Spôsoby, ako znížiť intenzitu a rýchlosť korózie kovových výrobkov

Korózia je spontánna deštrukcia kovových povrchov vplyvom kovovej interakcie s prostredím. Korózne procesy, ktoré sa prejavujú najmä pri zvýšenom mechanickom a tepelnom namáhaní, spôsobujú veľké škody na oceľových konštrukciách. Správne posúdenie miery korózie znamená zvýšenie trvanlivosti výrobku.

obsah:

• Klasifikácia druhov hrdze
• Mechanizmy výskytu a vývoja koróznych javov
• elektrolytické
• V prítomnosti kyselín
• V prítomnosti bremien
• Metódy posudzovania koróznych procesov
• Stanovenie rýchlosti koróznych procesov
• Prax koróznych skúšok kovov
• Spôsoby, ako znížiť koróziu: mechanizmus a účinnosť
• Povrchová úprava kovov
• farbenie

Klasifikácia druhov hrdze

Korózia sa klasifikuje podľa nasledujúcich kritérií:

1. Na základe rovnomernosti toku. Existuje rovnomernejšia povrchová korózia (pri ktorej sa hrúbka steny produktu znižuje s rovnakým stupňom) a nerovnomerná fokálna korózia, ktorá sa vyznačuje výskytom poškodených bodov alebo vredov na oceľovom povrchu.
2. V smere akcie. Vyskytuje sa selektívna korózia, pri ktorej sú ovplyvnené iba určité komponenty kovovej štruktúry a kontakt, ktorý ničí určitý kov (pre bimetalické zlúčeniny).
3. Podľa rozsahu svojho pôsobenia sú tieto typy korózie známe ako intergranulárne, deštruktívne pôsobiace pozdĺž hraníc zŕn ocele (s postupným šírením dovnútra) a objemové, ktoré ovplyvňujú súčasne celý povrch.

Intenzita korózie sa výrazne zvyšuje, ak popri nepriaznivých zmenách / kolísaní teploty a vlhkosti, napätie v ťahu, ako aj chemicky agresívne médium dodatočne ovplyvňujú kontaktný povrch kovu.

Intenzita korózie sa mnohokrát zvyšuje v dôsledku krakovania medzi susednými kryštálmi a ich blokmi. Vonkajšie ťahové a tlakové namáhanie je ešte agresívnejšie na oceľ.

Mechanizmy výskytu a vývoja koróznych javov

Pretože väčšina oceľových povrchov pracuje v prostredí s určitou vlhkosťou, ako aj vo vode, vodných roztokoch solí, kyselín a zásad, elektrolytický mechanizmus je dominantným mechanizmom vzniku hrdze. Jedinou výnimkou je korózia v peci, ktorá sa vyskytuje v kovových štruktúrach vykurovacích zariadení: dochádza k poškodeniu povrchu v dôsledku tvorby vysokoteplotnej hrdze.

elektrolytické

Počas elektrolytickej korózie v prítomnosti kyslíka dochádza k hydratácii železa v oceli, ktorej konečným produktom je hydrát oxidu železitého Fe (OH) 2. Tento jav sa nazýva korózia anódového typu. Proces tu však nekončí. Hydrát oxidu železitého je nestabilná látka a v prítomnosti vody (alebo vodnej pary) sa pomerne rýchlo rozkladá na rôzne oxidy železa:

• pri zvýšených teplotách sa vytvára prevažne oxid železitý FeO;
• v miestnosti alebo o niečo vyšší - oxid železitý Fe2O3;
• pri medziprodukte (v teplotnom rozmedzí + 250 ... + 450 ° C) - magnetický oxid železitý-Fe3O4.

V každom prípade, povrch ocele hrdzaví, iba indikátory tohto javu môžu byť červenkastohnedé alebo šedavo žlté.

V prítomnosti kyselín

Mierne odlišný mechanizmus tvorby hrdze sa vyskytuje v prítomnosti kyselín, kyslých roztokov alebo tekutých médií, ktoré neobsahujú kyslík. Tu dochádza k anodickému rozpúšťaniu ocele za vzniku hydridov - zlúčenín železa a vodíka. Tieto látky sú však chemicky nestabilné látky, rýchlo oxidujú vo vzduchu a vo vlhkom prostredí a tiež vytvárajú hrdzu, len voľnejšie. Hydridy železa sa rozkladajú zvlášť rýchlo, ak sú v atmosfére alebo prostredí prítomné zlúčeniny síry.

V prítomnosti bremien

Podľa tretej schémy dochádza ku korózii, keď sú na kontaktné povrchy pôsobené vonkajšie zaťaženia. Tu je popri dvoch tradičných zložkách nevyhnutne prítomná aj tretia zložka - lubrikant. Pretože všetky organické zlúčeniny vždy obsahujú kyslík a vodík, mechanochemické reakcie oxidácie maziva sa začínajú vyskytovať so stúpajúcou teplotou pri kontakte. Skončia tým, že použité a čiastočne už zničené mazivo začne namiesto znižovania trenia povrch aktívne oxidovať a vytvárať hrdzu.

