Metalų korozija – apsaugos priežastys ir būdai

Korozija metalo yra daug daugiau nei populiarus roko grupės pavadinimas. Korozija neatšaukiamai sunaikina metalą ir paverčia jį dulkėmis: tais pačiais metais 10% visos pasaulyje pagamintos geležies visiškai sugrius. Padėtis Rusijos metalo srityje atrodo maždaug taip – visas metalas, per metus ištirpęs kas šeštoje mūsų šalies aukštakrosnyje, metų pabaigoje tampa rūdžių dulkėmis.

Posakis „kainuoja gana centą“, susijęs su metalo korozija, yra daugiau nei tiesa – metinė korozijos padaryta žala yra mažiausiai 4% bet kurios išsivysčiusios šalies metinių pajamų, o Rusijoje žalos dydis apskaičiuojamas dešimtainiais skaitmenimis. Taigi, kas sukelia korozinius metalų procesus ir kaip su jais elgtis?

Kas yra metalo korozija

Metalo sunaikinimas dėl elektrocheminės (ištirpimas drėgmės turinčioje oro ar vandens aplinkoje – elektrolito) arba cheminės (metalų junginių susidarymas su aukštos agresijos cheminėmis medžiagomis) sąveikos su aplinka. Korozijos procesas metaluose gali vystytis tik kai kuriose paviršiaus vietose (vietinė korozija), padengti visą paviršių (vienoda korozija) arba sunaikinti metalą išilgai grūdų ribų (tarpląstelinė korozija).

Metalas, veikiamas deguonies ir vandens, tampa palaidi šviesiai rudos spalvos milteliai, geriau žinomi kaip rūdys (Fe₂O₃H₂APIE).

Cheminė korozija

Šis procesas vyksta aplinkoje, kuri nėra elektros srovės laidininkė (sausos dujos, organiniai skysčiai – naftos produktai, alkoholiai ir kt.), O korozijos intensyvumas didėja didėjant temperatūrai – dėl to metalo paviršiuje susidaro oksido plėvelė.

Visi metalai, tiek juodieji, tiek spalvotieji metalai, yra veikiami cheminės korozijos. Aktyvūs spalvotieji metalai (pavyzdžiui, aliuminis), veikiami korozijos, yra padengti oksido plėvele, kuri neleidžia giliai oksiduoti ir apsaugo metalą. O toks mažai aktyvus metalas kaip varis, veikiamas oro drėgmės, įgauna žalsvą žydėjimą – patiną. Be to, oksido plėvelė visais atvejais neapsaugo metalo nuo korozijos – tik tuo atveju, jei susidariusios plėvelės kristalinė ir cheminė struktūra atitinka metalo struktūrą, kitaip plėvelė nieko nepadarys..

Lydiniai yra jautrūs kitos rūšies korozijai: kai kurie lydinių elementai nėra oksiduojami, bet yra redukuojami (pavyzdžiui, aukštos temperatūros ir slėgio derinimas plienuose yra karbidų redukavimas vandeniliu), o lydiniai visiškai praranda būtinas savybes.

Elektrocheminė korozija

Elektrocheminės korozijos procesas nereikalauja privalomo metalo panardinimo į elektrolitą – jo paviršiuje yra pakankamai plona elektrolitinė plėvelė (dažnai elektrolitiniai tirpalai impregnuoja metalą supančią aplinką (betoną, gruntą ir kt.). Dažniausia elektrocheminės korozijos priežastis yra plačiai naudojamos buitinės ir pramoninės druskos (natrio ir kalio chloridai) žiemą šalinti ledus ir sniegą keliuose – tai ypač kenčia nuo automobilių ir požeminių komunalinių paslaugų (statistikos duomenimis, metiniai JAV nuostoliai dėl druskos naudojimo žiemą yra 2,5 milijardo dolerių).

