Koroze kovů. Co je chemická koroze a jak ji odstranit

Koroze kovů (od pozdní Lat. Corrosio - eroze) - fyzikálně-chemická interakce kovového materiálu a média, která vede ke zhoršení provozních vlastností materiálu, média nebo technického systému, jehož jsou součástí.

Koroze kovů je založena na chemické reakci mezi materiálem a médiem nebo mezi jejich součástmi, probíhající na hranici fáze. Tento proces je spontánní a také důsledekredoxní reakce s environmentálními složkami. Chemikálie, které ničí stavební materiály, se nazývají agresivní. Agresivním prostředím může být atmosférický vzduch, voda, různá řešení chemikálií, plynů. Proces ničení materiálu je zlepšen v přítomnosti i malého množství kyselin nebo solí ve vodě, v půdách v přítomnosti solí v kolísání hladiny vody v půdě a podzemní vody.

Korozní procesy klasifikují:

1) za podmínek koroze,

2) mechanismem procesu,

3) povahou selhání koroze.

Do korozní podmínky, které jsou velmi rozmanité, rozlišují několik typů koroze.

Žíravá média a destrukce způsobená těmito látkami jsou tak charakteristické, že procesy koroze, které se v nich vyskytují, jsou klasifikovány podle názvu těchto médií. Takže vyzařujte koroze plynutj. chemická koroze pod vlivem horkých plynů (při teplotách výrazně nad rosným bodem).

Některé případy jsou charakteristické elektrochemická koroze (hlavně se snížením katodického kyslíku) v přírodním prostředí: atmosférický - v čistém nebo znečištěném vzduchu s vlhkostí dostatečnou pro vytvoření elektrolytového filmu na kovovém povrchu (zejména v přítomnosti agresivních plynů, jako je CO2, Cl 2 nebo aerosoly kyselin, solí atd.); moře - pod vlivem mořské vody a pod zemí - v půdách a půdách.

Energetická koroze vyvíjí se v oblasti působení tahových nebo ohybových mechanických zatížení, jakož i zbytkových deformací nebo tepelného namáhání a vede zpravidla k transkrystalickému koroznímu praskání, které je vystaveno například ocelovým kabelům a pružinám v atmosférických podmínkách, uhlíkové a nerezové oceli v parních elektrárnách, vysoká pevnost slitiny titanu v mořské vodě atd.

Při střídavém zatížení může dojít únava z koroze, vyjádřeno ve více či méně prudkém snížení meze únavy kovu v přítomnosti korozivního média. Korozní eroze (nebo třecí koroze) představuje zrychlené opotřebení kovů při současném působení vzájemně se zesilujících korozních a abrazivních faktorů (kluzné tření, tok abrazivních částic atd.).

K kavitační korozi, která s tím souvisí, dochází během kavitačních režimů kovu protékajícího kolem agresivního prostředí, kdy neustálý výskyt a „kolaps“ malých vakuových bublin vytváří tok destruktivních mikrohydraulických rázů působících na kovový povrch. Lze zvážit blízkou rozmanitost trápení korozepozorovány na kontaktních bodech těsně lisovaných nebo válcovaných dílů jeden po druhém, pokud dojde k mikroskopickým smykovým posunům v důsledku vibrací mezi jejich povrchy.

Únik elektrického proudu přes hranici kovu s agresivním médiem způsobuje, v závislosti na povaze a směru úniku, další anodické a katodické reakce, které mohou přímo nebo nepřímo vést k urychlené místní nebo obecné destrukci kovu ( koroze zbloudilého proudu) Podobné poškození, lokalizované blízko kontaktu, může způsobit kontakt dvou odlišných kovů, které tvoří uzavřený galvanický článek, v elektrolytu, kontaktní koroze.

V úzkých mezerách mezi částmi, jakož i pod zaostávajícím povlakem nebo růstem, kde elektrolyt proniká, ale přístup kyslíku nezbytný pro pasivaci kovu je obtížný, může se vyvinout štěrbinová korozeve kterém k rozpuštění kovu dochází hlavně v mezeře a katodické reakce se částečně nebo úplně vyskytují vedle něj na otevřeném povrchu.

Přijato také biologická koroze - která je ovlivněna odpadními produkty bakterií a jiných organismů a - radiační koroze- při vystavení radioaktivnímu záření.

1 . Koroze plynu- koroze kovů v plynech při vysokých teplotách (například oxidace a oduhličení oceli při zahřátí);

2. Atmosférická koroze- koroze kovů v atmosféře vzduchu, jakož i vlhkého plynu (například koroze ocelových konstrukcí v dílně nebo na čerstvém vzduchu);

Atmosférická koroze je nejběžnějším typem koroze; asi 80% kovových struktur je provozováno v atmosférických podmínkách.
Hlavním faktorem určujícím mechanismus a rychlost atmosférické koroze je stupeň smáčení kovového povrchu. Podle stupně vlhkosti se rozlišují tři hlavní typy atmosférické koroze:

Mokrá atmosférická koroze - koroze v přítomnosti viditelného filmu vody na povrchu kovu (tloušťka filmu od 1 μm do 1 mm). Koroze tohoto typu je pozorována při relativní vlhkosti asi 100%, když na povrchu kovu kape kondenzace vody, jakož i když voda přímo zasáhne povrch (déšť, povrchová hydratace atd.);
Mokrá atmosférická koroze - koroze v přítomnosti tenkého neviditelného filmu vody na kovovém povrchu, který je tvořen kapilární, adsorpční nebo chemickou kondenzací při relativní vlhkosti menší než 100% (tloušťka filmu od 10 do 1000 nm);
Suchá atmosférická koroze - koroze v přítomnosti velmi tenkého adsorpčního filmu vody na povrchu kovu (řádově několik molekulárních vrstev o celkové tloušťce 1 až 10 nm), který dosud nelze považovat za spojitý a mající vlastnosti elektrolytu.

Je zřejmé, že minimální období koroze nastává během suché atmosférické koroze, která probíhá mechanismem chemické koroze.

Se zvyšováním tloušťky vodního filmu dochází k přechodu korozního mechanismu z chemického na elektrochemický, což odpovídá rychlému zvýšení rychlosti procesu koroze.

Z výše uvedené závislosti je patrné, že hranice oblastí II a III odpovídá maximální rychlosti koroze, pak dochází k určitému zpomalení koroze v důsledku obtížné difúze kyslíku zesílenou vrstvou vody. Ještě silnější vrstvy vody na kovovém povrchu (část IV) vedou pouze k mírnému zpomalení koroze, protože v menší míře ovlivňují difúzi kyslíku.

V praxi není vždy možné tak jasně rozlišit mezi těmito třemi stupni atmosférické koroze, protože v závislosti na vnějších podmínkách je možný přechod z jednoho typu na druhý. Tak například kovová struktura, která koroduje mechanismem suché koroze se zvýšením vlhkosti vzduchu, začne korodovat mechanismem mokré koroze a se srážením již bude probíhat mokrá koroze. Když vlhkost vyschne, proces se změní v opačném směru.

Rychlost atmosférické koroze kovů ovlivňuje řada faktorů. Hlavní z nich by mělo být považováno za dobu smáčení povrchu, která je určena hlavně relativní vlhkostí. Kromě toho ve většině praktických případů rychlost koroze kovu prudce stoupá pouze tehdy, když je dosaženo určité kritické kritické hodnoty relativní vlhkosti, při které se na povrchu kovu objevuje kontinuální film vlhkosti v důsledku kondenzace vody ze vzduchu.

Na obrázku je znázorněn vliv relativní vlhkosti vzduchu na rychlost koroze uhlíkové oceli v atmosféře. Závislost nárůstu hmotnosti produktů koroze m na relativní vlhkosti vzduchu W byla získána vystavením vzorků oceli v atmosféře obsahující 0,01% S02 po dobu 55 dnů.

Nečistoty S02, H2S, NH3, HCI atd. Obsažené ve vzduchu výrazně ovlivňují rychlost atmosférické koroze. Když se rozpustí ve filmu vody, zvýší jeho elektrickou vodivost a

Pevné částice z atmosféry dopadající na kovový povrch mohou po rozpuštění působit jako škodlivé nečistoty (NaCl, Na 2SO 4) nebo ve formě pevných částic usnadňují kondenzaci vlhkosti na povrchu (částice uhlí, prach, abrazivní částice atd.) )

V praxi je obtížné identifikovat vliv jednotlivých faktorů na rychlost koroze kovu ve specifických provozních podmínkách, ale lze jej přibližně odhadnout na základě zobecněných charakteristik atmosféry (odhad je uveden v relativních jednotkách):

suchý kontinentální - 1-9
mořská síť - 38
mořské průmyslové - 50
průmyslové - 65
průmyslové, silně znečištěné - 100.

