Metalkorrosion Рårsager og beskyttelsesmetoder

Indholdet af artiklen



Korrosion af metallet indeholder meget mere end navnet p√• et popul√¶rt rockeband. Korrosion √łdel√¶gger uigenkaldeligt metallet og omdanner det til st√łv: af alt jern, der er produceret i verden, vil 10% fuldst√¶ndigt kollapse i det samme √•r. Situationen med russisk metal ser s√•dan ud – alt metal, der smeltes i et √•r i hver sjette h√łjovn i vores land, bliver rustigt st√łv inden √•rets udgang.

Destruktion af metaller

Udtrykket “koster en smuk krone” i forhold til metalkorrosion er mere end sandt – den √•rlige skade for√•rsaget af korrosion er mindst 4% af den √•rlige indkomst i ethvert udviklet land, og i Rusland beregnes skaderne i ti cifre. S√• hvad der for√•rsager √¶tsende processer i metaller, og hvordan man h√•ndterer dem?

Hvad er metal korrosion

Destruktion af metaller som et resultat af elektrokemisk (opl√łsning i et fugtighedsindholdende luft- eller vandmilj√ł – elektrolyt) eller kemisk (dannelse af metalforbindelser med kemiske stoffer med h√łj aggression) interaktion med milj√łet. Korrosionsprocessen i metaller kan kun udvikle sig i nogle omr√•der af overfladen (lokal korrosion), d√¶kke hele overfladen (ensartet korrosion) eller √łdel√¶gge metallet langs korngr√¶nser (intergranul√¶r korrosion).

Metal under p√•virkning af ilt og vand bliver et l√łst lysebrunt pulver, bedre kendt som rust (Fe2O3H2OM).

Kemisk korrosion

Denne proces forekommer i milj√łer, der ikke er ledere af elektrisk str√łm (t√łrre gasser, organiske v√¶sker – olieprodukter, alkoholer osv.), Og intensiteten af ‚Äč‚Äčkorrosion √łges med stigende temperatur – som et resultat dannes en oxidfilm p√• metaloverfladen.

Alle metaller, b√•de jernholdige og ikke-jernholdige, uds√¶ttes for kemisk korrosion. Aktive ikke-jernholdige metaller (for eksempel aluminium) under p√•virkning af korrosion er d√¶kket med en oxidfilm, der forhindrer dyb oxidation og beskytter metallet. Og s√•dan et lavaktivt metal som kobber f√•r under p√•virkning af fugt i luften en gr√łnlig blomst – patina. Desuden beskytter oxidfilmen ikke metallet mod korrosion i alle tilf√¶lde – kun hvis den krystalkemiske struktur af den dannede film er i overensstemmelse med metalkonstruktionen, ellers vil filmen ikke g√łre noget..

Patina kobber

Legeringer er modtagelige for en anden type korrosion: nogle elementer i legeringerne oxideres ikke, men reduceres (for eksempel i kombinationen af ‚Äč‚Äčh√łj temperatur og tryk i st√•l forekommer reduktion af carbider med brint), mens legeringerne helt mister de n√łdvendige egenskaber.

Elektrokemisk korrosion

Processen med elektrokemisk korrosion kr√¶ver ikke obligatorisk neds√¶nkning af metallet i elektrolytten – en tilstr√¶kkelig tynd elektrolytisk film p√• dens overflade (ofte elektrolytiske opl√łsninger impr√¶gnerer omgivelserne omkring metallet (beton, jord osv.)). Den mest almindelige √•rsag til elektrokemisk korrosion er den udbredte anvendelse af husholdnings- og industrisalte (natrium- og kaliumchlorider) til at fjerne is og sne p√• veje om vinteren – biler og underjordiske v√¶rkt√łjer p√•virkes is√¶r (if√łlge statistikker er de √•rlige tab i USA af brugen af ‚Äč‚Äčsalte om vinteren 2,5 milliarder dollars).

F√łlgende sker: metaller (legeringer) mister nogle af deres atomer (de passerer ind i den elektrolytiske opl√łsning i form af ioner), elektroner, der erstatter de mistede atomer, oplader metallet med en negativ ladning, mens elektrolytten har en positiv ladning. Et galvanisk par dannes: metallet √łdel√¶gges, gradvist bliver alle dets partikler en del af opl√łsningen. Elektrokemisk korrosion kan v√¶re for√•rsaget af vandl√łbstr√łmme, der opst√•r fra l√¶kage af en del af str√łmmen fra det elektriske kredsl√łb til vandige opl√łsninger eller i jorden og derfra i en metalstruktur. P√• de steder, hvor omstr√łmte str√łmme efterlader metalstrukturer tilbage i vand eller jord, forekommer metal√łdel√¶ggelse. Det er is√¶r almindeligt, at vandl√łbstr√łmme forekommer i bev√¶gelsessteder for elektrisk jordtransport (f.eks. Sporvogne og jernbanelokomotiver p√• elektrisk tr√¶kkraft). P√• bare et √•r er vandrende str√łmme p√• 1A i stand til at opl√łse jern – 9,1 kg, zink – 10,7 kg, bly – 33,4 kg.