Taip nutinka: metalai (lydiniai) praranda dalį savo atomų (jie patenka į elektrolitinį tirpalą jonų pavidalu), elektronai, pakeitę prarastus atomus, metalą įkrauna neigiamu krūviu, o elektrolitas turi teigiamą krūvį. Susidaro galvaninė pora: metalas sunaikinamas, palaipsniui visos jo dalelės tampa tirpalo dalimi. Elektrocheminę koroziją gali sukelti pasklidusios srovės, atsirandančios dėl elektros srovės dalies nutekėjimo iš elektros grandinės į vandeninius tirpalus arba į dirvožemį ir iš ten į metalinę konstrukciją. Tose vietose, kur pasklidusios srovės palieka metalines konstrukcijas atgal į vandenį ar dirvožemį, metalai sunaikinami. Ypač dažnai pasklidusios srovės būna tose vietose, kur juda antžeminės elektrinės transporto priemonės (pavyzdžiui, tramvajai ir geležinkelio lokomotyvai, varomi elektra varoma jėga). Vos per metus 1A klajojančios srovės sugeba ištirpinti geležį – 9,1 kg, cinką – 10,7 kg, šviną – 33,4 kg..

Kitos metalo korozijos priežastys

Korozinių procesų vystymąsi palengvina radiacija, mikroorganizmų ir bakterijų atliekos. Jūrų mikroorganizmų sukelta korozija kenkia laivų dugnams, o bakterijų sukeliami koroziniai procesai netgi turi savo pavadinimą – biokorozija.

Mechaninių įtempių ir išorinės aplinkos įtakos derinys smarkiai paspartina metalų koroziją – mažėja jų šiluminis stabilumas, pažeidžiamos paviršiaus oksido plėvelės, o tose vietose, kur atsiranda nehomogeniškumas ir įtrūkimai, suaktyvėja elektrocheminė korozija..

Metalų apsaugos nuo korozijos priemonės

Neišvengiama technologinės pažangos pasekmė yra mūsų aplinkos užteršimas – procesas, pagreitinantis metalų koroziją, nes išorinė aplinka jų atžvilgiu tampa vis agresyvesnė. Negalima visiškai pašalinti korozinio metalų sunaikinimo, viskas, ką galima padaryti, yra kiek įmanoma sulėtinti šį procesą..

Norėdami sumažinti metalų sunaikinimą, galite atlikti šiuos veiksmus: sumažinti metalo gaminį supančios aplinkos agresiją; padidinti metalo atsparumą korozijai; pašalinkite metalo ir medžiagų sąveiką iš išorinės aplinkos, kuri rodo agresiją.

Žmonija per tūkstančius metų išbandė daugelį metalo gaminių apsaugos nuo cheminės korozijos metodų, kai kurie iš jų vis dar naudojami ir šiandien: dengimas riebalais ar aliejumi, kiti metalai, kurie korozuoja mažesniu mastu (senovinis metodas, senesnis nei 2 tūkstančiai metų, yra konservavimas (dengimas) alavas)).

Apsauga nuo korozijos nemetalinėmis dangomis

Nemetalinės dangos – dažai (alkidas, aliejus ir emaliai), lakai (sintetiniai, bituminiai ir deguto) ir polimerai sudaro metalų paviršiaus apsauginę plėvelę, išskyrus (savo vientisumu) sąlytį su išorine aplinka ir drėgmę.

Dažai ir lakai yra naudingi, nes šias apsaugines dangas galima dengti tiesiai surinkimo ir statybvietėje. Dažų ir lakų dengimo būdai yra paprasti ir pritaikomi mechanizavimui, pažeistas dangas galima atstatyti „vietoje“ – eksploatacijos metu šios medžiagos kainuoja palyginti pigiai, o jų sunaudojimas ploto vienetui yra nedidelis. Tačiau jų veiksmingumas priklauso nuo atitikimo kelioms sąlygoms: klimato sąlygų, kuriomis bus naudojama metalinė konstrukcija, laikymosi; poreikis naudoti tik aukštos kokybės dažus ir lakus; griežtai laikomasi technologijos ant metalinių paviršių. Dažai ir lakai geriausiai tepami keliais sluoksniais – jų kiekis užtikrins geriausią apsaugą nuo oro sąlygų metalo paviršiuje.