3 . Koroze tekutin- koroze kovů v kapalném prostředí: v ne-elektrolytu(brom, roztavená síra, organické rozpouštědlo, kapalné palivo) a v elektrolytu (kyselina, zásaditá, sůl, mořská, koroze řeky, koroze v roztavených solích a zásadách). V závislosti na podmínkách interakce média s kovem se kapalná koroze kovu rozlišuje během úplného, \u200b\u200bneúplného a proměnlivého ponoření, koroze podél vodorysky (blízko hranice mezi částí kovu ponořenou a ne ponořenou do korozivního prostředí), koroze ve nemíchaném (tichém) a míchaném (pohybujícím se) korozním médiu ;


Koroze tekutin

4. Podzemní koroze - koroze kovů v půdách a půdách (například rezavění podzemních ocelových potrubí);


Podzemní koroze

Svým mechanismem je elektrochemie. koroze kovů. podzemní koroze je způsobena třemi faktory: žíravostí půd a půd (půdní koroze), působením zbloudilých proudů a životně důležitou činností mikroorganismů.

Korozivní agresivita půd a půd je dána jejich strukturou, granulometrickou. složení, rytmy. elektrický odolnost, vlhkost, prodyšnost, pH atd. Obvykle je žíravost půdy s ohledem na uhlíkové oceli hodnocena podle rytmů. elektrický odpor půdy, průměrná hustota proudu katody, když je potenciál elektrody posunut o 100 mV negativněji než korozní potenciál oceli; ve vztahu k hliníku se korozní aktivita půdy odhaduje na základě obsahu chloru a iontů železa v ní, hodnoty pH a ve vztahu k olovu, obsahu dusičnanových iontů, humusu a pH.

5. Biokoroze - koroze kovů vlivem vitální aktivity mikroorganismů (například zvýšená koroze oceli v půdě bakteriemi snižujícími sírany);


Biokoroze

Biokoroze podzemních struktur je způsobena především životní aktivita bakterií redukujících síran, oxidující síru a oxidujících železo, jejichž přítomnost je stanovena bakteriologicky. studie vzorků půdy. Bakterie redukující sírany jsou přítomny ve všech půdách, ale biokoroze nastává znatelným tempem pouze tehdy, pokud voda (nebo půda) obsahuje 105 až 106 životaschopných bakterií v 1 ml (nebo 1 g).

6. Sstrukturální koroze - koroze spojená se strukturní heterogenitou kovu (například zrychlení korozního procesu v roztokech H2S04 nebo HCl pomocí katodických inkluzí: karbidy v oceli, grafit v litině, intermetallid CuA1 3 v duralu);


Strukturální koroze

7. Koroze vnějšího proudu - elektrochemická koroze kovů vlivem proudu z vnějšího zdroje (například rozpuštění uzemnění ocelové anody katodické ochranné stanice podzemního potrubí);


Koroze vnějšího proudu

8. Koroze proudu proudu- elektrochemická koroze kovu (například podzemního potrubí) pod vlivem bludného proudu;

Hlavními zdroji bludných proudů v zemi jsou elektrické obvody. jednosměrné železnice, tramvaje, metro, důlní elektrická vozidla, stejnosměrná elektrická vedení prostřednictvím systému vodič-země. Největší poškození způsobují bludné proudy v místech podzemní stavby, kde proud teče z konstrukce na zem (tzv. Anodové zóny). Ztráty železa způsobené korozí způsobenými bludnými proudy jsou 9,1 kg / rok ·.

Na podzemní metal. struktury mohou unikat proudy řádově stovek ampér, a pokud dojde k poškození ochranného povlaku, proudová hustota stékající dolů ze struktury v anodové zóně je tak vysoká, že skrze poškození dochází ve stěnách struktury v krátké době. Proto v přítomnosti anody nebo střídavých zón na podzemních kovech. Koroze bludnými proudy je obvykle nebezpečnější než koroze půdy.

9. Kontaktní koroze - elektrochemická koroze způsobená kontaktem kovů majících různé stacionární potenciály v daném elektrolytu (například koroze částí vyrobených ze slitin hliníku ve styku s měděnými částmi v mořské vodě).


Kontaktní koroze

Ke kontaktní korozi v elektrolytech s vysokou elektrickou vodivostí může dojít v následujících zvláštních případech:

při styku nízkolegovaná ocel různých tříd, pokud je jedna z nich legována mědí a (nebo) niklem;

když jsou tyto prvky zavedeny do svarů při procesu svařování oceli, která není legována s těmito prvky;

pokud jsou vystaveny strukturám vyrobeným z oceli, která není legována mědí a niklem, jakož i galvanizované oceli nebo slitinám hliníku, prach obsahující těžké kovy nebo jejich oxidy, hydroxidy, soli; uvedené materiály jsou katody s ohledem na ocelové, hliníkové a kovové ochranné povlaky;

když voda teče z korozivních měděných dílů na struktury vyrobené z uvedených materiálů;

pokud jsou vystaveny povrchu struktur vyrobených z galvanizované oceli nebo slitin hliníku, grafitového nebo železného rudného prachu, koksových štěpků;

když slitiny hliníku přicházejí do vzájemného styku, je-li jedna slitina (katoda) legována mědí a druhá (anoda) ¾ ne;

10. štěrbinová koroze - zvýšená koroze v mezerách a mezerách mezi kovy (například ve závitových a přírubových spojích ocelových konstrukcí ve vodě), jakož i v místech volného kontaktu kovu s nekovovým materiálem inertním vůči korozi. Inherentní strukturám z nerezové oceli v agresivním kapalném prostředí, ve kterém materiály mimo úzké štěrbiny a mezery jsou stabilní kvůli pasivnímu stavu, tj. díky tvorbě ochranného filmu na jejich povrchu;

11. Energetická koroze - koroze kovů pod vlivem korozivního prostředí a mechanického namáhání. V závislosti na povaze zatížení může dojít ke korozi při konstantním zatížení (například koroze kovu parních kotlů) a korozi při proměnlivém zatížení (například koroze náprav a tyčí čerpadel, pružin, ocelových lan); současné vystavení korozivnímu prostředí a střídavé nebo cyklické tahové zatížení často způsobuje korozní únavu - snižuje mez únavy kovu;


Energetická koroze

12. Korozní kavitace - zničení kovu způsobené současnou korozí a dopadem vnějšího prostředí (například zničení vrtulových listů lodí);


Korozní kavitace

Kavitace - (z lat. cavitas - prázdnota) - vytváření dutin (kavitačních bublin nebo jeskyní) naplněných plynem, párou nebo jejich směsí v tekutině. Kavitace nastává v důsledku lokálního poklesu tlaku v kapalině, ke kterému může dojít při zvýšení její rychlosti (hydrodynamická kavitace). Pohybující se proudem do oblasti s vyšším tlakem nebo během polovičního období komprese se kavitační bublina uzavře a vydává rázovou vlnu.

Kavitace je v mnoha případech nežádoucí. U zařízení, jako jsou šrouby a čerpadla, způsobuje kavitace velké množství hluku, poškozuje jejich součásti, způsobuje vibrace a snižuje účinnost.

Když se kavitační bubliny zhroutí, energie tekutiny se koncentruje ve velmi malých objemech. Vznikají tak místa se zvýšenou teplotou a vznikají rázové vlny, které jsou zdrojem hluku. Zničení jeskyní uvolní hodně energie, což může způsobit velké škody. Kavitace může zničit téměř jakoukoli látku. Důsledky způsobené destrukcí dutin vedou k velkému opotřebení součástí a mohou výrazně snížit životnost šroubu a čerpadla.

Chcete-li zabránit kavitaci

vybrat materiál odolný vůči tomuto typu eroze (molybdenové oceli);
snížit drsnost povrchu;
omezit turbulence proudění, snížit počet otáček, učinit je plynulejšími;
neumožňují přímý dopad erozivního paprsku do stěny přístroje pomocí reflektorů, děličů paprsků;
čistit plyny a kapaliny od pevných nečistot;
neumožňují provoz hydraulických strojů v kavitačním režimu;
provádět systematické sledování opotřebení materiálu.

13. třecí koroze(korozní eroze) - destrukce kovu způsobená současným působením korozivního prostředí a tření (například destrukce krku hřídele během tření proti ložisku omytému mořskou vodou);

14. Dráždění koroze- koroze kovů během oscilačního pohybu dvou povrchů vůči sobě navzájem vlivem korozivního prostředí (například destrukce dvou povrchů kovových částí stroje pevně přišroubovaných v důsledku vibrací v oxidační atmosféře obsahující kyslík).


Dráždění koroze

Do mechanismus procesu rozlišovat mezi chemickou a elektrochemickou korozí kovů:

1. chemická koroze- interakce kovu s korozivním prostředím, ve kterém dochází k oxidaci kovu a obnovení oxidační složky korozivního prostředí jedním aktem. Příklady tohoto typu koroze jsou reakce, ke kterým dochází, když kovové struktury přicházejí do styku s kyslíkem nebo jinými oxidačními plyny při vysokých teplotách (nad 100 ° C):

2 Fe + 02 \u003d FeO;

4FeO + 3O2 \u003d 2Fe203.

Pokud se v důsledku chemické koroze vytvoří souvislý oxidový film, který má dostatečně silnou adhezi k povrchu kovové struktury, pak je přístup kyslíku ke kovu znemožněn, koroze se zpomalí a poté se zastaví. Porézní, špatně ulpívající na povrchu struktury oxidového filmu nechrání kov před korozí. Když je objem oxidu větší než objem zreagované oxidace kovu a oxid má dostatečnou adhezi k povrchu kovové struktury, takový film chrání kov dobře před dalším ničením. Tloušťka oxidového ochranného filmu se pohybuje od několika molekulárních vrstev (5-10) x10–5 mm až po několik mikronů.

Oxidace materiálu kovových konstrukcí ve styku s plynným médiem probíhá v kotlích, komínech kotelen, plynových ohřívačů vody a výměníků tepla na kapalná a pevná paliva. Pokud plynné médium neobsahovalo oxid siřičitý nebo jiné agresivní nečistoty a interakce kovových struktur s médiem probíhala při konstantní teplotě podél celé roviny struktury, pak by relativně tlustý oxidový film sloužil jako poměrně spolehlivá ochrana proti další korozi. Ale vzhledem k tomu, že tepelná roztažnost kovu a oxidu je odlišná, oxidový film místy odlupuje, což vytváří podmínky pro další korozi.

K plynové korozi ocelových konstrukcí může dojít nejen v důsledku oxidačních, ale i redukčních procesů. Při silném zahřívání ocelových struktur pod vysokým tlakem v médiu obsahujícím vodík se difunduje do velké části oceli a ničí materiál podle dvojitého mechanismu - oduhličování v důsledku interakce vodíku s uhlíkem

Fe30C + 2H2 \u003d 3 Fe + CH40

a propůjčení oceli křehkosti díky rozpouštění vodíku v ní - „křehkosti vodíku“.

2. Elektrochemická koroze- interakce kovu s korozivním prostředím (roztok elektrolytu), ve kterém k ionizaci atomů kovů a obnovení oxidační složky korozivního média nedochází v jednom aktu a jejich rychlost závisí na elektrodovém potenciálu kovu (například koroze oceli v mořské vodě).

Při kontaktu se vzduchem se na povrchu struktury objeví tenký film vlhkosti, ve kterém se rozpouští nečistoty ve vzduchu, jako je oxid uhličitý. V tomto případě se vytvoří řešení, která podporují elektrochemickou korozi. Různé části povrchu jakéhokoli kovu mají různé potenciály.

Důvodem může být přítomnost nečistot v kovu, rozdílné zpracování jeho jednotlivých sekcí, nerovné podmínky (prostředí), ve kterých jsou různé části kovového povrchu. V tomto případě se kovové povrchové sekce s elektronegativnějším potenciálem stávají anodami a rozpouštějí se.

Elektrochemická koroze je složitý jev, který se skládá z několika elementárních procesů. Anodový proces probíhá na anodových místech - kovové ionty (Me) přecházejí do roztoku a přebytečné elektrony (e), které zůstávají v kovu, se přesunou do katodového místa. Na katodových sekcích kovového povrchu jsou přebytečné elektrony absorbovány ionty, atomy nebo molekulami elektrolytů (depolarizátory), které jsou obnoveny:

e + D → [De],

kde D je depolarizátor; e je elektron.

Intenzita korozivního elektrochemického procesu závisí na rychlosti anodické reakce, při které kovový iont přechází z krystalové mřížky do roztoku elektrolytu, a katodického, který spočívá v asimilaci elektronů uvolněných během anodické reakce.

Možnost přechodu kovového iontu do elektrolytu je určena silou vazby s elektrony v mezerách krystalové mřížky. Čím silnější je vazba mezi elektrony a atomy, tím obtížnější je přechod kovového iontu na elektrolyt. V elektrolytech jsou kladně nabité částice - kationty a záporně nabité - anionty. Anionty a kationty připojují molekuly vody k sobě.

Struktura molekul vody určuje její polaritu. Mezi nabitými ionty a molekulami polární vody dochází k elektrostatické interakci, díky čemuž jsou polární molekuly vody určitým způsobem orientovány kolem aniontů a kationtů.

Během přechodu kovových iontů z krystalové mřížky do roztoku elektrolytu se uvolní ekvivalentní počet elektronů. Na rozhraní kov-elektrolyt se tedy vytvoří dvojitá elektrická vrstva, ve které je kov záporně nabitý a elektrolyt je kladný; existuje skok v potenciálu.

Schopnost kovových iontů převádět se do roztoku elektrolytu je charakterizována elektrodovým potenciálem, což je energetická charakteristika dvojité elektrické vrstvy.

Když tato vrstva dosáhne potenciálního rozdílu, přechod iontů do roztoku se zastaví (nastane rovnovážný stav).

Korozní diagram: K, K '- křivky katodické polarizace; A, A '- anodové polarizační křivky.

Do povaha selhání koroze Rozlišují se následující typy koroze:

1. solidnínebo obecná korozepokrývající celý povrch kovu pod vlivem tohoto korozivního prostředí. Trvalá koroze je charakteristická pro ochranné povlaky z oceli, hliníku, zinku a hliníku v jakémkoli prostředí, ve kterém odolnost daného materiálu nebo kovového povlaku není dostatečně vysoká.

Tento typ koroze je charakterizován relativně rovnoměrným postupným pronikáním do hloubky kovu po celé ploše, tj. Snížením tloušťky sekce prvku nebo tloušťky ochranného kovového povlaku.

V případě koroze v neutrálním, slabě alkalickém a mírně kyselém prostředí jsou strukturální prvky pokryty viditelnou vrstvou produktů koroze, po jejím mechanickém odstranění je povrch struktur drsný, ale bez zjevných vředů, bodů koroze a trhlin; během koroze v kyselém (a pro zinek, hliník a alkalické) prostředí se nemusí tvořit viditelná vrstva produktů koroze.

Oblasti nejvíce náchylné k tomuto typu koroze jsou zpravidla úzké štěrbiny, mezery, plochy pod hlavami šroubů, matic, další oblasti hromadění prachu a vlhkosti, protože skutečné trvání koroze v těchto oblastech je delší než na otevřených plochách.

K trvalé korozi dochází:

* jednotný který proudí stejnou rychlostí po celém povrchu kovu (například koroze uhlíkové oceli v roztocích H2S04);

* nerovný který postupuje s nestejnou rychlostí v různých částech kovového povrchu (například koroze uhlíkové oceli v mořské vodě);

* selektivní ve kterém je zničena jedna strukturální složka slitiny (grafitizace litiny) nebo jedna složka slitiny (dezincifikace mosazi).

2. lokální korozepokrývající jednotlivé části kovového povrchu.

Lokální koroze se stane:

* koroze skvrn typické pro hliníkové, hliníkové a zinkové povlaky v prostředích, ve kterých je jejich odolnost proti korozi téměř optimální, a pouze náhodné faktory mohou způsobit lokální narušení stavu stability materiálu.

Tento typ koroze se vyznačuje malou hloubkou pronikání koroze ve srovnání s příčnými (na povrchu) rozměry korozních lézí. Postižené oblasti jsou pokryty produkty koroze stejně jako nepřetržitá koroze. Při identifikaci tohoto typu koroze je nutné stanovit příčiny a zdroje dočasného lokálního zvýšení agresivity média v důsledku vniknutí kapalných médií (kondenzát, atmosférická vlhkost během úniků atd.) Na povrch struktury, lokální akumulaci nebo ukládání solí, prachu atd.

* koroze vředy typické pro uhlíkovou a nízkouhlíkovou ocel (v menší míře pro povlaky z hliníku, hliníku a zinku) při provozování struktur v kapalných médiích a půdách.

Ulcerózní koroze nízkolegované oceli za atmosférických podmínek je nejčastěji spojena s nepříznivou kovovou strukturou, tj. Se zvýšeným počtem nekovových inkluzí, především sulfidů s vysokým obsahem manganu.

Peptická koroze je charakterizována výskytem jednotlivých nebo více lézí na povrchu struktury, jejichž hloubka a příčné rozměry (od zlomků milimetru po několik milimetrů) jsou srovnatelné.

Obvykle je doprovázena tvorbou silných vrstev produktů koroze pokrývajících celý kovový povrch nebo jeho významné oblasti kolem jednotlivých velkých vředů (typické pro korozi nechráněných ocelových struktur v půdě). Peptická koroze deskových konstrukcí i konstrukčních prvků z tenkostěnných trubek a obdélníkových prvků uzavřené sekce s časem prochází s vytvářením otvorů ve stěnách až do tloušťky několika milimetrů.

Vředy jsou akutní koncentrátory stresu a mohou být iniciátory iniciace únavových trhlin a křehkých zlomenin. Pro vyhodnocení rychlosti ulcerativní koroze a předvídání jejího vývoje v dalším období se stanoví průměrné míry penetrace koroze v nejhlubších vředech a počet vředů na jednotku povrchu. Tato data by měla být dále použita při výpočtu únosnosti konstrukčních prvků.

* důlková koroze typické pro hliníkové slitiny, včetně eloxovaných a nerezových ocelí. Nízkolegovaná ocel je velmi vzácná pro korozi tohoto typu.

Téměř předpokladem pro rozvoj korozní důlkové koroze je účinek chloridů, které se mohou dostat na povrch struktur v jakémkoli stádiu, od metalurgické výroby (moření válcovaných výrobků) po provoz (ve formě solí, aerosolů, prachu).

Pokud je detekována důlková koroze, je nutné identifikovat zdroje chloridů a možnost eliminovat jejich účinky na kov. Koroze důlků je destrukce ve formě malých malých (nejvýše 1 - 2 mm v průměru) a hlubokých (hloubka větší než příčné rozměry).

* korozí, což způsobuje destrukci kovu skrz (například důlkovou nebo peptickou korozi plechu);

* vláknitá korozešíření ve formě nití hlavně pod nekovovými ochrannými povlaky (například na uhlíkové oceli pod lakovým filmem);

* povrchová korozevycházeje z povrchu, ale převážně sahající pod povrch kovu tak, že produkty selhání a koroze jsou koncentrovány v některých oblastech kovu; povrchová koroze často způsobuje, že kov nabobtná a delaminuje (například vytváření bublin na povrchu)
nekvalitní válcovaný plech během koroze nebo leptání);

* intergranulární koroze charakteristika nerezové oceli a tvrzených hliníkových slitin, zejména ve svařovacích oblastech, a vyznačuje se relativně rovnoměrným rozložením více trhlin ve velkých oblastech povrchu struktur. Hloubka trhlin je obvykle menší než jejich velikost na povrchu. Na každém místě vývoje tohoto typu koroze vznikají trhliny téměř současně z mnoha zdrojů, jejichž spojení s vnitřním nebo provozním namáháním není povinné. Pod optickým mikroskopem na příčných řezech z vybraných vzorků je vidět, že trhliny se šíří pouze podél hranic zrn kovu. Samostatná zrna a bloky se mohou drobit, což má za následek vředy a povrchový peeling. Tento typ koroze vede k rychlé ztrátě pevnosti a tažnosti kovů;

* koroze nože- lokalizovaná kovová koroze, která má tvar zářezu s nožem ve fúzní zóně svařovaných spojů ve vysoce agresivním prostředí (například případy koroze svarů chromniklové oceli X18H10 s vysokým obsahem uhlíku v silné HN0 3).

* korozní praskání - druh kvazi-křehkého lomu oceli a vysoce pevných hliníkových slitin pod vlivem statického tahového napětí a agresivních médií; vyznačující se tvorbou jednoduchých a vícenásobných trhlin spojených s koncentrací hlavního pracovního a vnitřního napětí. Praskliny se mohou šířit mezi krystaly nebo přes tělo zrn, ale s větší rychlostí v rovině kolmé na působící napětí než v rovině povrchu.

Uhlíková a nízkolegovaná ocel běžné a zvýšené pevnosti podléhá tomuto typu koroze v omezeném počtu prostředí: horké roztoky alkálií a dusičnanů, směsi СО - СО 2 - Н 2 - Н 2 О av prostředích obsahujících amoniak nebo sirovodík. Korozní praskání vysoce pevné oceli, jako jsou vysoce pevné šrouby a vysoce pevné hliníkové slitiny, se může vyvíjet v atmosférických podmínkách a v různých kapalných médiích.

Při určování skutečnosti, že je struktura poškozena korozním praskáním, je nutné zajistit, aby neexistovaly známky jiných forem kvazikřehkého lomu (studená křehkost, únava).

* lámavost korozezískaný kovem v důsledku koroze (např. zkřehnutí trubek z vysokopevnostních ocelí v podmínkách ropných vrtů sirovodíku); křehkost by měla být chápána jako vlastnost materiálu, který se zhroutí, aniž by došlo k znatelné absorpci mechanické energie v nevratné formě.

Kvantifikace koroze. Rychlost obecné koroze se odhaduje ztrátou kovu na jednotku plochy koroze , například v g / m2 ․ hnebo rychlostí penetrace koroze, tj. jednostranným snížením tloušťky neporušeného kovu ( P), například v mm / rok.

S rovnoměrnou korozí P = 8,75K / ρkde ρ - hustota kovu v g / cm3. U nerovnoměrné a lokální koroze je hodnocena maximální penetrace. Podle GOST 13819-68 je stanovena desetibodová stupnice obecné odolnosti proti korozi (viz tabulka). Ve zvláštních případech může být K. hodnocena jinými indikátory (ztráta mechanické pevnosti a tažnosti, zvýšení elektrického odporu, snížení odrazivosti atd.), Které jsou vybírány podle typu K. a účelu výrobku nebo konstrukce.

Desetibodová stupnice pro hodnocení celkové odolnosti kovů vůči korozi

Skupina odolnosti	Rychlost koroze kovů, *mm / rok.*	Skóre
Zcela odolné	Méně než 0,001	1
Velmi odolný	Více než 0,001 až 0,005	2
Velmi odolný	Více než 0,005 až 0,01	3
Perzistentní	Více než 0,01 až 0,05	4
Perzistentní	Více než 0,05 až 0,1	5
Nízká odolnost	Více než 0,1 až 0,5	6
Nízká odolnost	Více než 0,5 až 1,0	7
Nízká odolnost	Více než 1,0 až 5,0	8
Nízká odolnost	Více než 5,0 až 10,0	9
Nestabilní	Více než 10,0	10

Při výběru materiálů, které jsou za specifických podmínek odolné vůči různým agresivním prostředím, používají referenční tabulky koroze a chemické odolnosti materiálů nebo provádějí laboratorní a plnohodnotné (přímo na místě a v budoucím použití) korozní testy vzorků, jakož i celých poloprůmyslových jednotek a přístroje. Zkoušky v podmínkách přísnějších než provozních se nazývají zrychlené.

Použití různých metod ochrany kovů z koroze umožňuje do určité míry minimalizovat ztráty kovu z koroze. V závislosti na příčině koroze se rozlišují následující způsoby ochrany.

1) Zpracování prostředí, ve kterém dochází ke korozi. Podstatou metody je buď odstranit z prostředí ty látky, které hrají roli depolarizátoru, nebo izolovat kov od depolarizátoru. Například k odstranění kyslíku z vody se používají speciální látky nebo se vaří.

Odstranění kyslíku z korozivního prostředí se nazývá odvzdušnění.. Proces koroze je možné zpomalit zavedením speciálních látek do životního prostředí - inhibitory. Inhibitory těkavých látek a parních fází se široce používají, které chrání železné a neželezné kovové výrobky před atmosférickou korozí během skladování, přepravy atd.

Inhibitory se používají pro odvápňování parních kotlů, odvápňování z odpadních částí a pro skladování a přepravu kyseliny chlorovodíkové v ocelových nádobách. Jako organické inhibitory se jako organické inhibitory používají thiomočovina (chemický název je diamid sulfidu uhlíku C (NH2) 2S), diethylamin, urotropin (CH2) 6N4) a další aminové deriváty.

Jako anorganické inhibitory se používají silikáty (sloučeniny kovů s křemíkem Si), dusitany (sloučeniny s dusíkem N), dichromany alkalických kovů atd. Mechanismus působení inhibitorů spočívá v tom, že jejich molekuly jsou adsorbovány na povrchu kovu, což zabraňuje výskytu elektrodových procesů.

2) Ochranné nátěry. K izolaci kovu od okolního prostředí se na něj nanáší různé druhy povlaků: laky, barvy, kovové povlaky. Nejběžnější jsou nátěry barev, ale jejich mechanické vlastnosti jsou mnohem nižší než u kovových. Ten lze podle povahy ochranného účinku rozdělit na anodický a katodický.

Anodové povlaky. Pokud je kov potažen jiným elektronegativnějším kovem, pak v případě podmínek pro elektrochemickou korozi se povlak rozpadne, protože bude fungovat jako anoda. Příkladem anodového povlaku je chrom uložený na železe.

Katodové povlaky. V katodovém povlaku je standardní elektrodový potenciál pozitivnější než v chráněném kovu. Pokud povlaková vrstva izoluje kov od okolního prostředí, nedochází k elektrochemické korozi. Pokud dojde k poškození katodového povlaku, přestane kov chránit před korozí. Navíc dokonce zesiluje korozi základního kovu, protože ve výsledném galvanickém páru je anodou základní kov, který bude zničen. Příkladem je cínový povlak na železo (pocínované železo).

Při porovnání vlastností anodových a katodových povlaků tedy můžeme dojít k závěru, že anodové povlaky jsou nejúčinnější. Chrání základní kov i v případě narušení integrity povlaku, zatímco katodové povlaky chrání kov pouze mechanicky.

3) Elektrochemická ochrana. Existují dva typy elektrochemické ochrany: katodická a ochranná. V obou případech jsou vytvořeny podmínky pro výskyt vysokého elektronegativního potenciálu na chráněném kovu.

Ochrana běhounu . Produkt chráněný před korozí je připojen k kovovému šrotu z elektronegativnějšího kovu (běhounu). To je ekvivalentní vytvoření galvanického článku, ve kterém je chránič anodou a bude zničen. Například pro ochranu podzemních struktur (potrubí) je kovový šrot (běhoun) pohřben v určité vzdálenosti od nich a spojuje jej se strukturou.

Katodická ochrana Liší se od běhounu tím, že chráněná struktura umístěná v elektrolytu (půdní voda) je připojena ke katodě externího zdroje proudu. Kus kovového šrotu je umístěn ve stejném médiu, které je připojeno k anodě externího zdroje proudu. Kovový šrot podléhá destrukci, čímž chrání chráněnou strukturu před zničením.

V mnoha případech kov chrání před korozí stabilní oxidový film vytvořený na jeho povrchu (například Al 2 O 3 je vytvořen na povrchu hliníku, což brání další oxidaci kovu). Některé ionty, například Cl, však tyto filmy ničí a tím zvyšují korozi.

Koroze kovů způsobuje velké ekonomické škody. Lidstvo utrpí obrovské materiální ztráty v důsledku koroze potrubí, částí strojů, lodí, mostů, námořních struktur a technologického vybavení.

Koroze snižuje spolehlivost zařízení: vysokotlaké přístroje, parní kotle, kovové kontejnery na toxické a radioaktivní látky, lopatky a rotory turbín, části letadel atd. Vzhledem k možné korozi je nutné přeceňovat pevnost těchto výrobků, což znamená zvýšení spotřeby kovu, což vede k dalším ekonomickým nákladům. Koroze vede k prostojům výroby v důsledku výměny poškozeného zařízení, ke ztrátě surovin a produktů (únik oleje, plynu, vody), k nákladům na energii k překonání dodatečného odporu způsobeného snížením průřezů potrubí v důsledku ukládání reziv a jiných produktů koroze . Koroze také vede ke kontaminaci produktu, a tím ke snížení jeho kvality.

Náklady na pokrytí ztrát spojených s korozí se odhadují na miliardy rublů za rok. Odborníci odhadují, že v rozvinutých zemích jsou náklady na ztráty spojené s korozí 3 ... 4% hrubého národního důchodu.

Po dlouhou dobu intenzivní práce v metalurgickém průmyslu bylo velké množství kovu taveno a přeměněno na výrobky. Tento kov neustále koroduje. Taková situace se vyvinula, že ztráta kovu korozí ve světě je již asi 30% jeho roční produkce. Předpokládá se, že 10% zkorodovaného kovu je nenávratně ztraceno (hlavně ve formě rzi). Je možné, že v budoucnu bude vytvořena rovnováha, při které přibližně korozi ztratí přibližně tolik kovu, kolik bude znovu taveno. Z výše uvedeného vyplývá, že nejdůležitějším problémem je hledání nových a zdokonalení starých metod ochrany proti korozi.

Reference

Kozlovsky A.S. Zastřešení - M .: "Higher School", 1972

Akimov G.V., Základy doktríny koroze a ochrany kovů, M., 1946;

Tomashov N. D., Teorie koroze a ochrany kovů, M., 1959;

Evans, Yu. P., Koroze a oxidace kovů, trans. z angličtiny, M., 1962;

Rosenfeld I. L., Atmosférická koroze kovů, M., 1960;

Elektrochemická koroze - Nejběžnější forma koroze. K elektrochemii dochází, když kov kontaktuje okolní elektrolyticky vodivé médium. V tomto případě se oxidační složka korozivního média neobnoví současně s ionizací atomů kovu a jejich rychlosti závisí na elektrodovém potenciálu kovu. Hlavní příčinou elektrochemické koroze je termodynamická nestabilita kovů v jejich prostředí. Zrezivění potrubí, čalounění dna námořní lodi, různé kovové struktury v atmosféře jsou, a mnohem více, příklady elektrochemické koroze.

Elektrochemická koroze zahrnuje takové typy místního poškození, jako je důlková koroze, intergranulární koroze, štěrbina. Kromě toho procesy elektrochemická koroze vyskytují se v půdě, atmosféře, moři.

Elektrochemický korozní mechanismus může postupovat dvěma způsoby:

1) Homogenní mechanismus elektrochemické koroze:

Povrchová vrstva je splněna. považován za homogenní a homogenní;

Důvodem rozpuštění kovu je termodynamická možnost výskytu katodických nebo anodických dějů;

Sekce K a A migrují v čase;

Rychlost elektrochemické koroze závisí na kinetickém faktoru (čas);

Homogenní povrch lze považovat za omezující případ, který lze realizovat v tekutých kovech.

2) Heterogenní mechanismus elektrochemické koroze:

U tvrdých kovů není povrch homogenní, protože různé atomy zaujímají různé pozice v krystalové mřížce ve slitině;

Heterogenita je pozorována v přítomnosti cizích inkluzí ve slitině.

Elektrochemická koroze má některé rysy: je rozdělena do dvou současně probíhajících procesů (katodických a anodických), které jsou na sobě kineticky závislé; v některých částech povrchu může elektrochemická koroze nabýt místního charakteru; rozpuštění hlavního setkal. nastává přesně na anodách.

Povrch jakéhokoli kovu sestává z mnoha mikroelektrod zkratovaných skrz samotný kov. Výsledkem galvanických buněk při kontaktu s korozivním médiem je jejich elektrochemické ničení.

Příčiny lokálních galvanických buněk mohou být velmi odlišné:

1) heterogenita slitiny

Neromogenita se setkala. fáze v důsledku heterogenity slitiny a přítomnosti mikro- a makroinklúzí;

Nejednotnost oxidových filmů na povrchu v důsledku přítomnosti makropór a mikropórů, jakož i nerovnoměrná tvorba sekundárních produktů koroze;

Přítomnost hranic krystalových zrn na povrchu, dislokační výstup na povrch a krystalová anisotropie.

2) heterogenita média

Oblast s omezeným přístupem k oxidačnímu činidlu bude anoda ve vztahu k oblasti s volným přístupem, která urychluje elektrochemickou korozi.

3) heterogenita fyzických podmínek

Ozáření (ozařovaná oblast - anoda);

Dopad vnějších proudů (vstupním bodem bludného proudu je katoda, výstupním bodem je anoda);

Teplota (ve vztahu ke studeným oblastem, vyhřívané jsou anody) atd.

Když galvanický článek pracuje, dochází současně ke dvěma elektrodovým procesům:

Anoda - kovové ionty přecházejí do roztoku

Fe → Fe 2+ + 2e

Probíhá oxidační reakce.

Katodické - přebytečné elektrony jsou asimilovány molekulami nebo atomy elektrolytu, které jsou poté obnoveny. Na katodě probíhá redukční reakce.

O 2 + 2H 2 O + 4e → 4OH - (depolarizace kyslíku v neutrálním, alkalickém prostředí)

O 2 + 4H + + 4e → 2H 2 O (depolarizace kyslíku v kyselém prostředí)

2 H + + 2e → H2 (s depolarizací vodíku).

Brzdění anodového procesu také vede k inhibici katody.

Koroze kovů nastává přesně na anodě.

Když se dostanou do kontaktu dvě elektricky vodivé fáze (například setkané - střední), když je jedna z nich kladně nabitá a druhá záporná, vzniká mezi nimi potenciální rozdíl. Tento jev je spojen s výskytem dvojité elektrické vrstvy (DEL). Nabité částice jsou umístěny asymetricky na fázové hranici.

Potenciální skok v procesu elektrochemické koroze může nastat ze dvou důvodů:

Při dostatečně vysoké hydratační energii se kovové ionty mohou oddělit a projít do roztoku, přičemž na povrchu zůstává stejný počet elektronů, který určuje jeho záporný náboj. Negativně nabitý povrch přitahuje kationty k sobě. z řešení. Na fázové hranici je tedy dvojitá elektrická vrstva.

Kationty elektrolytu jsou vybíjeny na kovovém povrchu. To vede ke skutečnosti, že povrch je splněn. získává kladný náboj, který s anionty roztoku tvoří dvojitou elektrickou vrstvu.

Někdy nastane situace, když povrch není nabitý, a proto neexistuje DES. Potenciál pozorování tohoto jevu se nazývá potenciál nulového náboje (φ N). Každý kov má svůj vlastní potenciál nulového náboje.

Velikost elektrodového potenciálu má velmi velký vliv na povahu korozního procesu.

Potenciální skok mezi dvěma fázemi nelze měřit, ale pomocí kompenzační metody je možné změřit elektromotorickou sílu prvku (EMF), který se skládá z referenční elektrody (její potenciál je libovolně považován za nulu) a studované elektrody. Jako referenční elektroda se vezme standardní vodíková elektroda. EMF galvanického článku (standardní vodíková elektroda a studovaný článek) se nazývá potenciál elektrody. Jako referenční elektrody mohou také sloužit chlorid stříbrný, kalomel, nasycený síran měďnatý.

1953 Mezinárodní úmluva ve Stockholmu při záznamu bylo rozhodnuto vždy položit referenční elektrodu vlevo. V tomto případě vypočítejte EMF jako potenciální rozdíl pravé a levé elektrody.

E \u003d Vp - Vl

Pokud se pozitivní náboj uvnitř systému pohybuje zleva doprava, je emf prvku považován za pozitivní

Emax \u003d - (AGT) / mnF,

kde F je Faradayovo číslo. Pokud se kladné náboje pohybují opačným směrem, bude rovnice vypadat takto:

Emax \u003d + (AGT) / mnF.

V korozi v elektrolytech jsou nejběžnější a nejvýznamnější adsorpce (adsorpce kationtů nebo aniontů na fázové hranici) a elektrodové potenciály (přechod kationtů z kovu na elektrolyt nebo naopak).

Elektrodový potenciál, při kterém je kov v rovnováze se svými vlastními ionty, se nazývá rovnováha (reverzibilní). Závisí to na povaze kovové fáze, rozpouštědla, teplotě elektrolytu, aktivitě methiontů.

Rovnovážný potenciál se řídí Nernstovou rovnicí:

E \u003d E ο + (RT / nF) Lnα Me n +

kde, E ο - standardní potenciál splněn; R je molární plynová konstanta; n je stupeň oxidace iontu met.; T je teplota; F je Faradayovo číslo; a Me n + je aktivita met.

Při stanoveném rovnovážném potenciálu není pozorována elektrochemická koroze.

Pokud elektrický proud prochází elektrodou, je narušen jeho rovnovážný stav. Potenciál elektrody se liší v závislosti na směru a síle proudu. Změna rozdílu potenciálu, která vede ke snížení proudové síly, se obvykle nazývá polarizace. Snížení polarizace elektrod se nazývá depolarizace.

Rychlost elektrochemické koroze je nižší, čím větší je polarizace. Polarizace je charakterizována velikostí přepětí.

Existují tři typy polarizace:

Elektrochemické (při zpomalení anodových nebo katodových procesů);

Koncentrace (pozorováno, když je rychlost přístupu depolarizátoru k povrchu a odstraňování korozních produktů nízká);

Fáze (spojená s tvorbou nové fáze na povrchu).

Elektrochemická koroze je také pozorována při kontaktu dvou různých kovů. V elektrolytu tvoří galvanický pár. Čím elektroničtější z nich bude anoda. Anoda v procesu se postupně rozpustí. V tomto případě dochází ke zpomalení nebo dokonce k úplnému zastavení elektrochemické koroze na katodě (více elektropositivní). Například při kontaktu s duralem v niklu v mořské vodě bude duralumin intenzivně rozpuštěn.

Elektrochemická koroze je proces ničení kovu v důsledku vystavení galvanickým článkům, jejichž tvorba je možná v korozivním prostředí.

1

Korozí kovu se obvykle rozumí jeho oxidace pod vlivem kyselin, které jsou přítomny v roztocích, které přicházejí do styku s kovovými výrobky, nebo kyslíku ve vzduchu. Koroze nejčastěji postihuje kovy nacházející se vlevo od vodíku v takzvané řadě napětí. Mnoho jiných materiálů (nekovových), jako je například beton na stavbu, však také podléhá poškození korozí.

Koroze nastává v důsledku jakéhokoli elektrochemického nebo chemického procesu. Z tohoto důvodu je obvyklé jej dále rozdělit na elektrochemické a chemické.

Koroze vede k různému ničení materiálu, což může být:

nerovný a jednotný;
místní a kontinuální.

Pokud kov zažije kromě negativního vlivu vnějšího prostředí mechanické napětí, dojde k aktivaci (a podstatnému) všech projevů koroze, což je způsobeno destrukcí oxidových filmů na povrchu produktů a snížením tepelné stability materiálu.

Stojí za zmínku, že v některých případech způsobují korozní procesy regeneraci, a nikoli oxidaci složek obsažených v různých kovových slitinách. Pozoruhodným příkladem je redukce karbidů obsažených v mnoha ocelích vodíkem (takový nestandardní proces nastává při vysokých teplotách a tlacích).

2

Tato koroze je považována za nejběžnější. Objevuje se v případě, kdy médium charakterizované elektrolytickou vodivostí interaguje s kovem. Jinými slovy, nestabilita (termodynamická) kovů v prostředích, kde jsou umístěny, lze bezpečně nazvat její primární příčinou. Příkladem takové koroze známé jakékoli osobě je rez na čerstvém vzduchu struktur a výrobků vyrobených z litiny a různých druhů oceli (a tak dále), dna lodí v mořské vodě, inženýrské sítě a potrubí, skrze které jsou přepravovány různé kapaliny a agresivní sloučeniny.

Korozní prvek (obvykle se nazývá galvanický) se tvoří, když dva kovy, které mají různé potenciály (redox), přicházejí do styku. Takovým prvkem je obyčejný galvanický článek uzavřeného typu. V této buňce se kov s nižším potenciálem pomalu rozpustí a druhá složka (s vyšším potenciálem) obvykle nemění svůj stav.

Takové změny jsou nejčastěji vystaveny kovům, ve kterých je hodnota negativního potenciálu vysoká. V nich začíná proces koroze (tvorba korozní složky) již při vstupu malého množství cizího inkluze na povrch.

3

Popsané galvanické články jsou vytvořeny z různých důvodů. Nejprve se mohou tvořit kvůli heterogenitě slitiny, což vede k:

nerovnoměrná distribuce oxidových filmů na povrchu materiálu;
heterogenita kovové fáze;
přítomnost krystalů na hranicích zrn;
rozdíly ve tvorbě sekundárních rezních produktů;
anizotropie krystalů.

Také galvanické články vznikají z následujících důvodů:

teplotní nehomogenity, účinky vnějších proudů a ozáření;
přítomnost zón, do kterých oxidační činidlo vstupuje omezeným způsobem.

Vždy je třeba si uvědomit, že elektrochemické rezivění znamená výskyt dvou procesů současně - anodického a katodického. Z pohledu kinetiky jsou přímo spojeny. Základní kov se v anodě vždy rozpustí (oxidační reakce).

Katodickým procesem se rozumí situace, kdy „extra“ elektrony jsou absorbovány atomy nebo molekulami elektrolytu. Poté dojde k regeneraci elektronů. Katodový proces se zpomalí, pokud je zaznamenáno zpomalení anodového procesu. Jak vidíte, mechanismus elektrochemické koroze je velmi snadno pochopitelný. S tím se může vypořádat kdokoli.

4

Takovým jevem se rozumí destrukce kovu způsobená kontaktem korozivního média a materiálu. Navíc s takovou interakcí jsou okamžitě pozorovány dva procesy:

korozivní prostředí je obnoveno;
kov je oxidován.

Elektrochemická koroze kovů se liší od chemické koroze tím, že tato probíhá bez elektrického proudu. A hlavní příčina těchto typů koroze, která je termodynamická nestabilita, zůstává nezměněna. Kovy snadno přecházejí do různých stavů (včetně stabilnějších) a v tomto případě je zaznamenán pokles jejich termodynamického potenciálu.

v kapalných přípravcích, které nejsou klasifikovány jako elektrolyty;
plyn.

K neelektrolytovým kapalinám patří sloučeniny, které nejsou schopné vést elektrický proud:

anorganický: síra v roztaveném stavu, kapalný brom;
organické: benzín, petrolej, chloroform a další.

Neelektrolyty v čisté formě se nedotýkají kovů. Ale s výskytem velmi malého počtu nečistot v kapalinách "chemická koroze kovů" okamžitě "" začne "(a velmi prudce). V situacích, kdy reakce probíhá také při zvýšených teplotách, dochází k mnohem intenzivnější korozi. A pokud se voda dostane do neelektrolytických kapalin, mechanismus elektrochemické koroze, který jsme popsali výše, začíná.

Proces rezivění (chemický) nejčastěji probíhá v pěti fázích:

za prvé, oxidační činidlo se blíží k povrchu kovu;
chemisorpce činidla začíná na povrchu;
poté se začne tvořit oxidový film (interakce kovu a oxidačního činidla);
je zaznamenána desorpce materiálu a oxidů;
difúze do kapalného ne-elektrolytu oxidů je pevná.

Dvě fáze označené jako poslední nejsou pokaždé označeny.

5

Pod vlivem plynů mohou být kovové povrchy zničeny při vysoké teplotě. Odborníci nazývají tento jev plynovou korozi, která je považována za nejběžnější variantu chemického koroze. Varianta tohoto procesu známá každému je kontaktem kyslíku a kovového povrchu, který se vyznačuje dvěma indikátory:

tlak při specifické disociační teplotě oxidových par;
tlak (částečný) kyslíku.

Pokud je tlak kyslíku nižší než tlak disociace, objeví se čistý kov, pokud je více, vytvoří se oxid. Při stejných hodnotách bude reakce zcela vyvážená. S ohledem na to je snadné vypočítat, za jakých teplot existuje nebezpečí koroze.

Chemická koroze probíhá při různých rychlostech. Konkrétní hodnota posledně jmenovaného závisí na následujících faktorech:

vlastnosti produktů koroze;
vlastnosti plynného prostředí;
teplota
čas, během kterého je zaznamenána interakce kovu s médiem;
typy a složení slitin nebo kovových prvků.

Mezi všemi existujícími typy ničení kovů se nejčastěji vyskytuje elektrochemická koroze, ke které dochází v důsledku její interakce s elektrolyticky vodivým médiem. Hlavním důvodem tohoto jevu je termodynamická nestabilita kovů v prostředích, které je obklopují.

Tento druh koroze podléhá mnoha objektům a strukturám:

plynovody a vodní potrubí;
prvky vozidel;
ostatní kovové konstrukce.

Korozní procesy, tj. Rez, se mohou vyskytovat v atmosféře, v zemi a dokonce i ve slané vodě. Čištění kovových struktur před projevy elektrochemické koroze je složitý a zdlouhavý proces, proto je snazší zabránit jeho výskytu.

Hlavní odrůdy

Když dojde k korozi v elektrolytech, chemická energie se přemění na elektrickou energii. V tomto ohledu se to nazývá elektrochemické. Je obvyklé rozlišovat následující typy elektrochemické koroze.

Intergranulární

Mezikrystalová koroze označuje takový nebezpečný jev, ve kterém jsou hranice zrn niklu, hliníku a jiných kovů selektivně ničeny. V důsledku toho se ztratí pevnost a plastické vlastnosti materiálu. Hlavním nebezpečím tohoto druhu koroze je to, že není vždy vizuálně patrné.

Pitting

Důlní elektrochemická koroze je bodová léze jednotlivých částí povrchu mědi a jiných kovů. V závislosti na povaze léze jsou uzavřené, otevřené a povrchové důlky. Velikost postižených oblastí se může lišit od 0,1 mm do 1,5 mm.

Štrbina

Štěrbinová elektrochemická koroze se obvykle nazývá zesílený proces ničení kovových struktur v místech trhlin, mezer a trhlin. Ve vzduchu, směsích plynů a mořské vodě může dojít ke štěrbinové korozi. Tento typ ničení je charakteristický pro plynovody, dna lodí a mnoho dalších objektů.

Koroze je běžná za podmínek malého množství oxidačního činidla kvůli obtížnému přístupu ke stěnám mezery. To vede k hromadění korozivních produktů v mezerách. Elektrolyt obsažený ve vnitřním prostoru mezery se může měnit v důsledku hydrolýzy produktů koroze.

Za účelem ochrany kovů před štěrbinovou korozí je obvyklé použít několik metod:

utěsnění mezer a štěrbin;
elektrochemická ochrana;
inhibiční proces.

Jako preventivní metody by se měly používat pouze materiály, které jsou nejméně náchylné k rzi, jakož i kompetentní a racionální výstavba plynovodů a dalších důležitých zařízení od samého začátku.

Správná prevence je v mnoha případech jednodušší než následné čištění kovových struktur od tvrdohlavé rzi.

Jak se projevují různé typy koroze?

Jako příklad průběhu korozního procesu můžeme uvést destrukci různých zařízení, součástí automobilu, jakož i všech kovových konstrukcí a umístěných:

ve vzduchu;
ve vodách - mořích, řekách obsažených v půdě a pod půdou;
v technických prostředích atd.

V procesu rezivění se kov stává multielektronickým galvanickým článkem. Například, pokud měď a železo přijdou do styku v elektrolytickém médiu, měď je katoda a železo je anoda. Přivedením elektronů na měď vstoupí do roztoku železo ve formě iontů. Vodíkové ionty se začínají pohybovat směrem k mědi a jsou tam vypouštěny. Katoda se stává čím dál více zápornou, brzy se rovná potenciálu anody, v důsledku čehož se proces koroze začíná zpomalovat.

Různé typy koroze se projevují různými způsoby. Intenzivněji se elektrochemická koroze projevuje v případech, kdy se v katodě vyskytují inkluze kovů s menší aktivitou ve srovnání s korodováním - rez se na nich objevuje rychleji a je poměrně výrazný.

Ve vlhkém vzduchu a normální teplotě se vyskytuje atmosférická koroze. V tomto případě se na povrchu kovu vytvoří film vlhkosti s rozpuštěným kyslíkem. Proces ničení kovů se zvyšuje se zvyšující se vlhkostí vzduchu a obsahem plynných oxidů uhlíku a síry za předpokladu, že:

praskliny;
drsnost;
další faktory, které usnadňují kondenzační proces.

Koroze půdy nejvíce ovlivňuje různé podzemní stavby, plynovody, kabely a další struktury. K destrukci mědi a jiných kovů dochází díky jejich těsnému kontaktu s půdní vlhkostí, která také obsahuje rozpuštěný kyslík. K destrukci potrubí může dojít šest měsíců po datu jejich výstavby v případě, že se půda, ve které jsou instalovány, vyznačuje zvýšenou kyselostí.

Pod vlivem bludných proudů vyzařovaných z cizích předmětů dochází k elektrické korozi. Jeho hlavními zdroji jsou elektrické železnice, elektrické vedení a speciální instalace pracující na stálém elektrickém proudu. Tento druh koroze ve větší míře vyvolává destrukci:

plynovody;
všechny druhy staveb (mosty, hangáry);
napájecí kabely;
ropovody.

Akce současného provokuje vzhled sekcí vstupu a výstupu elektronů - tj. Katod a anod. Nejintenzivnější destruktivní proces je právě v oblastech s anodami, takže na nich je patrná rzi.

Korozi jednotlivých složek plynovodů a vodovodních potrubí může být způsobena tím, že proces jejich instalace je smíšený, tj. Nastává s použitím různých materiálů. Nejběžnějšími příklady jsou důlková koroze vyskytující se v měděných prvcích, jakož i bimetální koroze.

Při smíšené instalaci železných prvků se slitinami mědi a zinku je proces koroze méně kritický než při lití mědi, tj. U slitin mědi, zinku a cínu. Korozi potrubí lze zabránit pomocí speciálních metod.

Metody ochrany proti rzi

K boji proti zákeřné rzi se používají různé metody. Zvažte ty, které jsou nejúčinnější.

Metoda číslo 1

Jednou z nejpopulárnějších metod je elektrochemická ochrana litiny, oceli, titanu, mědi a dalších kovů. Na čem to je?

Elektrochemické zpracování kovů je zvláštní metoda zaměřená na změnu tvaru, velikosti a drsnosti povrchu anodickým rozpuštěním v elektrolytu pod vlivem elektrického proudu.

Aby byla zajištěna spolehlivá ochrana proti rzi, je nutné je ošetřit speciálními prostředky ještě před zahájením používání kovových výrobků, které ve svém složení obsahují různé složky organického a anorganického původu. Tato metoda umožňuje zabránit vzniku rzi v určitém čase, ale později budete muset povlak aktualizovat.

Elektrická ochrana je proces, při kterém je kovová struktura připojena k vnějšímu zdroji konstantního elektrického proudu. V důsledku toho se na jeho povrchu vytvoří polarizace elektrod katodového typu a všechny oblasti anod se začnou transformovat na katodové.

Elektrochemické zpracování kovů může nastat za účasti anody nebo katody. V některých případech dochází ke střídavému zpracování kovového produktu s oběma elektrodami.

Katodická ochrana proti korozi je nezbytná v situacích, kdy kov, který má být chráněn, nemá náchylnost k pasivaci. Na kovový produkt je připojen externí zdroj proudu, speciální stanice katodické ochrany. Tato metoda je vhodná pro ochranu plynovodů, vodovodních a topných potrubí. Tato metoda má však určité nevýhody ve formě praskání a ničení ochranných povlaků - k tomu dochází v případě výrazného posunutí potenciálu objektu v negativním směru.

Metoda číslo 2

Elektrosparkové zpracování kovů může být prováděno pomocí zařízení různých typů - bezkontaktních, kontaktních i anodově-mechanických.

Metoda číslo 3

Pro spolehlivou ochranu plynovodů a dalších potrubí před rzí se často používá metoda, jako je stříkání obloukem. Výhody této metody jsou zřejmé:

významná tloušťka ochranné vrstvy;
vysoká úroveň výkonu a spolehlivosti;
použití relativně levného vybavení;
jednoduchý technologický proces;
možnost použití automatizovaných linek;
nízké náklady na energii.

Mezi nevýhody této metody patří nízká účinnost při zpracování struktur v korozivním prostředí a v některých případech nedostatečná přilnavost k ocelové základně. V jiných situacích je taková elektrická ochrana velmi účinná.

Metoda číslo 4

Pro ochranu různých kovových konstrukcí - plynovody, mostní konstrukce, všechny druhy potrubí - je vyžadována účinná antikorozní úprava.

Tento postup se provádí v několika fázích:

důkladné odstranění tělesného tuku a olejů pomocí účinných rozpouštědel;
Čištění ošetřeného povrchu od solí rozpustných ve vodě se provádí pomocí profesionálních vysokotlakých zařízení;
odstranění existujících strukturálních chyb, zarovnání hran - to je nezbytné, aby se zabránilo nanesení třísek z aplikovaného nátěru;
důkladné čištění povrchu pískovacím strojem - to se provádí nejen pro odstranění rzi, ale také pro dosažení požadovaného stupně drsnosti;
aplikace antikorozního materiálu a další ochranné vrstvy.

Správná předúprava plynovodů a všech druhů kovových konstrukcí jim poskytne spolehlivou ochranu proti elektrochemické korozi během provozu.

Fráze „kovová koroze“ obsahuje mnohem více než název populární rockové kapely. Koroze nevratně ničí kov a mění jej na prach: ze všeho, co se vyrábí ve světě železa, se ve stejném roce úplně zhroutí 10%. Situace s ruským kovem vypadá něco takového - veškerý kov tavený ročně v každé šesté vysoké peci v naší zemi se před koncem roku stane rezavým nepořádkem.

