Koroze kovů – příčiny a způsoby ochrany

Obsah článku



Koroze kovu obsahuje mnohem více než název populární rockové kapely. Koroze neodvolatelně ničí kov a proměňuje jej v prach: ze všech železa vyrobených na světě se ve stejném roce úplně zhroutí 10%. Situace s ruským kovem vypadá něco takového – veškerý kov tavený za rok v každé šesté vysoké peci v naší zemi se před koncem roku stává rezavým prachem.

Ničení kovů

Výraz „stojí docela penny“ ve vztahu k kovové korozi je více než pravdivý – roční poškození způsobené korozí je nejméně 4% ročního příjmu kterékoli rozvinuté země a v Rusku je výše poškození vypočtena na deset číslic. Co způsobuje korozivní procesy v kovech a jak s nimi zacházet?

Co je to kovová koroze

Destrukce kovů v důsledku elektrochemické (rozpuštění ve vzdušném nebo vodním médiu obsahujícím vlhkost – elektrolyt) nebo chemické (tvorba kovových sloučenin s chemickými látkami s vysokou agresivitou) interakce s prostředím. Korozní proces v kovech se může vyvinout pouze v některých oblastech povrchu (lokální koroze), pokrýt celý povrch (rovnoměrná koroze) nebo zničit kov podél hranic zrn (intergranulární koroze).

Kov pod vlivem kyslíku a vody se stává sypkým světle hnědým práškem, lépe známým jako rez (Fe2Ó3H2O).

Chemická koroze

K tomuto procesu dochází v prostředích, která nejsou vodiči elektrického proudu (suché plyny, organické kapaliny – ropné produkty, alkoholy atd.) A intenzita koroze se zvyšuje se zvyšující se teplotou – v důsledku toho se na povrchu kovu tvoří oxidový film.

Všechny kovy, železné i neželezné, podléhají chemické korozi. Aktivní barevné kovy (například hliník) pod vlivem koroze jsou pokryty oxidovým filmem, který zabraňuje hluboké oxidaci a chrání kov. A takový nízkoaktivní kov, jako je měď, pod vlivem vlhkosti ve vzduchu získává nazelenalý květ – patinu. Kromě toho oxidový film nechrání kov před korozí ve všech případech – pouze pokud je krystalicko-chemická struktura vytvořeného filmu v souladu se strukturou kovu, jinak film neudělá nic..

Patina měď

Slitiny jsou citlivé na jiný typ koroze: některé prvky slitin nejsou oxidovány, ale jsou redukovány (například kombinací vysoké teploty a tlaku v ocelích je redukce karbidů vodíkem), zatímco slitiny zcela ztrácejí potřebné vlastnosti.

Elektrochemická koroze

Proces elektrochemické koroze nevyžaduje povinné ponoření kovu do elektrolytu – dostatečně tenký elektrolytický film na jeho povrchu (často elektrolytické roztoky nasákají prostředí obklopující kov (beton, zemina atd.)) Nejčastější příčinou elektrochemické koroze je rozšířené používání domácích a průmyslových solí (chloridy sodíku a draslíku) k odstraňování ledu a sněhu na silnicích v zimě – zvláště zasaženy jsou automobily a podzemní služby (podle statistik jsou roční ztráty ve Spojených státech způsobeny používáním solí v zimě). 2,5 miliardy USD).

Stává se následující: kovy (slitiny) ztratí část svých atomů (přecházejí do elektrolytického roztoku ve formě iontů), elektrony nahrazující ztracené atomy nabíjí kov záporným nábojem, zatímco elektrolyt má kladný náboj. Vytvoří se galvanický pár: kov je zničen, postupně se všechny jeho částice stávají součástí řešení. Elektrochemická koroze může být způsobena bludnými proudy vznikajícími při úniku části proudu z elektrického obvodu do vodných roztoků nebo do půdy a odtud do kovové struktury. V místech, kde bludné proudy opouštějí kovové struktury zpět do vody nebo půdy, je kov zničen. Zvláště běžné je, že k bludným proudům dochází v místech, kde se pohybuje pozemní elektrická doprava (například tramvaje a železniční lokomotivy poháněné elektrickou trakcí). Za pouhý rok jsou putovní proudy 1A schopny rozpustit železo – 9,1 kg, zinek – 10,7 kg, olovo – 33,4 kg.