Polimerai, tokie kaip epoksidinės dervos ir polistirenas, polivinilchloridas ir polietilenas, gali veikti kaip apsauginės dangos nuo korozijos. Atliekant statybos darbus, gelžbetoninės įterptos dalys yra padengtos dangomis iš cemento ir perchlorovinilo, cemento ir polistireno mišinio.

Geležies apsauga nuo kitų metalų dangų korozijos

Yra dviejų tipų metalo inhibitorių dangos – protektorius (cinko, aliuminio ir kadmio dangos) ir atsparios korozijai (sidabro, vario, nikelio, chromo ir švino dangos). Inhibitoriai yra naudojami chemiškai: pirmoji metalų grupė turi aukštą elektronegatyvumą geležies atžvilgiu, antroji – didelį elektropozityvumą. Mūsų kasdieniniame gyvenime labiausiai paplitusios yra metalinės geležies dangos su alavu (skardos, iš jos gaminamos skardinės) ir cinko (cinkuotos geležies – stogo dangos) dangos, gaunamos traukiant lakštus per vieno iš šių metalų lydinį..

Dažnai ketaus ir plieno jungiamosios detalės, taip pat vandens vamzdžiai yra cinkuoti – ši operacija žymiai padidina jų atsparumą korozijai, tačiau tik šaltame vandenyje (tiekiant karštą vandenį, cinkuoti vamzdžiai susidėvi greičiau nei ne cinkuoti). Nepaisant galvanizavimo efektyvumo, jis neužtikrina idealios apsaugos – cinko dangoje dažnai būna įtrūkimų, kuriems pašalinti reikia metalinių paviršių išankstinio nikeliavimo (nikeliavimo). Cinko dangos neleidžia jiems dažyti dažų ir lakų – nėra stabilios dangos.

Geriausias sprendimas apsaugai nuo korozijos yra aliuminio danga. Šis metalas turi mažesnį savitąjį sunkumą, tai reiškia, kad jis sunaudojama mažiau, juo galima dažyti aliumininius paviršius, o dažų sluoksnis bus stabilus. Be to, aliuminio danga, palyginti su cinkuota danga, yra atsparesnė agresyviai aplinkai. Aliuminis nėra plačiai naudojamas dėl to, kad sunku padengti šią dangą metalo lakštu – išlydytas aliuminis yra labai agresyvus kitų metalų atžvilgiu (dėl šios priežasties aliuminio lydalo negalima laikyti plieninėje vonioje). Galbūt ši problema bus visiškai išspręsta artimiausiu metu – originalų aliuminio veikimo būdą rado Rusijos mokslininkai. Plėtros esmė yra ne panardinti plieno lakštą į aliuminio lydinį, bet pakelti skystą aliuminį į plieno lakštą..

Padidinti atsparumą korozijai pridedant legiruojančių priedų plieno lydiniuose

Chromo, titano, mangano, nikelio ir vario įdėjimas į plieno lydinį leidžia gauti legiruojamąjį plieną, pasižymintį didelėmis antikorozinėmis savybėmis. Plieno lydinys yra ypač atsparus didelei chromo daliai, todėl konstrukcijų paviršiuje susidaro didelio tankio oksido plėvelė. Vario įvedimas į mažai legiruotų ir anglies plienų kompoziciją (nuo 0,2% iki 0,5%) leidžia padidinti jų atsparumą korozijai 1,5–2 kartus. Į plieno kompoziciją įpilami legiruojantys priedai laikantis Tammano taisyklės: didelis atsparumas korozijai pasiekiamas, kai kiekviename aštuoniame geležies atome yra vienas legiruoto metalo atomas..

Antikorozinės priemonės

Norint jį sumažinti, būtina sumažinti terpės korozinį aktyvumą, įvedant nemetalų inhibitorius, ir sumažinti komponentų, galinčių sukelti elektrocheminę reakciją, skaičių. Šis metodas sumažins dirvožemio ir vandeninių tirpalų, liečiančių metalus, rūgštingumą. Norint sumažinti geležies (jos lydinių), taip pat žalvario, koroziją, taip pat žalvarį, varį, šviną ir cinką, iš vandeninių tirpalų reikia pašalinti anglies dioksidą ir deguonį. Energetikos pramonė pašalina chloridus iš vandens, kurie gali paveikti lokalią koroziją. Kalkinant dirvą, gali sumažėti jos rūgštingumas.

Apsauga nuo pašalinių srovių

Požeminių komunalinių įrenginių ir metalinių konstrukcijų elektrokoroziją galima sumažinti, jei laikomasi kelių taisyklių:

• konstrukcijos dalis, naudojama kaip šalutinės srovės šaltinis, turi būti sujungta su metaliniu laidininku prie tramvajaus bėgio;
• šildymo tinklo maršrutai turėtų būti išdėstyti kiek įmanoma toliau nuo geležinkelio kelių, kuriais eina elektrinės transporto priemonės, kad būtų kuo mažiau jų sankryžų;
• izoliacinių vamzdžių atramų naudojimas siekiant padidinti perėjimo varžą tarp grunto ir vamzdynų;
• prie įėjimų į objektus (galimus pasklidusių srovių šaltinius) būtina įrengti izoliacinius flanšus;
• sumontuokite laidžius išilginius tiltelius ant flanšo jungiamųjų detalių ir sandarinimo dėžutės išsiplėtimo jungčių – padidinkite išilginį elektrinį laidumą apsaugotame vamzdynų ruože;
• norint išlyginti lygiagrečiai esančių vamzdynų potencialą, gretimose sekcijose reikia įrengti skersinius elektrinius džemperius.

Izoliuotų metalinių daiktų ir mažų plieninių konstrukcijų apsauga vykdoma naudojant apsaugą, kuri veikia kaip anodas. Apsauginės medžiagos medžiaga yra vienas iš aktyvių metalų (cinkas, magnis, aliuminis ir jų lydiniai) – jis užima didžiąją dalį elektrocheminės korozijos, sutraukdamas ir išsaugodamas pagrindinę struktūrą. Pavyzdžiui, vienas magnio anodas apsaugo 8 km dujotiekio.

Panašūs įrašai:

1. Juodųjų metalų gaminiai Rusijoje Iki XVII amžiaus Rusijos ketaus, kaip to meto paklausiausio juodosios metalurgijos produkto Rusijoje ir pasaulyje, gamyba buvo vykdoma nedideliais kiekiais. Juodųjų metalų gamybos pramonės apimtimis pradininkas buvo olandas A. Vinnius, kuriam...
2. Kaip išsirinkti privačią apsaugos bendrovę arba privačią apsaugos bendrovę namų apsaugai Sauga yra visų namų savininkų problema. Konsolių sauga leidžia apsaugoti namus nuo neteisėto įsilaužimo. Kalbėkime apie tai, kaip išsirinkti privačią apsaugos organizaciją, kuri užtikrins namo ir visų jo gyventojų saugumą, apie...
3. Pinigų taupymo būdai – 6 intelektualūs būdai, kaip sutaupyti iki 30% jūsų pajamų. Žinodami tik keletą paprastų taisyklių, galite daug sutaupyti, nedėdami tam didelių pastangų. Surinkome 6 efektyvius ir paprastus būdus, kaip sutaupyti. Ir atminkite, kad jūsų sutaupytas rublis yra uždirbtas rublis. 1. Mobilieji...
4. 8 būdai greitai grąžinti hipoteką – schemos ir būdai grąžinti paskolą anksčiau laiko Jei namas, butas ar kitas nekilnojamasis turtas yra įkeistas, ir jūs galite skirti lėšų iš šeimos biudžeto tam, kad sumokėtumėte dalį ar visą skolą anksčiau nei numatyta, turėtumėte žinoti, kaip viską...

Skaityti daugiau  Medienos naudojimas: kaip pasirinkti medienos tipą skirtingoms užduotims atlikti