Výraz „stojí pěkně penny“ ve vztahu k kovové korozi je více než pravdivý - roční škody způsobené korozí jsou nejméně 4% ročního příjmu jakékoli rozvinuté země a v Rusku se výše poškození počítá desetimístným číslem. Co způsobuje korozivní procesy kovů a jak se s nimi vypořádat?

Co je to kovová koroze

Zničení kovů v důsledku elektrochemické (rozpuštění ve vzdušném nebo vodním médiu obsahujícím vlhkost - elektrolyt) nebo chemické (vznik sloučenin kovů s chemickými látkami s vysokou agresivitou) interakce s vnějším prostředím. Korozní proces v kovech se může vyvíjet pouze v některých částech 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 (Fe 2 O 3 · H 2 O).

Chemická koroze

K tomuto procesu dochází v médiích, 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 kovů tvoří oxidový film.

Absolutně všechny kovy podléhají chemické korozi - železné i neželezné. Aktivní barevné kovy (například hliník) pod vlivem koroze jsou potaženy oxidovým filmem, který zabraňuje hluboké oxidaci a chrání kov. A takový méně aktivní kov, jako je měď, získává zelenavou patinu pod vlivem vzdušné vlhkosti. Oxidový film navíc nechrání kov před korozí ve všech případech - pouze pokud je krystalicko-chemická struktura vytvořeného filmu v souladu se strukturou kovu, jinak film nepomůže.

Slitiny podléhají různým typům koroze: některé prvky slitin nejsou oxidovány, ale jsou redukovány (například v kombinaci vysoké teploty a tlaku v ocelích jsou karbidy redukovány 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 impregnují 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 - vozidla a podzemní inženýrské sítě jsou obzvláště zasaženy (podle statistik jsou roční ztráty v USA způsobeny používáním solí v zimě). 2,5 miliardy dolarů).

Stává se následující: kovy (slitiny) ztratí některé atomy (jdou do elektrolytického roztoku ve formě iontů), elektrony, které nahrazují 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 do půdy, jsou kovy ničeny. Obzvláště často se vyskytují bludné proudy v místech pohybu pozemních elektrických vozidel (například tramvaje a železniční lokomotivy s elektrickou trakcí). Za pouhý rok jsou putovní proudy se silou 1A schopny rozpustit železo - 9,1 kg, zinek - 10,7 kg, olovo - 33,4 kg.

Jiné příčiny koroze kovů

Vývoj korozivních procesů přispívá k záření, odpadním produktům mikroorganismů a bakterií. Koroze způsobená mořskými mikroorganismy způsobuje poškození dna lodí a korozní procesy způsobené bakteriemi mají dokonce své vlastní jméno - biokorozi.

Kombinace účinků mechanického namáhání a vnějšího prostředí mnohokrát urychluje korozi kovů - jejich tepelná stabilita se snižuje, povrchové oxidové filmy jsou poškozeny a na místech, kde se vyskytují nehomogenity a praskliny, je aktivována elektrochemická koroze.

Opatření na ochranu proti korozi

Nevyhnutnými důsledky technologického pokroku je znečištění našeho životního prostředí - proces, který urychluje korozi kovů, protože vnější prostředí je vůči nim stále agresivnější. Neexistují žádné způsoby, jak zcela eliminovat korozní destrukci kovů, vše, co lze udělat, je co nejvíce zpomalit tento proces.

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.

Během tisíců let se lidstvo snažilo chránit kovové výrobky před chemickou korozí, některé z nich se dodnes používají: potahování tukem nebo olejem, jiné kovy méně korozivní (nejstarší metoda, která pocínuje více než 2 tisíce let) cín)).

Ochrana proti korozi s nekovovými povlaky

Nekovové povlaky - barvy (alkyd, olej a smalt), laky (syntetické, bituminózní a dehtové) a polymery tvoří ochranný film na povrchu kovů, který vylučuje (svou integritou) kontakt s vnějším prostředím a vlhkostí.

Použití barev a laků je výhodné v tom, že tyto ochranné povlaky mohou být aplikovány přímo na místo instalace a stavby. Způsoby nanášení nátěrových hmot a laků jsou jednoduché a mechanizované, poškozené nátěry lze opravovat „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, za nichž bude kovová konstrukce provozována; potřeba používat výhradně vysoce kvalitní barvy a laky; přísné dodržování technologie aplikace na kovové povrchy. Barvy a laky se nejlépe nanášejí v několika vrstvách - jejich množství zajistí lepší ochranu před povětrnostními vlivy na kovovém povrchu.

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

Ochrana železa před korozí povlaky jiných kovů

Existují dva typy povlaků s inhibitory kovů - nášlapná vrstva (povlaky se zinkem, hliníkem a kadmiem) a odolná vůči korozi (povlaky se stříbrem, mědí, niklem, chromem a olovem). Inhibitory jsou aplikovány chemicky: první skupina kovů má velkou elektronegativitu s ohledem na železo, druhá - velkou 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.

Pozinkované železné a ocelové armatury, jakož i vodovodní potrubí - tato operace často zvyšuje jejich odolnost proti korozi, ale pouze ve studené vodě (při vedení horké vody se galvanizované trubky opotřebují rychleji než ne galvanizované). I přes účinnost galvanizace neposkytuje ideální ochranu - zinkový povlak často obsahuje praskliny, jejichž odstranění vyžaduje předběžné pokovování kovových povrchů niklem (niklový povlak). Zinkové povlaky neumožňují na ně nanášet nátěrové hmoty a laky - 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 nátěr bude stabilní. Kromě toho má hliníkový povlak ve srovnání s galvanickým povlakem větší odolnost v agresivním prostředí. Aluminizace je špatně distribuována kvůli složitosti aplikace tohoto povlaku na kovový plech - hliník v roztaveném stavu je vysoce agresivní vůči jiným kovům (z tohoto důvodu nemůže být tavenina hliníku obsažena v ocelové lázni). Možná bude tento problém zcela vyřešen ve velmi blízké budoucnosti - ruští vědci našli původní metodu provádění aluminizace. Podstatou vývoje není ponoření ocelového plechu do roztaveného hliníku, ale zvýšení tekutého hliníku do ocelového plechu.

Zlepšení odolnosti proti korozi přidáním slitin do slitin oceli

Zavedení chromu, titanu, manganu, niklu a mědi do slitiny oceli umožňuje získat legovanou ocel s vysokými antikorozními vlastnostmi. Zvláštní odolnost vůči slitinám oceli je dána velkým podílem chrómu, díky čemuž se na povrchu struktur vytváří oxidový film o vysoké hustotě. Zavedení ocelí s nízkou legovanou a uhlíkovou ocelí (od 0,2% do 0,5%) umožňuje zvýšit jejich odolnost proti korozi 1,5 až 2krát. Legující přísady se do oceli zavádějí v souladu s Tammanovým pravidlem: vysoké odolnosti proti korozi se dosáhne, když osm atomů železa má jeden atom legujícího kovu.

Elektrochemická měření koroze

Pro jeho snížení je nutné snížit korozivní aktivitu média zavedením nekovových inhibitorů a snížit počet složek schopných zahájit elektrochemickou reakci. Tímto způsobem dojde ke snížení kyselosti půd a vodných roztoků při styku s kovy. Pro snížení koroze železa (jeho slitin), jakož i mosazi, mědi, olova a zinku, je nutné z vodných roztoků odstranit oxid uhličitý a kyslík. V elektroenergetice jsou chloridy odstraňovány z vody, což může mít vliv na místní korozi. Při vápnění půdy lze snížit její kyselost.

Ochrana proti proudu proudu

Elektrickou korozi podzemních rozvodů a podzemních kovových konstrukcí je možné omezit několika pravidly:

staveniště, které slouží jako zdroj bludného proudu, musí být spojeno kovovým vodičem s kolejnicí tramvajové komunikace;
trasy topné sítě by měly být umístěny v maximální vzdálenosti od železnic, podél nichž se pohybují elektrická vozidla, aby se minimalizoval počet křižovatek;
použití elektrických izolačních trubkových podpěr ke zvýšení přechodového odporu mezi půdou a potrubími;
na vstupech do objektů (potenciální zdroje bludných proudů) je nutné instalovat izolační příruby;
instalovat vodivé podélné propojky na přírubové armatury a dilatační spáry ucpávky - zvýšit podélnou elektrickou vodivost na chráněném úseku potrubí;
pro vyrovnání potenciálů potrubí umístěných paralelně je nutné nainstalovat příčné elektrické propojky v sousedních sekcích.

Ochrana kovových předmětů vybavených izolací, jakož i malých ocelových konstrukcí, se provádí pomocí běhounu, který funguje jako anoda. Materiál běhounu je jedním z aktivních kovů (zinek, hořčík, hliník a jejich slitiny) - přebírá většinu elektrochemické koroze, hroutí a zachovává hlavní strukturu. Například jedna hořčíková anoda poskytuje ochranu 8 km potrubí.

Abdyuzhanov Rustam, speciálně pro RMNT.ru