoxihartser och polystyren, polyvinylklorid och polyeten kan fungera som skyddande belÀggningar mot korrosion. Vid byggnadsarbeten tÀcks inbyggda delar av armerad betong med belÀggningar frÄn en blandning av cement och perklorovinyl, cement och polystyren.

JÀrnskydd mot korrosion av belÀggningar av andra metaller

Det finns tvĂ„ typer av metallinhibitorbelĂ€ggningar – slitbanan (zink, aluminium och kadmiumbelĂ€ggningar) och korrosionsbestĂ€ndiga (silver, koppar, nickel, krom och blybelĂ€ggningar). HĂ€mmare appliceras kemiskt: den första gruppen av metaller har en hög elektronegativitet i förhĂ„llande till jĂ€rn, den andra – en hög elektropositivitet. Det mest utbredda i vĂ„r vardag Ă€r metallbelĂ€ggningar av jĂ€rn med tenn (plĂ„t, burkar Ă€r gjorda av det) och zink (galvaniserat jĂ€rn – tak), erhĂ„llet genom att dra plĂ„tjĂ€rn genom smĂ€ltan av en av dessa metaller.

Ofta Ă€r gjutjĂ€rn och stĂ„lbeslag, liksom vattenledningar, galvaniserade – denna operation ökar avsevĂ€rt deras motstĂ„ndskraft mot korrosion, men endast i kallt vatten (nĂ€r varmvatten tillförs slitnar galvaniserade rör snabbare Ă€n icke-galvaniserade). Trots effektiviteten i galvanisering ger det inte idealiskt skydd – zinkbelĂ€ggning innehĂ„ller ofta sprickor, som krĂ€ver preliminĂ€r nickelplĂ€tering av metallytor (nickelplĂ€tering) för att eliminera dem. ZinkbelĂ€ggningar tillĂ„ter inte applicering av fĂ€rger och lack pĂ„ dem – det finns ingen stabil belĂ€ggning.

Den bĂ€sta lösningen för korrosionsskydd Ă€r en aluminiumbelĂ€ggning. Denna metall har en lĂ€gre specifik tyngdkraft, vilket innebĂ€r att den förbrukas mindre, aluminiumiserade ytor kan mĂ„las och fĂ€rgskiktet kommer att vara stabilt. Dessutom Ă€r aluminiumbelĂ€ggningen, jĂ€mfört med den galvaniserade belĂ€ggningen, mer motstĂ„ndskraftig mot aggressiva miljöer. Aluminium anvĂ€nds inte ofta pĂ„ grund av svĂ„righeten att applicera denna belĂ€ggning pĂ„ en metallplĂ„t – aluminium i smĂ€lt tillstĂ„nd visar hög aggression mot andra metaller (av denna anledning kan aluminiumsmĂ€ltan inte innehĂ„lla ett stĂ„lbad). Kanske kommer detta problem att lösas fullstĂ€ndigt inom en mycket nĂ€ra framtid – den ursprungliga metoden för att utföra aluminering hittades av ryska forskare. KĂ€rnan i utvecklingen Ă€r inte att fördjupa stĂ„lplĂ„ten i aluminiumsmĂ€ltan, utan att höja det flytande aluminiumet till stĂ„lplattan.

Öka korrosionsbestĂ€ndigheten genom att lĂ€gga legeringstillsatser till stĂ„llegeringar

Införandet av krom, titan, mangan, nickel och koppar i en stÄllegering gör det möjligt att erhÄlla ett legerat stÄl med höga korrosionsegenskaper. StÄllegeringen Àr sÀrskilt motstÄndskraftig mot en stor andel krom, pÄ grund av vilken en högdensitetsoxidfilm bildas pÄ strukturen. Införandet av koppar i sammansÀttningen av lÄglegerade och kolstÄl (frÄn 0,2% till 0,5%) gör det möjligt att öka deras korrosionsbestÀndighet med 1,5-2 gÄnger. Legeringstillsatser införs i stÄlkompositionen i enlighet med Tamman-regeln: hög korrosionsbestÀndighet uppnÄs nÀr det finns en legeringsmetall för varje Ätta jÀrnatomer..

ÅtgĂ€rder mot korrosion

För att reducera det Àr det nödvÀndigt att minska mediets korrosiva aktivitet genom att införa icke-metalliska hÀmmare och att minska antalet komponenter som kan initiera en elektrokemisk reaktion. Denna metod kommer att minska surheten hos jord och vattenhaltiga lösningar i kontakt med metaller. För att minska korrosionen av jÀrn (dess legeringar), samt mÀssing, koppar, bly och zink, mÄste koldioxid och syre tas bort frÄn vattenlösningar. Kraftindustrin tar bort klorider frÄn vatten som kan pÄverka lokal korrosion. Att begrÀnsa marken kan minska surheten.

Skydd mot vildströmmar

Det Àr möjligt att minska elektrokorrosion av underjordiska verktyg och begravda metallkonstruktioner om flera regler följs:

  • den sektion av strukturen som fungerar som en strömkĂ€lla mĂ„ste vara ansluten med en metallledare till spĂ„ren pĂ„ spĂ„rvagnen;
  • vĂ€rmenĂ€tverksvĂ€gar bör vara belĂ€gna pĂ„ det maximala avstĂ„ndet frĂ„n jĂ€rnvĂ€garna lĂ€ngs vilka elektrisk transport rör sig, för att minimera antalet korsningar.
  • anvĂ€ndning av isolerande rörstöd för att öka övergĂ„ngsbestĂ€ndigheten mellan jord och rörledningar;
  • vid ingĂ„ngarna till föremĂ„l (potentiella kĂ€llor till strömningsströmmar) Ă€r det nödvĂ€ndigt att installera isoleringsflĂ€nsar;
  • installera ledande longitudinella hoppar pĂ„ flĂ€nsarmaturer och packboxens expansionsfogar – för att öka den lĂ€ngsgĂ„ende elektriska konduktiviteten pĂ„ den skyddade delen av rörledningarna;
  • för att jĂ€mföra potentialen för rörledningar som Ă€r placerade parallellt Ă€r det nödvĂ€ndigt att installera tvĂ€rgĂ„ende elektriska hoppar i angrĂ€nsande sektioner.

Skyddet av isolerade metallföremĂ„l och smĂ„ stĂ„lkonstruktioner uppnĂ„s med ett skydd som fungerar som en anod. Materialet för skyddet Ă€r en av de aktiva metallerna (zink, magnesium, aluminium och deras legeringar) – det tar pĂ„ sig det mesta av den elektrokemiska korrosionen, kollapsar och bevarar huvudstrukturen. En magnesiumanod skyddar till exempel 8 km ledning.

BetygsÀtt den hÀr artikeln
( Inga betyg Àn )
LĂ€gg till kommentarer

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: