Fraza "korozija metala" sadrži mnogo više od imena popularnog rock benda. Korozija nepovratno uništava metal, pretvarajući ga u prašinu: od sveg željeza proizvedenog u svijetu, 10% će potpuno propasti iste godine. Situacija s ruskim metalom izgleda otprilike ovako - sav metal koji se godišnje rastali u svakoj šestoj visokoj peći u našoj zemlji prije kraja godine postaje zahrđala prašina.
Izraz "košta poprilično" u vezi s korozijom metala više je nego istinit - godišnja šteta uzrokovana korozijom iznosi najmanje 4% godišnjeg prihoda bilo koje razvijene zemlje, au Rusiji se iznos štete izračunava u deset znamenki. . Dakle, što uzrokuje procese korozije metala i kako se nositi s njima?
Što je korozija metala
Razaranje metala kao rezultat elektrokemijske (otapanje u atmosferi zraka ili vode koja sadrži vlagu - elektrolit) ili kemijske (stvaranje metalnih spojeva s visoko agresivnim kemijskim agensima) interakcije s vanjskim okolišem. Proces korozije u metalima može se razviti samo u pojedinim dijelovima površine (lokalna korozija), zahvatiti cijelu površinu (jednolika korozija) ili uništiti metal duž granica zrna (interkristalna korozija).
Metal pod utjecajem kisika i vode postaje rahli svijetlosmeđi prah, poznatiji kao hrđa (Fe2O3 H2O).
Kemijska korozija
Ovaj se proces događa u nevodljivim medijima električna struja(suhi plinovi, organske tekućine - naftni derivati, alkoholi itd.), a intenzitet korozije raste s porastom temperature - uslijed toga na površini metala nastaje oksidni film.
Apsolutno svi metali, i željezni i neželjezni, podložni su kemijskoj koroziji. Aktivni obojeni metali (na primjer, aluminij) pod utjecajem korozije prekriveni su oksidnim filmom koji sprječava duboku oksidaciju i štiti metal. I tako malo aktivni metal kao što je bakar, pod utjecajem zračne vlage, dobiva zelenkasti premaz - patinu. Štoviše, oksidni film štiti metal od korozije ne u svim slučajevima - samo ako je kristalno-kemijska struktura formiranog filma u skladu sa strukturom metala, inače film neće pomoći ni na koji način.
Legure su podložne različitim vrstama korozije: neki elementi legure ne oksidiraju, već se reduciraju (npr. u kombinaciji visoke temperature i tlaka u čelicima karbidi se reduciraju vodikom), dok legure potpuno gube potrebna svojstva .
Elektrokemijska korozija
elektro proces kemijska korozija ne zahtijeva obvezno uranjanje metala u elektrolit - dovoljan je tanki elektrolitski film na njegovoj površini (elektrolitičke otopine često impregniraju okolinu koja okružuje metal (beton, tlo, itd.)). Najčešći uzrok elektrokemijske korozije je raširena uporaba kućanskih i tehničkih soli (natrijevih i kalijevih klorida) za uklanjanje leda i snijega s cesta u zimsko razdoblje- Posebno su pogođeni automobili i podzemne instalacije (prema statistici, godišnji gubici u SAD-u od korištenja soli u zimskom razdoblju iznose 2,5 milijardi dolara).
Događa se sljedeće: metali (legure) gube dio svojih atoma (prelaze u elektrolitsku otopinu u obliku iona), elektroni koji nadomještaju izgubljene atome pune metal negativnim nabojem, dok elektrolit ima pozitivan naboj. Formira se galvanski par: metal se uništava, postupno sve njegove čestice postaju dio otopine. Elektrokemijsku koroziju mogu uzrokovati lutajuće struje koje nastaju kada dio struje curi iz električnog kruga u vodene otopine ili u tlo, a odatle u metalnu strukturu. Na onim mjestima gdje lutajuće struje izlaze iz metalnih konstrukcija natrag u vodu ili u tlo, dolazi do razaranja metala. Osobito često se lutajuće struje pojavljuju na mjestima gdje se kreću zemaljska električna vozila (na primjer, tramvaji i električne željezničke lokomotive). U samo godinu dana lutajuće struje snage 1A mogu otopiti željezo - 9,1 kg, cink - 10,7 kg, olovo - 33,4 kg.
Drugi uzroci metalne korozije
Zračenje, otpadni proizvodi mikroorganizama i bakterija pridonose razvoju korozivnih procesa. Korozija uzrokovana morskim mikroorganizmima oštećuje dno morskih brodova, a korozijski procesi uzrokovani bakterijama imaju čak i svoje ime - biokorozija.
Ukupnost utjecaja mehaničkih naprezanja i vanjsko okruženje uvelike ubrzava koroziju metala - smanjuje im se toplinska stabilnost, oštećuju se površinski oksidni filmovi, a na mjestima gdje se pojavljuju nehomogenosti i pukotine aktivira se elektrokemijska korozija.
Mjere zaštite metala od korozije
Neizbježna posljedica tehnološkog napretka je onečišćenje našeg okoliša, proces koji ubrzava koroziju metala jer vanjska okolina prema njima postaje sve agresivnija. Ne postoje načini da se u potpunosti eliminira korozijsko uništavanje metala, sve što se može učiniti je usporiti taj proces što je više moguće.
Da biste smanjili uništavanje metala, možete učiniti sljedeće: smanjiti agresiju okoline koja okružuje metalni proizvod; povećati otpornost metala na koroziju; eliminirati interakciju između metala i tvari iz vanjske sredine koje pokazuju agresiju.
Tisućama godina čovječanstvo je isprobalo mnoge načine zaštite metalnih proizvoda od kemijske korozije, neki od njih se koriste i danas: premazivanje mašću ili uljem, drugi metali koji korodiraju u manjoj mjeri (najstarija metoda, koja je stara više od 2 tisuća godina, je kalajisanje (premazivanje kositra)).
Antikorozivna zaštita nemetalnim premazima
Nemetalni premazi - boje (alkidni, uljani i emajli), lakovi (sintetski, bitumenski i katranski) i polimeri stvaraju zaštitni film na površini metala, isključujući (svojim integritetom) kontakt s vanjskim okolišem i vlagom.
Korištenje boja i lakova je prednost jer se ti zaštitni premazi mogu nanositi izravno na gradilištu montaže i izgradnje. Metode nanošenja boja i lakova su jednostavne i podložne mehanizaciji, oštećeni premazi mogu se obnoviti "na licu mjesta" - tijekom rada ovi materijali imaju relativno nisku cijenu, a njihova potrošnja po jedinici površine je mala. Međutim, njihova učinkovitost ovisi o poštivanju nekoliko uvjeta: usklađenost s klimatskim uvjetima u kojima će metalna konstrukcija raditi; potreba za korištenjem isključivo visokokvalitetnih boja i lakova; strogo pridržavanje tehnologije nanošenja na metalne površine. Boje i lakove najbolje je nanositi u više slojeva - njihova količina će najbolje zaštititi metalnu površinu od atmosferskih utjecaja.
Polimeri - epoksidne smole i polistiren, polivinil klorid i polietilen mogu djelovati kao zaštitni premazi protiv korozije. U građevinski radovi ugradbeni dijelovi od armiranog betona oblažu se premazima od mješavine cementa i perklorovinila, cementa i polistirena.
Zaštita željeza od korozije prevlakama od drugih metala
Postoje dvije vrste premaza za zaštitu od metala - zaštitni (prevlake od cinka, aluminija i kadmija) i otporne na koroziju (premaze od srebra, bakra, nikla, kroma i olova). Inhibitori se primjenjuju kemijski: prva skupina metala ima visoku elektronegativnost u odnosu na željezo, druga - veliku elektropozitivnost. U svakodnevnom životu najrasprostranjenije su metalne prevlake željeza kositrom (bijeli lim, od njega se izrađuju limene kante) i cinkom (pocinčano željezo - krovište), koje se dobivaju provlačenjem željeznog lima kroz talinu jednog od tih metala.
Priključci od lijevanog željeza i čelika, kao i cijevi za vodu često se pocinčavaju - ovaj postupak značajno povećava njihovu otpornost na koroziju, ali samo u hladnoj vodi (kada je spojena topla voda, pocinčane cijevi se troše brže od nepocinčanih). Unatoč učinkovitosti pocinčavanja, ono ne pruža savršenu zaštitu - pocinčavanje često sadrži pukotine, koje zahtijevaju prethodno poniklavanje metalnih površina (poniklavanje) kako bi se uklonile. Premazi od cinka ne dopuštaju nanošenje boja i lakova na njih - nema postojanog premaza.
Najbolje rješenje za zaštitu od korozije je aluminijski premaz. Ovaj metal ima manje specifična gravitacija, što znači manju potrošnju, aluminizirane površine se mogu bojati i sloj boje će biti postojan. Osim toga, aluminijski premaz, u usporedbi s pocinčanim premazom, otporniji je na agresivna okruženja. Aluminiziranje nije vrlo uobičajeno zbog poteškoća u nanošenju ovog premaza na metalni lim - aluminij u rastaljenom stanju pokazuje visoku agresivnost prema drugim metalima (zbog toga se talina aluminija ne može držati u čeličnoj kupelji). Možda će ovaj problem biti potpuno riješen u vrlo bliskoj budućnosti - izvorni način izvođenja aluminizacije pronašli su ruski znanstvenici. Bit razvoja nije uranjanje čeličnog lima u taljevinu aluminija, već podizanje tekućeg aluminija do čeličnog lima.
Poboljšanje otpornosti na koroziju dodavanjem aditiva za legiranje čeličnim legurama
Uvođenje kroma, titana, mangana, nikla i bakra u čeličnu leguru omogućuje dobivanje legiranog čelika s visokim antikorozivnim svojstvima. Visoki udio kroma daje posebnu otpornost leguri čelika, zbog čega se na površini konstrukcije stvara oksidni film visoke gustoće. Uvođenje bakra (od 0,2% do 0,5%) u sastav niskolegiranih i ugljičnih čelika omogućuje povećanje njihove otpornosti na koroziju za 1,5-2 puta. Dodaci za legiranje uvode se u sastav čelika u skladu s Tammannovim pravilom: visoka otpornost na koroziju postiže se kada na osam atoma željeza dolazi jedan atom legirajućeg metala.
Mjere za suzbijanje elektrokemijske korozije
Da bi se smanjila, potrebno je smanjiti korozivnu aktivnost medija uvođenjem nemetalnih inhibitora i smanjiti broj komponenti koje mogu pokrenuti elektrokemijsku reakciju. Na taj način će doći do smanjenja kiselosti tla i vodenih otopina u kontaktu s metalima. Kako bi se smanjila korozija željeza (njegovih legura), kao i mjedi, bakra, olova i cinka, potrebno je ukloniti ugljični dioksid i kisik iz vodenih otopina. U elektroprivredi se iz vode uklanjaju kloridi koji mogu utjecati na lokaliziranu koroziju. Vapčenje tla može smanjiti njegovu kiselost.
Zaštita od lutajuće struje
Moguće je smanjiti električnu koroziju podzemnih vodova i ukopanih metalnih konstrukcija uz pridržavanje nekoliko pravila:
- dio konstrukcije koji služi kao izvor lutajuće struje mora biti spojen metalnim vodičem na tramvajsku tračnicu;
- rute toplinske mreže trebale bi biti smještene na najvećoj udaljenosti od željezničkih pruga na kojima se kreće električni transport, kako bi se smanjio broj njihovih raskrižja;
- korištenje električno izolacijskih nosača cijevi za povećanje prijelaznog otpora između tla i cjevovoda;
- na ulazima u objekte (potencijalni izvori lutajućih struja) potrebno je ugraditi izolacijske prirubnice;
- na spojnicama s prirubnicom i kompenzatorima kutije za brtvljenje postavite vodljive uzdužne skakače - za povećanje uzdužne električne vodljivosti na zaštićenom dijelu cjevovoda;
- kako bi se izjednačili potencijali paralelno postavljenih cjevovoda, potrebno je ugraditi poprečne električne skakače u susjedne dijelove.
Zaštita metalnih predmeta s izolacijom, kao i malih čeličnih konstrukcija, provodi se protektorom koji ima ulogu anode. Materijal za zaštitu je jedan od aktivnih metala (cink, magnezij, aluminij i njihove legure) - preuzima većinu elektrokemijske korozije, razgrađuje i čuva glavna struktura. Jedna magnezijeva anoda, primjerice, osigurava zaštitu za 8 km cjevovoda.
Korozija metala može se manifestirati u različitim oblicima, od kojih su glavni:
1. Opća korozija, poznata i kao ravnomjerna korozija. Opća korozija najčešći je tip razaranja metala i uzrokovana je kemijskim ili elektrokemijskim reakcijama. Opća korozija rezultira propadanjem cijele površine metala, ali se smatra jednim od najsigurnijih oblika korozije jer je predvidljiva i njome se može upravljati.
2. Lokalna (lokalizirana) korozija. Za razliku od opće korozije, ova vrsta korozije je usmjerena na jedno područje metalne strukture.
Lokalizirana korozija klasificira se u tri vrste:
2.1 Rupičasta korozija: korozija u obliku male rupe ili šupljine u metalu. Javlja se, u pravilu, kao rezultat depasivacije malog područja površine. Zahvaćeno područje postaje anoda, a dio preostalog metala postaje katoda, što rezultira lokaliziranim galvanskim reakcijama. Ovaj oblik korozije često je teško otkriti zbog činjenice da je zahvaćeno područje obično relativno malo i može biti skriveno ispod površine.
2.2 Pukotina: Poput rupičaste korozije, pukotinska korozija lokalizirana je na određeno mjesto. Ova vrsta korozije često je povezana sa stagnirajućom mikrozonom korozivnog okruženja, kao što je ispod brtvila, podloški i stezaljki. Kiselost okoline ili nedostatak kisika u uskim pukotinama može dovesti do ove vrste korozije.
2.3 Filiformna korozija: Pojavljuje se ispod obojenih ili metaliziranih površina kada voda ili vlažna okolina razbiju premaz. Filiformna korozija počinje kao male nesavršenosti u premazu i širi se prema van, uzrokujući oštećenje strukture.
3. Elektrokemijska korozija počinje kada se dva različita metala nađu zajedno u korozivnom okruženju elektrolita. Između dva metala formira se galvanski par, jedan od metala je anoda, a drugi je katoda. U tom slučaju metalni ioni prelaze iz anodiziranog materijala u katodni metal.
U prisutnosti elektrokemijskog učinka, dio anode se uništava mnogo jače od katode. Bez prisutnosti struje nabijenih čestica, oba metala korodiraju na isti način. Za postojanje galvanske korozije moraju biti prisutna tri uvjeta: elektrokemijski različiti metali, izravan kontakt tih metala i izloženost elektrolitu.
4. Uništavanje metala od utjecaja okoliš može biti rezultat kombinacije uvjeta okoline koji utječu na materijal ili jednog od čimbenika. Kemijski napad, temperatura i uvjeti naprezanja (posebice vlačne sile) mogu dovesti do sljedećih vrsta korozije: pucanje uslijed zamora uslijed korozije, pucanje uslijed korozije uslijed naprezanja, vodikovo pucanje, krtost tekućeg metala u kontaktu s tekućim metalom.
5. Erozivno-korozivno trošenje nastaje pri izlaganju agresivnim česticama i strujanju medija, kavitaciji, uslijed čega se zaštitni oksidni sloj na površini metala stalno uklanja, a osnovni metal korodira.
6. Interkristalna korozija je kemijsko ili elektrokemijsko razaranje na granicama zrna metala. Ovaj fenomen je često posljedica nečistoća u metalu, koje su obično koncentrirane na granicama zrna.
7. Selektivno ispiranje (ili degradacija legure) je korozija jednog od elemenata u leguri. Najčešći tip je ispiranje cinka iz mesinga. Korozija rezultira poroznim bakrom.
8. Frikcijska korozija nastaje kao rezultat trošenja i/ili vibracija na neravnim, grubim površinama. Kao rezultat toga, na površini se pojavljuju udubljenja i brazde. Frikcijska korozija često se javlja pri rotaciji dijelova stroja, u sklopovima vijaka i ležajevima te na površinama koje su izložene vibracijama tijekom transporta.
9. Visokotemperaturna korozija najčešće se javlja u plinske turbine, dizel motore i druga vozila koja sadrže vanadij ili sulfate, koji mogu stvarati spojeve s niskim talištem kada se izgaraju. Ovi spojevi su vrlo korozivni za metalne legure, uključujući nehrđajuće čelike.
Visokotemperaturna korozija također se može pojaviti na visokoj temperaturi kao rezultat oksidacije, sulfidacije i karbonizacije metala.
korozija(od latinskog corrosio - korozija) je spontano uništavanje metala kao rezultat kemijske ili fizikalno-kemijske interakcije s okolinom. U općem slučaju, to je uništavanje bilo kojeg materijala, bilo da se radi o metalu ili keramici, drvu ili polimeru. Uzrok korozije je termodinamička nestabilnost konstrukcijskih materijala na djelovanje tvari u dodiru s njima.
Primjer je kisikova korozija željeza u vodi: 4Fe + 6H2O + 3O2 = 4Fe(OH)3. Hidratizirani željezni hidroksid Fe(OH)3 je ono što se naziva hrđa.
Mehanizam korozije automobila
Prije nego što se pokušate zaštititi od korozije, potrebno je odgovoriti na pitanje što je korozija metala. U svakodnevnom životu, korozija se odnosi na pojavu hrđe na površini metala. Koji su glavni mehanizmi za pojavu hrđe?
Mora se priznati da za sada nema potpunog odgovora na ovo pitanje, a rezultati istraživanja koja su u tijeku pokazuju da je proces korozije vrlo složen jer na njegov tijek utječe veliki broj čimbenika - kemijski sastav metal okolina u kojoj se nalazi temperatura tlak prisutnost plinova itd. Iz tog razloga knjiga sadrži samo najosnovnije podatke iz teorije korozije čije je poznavanje nužno za pravilnu zaštitu karoserije automobila. Potpunije razumijevanje mehanizama korozije čitatelj može izvući iz preporučene literature.
Korozija željeza (naime, ovaj proces ćemo razmotriti u budućnosti) provodi se ako dodatno postoje još najmanje dvije komponente elektrolita, koje graniče sa željezom, i još jedan vodič, koji također graniči s elektrolitom. Elektrolit u normalnim uvjetima je kišnica, atmosferska vlaga, snijeg, cestovna prljavština. Drugi vodič, u odnosu na karoseriju automobila, najčešće je površina zemlje, atmosfera ili neki drugi vanjski vodič koji se nalazi u blizini automobila. Dva dirigenta (koji ovaj slučaj nazivaju se elektrode) uronjene u elektrolit čine tzv.galvanski članak. Glavno svojstvo galvanskog članka je da ako su elektrode izrađene od različitih metala, onda je takav element izvor napona. U ovom slučaju, pozitivna elektroda naziva se anoda, negativna - katoda.
Napravite jednostavan eksperiment. U čaši tople vode otopite žlicu kuhinjske soli i spustite dvije ploče - jednu bakrenu, a drugu čeličnu. Najjednostavniji izvor napona je spreman. Pomoću voltmetra možete lako provjeriti stvara li galvanska ćelija mali napon manji od pola volta. Ako nastavite s eksperimentom nekoliko dana, primijetit ćete kako će se hrđa početi pojavljivati na površini čelika.Ovaj jednostavan eksperiment jasno pokazuje mehanizam korozije metala. Objašnjenje ovog mehanizma je sljedeće.
Iz tijeka fizike poznato je da su vodiči karakterizirani sposobnošću davanja elektrona vanjskom okruženju. Jasno se može zamisliti da je svaki vodič okružen oblakom elektrona, koji pod utjecajem toplinske energije izlijeću iz njega, a zatim se, ako ih ništa ne ometa, vraćaju u vodič pod utjecajem električnih sila. Ako se metal stavi u elektrolit, tada će pozitivni metalni ioni (tj. oni metalni atomi čiji su elektroni u vanjskom okruženju) početi prelaziti u elektrolit. Kao rezultat toga, metal dobiva neki potencijal koji se može mjeriti. U praksi se potencijal metala određuje u odnosu na posebnu standardnu elektrodu, čiji se potencijal pretpostavlja da je nula. Rezultirajuća razlika potencijala između standardne elektrode i metala naziva se standardni elektrodni potencijal (SEP).
Od najvećeg je interesa proces korozije željeza u elektrolitu u prisutnosti manje aktivnog metala. U ovom slučaju željezo kao aktivniji metal je anoda, a manje aktivni metal je katoda. U galvanskom paru uvijek korodira aktivniji metal, anoda.
Koroziju anode prate dvije vrste reakcija - oksidacijska na anodi i redukcijska na katodi. Ubuduće ćemo kao anodu za definiciju smatrati željezo (Fe), međutim svi rezultati o njegovoj koroziji vrijede, barem kvalitativno za bilo koji prethodno imenovani metal.
Oksidativna reakcija može se prikazati kao proces u kojem atomi željeza doniraju dva elektrona i, kao rezultat, prelaze u pozitivno nabijene ione željeza (Fe2+), koji prelaze u otopinu elektrolita na mjestu kontakta s anodom. Ova dva elektrona daju negativan naboj anodi i time uzrokuju struju prema katodi, gdje se spajaju s pozitivnim ionima. Istodobno se pozitivni ioni anode spajaju s negativno nabijenim hidroksilnim skupinama (OH), koje su uvijek prisutne u otopini elektrolita.
Shematski se reakcija na anodi može napisati na sljedeći način:
Fe + 20N- = Fe2+ + 2e + 20N- = Fe(OH)2 + 2e
Pod djelovanjem iona željeza na katodi se pojavljuju ioni vodika (H +) s kojima su povezani anodni elektroni. Shematski je ovaj proces opisan na sljedeći način:
H+ + 2e = 2H = H2
oni. na katodi se oslobađa vodik.
Ako se anodna i katodna reakcija kombiniraju, one dovode do opće reakcije korozije:
Fe + 2H20 \u003d Fe (OH) 2 + H2
Tako se željezo u kombinaciji s vodom i manje aktivnim metalom pretvara u željezni hidroksid, koji se obično naziva hrđa.
Prisutnost dodatne soli u vodi dovodi do povećanja vodljivosti elektrolita i, kao posljedica toga, do povećanja brzine oksidacije anode. U tom slučaju dodatno nastaju željezov klorid i otopina klorovodične kiseline. To su uvjeti koje naši graditelji cesta stvaraju za vozače svake zime. No kisele kiše, koje padaju s oborinama, također ne pridonose dugovječnosti automobila.
Važna karakteristika korozije je brzina korozije, koja se definira kao dubina prodiranja korozije u metal u jedinici vremena. Za željezo je najkarakterističnija vrijednost brzine korozije u rasponu od 0,05-0,02 nm/god. Iz zadanih vrijednosti brzine korozije proizlazi da se u slučaju kršenja laka tijekom 5 godina rada automobila debljina metala može smanjiti za 0,25-1 mm, tj. zapravo, ako je posebna mjere zaštite nisu predviđene, metal će hrđati, kako kažu, kroz.
Opisani mehanizam korozije također ukazuje na glavne načine borbe protiv ove pojave. Kardinalni način je uklanjanje katode ili elektrolita, međutim, ova metoda je najmanje prikladna, jer se automobil ne može izolirati od okoline, a posebno od površine zemlje. Ostaju dva načina - izolirati metal od elektrolita pomoću premaza ili pretvoriti karoseriju automobila iz anode u katodu.
Prva metoda je poznata svim vozačima i naširoko se koristi u praksi, međutim, ne zaustavlja koroziju kao takvu, već samo štiti metal od hrđanja. Ako je premaz boje oštećen, korozija počinje nagrizati metal, a ponovno nanošenje je povezano s velikim vremenskim i materijalnim troškovima (Dodatak 1, 2).
U ovom slučaju, najosjetljiviji dijelovi karoserije automobila su skrivene šupljine i utori, kao što su pragovi, unutarnje grede, poluge, stupovi, unutarnje površine vrata, strop i gotovo cijela karoserija automobila (vidi Dodatak 1). Složeni oblik skrivenih pukotina i šupljina otežava, a često i onemogućuje pripremu površine za bojanje i samo bojanje, a unutarnja naprezanja metala savijenog na tim mjestima doprinose njegovoj intenzivnoj koroziji. Pod tim uvjetima, životni vijek tijela putnički automobil prije njegovog kvara je 6 godina.
Pritom, ne poričući važnost redovite obnove laka, autor skreće pozornost na bitno drugačiji način zaštite karoserije automobila od korozije, naime potpuni prekid samog procesa korozije promjenom potencijala karoserije. . Ova metoda se u literaturi naziva katodna zaštita.
Katodna zaštita metala temelji se na činjenici da je brzina korozije proporcionalna aktivnosti metala koji čine galvanski par. U normalnim uvjetima karoserija automobila je anoda i stoga korodira. Ako promijenite potencijal karoserije u odnosu na vanjsko okruženje, bilo uz pomoć vanjskog izvora napona ili dovođenjem u kontakt s aktivnijim metalom, tada će sama karoserija automobila postati katoda i neće uopće korodirati (barem će se stopa korozije smanjiti stotinama puta), a anoda će biti uništena. Sukladno načinu promjene potencijala zaštićenog metala razlikuju se gazna i elektrokemijska zaštita. Međutim, prije razmatranja metoda zaštite, preporučljivo je opisati značajke korozije automobila u raznim uvjetima njegovo djelovanje.
Korozija automobila tijekom rada i pasivne metode rješavanja
Uvjeti njegovog skladištenja imaju poseban utjecaj na koroziju karoserije automobila. To je zbog činjenice da većinu vremena automobil stoji na parkiralištu, u garaži i samo mali dio vremena je u pokretu. Tijekom vožnje automobil se intenzivno propuhuje svježim zrakom, “ventilira” što, ceteris paribus, smanjuje brzinu korozije.
Uvjeti skladištenja kao prve aproksimacije mogu se podijeliti po skladištenju automobila na otvoreni parking(uključujući i pod tendom) i skladištenje automobila u garaži. Razmotrite mogućnosti skladištenja.
Korozija automobila na otvorenom parkiralištu
Na otvorenom parkiralištu automobil je stalno izložen vlazi u zraku i padalinama. U uvjetima niske i srednje vlažnosti u toploj sezoni, kada se temperatura zraka mijenja (na primjer, navečer ili rano ujutro), atmosferska vlaga se kondenzira po cijeloj površini automobila, izvana i unutar putničkog prostora. Njegova najveća akumulacija opažena je u skrivenim šupljinama (pragovi, špaliri, stupovi, na unutarnjoj površini vrata, strop ispod ukrasnih presvlaka).S povećanjem temperature, vlaga isparava s otvorenih površina, ali ostaje u skrivenim šupljinama dugo vremena. Kao rezultat toga, upravo ti, u pravilu, teško dostupni dijelovi karoserije pate od korozije više od ostalih. Pri visokoj vlažnosti zraka ili pri oborinama vlaga se više-manje ravnomjerno raspoređuje po cijeloj vanjskoj površini automobila i, budući da u tom slučaju ne stagnira, najmanje uzrokuje korozijski proces.
No, valja napomenuti da je i u ovom slučaju moguće nakupljanje vlage u putničkom prostoru. Dakle, prilikom skladištenja automobila na otvorenom parkiralištu, unutarnje površine njegove karoserije su najosjetljivije na koroziju. Vanjske površine korodiraju samo tamo gdje je lak oštećen.
Koliko god čudno izgledalo dodatne mjere Moraju se poduzeti mjere opreza kada se vozilo skladišti ispod cerade. Tenda (na primjer, od cerade) pouzdano štiti automobil od prašine, snijega i djelomično od vode, ali uopće ne štiti tijelo od izlaganja vlazi zraka. Štoviše, vlaga se kondenzira ispod tende i dugo ostaje na karoseriji automobila. Dakle, automobil ispod tende je, takoreći, u vodenoj kupelji, što pridonosi koroziji automobila u ljetno razdoblje kada temperatura zraka poraste nakon prohladne noći. Mehanizam nastanka hrđe u ovom slučaju jasan je iz prethodnog izlaganja. Karoserija automobila i vlažan zrak zajedno čine galvanski par u kojem je karoserija automobila anoda. Ako poklopac dodiruje površinu automobila, čak ni boja ne štiti od korozije i hrđa se pojavljuje kroz boju.
Nekoliko ljetnih jutarnjih magli obično je dovoljno da novi auto pretvorio u hrpu zarđalog metala. Stoga, ako automobil zatvorite tendom, svakako se pridržavajte pravila:
1. Ne dopustite da kućište dođe u dodir s karoserijom automobila;
2. osigurati ventilaciju zraka ispod pokrivača;
3. povremeno, osobito tijekom razdoblja visoke vlažnosti i temperaturnih promjena, uklonite pokrivač i prozračite automobil.
Ova se pravila mogu primijeniti u praksi na razne načine.
Od uglova od duraluminija dimenzija 40x40 mm, okvir je izrađen u obliku ljestava. Duljina okvira odgovara duljini automobila, širina okvira je nešto veća od širine automobila. Srednje prečke okvira pričvršćene su na krovni nosač automobila vijcima ili užadima.
Na dobiveni okvir baca se pravokutna cerada. Ovaj dizajn štiti automobil od kiše i prljavštine, osigurava dobru ventilaciju (budući da nedostaju prednja i stražnja stijenka) te se rastavlja i sastavlja u roku od nekoliko minuta.
Korozija automobila prilikom skladištenja u garaži
Na prvi pogled, najbolji uvjeti za dugotrajno skladištenje automobila stvaraju se u garaži, jer garaža štiti automobil od vanjskih oborina. Međutim, brojne studije su pokazale da je to točno samo pri niskoj vlažnosti zraka. U uvjetima visoke vlažnosti (u srednjoj stazi ovo razdoblje uključuje jesen i posebno proljeće, odnosno gotovo pola godine), stopa korozije metala u običnoj čeličnoj kutiji s betonskim podom je 1 mm / godišnje, što je 5- 20 puta veća od stope na otvorenom. Razlog za ovaj, na prvi pogled paradoksalan, fenomen je taj što su metalni zidovi garaže primjer dodatne katode, koja povećava brzinu korozije. Prisutnost tako velike dodatne katode uzrokuje koroziju kako iznutra tako i izvana cijelog tijela. Pritom u većoj mjeri stradaju oni dijelovi karoserije koji se nalaze u vlažnijim donjim slojevima atmosfere, pod, dno, naplatci kotača i prijenos.
Kako bi se automobil bolje očuvao, zidovi garaže moraju biti obojani, a pod mora biti pouzdano zaštićen od podzemnih voda. U tu svrhu, prije polaganja betona, asfalta ili šljunka, na tlo položite polietilenske ploče koje u potpunosti pokrivaju površinu poda.Tako ćete pouzdano zaštititi svoju garažu od vlage sadržane u zemlji, što je posebno važno tijekom jesenskih kiša i proljetnih poplava. . Neki ljubitelji automobila tapeciraju zidove i pod garaže drvom. Takva zaštita automobila, međutim, drastično smanjuje sigurnost od požara. Stoga, ako je moguće, bolje je koristiti azbestni premaz ili stakloplastike u tu svrhu. Prilikom uređenja garaže svakako osigurajte ventilaciju. Ventilacija garaže potiče stalnu izmjenu zraka, smanjuje vlažnost zraka i time usporava brzinu korozije. Najjednostavniji način kako bi se osigurala ventilacija garaže je korištenje azbestne cijevi postavljene okomito na visini od 30-40 cm iznad poda i diže se 1 m iznad krova garaže.
Promjer cijevi za standardnu garažu s volumenom od 50-60 m3 trebao bi biti najmanje 20 cm Da biste spriječili ulazak kiše u garažu kroz cijev, ukrasite njen vrh metalnim konusom, koji, osim toga, mora biti uzemljen.
Korozija vozila u pokretu
U pravilu se tijekom vožnje smanjuje stopa korozije karoserije automobila. Razlog za ovu pojavu je taj što nadolazeći zrak intenzivno puše karoseriju automobila, a kao rezultat toga, vlažnost zraka se smanjuje kako izvan tako i unutar karoserije. Međutim, kada vozite po prljavoj ili mokroj cesti, utjecaj na karoseriju automobila kiše, snijega, soli, kojom se ceste posipaju zimi, u kombinaciji s mehaničkim učincima pijeska sitnog kamenja, ledenih santa i vibracija dovodi do starenja i uništavanja premaza. Najosjetljivija mjesta u ovom slučaju su unutarnje površine prednjeg i stražnjeg blatobrana, dna, prijenosa i ovjesa automobila. Mehanički udari u kombinaciji s vlagom dovode do činjenice da upravo ta mjesta karoserije automobila počinju korodirati.
Najpoznatiji načini zaštite karoserije automobila u pokretu su antikorozivna obrada dna i korištenje obloge blatobrana. Najbolji zaštitni premaz za dno je premaz na bazi gumenih smola, koji ima izvrsnu adheziju na metal i stvara debeli, rastresiti sloj u kojem mehaničke čestice (pijesak, prljavština) zapinju i ne dopiru do metala.
Obloga bokobrana savršeno štiti unutarnje površine krila od mehaničkog utjecaja prljavštine i pijeska. Istodobno se između bokobrana i površine koju štite stvara zatvoreni prostor, što pridonosi nakupljanju vlage. Stoga je prilikom ugradnje obloge blatobrana potrebno osigurati slobodan pristup zraka za ventilaciju, a poželjno je ukloniti oblogu blatobrana tijekom dugotrajnog parkiranja automobila.
Gore navedene činjenice, kao i vlastita zapažanja vozača, ukazuju na širok raspon uvjeta pod kojima dolazi do korozije karoserije automobila. U toj raznolikosti izdvajamo dva uvjeta koji, po našem mišljenju, najviše utječu na stvaranje lokalnih mjesta nakupljanja vlage i kondenzacije vlage na unutarnjoj i vanjskoj površini karoserije automobila. Upravo za te slučajeve razmotrit će se metode katodne zaštite.
Mnogi materijali, kao što su metal, keramika, drvo, podložni su koroziji kao rezultat izloženosti njima. U pravilu se ovaj učinak postiže zbog nestabilnosti strukture na koju utječe termodinamika okoline. U članku ćemo detaljno razumjeti što je metalna korozija, koje vrste ima, kao i kako se možete zaštititi od nje.
Neke općenite informacije
U narodu je prilično popularna riječ "hrđa", koja se odnosi na proces korozije metala i raznih legura. Za polimere ljudi koriste koncept "starenja". Zapravo, ove riječi su sinonimi. Upečatljiv primjer je starenje gumenih proizvoda koji aktivno komuniciraju s kisikom. Neki plastični proizvodi zbog padalina mogu brzo postati neupotrebljivi. Koliko će brzo doći do procesa korozije u potpunosti ovisi o uvjetima u kojima se proizvod nalazi. Posebno je pogođena vlažnost okoline. Što je veća njegova vrijednost, to će metal brže postati neupotrebljiv. Znanstvenici su eksperimentalno otkrili da se oko 10% proizvoda u proizvodnji jednostavno otpiše zbog korozije. Vrste ovaj proces različiti, njihova klasifikacija ovisi o vrsti okoliša u kojem se proizvodi nalaze, brzini i prirodi toka. Zatim ćemo detaljnije razmotriti vrste korozije. Sada bi svaka osoba trebala razumjeti što je korozija metala.
umjetno starenje
Proces korozije nije uvijek destruktivan i čini određene materijale neupotrebljivima. Često, zbog korozije, premaz ima dodatna svojstva koja su potrebna osobi. Zato je postalo popularno umjetno starenje. Najčešće se koristi ako pričamo o aluminiju i titanu. Samo uz pomoć korozije moguće je postići povećanu čvrstoću materijala. Kako bi se proces uništavanja pravilno završio, potrebno je primijeniti toplinsku obradu. S obzirom da je prirodno starenje materijala pod određenim uvjetima prilično spor proces, ne treba posebno pojašnjavati da kod ove metode materijal mora imati posebno otvrdnjavanje. Također morate razumjeti sve rizike koji su povezani s ovom metodom. Na primjer, iako se čvrstoća materijala povećava, ali duktilnost se smanjuje što je više moguće. S lakoćom, sada će čitatelj moći odgovoriti na pitanje što je korozija umjetne vrste metala.
Recenzije toplinske obrade
Ova metoda zgušnjava molekule materijala, odnosno mijenja se struktura. Često je toplinska zaštita neophodna za jačanje cjevovoda, jer vam omogućuje zaštitu materijala od hrđe, kao i smanjenje pritiska koji se vrši na konstrukciju ako je pod zemljom. Korisnici ove tehnike ostavljaju recenzije u kojima to opisuju ovu metodu zaštita je što učinkovitija i stvarno se pokazuje dobri rezultati. Takvu obradu poželjno je primijeniti samo u industrijskom sektoru. Zbog činjenice da su komore za pečenje i druge procese potrebne za dobivanje pouzdana zaštita, su skupi, metoda nije popularna. Takva zaštita metala od korozije prilično je učinkovita.
Klasifikacija
U ovom trenutku postoji više od 20 opcija hrđe. U članku će biti opisane samo najpopularnije vrste korozije. Konvencionalno su podijeljeni u sljedeće skupine, što će pomoći da se detaljnije razumije što je korozija metala.
Kemijska korozija je interakcija s korozivnom okolinom. U ovom slučaju, oksidacija metala i redukcija oksidirajućeg sredstva odvijaju se istovremeno u jednom ciklusu. Oba materijala nisu odvojena prostorom. Razmotrite druge vrste metalne korozije.
Elektrokemijska korozija je interakcija metala s elektrolitom. Atomi se ioniziraju, oksidacijsko sredstvo se reducira, a ova se dva procesa odvijaju tijekom nekoliko ciklusa. Njihova brzina u potpunosti ovisi o potencijalu elektroda.
Plinska korozija je hrđanje metala s malom količinom tekućine. Vlaga ne smije biti veća od 0,1%. Također ove vrste korozija se može pojaviti u plinskom okruženju na visokim temperaturama. Najčešće se ova vrsta nalazi u industriji povezanoj s kemijskom industrijom i preradom nafte.
Osim navedenih, postoji još mnogo vrsta korozije materijala. Postoje biološka, ciljna, kontaktna, lokalna i druge vrste hrđanja.
Elektrokemijska korozija i njezine značajke
Kod elektrokemijske korozije dolazi do razaranja materijala zbog njegovog kontakta s elektrolitom. Kao posljednja tvar može biti kondenzat, kišnica. Treba napomenuti da što je više soli u tekućini, to je veća električna vodljivost. Sukladno tome, proces korozije odvijat će se prilično brzo. Ako govorimo o najpopularnijim mjestima koja su osjetljiva na koroziju, valja istaknuti zakovice u metalnoj konstrukciji, zavareni spojevi, kao i samo mjesta gdje je materijal oštećen. Događa se da je legura željeza tijekom stvaranja obložena posebnim tvarima koje imaju svojstva protiv korozije. Međutim, to ne sprječava proces hrđanja, već ga samo usporava. Prilično upečatljiv primjer je galvanizacija. Cink ima negativan potencijal u usporedbi sa željezom. Zbog toga će se zadnji materijal obnoviti, a cink će biti oštećen. Ako na površini postoji oksidni film, proces uništavanja postat će dugotrajan. Elektrokemijska korozija ima nekoliko vrsta, ali treba napomenuti da su sve opasne i u pravilu je nemoguće zaustaviti ovu vrstu korozije metala.
Kemijska korozija
Kemijska korozija prilično je česta. Na primjer, ako osoba primijeti kamenac, onda mora shvatiti da se on pojavio kao rezultat spoja, odnosno interakcije metala s kisikom. U pravilu, ako je temperatura okoline visoka, proces korozije bit će znatno ubrzan. U hrđanju može sudjelovati tekućina, to jest voda, sol, bilo koja kiselina ili lužina, otopine soli. Kada je riječ o kemijskoj koroziji metala poput bakra ili cinka, njihova oksidacija dovodi do stabilnog procesa korozije filma. Ostatak tvori željezni oksid. Nadalje, svi kemijski procesi koji će se dogoditi dovest će do pojave hrđe. Neće pružiti zaštitu ni na koji način, već, naprotiv, pridonosi pojavi korozije. Uz pomoć pocinčavanja u ovom trenutku moguće je zaštititi mnoge materijale. Razvijena su i druga sredstva zaštite od kemijske korozije metala.
Vrste korozije betona
Krtost betona može biti uzrokovana jednom od tri vrste korozije. Vrlo često dolazi do promjene strukture ovog materijala. Pogledajmo zašto se to događa.
Najčešći tip korozije treba nazvati uništavanje cementnog kamena. U pravilu se to događa kada tekuće i atmosferske oborine stalno djeluju na materijal. Zbog toga je struktura materijala uništena. Ispod su detaljniji primjeri metalne korozije:
- interakcija s kiselinama. Ako je cementni kamen stalno izložen tim materijalima, tada se formira prilično agresivan element, koji je štetan za premaz. Ovo je kalcijev bikarbonat.
- Kristalizacija teško topljivih tvari. Ovdje se radi o koroziji. Zbog činjenice da gljivice, spore i druge tvari ulaze u pore, betonski premaz počinje brzo propadati.
Korozija: načini zaštite
Proizvođači često trpe velike gubitke zbog korozije, pa se puno radi na izbjegavanju ovog procesa. Štoviše, treba napomenuti da korozija najčešće nije podložna samom metalu, već ogromnim metalnim konstrukcijama. Proizvođači troše puno novca na njihovu izradu. Nažalost, gotovo je nemoguće pružiti 100% zaštitu. Međutim, ako pravilno zaštitite površinu, odnosno izvršite abrazivno pjeskarenje, možete odgoditi proces korozije za nekoliko godina. Također se bore s lakiranjem. Pouzdano štiti materijal. Ako je metal pod zemljom, tada se mora tretirati posebnim materijalima. To je jedini način da se postigne maksimalna zaštita metala od korozije.
Mjere za sprječavanje starenja
Kao što je gore spomenuto, proces korozije se ne može zaustaviti. Ali možete maksimizirati vrijeme tijekom kojeg će se materijal srušiti. Također, u proizvodnji se u pravilu pokušavaju što više osloboditi čimbenika koji utječu na proces starenja. Na primjer, u tvornicama se svaka struktura povremeno tretira otopinama i poliranjem. Oni su ti koji spašavaju materijal od negativnog utjecaja na metal od mehaničkih, temperaturnih i kemijskih uvjeta. Da bismo to detaljnije razumjeli, potrebno je proučiti definiciju korozije metala. Ako govorimo o usporavanju učinka starenja, tada treba napomenuti da se za to može koristiti toplinska obrada. U normalnim radnim uvjetima, ova metoda će izbjeći brzo uništavanje materijala koliko god je to moguće. Zavarivači, kako bi spriječili otvaranje šavova na proizvodu, koriste pečenje na temperaturi od 650 stupnjeva. Ova tehnika će smanjiti intenzitet starenja.
Aktivne i pasivne metode borbe
Aktivne antikorozivne metode djeluju mijenjanjem strukture električnog polja. Da biste to učinili, morate koristiti istosmjernu struju. Napon mora biti takav da proizvod ima poboljšane performanse. Prilično popularna metoda bila bi uporaba "žrtvene" anode. Ona štiti materijal vlastitim uništenjem. Gore su opisani uvjeti za koroziju metala.
Što se tiče pasivne zaštite, za to se koristi lak. Potpuno štiti proizvod od ulaska tekućine, kao i kisika. Zahvaljujući tome, površina je maksimalno zaštićena od uništenja. Treba koristiti premaz od cinka, bakra, nikla. Čak i ako je sloj ozbiljno uništen, on će i dalje štititi metal od hrđanja. Naravno, morate razumjeti da će metode pasivne zaštite biti relevantne samo ako površina nema pukotine ili čipove.
Recenzije o zaštiti metala bojama i lakovima
Trenutno je zaštita laka vrlo popularna. Učinkovit je, fleksibilan za korištenje i jeftin. Međutim, ako je potrebna dugotrajna uporaba metalne konstrukcije, tada ova metoda zaštite neće raditi. Više od 7-8 godina premazi boja i lakova neće moći zaštititi materijal. Sukladno tome, morat će se ažurirati. Najvjerojatnije će biti potrebno izvršiti restauraciju i zamijeniti površinu materijala. Među ostalim nedostacima ovog premaza treba istaknuti ograničenja u pogledu uporabe. Ako je potrebno ojačati cijevi koje su pod zemljom ili vodom, tada zaštita bojom neće raditi. Stoga treba shvatiti da ako je potrebno da se struktura koristi više od 10 godina, treba pribjeći drugim metodama zaštite.
Detaljno cinčanje
Razmotrivši glavne vrste korozije, također je potrebno razgovarati o najučinkovitijim metodama zaštite. Jedan od njih je pocinčavanje. Omogućuje vam zaštitu materijala od ozbiljnih oštećenja promjenom fizičkih i kemijskih svojstava. Trenutno se ova metoda smatra ekonomičnom i učinkovitom, s obzirom da se gotovo 40% cjelokupnog iskopanog materijala na Zemlji troši na preradu cinka. Važno je tretirati materijal s premazom protiv korozije.
Pocinčavanje se provodi za čelične limove, spojne elemente, uređaje i velike metalne konstrukcije. Općenito, uz pomoć takvog prskanja mogu se zaštititi proizvodi bilo koje veličine i oblika. Cink nema dekorativnu svrhu, iako se povremeno može dodati leguri kako bi joj dao sjaj. Općenito, morate shvatiti da će ovaj metal pružiti maksimalnu zaštitu od korozije čak iu najagresivnijim uvjetima.
Značajke zaštite od hrđe
Kada radite s metalom, svaka osoba razumije da je prije nanošenja zaštitnih materijala potrebno pripremiti površinu. Često sve poteškoće leže upravo u ovoj fazi. Kako bi se stvorila posebna barijera koja će hrđi omogućiti da dopre do metala, potrebno je uvesti pojam spoja. Zahvaljujući njemu, komplet će stvoriti zaštitu od korozije. U ovom slučaju dolazi do električne izolacije. Obično je prilično teško zaštititi od korozije željezne metale.
Zbog specifičnosti korištenja različitih sredstava zaštite, potrebno je razumjeti uvjete rada materijala. Ako će se metal nalaziti pod zemljom, tada je potrebno koristiti višeslojne premaze koji će imati ne samo antikorozivna svojstva, već i poboljšanu zaštitu od mehaničkih oštećenja. Ako govorimo o komunikacijama koje aktivno komuniciraju s kisikom i plinovima, trebali biste koristiti alat koji minimizira učinke vode i kisika. Sukladno tome, povećana pozornost od strane proizvođača bit će posvećena izolaciji od vlage, pare i niskih temperatura. U tom slučaju treba dodati aditive i posebne plastifikatore, jer su uzroci korozije metala različiti i sve vrste treba zaštititi.
Mješavina "Urizol"
Odvojeno treba razmotriti smjesu Urizol, jer se koristi za premazivanje cjevovoda. Također je prikladan za armature, armature, sklopove ventila i one proizvode koji su stalno u kontaktu s uljem ili plinovima. Ovaj sastav potrebno kako bi se oslobodili utjecaja podzemnih i atmosferskih utjecaja. Često se ova smjesa koristi i za izolaciju betonskih materijala. Ova tvar se nanosi vrlo jednostavno, bez ikakvih poteškoća. Za obradu površine potrebno je koristiti raspršivač. To je jedini način da se izbjegne korozija metala i legura sličnih proizvoda. Čim se komponente spoje, započinje reakcija. To rezultira poliureom. Nakon toga smjesa prelazi u gelasto i netekuće stanje, a nakon nekog vremena postaje kruta. Ako je stopa polimerizacije spora, počet će se stvarati mrlje. Oni su štetni, jer otežavaju povećanje debljine premaza. Treba napomenuti da ova smjesa dugo zadržava ljepljivo stanje. Zbog toga će svi slojevi biti što ujednačeniji, a međumjerne debljine će biti jednake jedna drugoj. Ako je proces polimerizacije prebrz, adhezija sastava će se smanjiti. U tom će slučaju debljina dobivenog sloja izolacije biti neujednačena. Usput, pištolj za prskanje brzo će se začepiti ako je brzina nanošenja prebrza. Faktori korozije metala neće se pojaviti ako je sve učinjeno ispravno. Kako bi se spriječile takve situacije, potrebno je pažljivo odabrati komponente i slijediti pravila proizvodnje.
Boje i emajli
Zaštita metalno-plastičnih konstrukcija može se izvesti pomoću tri metode.
Premazi su već opisani. Jednostavne su, imaju različite boje, a uz pomoć njih možete lako obraditi ogromne površine. Budući da je proces korozije metala prilično brz, tada biste trebali odmah razmisliti o premazu materijalima.
Druga vrsta su plastični premazi. U pravilu su izrađeni od najlona, PVC-a. Ovaj premaz će pružiti maksimalnu zaštitu od vode, kiselina i lužina.
Treći tip je gumeni premaz. Često se koristi za zaštitu spremnika i drugih struktura iznutra.
Fosfatiranje i kromatiranje
Metalna površina mora biti pravilno pripremljena za postupak zaštite. Koje će se metode koristiti ovisi u potpunosti o vrsti površine. Na primjer, željezni metali se štite fosfatiranjem. Obojeni metali mogu se obrađivati objema metodama. Općenito, ako govorimo o kemijskoj pripremi, potrebno je pojasniti da se ona odvija u nekoliko faza. Za početak, površina je odmašćena. Zatim se ispere vodom. Zatim se primjenjuje sloj konverzije. Nakon toga se ponovno ispere s dvije vrste vode: pitkom i demineraliziranom. Sljedeće što treba napraviti je pasivizacija. Kemijsko tretiranje treba provesti metodama prskanja, uranjanja, parnog mlaza i vodenog mlaza. Prve dvije metode moraju se primijeniti pomoću posebnih jedinica koje će u potpunosti pripremiti površinu za rad. Koju metodu odabrati, potrebno je odlučiti ovisno o veličini, konfiguraciji proizvoda i tako dalje. Za bolje razumijevanje ove problematike potrebno je poznavati jednadžbe reakcija korozije metala.
Zaključak
U članku je opisano što je korozija i koje vrste ima. Sada će svaka osoba nakon čitanja ovog članka moći razumjeti kako zaštititi bilo koji materijal od starenja. Uglavnom, to je prilično lako učiniti, poznavajući sve potrebne upute. Glavna stvar je razumjeti sve karakteristike okruženja u kojem se materijal koristi. Ako se proizvodi nalaze na mjestu gdje se javljaju stalne vibracije, kao i jaka opterećenja, tada će doći do pukotina na laku. Zbog toga će vlaga početi dolaziti na metal, odnosno proces korozije počinje odmah. U takvim slučajevima, bolje je dodatno koristiti gumene brtve i brtve, tada će premaz trajati malo duže.
Osim toga, mora se reći da će dizajn, s preuranjenom deformacijom, brzo propadati i stariti. Sukladno tome, to može dovesti do potpuno nepredviđenih okolnosti. Ovo će donijeti materijalna šteta i može završiti smrću. U skladu s tim posebnu pozornost treba posvetiti zaštiti od korozije.
KOROZIJA METALA– fizikalno-kemijska ili kemijska interakcija između metala (legure) i medija, koja dovodi do pogoršanja funkcionalnih svojstava metala (legure), medija ili tehničkog sustava koji ih uključuje.
Riječ korozija dolazi od latinskog "corrodo" - "grizati" (kasnolatinski "corrosio" znači "korozija").
Korozija je uzrokovana kemijskom reakcijom metala sa tvarima iz okoliša koje se javljaju na granici između metala i medija. Najčešće je to oksidacija metala, na primjer, atmosferskim kisikom ili kiselinama sadržanim u otopinama s kojima metal dolazi u dodir. Tome su posebno osjetljivi metali koji se nalaze u naponskom nizu (aktivnom nizu) lijevo od vodika, uključujući željezo.
Kao rezultat korozije, željezo hrđa. Ovaj proces je vrlo složen i sastoji se od nekoliko faza. Može se opisati ukupnom jednadžbom:
4Fe + 6H 2 O (vlaga) + 3O 2 (zrak) = 4Fe(OH) 3
Željezov(III) hidroksid je vrlo nestabilan, brzo gubi vodu i prelazi u željezov(III) oksid. Ovaj spoj ne štiti površinu željeza od daljnje oksidacije. Kao rezultat toga, željezni predmet može biti potpuno uništen.
Mnogi metali, uključujući vrlo aktivne (na primjer, aluminij), tijekom korozije prekriveni su gustim, dobro povezanim oksidnim filmom s metalima, koji ne dopušta oksidirajućim sredstvima da prodru u dublje slojeve i stoga štiti metal od korozije. Kada se ovaj film ukloni, metal počinje djelovati s vlagom i kisikom u zraku.
U normalnim uvjetima aluminij je otporan na zrak i vodu, čak i na ključanje, no ako se na površinu aluminija nanese živa, nastali amalgam uništava oksidni film – gura ga s površine, a metal se brzo pretvara u bijele ljuskice aluminija metahidroksid:
4Al + 2H 2 O + 3O 2 \u003d 4AlO (OH)
Amalgamirani aluminij reagira s vodom i oslobađa vodik:
2Al + 4H 2 O \u003d 2AlO (OH) + 3H 2
Neki relativno malo aktivni metali također su podložni koroziji. U vlažnom zraku površina bakra se prekriva zelenkastom prevlakom (patinom) kao rezultat stvaranja smjese bazičnih soli.
Ponekad, tijekom korozije metala, ne dolazi do oksidacije, već do redukcije nekih elemenata sadržanih u legurama. Na primjer, pri visokim tlakovima i temperaturama, karbidi sadržani u čelicima se reduciraju vodikom.
Razaranje metala u prisutnosti vodika otkriveno je sredinom devetnaestog stoljeća. Francuski inženjer Saint Clair Deville proučavao je uzroke neočekivanih pukotina u cijevima oružja. Tijekom njihove kemijske analize, pronašao je vodik u metalu. Deville je zaključio da je zasićenje vodikom uzrokovalo nagli pad čvrstoće čelika.
Vodik je donio mnogo problema dizajnerima opreme za jednu od najvažnijih industrijskih kemijski procesi- sinteza amonijaka. Prvi uređaji za ovu sintezu služili su samo desetke sati, a zatim su se rasuli u male dijelove. Samo je dodavanje titana, vanadija ili molibdena čeliku pomoglo u rješavanju ovog problema.
Korozija metala također može uključivati njihovo otapanje u tekućim rastaljenim metalima (natrij, olovo, bizmut), koji se koriste, posebno, kao rashladna sredstva u nuklearnim reaktorima.
Stehiometrijski, reakcije koje opisuju koroziju metala vrlo su jednostavne, ali u mehanizmu složeni heterogeni procesi. Mehanizam korozije određen je prvenstveno vrstom agresivne sredine.
Kada metalni materijal dođe u kontakt s reaktivnim plinom, na njegovoj se površini pojavljuje film produkata reakcije. Sprječava daljnji kontakt metala i plina. Ako kroz ovaj film dođe do protudifuzije reaktanata, reakcija se nastavlja. Proces je olakšan pri visokim temperaturama. Tijekom korozije, film proizvoda se neprestano zgušnjava, a metal se uništava. Velike gubitke od plinske korozije trpe metalurgija i druge industrije u kojima se koriste visoke temperature.
Najčešća korozija u elektrolitskim medijima. U nekim tehnološki procesi metali su u dodiru s talinama elektrolita. Međutim, korozija se najčešće javlja u otopinama elektrolita. Metal ne mora biti potpuno uronjen u tekućinu. Otopine elektrolita mogu biti u obliku tankog filma na površini metala. Često impregniraju medij koji okružuje metal (tlo, beton, itd.).
Tijekom izgradnje metro mosta i postaje Leninskiye Gory u Moskvi u beton je dodana velika količina natrijevog klorida kako bi se spriječilo smrzavanje betona koji se još nije stvrdnuo. Stanica je izgrađena u najkraćem mogućem roku (samo 15 mjeseci) i otvorena 12. siječnja 1959. Međutim, prisutnost natrijevog klorida u betonu uzrokovala je uništenje čelične armature. 60% armirano-betonskih konstrukcija bilo je podvrgnuto koroziji, pa je stanica zatvorena zbog rekonstrukcije , u trajanju od skoro 10 godina. Tek 14. siječnja 2002. ponovno je otvoren metro most i stanica, koja je dobila ime "Sparrow Hills".
Upotreba soli (obično natrijevog ili kalcijevog klorida) za uklanjanje snijega i leda s cesta i nogostupa također dovodi do ubrzane razgradnje metala. jako patiti vozila i podzemne komunikacije. Procjenjuje se da samo u SAD-u upotreba soli za kontrolu snijega i leda rezultira gubicima od oko 2 milijarde dolara godišnje zbog korozije motora i 0,5 milijardi dolara u dodatnim popravcima cesta, podzemnih autocesta i mostova.
U elektrolitskim medijima korozija je uzrokovana ne samo djelovanjem kisika, vode ili kiselina na metale, već i elektrokemijskim procesima. Već početkom 19.st. elektrokemijsku koroziju proučavali su engleski znanstvenici Humphrey Davy i Michael Faraday. Prvu teoriju o elektrokemijskoj koroziji iznio je 1830. godine švicarski znanstvenik De la Rive. Objasnila je pojavu korozije na mjestu dodira dva različita metala.
Elektrokemijska korozija dovodi do brzog uništavanja aktivnijih metala, koji u raznim mehanizmima i uređajima dolaze u dodir s manje aktivnim metalima koji se nalaze desno u elektrokemijskom nizu napona. Korištenje bakrenih ili mjedenih dijelova u željeznim ili aluminijskim strukturama koje rade u morskoj vodi uvelike povećava koroziju. Poznati su slučajevi uništenja i potapanja brodova čija je željezna oplata bila pričvršćena bakrenim zakovicama.
Zasebno, aluminij i titan su otporni na morsku vodu, ali ako dođu u kontakt u istom proizvodu, na primjer, u kutiji za podvodnu kameru, aluminij se vrlo brzo pokvari i kutija procuri.
Elektrokemijski procesi mogu se odvijati i u homogenom metalu. Aktiviraju se ako postoje razlike u sastavu metalnog zrna u volumenu i na granici, nehomogena mehanička naprezanja, mikronečistoće itd. U razvoju opće teorije elektrokemijske korozije metalni materijali sudjelovali su mnogi naši sunarodnjaci, uključujući Vladimira Aleksandroviča Kistjakovskog (1865.–1952.) i Aleksandra Naumoviča Frumkina (1895.–1976.).
Jedan od razloga za nastanak elektrokemijske korozije su lutajuće struje, koje nastaju zbog curenja dijela struje iz električnih krugova u tlo ili vodene otopine, gdje padaju na metalne konstrukcije. Na mjestima gdje struja izlazi iz ovih struktura, ponovno počinje otapanje metala u tlo ili vodu. Takve zone razaranja metala pod djelovanjem lutajućih struja posebno se često opažaju u područjima zemaljskog električnog prometa (tramvajske pruge, električni željeznički promet). Ove struje mogu doseći nekoliko ampera, što dovodi do velikih oštećenja od korozije. Na primjer, prolazak struje od 1 A tijekom jedne godine uzrokovat će otapanje 9,1 kg željeza, 10,7 kg cinka, 33,4 kg olova.
Do korozije može doći i pod utjecajem zračenja, kao i otpadnih produkata bakterija i drugih organizama. Pojava biokorozije povezana je s razvojem bakterija na površini metalnih konstrukcija. Obraštanje podvodnog dijela brodova sitnim morskim organizmima također utječe na procese korozije.
Istodobnim izlaganjem metala vanjskoj okolini i mehaničkim naprezanjima aktiviraju se svi korozijski procesi, jer se smanjuje toplinska stabilnost metala, pucaju oksidni filmovi na površini metala, a elektrokemijski procesi se intenziviraju na mjestima gdje se pojavljuju pukotine i nehomogenosti.
Korozija dovodi do ogromnih nepovratnih gubitaka metala, oko 10% proizvedenog željeza godišnje se potpuno uništi. Prema Institutu za fizičku kemiju Ruske akademije znanosti, svaka šesta visoka peć u Rusiji radi uzalud - sav rastopljeni metal pretvara se u hrđu. Uništavanje metalnih konstrukcija, poljoprivrednih i transportnih vozila, industrijske opreme uzrokuje zastoje, nesreće i pogoršanje kvalitete proizvoda. Uzimanje u obzir moguće korozije dovodi do povećanja troškova metala u proizvodnji visokotlačnih aparata, parnih kotlova, metalnih spremnika za otrovne i radioaktivne tvari itd. To povećava ukupne gubitke od korozije. Za antikorozivnu zaštitu potrebno je potrošiti mnogo novca. Omjer izravnih gubitaka, neizravnih gubitaka i troškova zaštite od korozije procjenjuje se na (3–4):1:1. U industrijaliziranim zemljama šteta od korozije doseže 4% nacionalnog dohotka. U našoj zemlji to iznosi milijarde rubalja godišnje.
Problemi korozije stalno se pogoršavaju zbog stalnog rasta proizvodnje metala i pooštravanja uvjeta njihova rada. Okolina u kojoj se koriste metalne konstrukcije postaje sve agresivnija, pa tako i zbog onečišćenja. Metalni proizvodi koji se koriste u inženjerstvu rade u uvjetima sve viših temperatura i tlakova, snažnih strujanja plinova i tekućina. Stoga pitanja zaštite metalnih materijala od korozije postaju sve aktualnija. Nemoguće je u potpunosti spriječiti koroziju metala, stoga je jedini način borbe protiv nje pronaći načine za njeno usporavanje.
Problem zaštite metala od korozije pojavio se gotovo na samom početku njihove uporabe. Ljudi su pokušavali zaštititi metale od atmosferskih utjecaja pomoću masti, ulja, a kasnije i premazivanja drugim metalima i prije svega kositra s niskim talištem (kalajisanje). U spisima starogrčkog povjesničara Herodota (5. st. pr. Kr.) i starorimskog znanstvenika Plinija Starijeg (1. st. pr. Kr.) već se spominje upotreba kositra za zaštitu željeza od hrđanja. Trenutačno se borba protiv korozije vodi u nekoliko smjerova odjednom - pokušava se promijeniti okruženje u kojem metalni proizvod radi, utjecati na otpornost samog materijala na koroziju i spriječiti kontakt između metala i agresivnih tvari. vanjskog okruženja.
Korozija se može potpuno spriječiti samo u inertnom okruženju, na primjer, u atmosferi argona, međutim, u velikoj većini slučajeva nemoguće je stvoriti takvo okruženje u radu konstrukcija i mehanizama. U praksi, kako bi se smanjila korozivna aktivnost okoliša, pokušavaju se iz njega ukloniti najreaktivnije komponente, na primjer, smanjuju kiselost vodenih otopina i tla s kojima metali mogu doći u dodir. Jedna od metoda za suzbijanje korozije željeza i njegovih legura, bakra, mesinga, cinka i olova je uklanjanje kisika i ugljičnog dioksida iz vodenih otopina. U energetici i nekim granama tehnike voda se oslobađa i klorida koji potiču lokalnu koroziju. Da bi se smanjila kiselost tla, provodi se kalcizacija.
Agresivnost atmosfere uvelike ovisi o vlažnosti. Za bilo koji metal postoji neka kritična relativna vlažnost, ispod koje ne podliježe atmosferskoj koroziji. Za željezo, bakar, nikal, cink iznosi 50–70%. Ponekad se radi očuvanja proizvoda povijesne vrijednosti njihova temperatura umjetno održava iznad točke rosišta. U zatvorenim prostorima (npr. kutije za pakiranje) vlaga se smanjuje pomoću silika gela ili drugih adsorbenata. Agresivnost industrijske atmosfere određena je uglavnom proizvodima izgaranja goriva ( cm. ZAGAĐENJE OKOLIŠA). Gubici od korozije smanjuju se sprječavanjem kiselih kiša i uklanjanjem emisija štetnih plinova.
Razaranje metala u vodenom mediju može se usporiti uz pomoć inhibitora korozije, koji se u malim količinama (obično manje od 1%) dodaju vodenim otopinama. Pridonose pasivizaciji metalne površine, odnosno stvaranju tankog i gustog filma oksida ili drugih slabo topljivih spojeva, koji sprječava razaranje osnovne tvari. U tu svrhu koriste se neke natrijeve soli (karbonat, silikat, borat) i drugi spojevi. Ako su oštrice uronjene u otopinu kalijevog kromata, traju mnogo dulje. Često se koriste organski inhibitori, koji su učinkovitiji od anorganskih.
Jedan od načina zaštite od korozije temelji se na razvoju novih materijala s većom otpornošću na koroziju. Zamjene za korozivne metale stalno se traže. Plastika, keramika, staklo, guma, azbest i beton su otporniji na utjecaje okoliša, ali su u mnogim drugim svojstvima inferiorni u odnosu na metale, koji još uvijek služe kao glavni strukturni materijali.
Plemeniti metali praktički su otporni na koroziju, ali su preskupi za široku primjenu pa se koriste samo u najkritičnijim dijelovima, primjerice za izradu nekorozivnih električnih kontakata. Nikal, aluminij, bakar, titan i njihove legure imaju visoku otpornost na koroziju. Njihova proizvodnja raste prilično brzo, međutim, čak i sada najpristupačniji i najkorišteniji metal ostaje brzo hrđajuće željezo. Legiranje se često koristi za postizanje otpornosti na koroziju legura na bazi željeza. Tako se dobiva nehrđajući čelik koji osim željeza sadrži krom i nikal. Najčešći nehrđajući čelik našeg vremena, stupanj 18–8 (18% kroma i 8% nikla), pojavio se 1923. Prilično je otporan na vlagu i kisik. Prve tone nehrđajućeg čelika u našoj zemlji istopljene su 1924. godine u Zlatoustu. Sada su razvijeni mnogi razredi takvih čelika koji, osim kroma i nikla, sadrže mangan, molibden, volfram i druge. kemijski elementi. Često se koristi površinsko legiranje jeftinih željeznih legura s cinkom, aluminijem i kromom.
Kako bi se oduprli atmosferskoj koroziji, na proizvode od čelika nanose se tanki premazi od drugih metala koji su otporniji na vlagu i atmosferski kisik. Često se koriste premazi od kroma i nikla. Budući da kromirane prevlake često imaju pukotine, obično se nanose preko manje dekorativnih prevlaka nikla. Za zaštitu limenki od korozije u organskim kiselinama sadržanim u prehrambenim proizvodima troši se značajna količina kositra. Kadmij se dugo vremena koristio za premazivanje kuhinjskog posuđa, no sada se zna da je ovaj metal opasan po zdravlje te se premazi od kadmija koriste samo u tehnici.
Kako bi se usporila korozija, na površinu metala nanose se lakovi i boje, mineralna ulja i masti. Podzemne strukture prekrivene su debelim slojem bitumena ili polietilena. Unutarnje površine čelične cijevi a spremnici su zaštićeni jeftinim cementnim premazima.
Kako bi boja bila pouzdanija, metalna površina je temeljito očišćena od prljavštine i proizvoda korozije i podvrgnuta posebnoj obradi. Za proizvode od čelika koriste se takozvani pretvarači hrđe koji sadrže fosfornu kiselinu (H 3 PO 4) i njezine soli. Oni otapaju ostatke oksida i stvaraju gusti i izdržljivi film fosfata, koji može neko vrijeme zaštititi površinu proizvoda. Zatim se metal premaže temeljnim slojem, koji treba dobro pristajati na površinu i imati zaštitna svojstva (obično se koristi crveno olovo ili cink kromat). Tek tada se može nanijeti lak ili boja.
Jedan od naj učinkovite metode antikorozija je elektrokemijska zaštita. Za zaštitu platformi za bušenje, zavarenih metalnih baza, podzemnih cjevovoda, spajaju se kao katoda na vanjski izvor struje. Kao anoda koriste se pomoćne inertne elektrode.
Druga varijanta takve zaštite koristi se za relativno male čelične konstrukcije ili metalne objekte dodatno prekrivene izolacijom (na primjer, cjevovodi). U ovom slučaju koristi se zaštitnik - anoda izrađena od relativno aktivnog metala (obično magnezija, cinka, aluminija i njihovih legura), koja se postupno uništava, štiteći glavni objekt. Jedna magnezijeva anoda štiti do 8 km cjevovoda. Zaštita gaznog sloja je široko rasprostranjena; primjerice, u SAD-u se godišnje potroši oko 11,5 tisuća tona aluminija za proizvodnju štitnika.
Zaštita jednog metala drugim, aktivnijim metalom, smještenim lijevo u naponskom redu, učinkovita je bez nametanja potencijalne razlike. Aktivniji metal (na primjer, cink na površini željeza) štiti manje aktivan metal od uništenja.
Elektrokemijske metode borbe protiv korozije uključuju zaštitu od razaranja konstrukcija lutajućim strujama. Jedan od načina uklanjanja takve korozije je spajanje metalnim vodičem dijela konstrukcije iz kojeg teče lutajuća struja s tračnicom kojom se kreće tramvaj ili električni vlak.
Elena Savinkina
