Spôsoby boja proti korózii

Kovy sú chemické prvky, ktoré podliehajú oxidačno-redukčným reakciám. Nekontrolovaný proces sa nazýva korózia. Ak povrch kovovej časti nie je chránený pred kontaktom s agresívnymi látkami, dochádza časom k nezvratnej strate pevnosti konštrukcie. Každá šiesta vysoká pec na svete pracuje na obnove strát spôsobených koróziou. Podľa výskumu Ústavu fyzikálnej chémie Ruskej akadémie vied je ročná strata železa 10 %.

Mechanizmy deštrukcie kovov koróziou

K deštrukcii kovu dochádza v oblasti kontaktu povrchu výrobku s agresívnym médiom. V dôsledku interakcie vznikajú nové chemické zlúčeniny kovov – oxidy a soli. Štruktúra odvodených zlúčenín môže byť hustá, chrániaca povrch kovu pred ďalším rozkladom, alebo voľná, potom sa hrdzavá kôra zväčšuje, proces oxidácie kovu pokračuje.

Hustý ochranný film sa potom môže v nepriaznivom prostredí rozpadnúť – opäť reaguje a uvoľňuje povrch. Existuje mnoho faktorov, ktoré spôsobujú koróziu kovov.Ochrana je nevyhnutná:

1. z chemicky agresívneho prostredia v atmosfére, vo vodnom prostredí a v podzemí;

2. elektrochemické procesy v elektronických parách;

3. bludné prúdy;

4. biokorózia;

Každý z deštruktívnych faktorov a ich súčet má mnohostranný vplyv na vonkajšiu a vnútornú štruktúru kovu.Procesy rozkladu kovov v prírode prebiehajú v prostredí, kde každý faktor zohráva svoju úlohu:

1. Betónové konštrukcie v zemskej kôre, potrubia, stĺpy závisia od typu podložia a zloženia podzemnej vody.

2. Čím viac je vo vzduchu vlhkých pár a korozívnych kyslých plynov, tým viac sa vyskytuje atmosférická korózia.

3. Kvapalné prostredie sladkovodných a soľankových zdrojov sa líši svojou agresivitou v závislosti od zloženia solí, ktoré pôsobia ako elektrolyty a chemické agresory.

Všetky kovy sú náchylné na koróziu

Ušľachtilé kovy platina, striebro a zlato chemicky nereagujú, sú inertné a nekorodujú.

Na chróme, nikli, titáne, zinku, kadmiu a hliníku sa vytvárajú husté vrstvy oxidov. Niektoré nátery však nie sú dostatočne odolné a v kyslom alebo zásaditom prostredí sa rozpadajú.

Meď a železo nemajú ani minimálnu ochranu – povrch je trvalo oxidovaný, pretože sa vytvára porézna vrstva, ktorá nebráni prístupu agresívnych plynov.

Meď je pokrytá zelenou patinou.Železné konštrukcie korodujú v závislosti od podmienok rôznofarebnými škvrnami:

1. Vo vodnom prostredíNedostatok kyslíka vytvára žltú škálu FeO(OH)

   O.

2. V suchom vzduchua zriedkavo hnedá hrdza Fe2O3.

3. Vystavenie kovu atmosférickej vlhkostivýsledkom je červená stupnica Fe2O3*

   O.

4. Čierna šupina Fe3O4je feromagnetikum, vytvorené umelo, aby sa kov stal supravodivým.

Pravidelnosť, ktorá posilňuje korozívny účinok prostredia pri vzájomnom kontakte kovov. Podľa príbuznosti sa delia do piatich skupín. Kovy z rovnakej skupiny nie sú antagonistami, môžu sa používať spoločne. K zvýšenej elektrochemickej korózii dochádza pri kontakte dvoch rôznych skupín kovov.

1. skupina 1– horčík.

2. 2 skupiny– kadmium, hliník, zinok.

3. skupina 3– olovo, cín, železo a uhlíková oceľ.

4. Skupina 4– Chróm a chrómniklové ocele, chróm, nikel.

5. skupina 5– Meď a jej zliatiny s niklom, striebrom.

Najbežnejším konštrukčným kovom na Zemi je železo. ochrana oceľových a hliníkových konštrukcií pred koróziou predlžuje životnosť výrobkov a zabraňuje nehodám.

Predpoklady pre koróziu sú:

1. Dlhodobé vystavenie vlhkosti, kyselinám alebo zásadám.

2. Zmeny teploty.

3. premenlivé napätie, vibrácie a trenie o kov.

4. Radiačný útok.

5. Vystavenie vírivým prúdom, statickým a jednosmerným prúdom, elektromagnetickému žiareniu.

6. Biologická deštrukcia kovov baktériami.

Typy korózie

Charakter poškodenia konštrukcií koróziou závisí od typu kovu, ale vždy vedie k poruche konštrukcie a strate pevnosti. Pevná korózia sa odlupuje ako nepravidelná kôra krehkých zŕn na celom povrchu. Častejšie sa stáva, že spojovacie prvky z iného materiálu sa v mieste spoja zlomia. Napríklad hliníkové nity na titánových doskách sa zničia, zatiaľ čo základný kov zostane neporušený.

Korózia sa môže neviditeľne šíriť pod povrchom a vytvárať stratifikáciu. Interkryštalická – narúša štruktúru, časť stráca pevnosť v dôsledku straty vnútorných väzieb. Vlhkosť sa dostáva do medzery medzi spájajúcimi sa časťami, čím sa podporuje štrbinová korózia. Poškodenie jamkami v hĺbke môže vytvoriť priechodné otvory.

Skúmajú sa všetky typy korózie, predpoklady ich vzniku, vymýšľajú sa všetky nové metódy ochrany povrchu pred kontaktom kovu s vonkajším prostredím.

Spôsoby zníženia rýchlosti korózie

Najúčinnejším spôsobom zvýšenia odolnosti kovov je pridanie ligandov, ktoré modifikujú vlastnosti materiálu. Vznikajú tak špeciálne nehrdzavejúce ocele a iné zliatiny.

Používajú sa jednotlivé typy ochrany:

1. Pasívne;

2. Aktívne;

3. Štruktúra.

Ak je cieľom pasívna ochrana povrchu, používajú sa rôzne metódy povrchovej úpravy. Vytvára nepriepustný film rôznej hrúbky a použitia.

Nekovové nátery:

1. Chemická ochrana– Nitridovanie, fosfátovanie – aplikácia inhibítorov korózie s následnou fixáciou.

2. Aplikácie farieb a lakov.

3. Polymérové práškové lakovanie.

Vyššie uvedené metódy náteru sú účinné, pokiaľ povrch nie je popraskaný alebo sa nelúpe. Vyžadujú si systematickú obnovu, neuplatňujú sa v neprístupných prostrediach.

Pred nanesením nového náteru na povrch sa musí starý náter odstrániť. Kov sa očistí od zvyškov laku, stôp hrdze, odmastí, natrie základným náterom. Tento proces je náročný na prácu.

Aktívna kontrola korózie zabezpečuje elektrochemickú degradáciu spôsobenú galvanickými parami vo vlhkom prostredí. V tomto prípade sa ako deštrukčný kov inštaluje obetná anóda, podobne ako v elektrických teplovodných kotloch. Na štruktúru možno aplikovať elektrické pole, ktoré zvyšuje elektródový potenciál konštrukčného kovu.

Konštruktívny spôsob – medzi antagonistickými kovmi sa vyrábajú izolačné podložky a používajú sa neutrálne zliatiny.

Typy nekovových povrchových úprav kovov

K dispozícii je mnoho rôznych zlúčenín, ktoré sa používajú na všeobecné technické a špeciálne aplikácie. Do tejto skupiny patria základné nátery, plnivá, laky a farby.

Typy ochrany:

1. Silikátové smaltypracovať pri vysokej teplote v agresívnom prostredí. Zrkadlová fólia chráni povrch veľmi dobre, ale pri nárazovom zaťažení fólia praská, hermetické tesnenie je porušené.

2. Polymérové fólie, vytvorené ponáraním, vírivým a plynovo-tepelným striekaním kvapalného IMS polystyrénu, polypropylénu, fluoroplastu, epoxidových živíc. Vytvorí sa tenký film s možným účinkom proti treniu.

3. Spôsob fosfátovania dielov v roztoku zinkových a fosforečných solíZíska sa film odolný v horúcich soľných roztokoch.

4. Zvlhčovanie vzduchuVnútorné povrchy nádrží a potrubí na zásady a kyseliny. Gumový povlak nie je odolný a po niekoľkých rokoch používania sa musí vymeniť.

5. Oxidácia.Modrastá oceľ s „mastnou“ modrastou farbou sa získava špeciálnou alkalickou úpravou elektrickým prúdom. Povrch s hrúbkou 1,5 mikrónu získava ochranu proti korózii počas celej životnosti súčiastky.

Typy galvanického pokovovania

Metódy galvanizácie sú založené na použití elektrolytu a jednosmerného prúdu. Elektrolyt je roztok na pochrómovanie, pozinkovanie alebo poniklovanie povrchu. Jednou z použitých elektród je obrobok, na ktorý sa nanesie rovnomerná vrstva plátovania. Tento proces je zložitý, závisí od mnohých faktorov a požadovanej hrúbky ochrannej vrstvy. Používa sa na povrchovú úpravu železných a neželezných kovov. eloxovaním možno vytvoriť ochranné vrstvy rôznej hrúbky a štruktúry – porézne, tvárne, tvrdé.

Vyvinuté metódy:

1. Chemické a elektrolytické niklovanie;

2. Galvanické pokovovanie niklom;

3. Eloxovanie hliníka a jeho zliatin;

4. Pozinkovanie;

5. Pokovovanie meďou;

6. Chemická pasivácia;

7. Elektrolytické leštenie;

8. Viacvrstvové povlaky.

Pozrime sa na niektoré metódy galvanického pokovovania.