Jiné příčiny koroze kovů

Vývoj korozivních procesů usnadňuje záření, odpadní produkty mikroorganismů a bakterií. Koroze způsobená mořskými mikroorganismy poškozuje dna lodí a korozivní procesy způsobené bakteriemi mají dokonce své vlastní jméno – biokorozi.

Žíravé procesy

Kombinace účinků mechanického namáhání a vnějšího prostředí mnohokrát urychluje korozi kovů – jejich tepelná stabilita klesá, povrchové oxidové vrstvy jsou poškozeny a na místech, kde se objevují nehomogenity a praskliny, je aktivována elektrochemická koroze.

Opatření na ochranu kovů před korozí

Nezbytným důsledkem technologického pokroku je znečištění životního prostředí – proces, který urychluje korozi kovů, protože vnější prostředí je vůči nim stále agresivnější. Neexistuje žádný způsob, jak úplně eliminovat korozivní destrukci kovů, vše, co lze udělat, je zpomalit tento proces co nejvíce.

Chcete-li minimalizovat destrukci kovů, můžete udělat následující: snížit agresivitu prostředí obklopujícího kovový produkt; zvýšit odolnost kovu vůči korozi; vyloučit interakci mezi kovem a látkami z vnějšího prostředí, vykazující agresivitu.

Po tisíce let se lidstvo snažilo chránit kovové výrobky před chemickou korozí, některé z nich se dodnes používají: potahování tukem nebo olejem, jiné kovy, které v menší míře korodují (nejstarší metoda, která je stará více než 2 000 let – pocínování (potahování) cín)).

Antikorozní ochrana s nekovovými povlaky

Nekovové povlaky – barvy (alkyd, olej a smalt), laky (syntetické, bituminózní a dehtové) a polymery tvoří ochranný film na povrchu kovů, s vyloučením (s jeho integritou) kontaktu s vnějším prostředím a vlhkostí.

Použití barev a laků je výhodné v tom, že tyto ochranné povlaky mohou být nanášeny přímo na místo montáže a stavby. Způsoby nanášení barev a laků jsou jednoduché a přístupné mechanizaci, poškozené povlaky lze obnovit „na místě“ – během provozu mají tyto materiály relativně nízké náklady a jejich spotřeba na jednotku plochy je malá. Jejich účinnost však závisí na splnění několika podmínek: dodržování klimatických podmínek, ve kterých bude kovová konstrukce použita; potřeba používat výhradně vysoce kvalitní barvy a laky; přísné dodržování technologie aplikace na kovové povrchy. Nejlepší je nanášet barvy a laky v několika vrstvách – jejich množství zajistí nejlepší ochranu proti povětrnostním vlivům na kovový povrch.

Antikorozní nátěry

Polymery, jako jsou epoxidové pryskyřice a polystyren, polyvinylchlorid a polyethylen, mohou působit jako ochranné povlaky proti korozi. Ve stavebních pracích jsou železobetonové zapuštěné části pokryty povlaky ze směsi cementu a perchlorovinylu, cementu a polystyrenu.

Ochrana železa proti korozi povlaky jiných kovů

Existují dva typy povlaků s inhibitory kovů – běhouny (povlaky zinku, hliníku a kadmia) a odolné vůči korozi (stříbro, měď, nikl, chrom a olovo). Inhibitory jsou aplikovány chemicky: první skupina kovů má vysokou elektronegativitu ve vztahu k železu, druhá – vysokou elektropositivitu. Nejrozšířenější v našem každodenním životě jsou kovové povlaky ze železa s cínem (pocínované plechovky, plechovky z ní) a zinek (pozinkované železo – střecha), získané tažením plechu taveninou jednoho z těchto kovů.

Litinové a ocelové armatury a vodovodní potrubí jsou často galvanizovány – tato operace výrazně zvyšuje jejich odolnost proti korozi, ale pouze ve studené vodě (při dodávce horké vody se galvanizované trubky opotřebují rychleji než ne galvanizované). I přes účinnost galvanizace neposkytuje ideální ochranu – zinkový povlak často obsahuje trhliny, jejichž odstranění vyžaduje předběžné pokovování kovových povrchů niklem (pokovování niklem). Zinkové povlaky neumožňují nanášení barev a laků na ně – neexistuje stabilní povlak.

Nejlepší řešení pro ochranu proti korozi je hliníkový povlak. Tento kov má nižší měrnou hmotnost, což znamená, že je méně spotřebován, hliníkované povrchy mohou být natřeny a vrstva barvy bude stabilní. Kromě toho je hliníkový povlak ve srovnání s galvanizovaným povlakem odolnější vůči agresivnímu prostředí. Hliník se často nepoužívá kvůli obtížné aplikaci tohoto povlaku na kovový plech – hliník v roztaveném stavu vykazuje vysokou agresivitu vůči jiným kovům (z tohoto důvodu nemůže být hliníková tavenina obsažena v ocelové lázni). Možná bude tento problém zcela vyřešen ve velmi blízké budoucnosti – původní metodu provádění aluminizace našli ruští vědci. Podstatou vývoje není ponoření ocelového plechu do hliníkové taveniny, ale zvýšení tekutého hliníku do ocelového plechu..

Zvyšování odolnosti proti korozi přidáním legovacích přísad do ocelových slitin

Zavedení chromu, titanu, manganu, niklu a mědi do slitiny oceli umožňuje získat legovanou ocel s vysokými antikorozními vlastnostmi. Vysoký podíl chrómu dává ocelové slitině zvláštní odolnost, díky čemuž se na povrchu struktur vytváří oxidový film o vysoké hustotě. Zavedení mědi do složení nízkolegovaných a uhlíkových ocelí (od 0,2% do 0,5%) umožňuje zvýšit jejich odolnost proti korozi 1,5 až 2krát. Legovací přísady se zavádějí do složení oceli v souladu s Tammanovým pravidlem: vysoké odolnosti proti korozi se dosáhne, když je na každý z osmi atomů železa jeden legující atom kovu.

Antikorozní opatření

Pro jeho snížení je nezbytné snížit korozivní aktivitu média zavedením nekovových inhibitorů a snížit počet složek schopných zahájit elektrochemickou reakci. Tato metoda sníží kyselost půd a vodných roztoků ve styku s kovy. Aby se snížila koroze železa (jeho slitin), jakož i mosazi, mědi, olova a zinku, musí být z vodných roztoků odstraněn oxid uhličitý a kyslík. V elektroenergetice se chloridy odstraňují z vody, což může ovlivnit lokalizovanou korozi. Liming půdy může snížit jeho kyselost.

Ochrana proti bludným proudům

Je možné snížit elektrickou korozi podzemních rozvodů a podzemních kovových konstrukcí, pokud bude dodrženo několik pravidel:

  • část konstrukce sloužící jako zdroj zbloudilého proudu musí být spojena kovovým vodičem s kolejnicí tramvaje;
  • trasy vytápěcí sítě by měly být umístěny co nejdále od železnic, podél nichž se pohybuje elektrický transport, aby se minimalizoval počet jejich křižovatek;
  • použití podpěr izolačních trubek ke zvýšení přechodového odporu mezi půdou a potrubími;
  • na vstupech do objektů (potenciální zdroje bludných proudů) je nutné instalovat izolační příruby;
  • na přírubové armatury a dilatační spáry ucpávky namontujte vodivé podélné propojky – ke zvýšení podélné elektrické vodivosti na chráněném úseku potrubí;
  • Pro vyrovnání potenciálů paralelních potrubí je třeba do sousedních sekcí nainstalovat příčné elektrické propojky.

Ochrana izolovaných kovových předmětů a malých ocelových konstrukcí se provádí pomocí chrániče, který funguje jako anoda. Materiál pro chránič je jedním z aktivních kovů (zinek, hořčík, hliník a jejich slitiny) – přebírá většinu elektrochemické koroze, kolapsu a zachování hlavní struktury. Jedna hořčíková anoda například chrání 8 km potrubí.

Ohodnoťte tento článek
( Zatím žádné hodnocení )
Přidejte komentáře

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

Koroze kovů – příčiny a způsoby ochrany
Recepty na pečení na hubnutí – jak nahradit mouku a jak vařit doma