Metódy posudzovania koróznych procesov

Intenzita korózie vzhľadom na oceľ sa určuje v závislosti od charakteru koróznych javov. Zvyčajne začnite vizuálnou detekciou hrdze na povrchu.

Použitím konvenčného mikroskopu alebo dokonca lupy je možné celkom presne vyhodnotiť intenzitu koróznych procesov a mieru poškodenia kovového povrchu.

Tzv. Korózne indikátory sú presnejšie určené stupňom poškodenia. S ich pomocou môžete zistiť:

• úbytok hmotnosti v dôsledku korózie;
• zmenšenie lineárnej veľkosti časti alebo štruktúry;
• intenzita poškodenia v závislosti od doby zotrvania súčiastky v korozívnom prostredí.

Okrem kvantifikácie prítomnosti hrdze je tiež možná kvalitatívna. Jeho ukazovateľmi sú identifikované zmeny v mikroštruktúre ocele. Deteguje sa tak intergranulárna alebo selektívna korózia. Intenzita a rýchlosť korózie je oveľa menej determinovaná zmenou chemického zloženia prostredia obklopujúceho kov alebo množstvom uvoľneného vodíka.

Medzi konkrétne indikátory korózie, ktoré ovplyvňujú rýchlosť korózie, patria:

1. Integrovaná charakteristika korózie. Vypočíta sa ako strata hmotnosti oceľového výrobku za rok vydelená plochou povrchu, na ktorej sa objavila hrdza. V tomto prípade sa povrch ocele vystavenej korózii považuje za taký, že na ňom sú dokonca aj jednotlivé poškodené body.
2. Lineárna korózia. Vypočítava sa v závislosti od hustoty dielu a hrúbky vrstvy produktu, ktorá v priebehu roka korodovala.

Aká je najlepšia hodnota na použitie? Ak je možné presne odvážiť časť pred a po jej operácii alebo vyhodnotiť zmeny chemického zloženia roztoku, v ktorom táto časť fungovala, je výhodné integrálne hodnotenie koróznych procesov. Vyhodnocuje sa najmä výkon kontaktného tuku. Ak sa diel kontroluje iba niekoľkokrát do roka alebo ak sa musí posúdenie intenzity koróznych javov vykonať okamžite, je lepšie použiť druhý parameter.

Stanovenie rýchlosti koróznych procesov

Ukazovatele korózie tiež pomáhajú určiť intenzitu nepriaznivých zmien. Na tento účel použite pojem „rýchlosť korózie kovov“. Dá sa odhadnúť dvoma rôznymi charakteristikami, ktoré sa v priebehu času menia.

Ukazovatele korózie môžu byť stanovené pomocou nasledujúcich kvantitatívnych charakteristík:

• podľa plochy skorodovaného povrchu;
• celkový úbytok hmotnosti;
• zmenami hustoty;
• podľa doby pobytu časti alebo štruktúry v korozívnom prostredí (deň);
• aby sa znížila hrúbka.

V tomto prípade kvantitatívne kritériá na posúdenie povahy korózie ocele za určité časové obdobie môžu byť:

• absolútna strata korózie v oblasti;
• zmena lineárnych rozmerov produktu;
• lineárna odolnosť proti korózii;
• rýchlosť korózie;
• lineárna miera korózie (milimetre za rok);
• celková odolnosť alebo odolnosť proti korózii.

V praxi závisí použitie jedného alebo druhého kritéria od spôsobu ochrany kovového povrchu. To môže byť maľované farby odolné voči poveternostným vplyvoma môžete použiť kov s ochrannými nátermi. Ak korózia prebieha rovnomerne, potom je možné presnejšie vyhodnotiť účinnosť ochrany.

Ak je intenzita tvorby hrdze na rôznych miestach produktu rôzna, potom je možné zvoliť najvhodnejší spôsob ochrany iba vtedy, keď je diel zaťažený externým ťahovým napätím. Potom sa v priebehu času nielen mení vzhľad povrchu, ale aj niektoré jeho fyzikálne vlastnosti, najmä tepelná vodivosť a elektrický odpor.

Prax koróznych skúšok kovov

Ukazovatele korózie sú klimatické faktory - teplota, zloženie a relatívna vlhkosť prostredia, charakter distribúcie vonkajších záťaží. Je tiež potrebné zohľadniť zmenu osvetlenia podľa času, množstvo zrážok, možné znečistenie ovzdušia. Napríklad v oblastiach emisií spalín v blízkosti chemických závodov a hutníckych závodov, sprevádzaných prudkým nárastom percenta SO2, sú korózne procesy prudko aktivované.