Povrchová úprava hliníka

Eloxovanie hliníka a jeho zliatin je bežná metóda na dosiahnutie jedinečných vlastností ľahkého kovu. Napríklad pištoľ Glock vyrobená z takéhoto materiálu nestratí svoju funkčnosť po ponorení do morskej vody na viac ako mesiac.

eloxovaním sa dosiahne povrchová úprava imitujúca nehrdzavejúcu oceľ alebo plast s rôznou štruktúrou. Emulgovanie je forma galvanického pokovovania, pri ktorej sa vytvára matný alebo priehľadný ochranný film s vysokou pevnosťou.

Pozinkovanie

Zinok je nanesený na katóde a vyznačuje sa schopnosťou zachovať si svoje povrchové vlastnosti aj po poškodení ochranného povlaku a zabraňuje hrdzaveniu. Zinok je však citlivý na živice, tuky, oleje.

Proces elektrolýzy prebieha v kúpeli so zásaditým alebo slabo kyslým elektrolytom. Alkalická úprava je vhodná pre zložité tvarované diely; kyslá úprava vytvára dekoratívny povlak podobný chrómu. Krátkodobá pasivácia chráni povrch pred atmosférickým kyslíkom.

Ak sa do galvanického kúpeľa pridá niklový elektrolyt, vznikne odolný povlak vhodný na použitie v ropnom a drevárskom priemysle.

Cementácia

Nanášanie niklového plátovania na povrch nauhličovaním je užitočné pre nehrdzavejúce a železné ocele. Zliatiny zvyšujú odolnosť proti oderu. V čiernej oceli sú uzavreté nielen póry, ale aj medzikryštalické medzery, čím sa zvyšuje odolnosť dvojvrstvového povlaku proti korózii.

Cementácia, primárny proces galvanizácie, sa označuje ako vytláčanie kvapalného elektrolytu. Zabraňuje odlupovaniu fólie na zložitých hliníkových dieloch. Pod základnou vrstvou chemického alebo elektrochemického niklovania sa vytvorí ochranný substrát.

Vlastnosti chemického niklovania

Prídavkom fosforečných solí v množstve 10 % elektrolytický niklový povlak chráni výrobok pred tepelnou koróziou, napr. po kalení alebo pokovovaní meďou. Trvanlivosť povlaku sa však môže zvýšiť pridaním fosforu a bóru. Zvýšená povrchová tvrdosť potom umožňuje použitie materiálu na výrobu kľukových hriadeľov, piestnych čapov, valcov. Náklady na elektrolytické niklovanie sú podstatne vyššie ako náklady na elektrolytické niklovanie.

Chemická pasivácia

Dokonca aj nehrdzavejúce ocele bez povrchovej ochrany môžu trpieť jamkovou koróziou. Chemická pasivácia sa vykonáva aj v galvanickom kúpeli. Používané elektrolyty sú chrómany a molybdénany v dusičnanovom prostredí, ktoré sú silnými oxidačnými činidlami, ktoré chránia kov pred agresívnymi vplyvmi prostredia.

Oxidový film vytvorený na povrchu je nerozpustný vo vode. Pre trvalý účinok by sa mala fólia chrániť – povrch by sa mal nalakovať prípravkom proti hrdzi. Chemická pasivácia mosadze jej nedodáva len ochrannú, dekoratívnu kvalitu.

Výber metódy ochrany kovov závisí od aplikácie.

Spôsoby technickej ochrany proti hrdzi v konštrukciách

Koróziu môžete úplne potlačiť vložením kovových častí do komory naplnenej inertným plynom. V praxi to nie je možné. Preto sa používajú metódy na potlačenie korózie elimináciou deštruktívnych faktorov.

Parné kotly používajú odplynenú vodu na odstránenie kyslíka a oxidu uhličitého, čo vedie k tvorbe jamiek na parných rúrach a kolektoroch. Odstraňovanie solí tvrdosti a chloridov.

Elektrochemická ochrana vrtných plošín, zakopaných potrubí a konštrukcií. Sú zapojené v jednosmernom obvode ako katóda. Inertné pomocné elektródy slúžia ako anóda. Táto ochrana sa nazýva ochrana protektora.

Odborníci považujú za najzložitejší súbor opatrení proti poruche komunikácie v teréne. Korózia pôdy je premenlivá a zákerná. Elektrochemická ochrana zohľadňuje osobitosti a vlhkosť pôdy, čím sa vytvára katodický alebo anodický rozklad.

Na ponorené diely sa používa trvalá povrchová úprava tmelmi alebo polymérmi vo forme pások, tavenín a emailov. Účinný je asfaltový povlak s hrúbkou 3-9 mm.

Potrubia dlhé desiatky alebo stovky kilometrov sú položené na podloží s rovnakou kyslosťou. Na zamedzenie galvanických výparov sa používa pieskový podsyp alebo vápnenie kyslých oblastí. Stanice katódovej ochrany sú inštalované po celej dĺžke potrubia.

zásuvka

Koróziu kovov nemožno zastaviť, ale jej účinky možno znížiť niekoľkými technickými opatreniami. Bez ochrany sa kov rýchlo znehodnotí, čo má katastrofálne následky.