Ako indikátory koróznej aktivity môžete použiť kvantitatívnu závislosť korózie od času:

1. Lineárne - najčastejšie je to typické pre kovové povrchy, ktoré nemajú ochranný povlak.
2. Exponenciálne klesajúci - vyskytuje sa v kyslej korózii konvenčných kovov a zliatin.
3. Exponenciálne sa zvyšuje - ak je na povrchu dielu ochranný povlak.

Intenzita tvorby hrdze za týchto podmienok znižuje:

• nízka rýchlosť vetra;
• znížené cyklické zmeny ukazovateľov relatívnej vlhkosti v priebehu času;
• povaha účinku žieravého média na povrch.

Pri slabom vetre alebo jeho neprítomnosti neexistujú žiadne podmienky na zmiešavanie prúdu premývajúceho kontaktnú plochu ocele. Pri dlhých fázach nízkej a vysokej vlhkosti vzduchu v priebehu roka má film povrchovej hrdze čas, aby sa vytvoril, napučal a oddelil od základného kovu. Hrúbka povrchu sa zníži, ale korózne procesy sú najskôr nútené „začať“, čo si vyžaduje nielen čas, ale aj vhodné podmienky - vietor alebo zmeny chemického zloženia vzduchu, čo nie je vždy tak.

Vlhkosť, kyselina alebo zásada môžu dosiahnuť povrch ocele vo forme kvapôčok alebo striekaním. Prvá metóda je typická pre oblasti so zvýšenými zrážkami a druhá pre nepriaznivé prostredia, v ktorých časť alebo kovová štruktúra funguje.

Spôsoby, ako znížiť koróziu: mechanizmus a účinnosť

Schopnosť natretého povrchu odolávať koróznym procesom závisí od toho, ktorý korózny mechanizmus prevláda. Napríklad pri stálej expozícii chemicky aktívnemu médiu sa významne mení potenciálny rozdiel vonkajšieho povrchu kovového produktu a jeho vnútorných objemov. V tomto prípade sa vyskytujú korozívne prúdy, ktoré zvyšujú korózny proces (jav, ktorý často spôsobuje deštrukciu oceľových rúr v podzemných potrubiach). Farbenie tu nedáva žiadny účinok, pretože chemické zloženie povrchu pokrytého vrstvou farby sa v priebehu času nemení.

Povrchová úprava kovov

Iná vec je, keď je povrch potiahnutý kovom, ktorý má negatívny elektrolytický potenciál, pokiaľ ide o redoxné procesy. S prevahou oxidačných reakcií je účinnejšie chrániť oceľ nanášaním povrchového povlaku obsahujúceho hliník a zinok - kovy, ktoré „zostávajú“ zo železa v ich kyslíkovej aktivite.

Takéto procesy - galvanizácia a hliníkovanie - sa široko používajú v praxi protikoróznej ochrany oceľových jednotiek a jednotlivých častí umiestnených v oxidačnom prostredí. Zafarbenie v týchto situáciách je svojou povahou pomocné na zlepšenie dekoratívnych charakteristík povrchu.

V redukujúcom prostredí môže byť proces tvorby hydridov železa účinne blokovaný vytvorením povrchových povlakov kovov umiestnených „napravo“ od vodíka: je to meď a všetky drahé kovy. Aj keď sa meď používa v praxi, zvyčajne sa vykonáva pre relatívne malé povrchy, pretože je to finančne veľmi nákladný proces. V takýchto situáciách sa môže a malo by sa použiť sfarbenie.

farbenie

Ochranná úloha farieb spočíva v tom, že vo svojom zložení sú vždy prítomné inhibítory korózie - zložky, ktoré v priebehu času spomaľujú rýchlosť tvorby vodného kameňa. Chemické vzorce inhibičných látok sú navrhnuté tak, aby sa v dôsledku toho zastavil výskyt hrdze. Elasticita moderných poťahových kompozícií umožňuje, aby povlaky úspešne odolávali povrchovým napätiam, ktoré vyvolávajú vznik koróznych procesov.

Antikorózne vlastnosti náterov sa zvyšujú, ak obsahujú organokremičité polyméry, ktoré zvyšujú schopnosť natieraného povrchu odolávať zmenám vlhkosti a teploty bez ohľadu na ročné obdobie. Takéto farby však majú dve významné nevýhody:

• jedovatý;
• neúčinné v podmienkach elektrolytického korózneho mechanizmu.

Správne vybrané farbiace zlúčeniny tak môžu celkom účinne blokovať korózne procesy. Na tento účel musia obsahovať inhibítory korózie, musia mať dostatočnú elasticitu a mechanickú pevnosť a časom sa môžu mierne meniť.