Andre årsager til metalkorrosion

Udviklingen af ‚Äč‚Äč√¶tsende processer letter ved str√•ling, affaldsprodukter fra mikroorganismer og bakterier. Korrosion for√•rsaget af marine mikroorganismer skader bunden af ‚Äč‚Äčmarine fart√łjer, og √¶tsende processer for√•rsaget af bakterier har endda deres eget navn – biokorrosion.

Ætsende processer

Kombinationen af ‚Äč‚Äčvirkningerne af mekaniske belastninger og det ydre milj√ł fremskynder i h√łj grad korrosionen af ‚Äč‚Äčmetaller – deres termiske stabilitet falder, overfladoxidfilm er beskadiget, og p√• de steder, hvor inhomogeniteter og revner vises, aktiveres elektrokemisk korrosion.

Forebyggelse af korrosion mod metaller

En uundg√•elig konsekvens af teknologiske fremskridt er forureningen af ‚Äč‚Äčvores milj√ł – en proces, der fremskynder korrosion af metaller, da det ydre milj√ł bliver stadig mere aggressivt over for dem. Der er ingen m√•de at fjerne den korrosive √łdel√¶ggelse af metaller fuldst√¶ndigt, alt hvad der kan g√łres er at bremse denne proces s√• meget som muligt.

For at minimere √łdel√¶ggelse af metaller kan du g√łre f√łlgende: mindske aggressionen af ‚Äč‚Äčmilj√łet omkring metalproduktet; √łge metalets modstand mod korrosion udelukker samspillet mellem metal og stoffer fra det ydre milj√ł, der viser aggression.

I tusinder af √•r har menneskeheden fors√łgt mange m√•der at beskytte metalprodukter mod kemisk korrosion, nogle af dem bruges til i dag: bel√¶gning med fedt eller olie, andre metaller, der korroderer i mindre grad (den √¶ldste metode, der er mere end 2 tusind √•r gammel, er tinning (bel√¶gning) tin)).

Anti-korrosionsbeskyttelse med ikke-metalliske belægninger

Ikke-metalbel√¶gninger – malinger (alkyd, olie og emaljer), lakker (syntetisk, bitumin√łs og tj√¶re) og polymerer danner en beskyttende film p√• overfladen af ‚Äč‚Äčmetaller, undtagen (med dens integritet) kontakt med det ydre milj√ł og fugtighed.

Anvendelsen af ‚Äč‚Äčmalinger og lakker er fordelagtig, fordi disse beskyttelsesbel√¶gninger kan p√•f√łres direkte p√• monterings- og byggepladsen. Metoder til p√•f√łring af maling og lakker er enkle og tilg√¶ngelige for mekanisering, beskadigede bel√¶gninger kan gendannes “p√• stedet” – under drift har disse materialer en relativt lave omkostning, og deres forbrug pr. Enhedsareal er lille. Deres effektivitet afh√¶nger imidlertid af overholdelsen af ‚Äč‚Äčflere betingelser: overholdelse af de klimatiske forhold, hvori metalstrukturen vil blive brugt; behovet for at udelukkende bruge maling og lak af h√łj kvalitet; streng overholdelse af teknologien til anvendelse p√• metaloverflader. Malinger og lakker p√•f√łres bedst i flere lag – deres m√¶ngde giver den bedste beskyttelse mod forvitring p√• metaloverfladen.

Beskyttende overtræk mod korrosion

Polymerer såsom epoxyharpikser og polystyren, polyvinylchlorid og polyethylen kan fungere som beskyttende overtræk mod korrosion. Under byggearbejder er armerede betonindlejrede dele dækket med belægninger fra en blanding af cement og perchlorovinyl, cement og polystyren.

Jernbeskyttelse mod korrosion ved overtræk af andre metaller

Der er to typer metalinhibitorbel√¶gninger – slidbane (zink-, aluminium- og cadmiumbel√¶gninger) og korrosionsbestandige (s√łlv-, kobber-, nikkel-, chrom- og blybel√¶gninger). Inhibitorer anvendes kemisk: den f√łrste gruppe af metaller har en h√łj elektronegativitet i forhold til jern, den anden – en h√łj elektropositivitet. De mest udbredte i vores hverdag er metalbel√¶gninger af jern med tin (tinplade, d√•ser er fremstillet af det) og zink (galvaniseret jern – tagd√¶kning), opn√•et ved at tr√¶kke pladejern gennem smelten af ‚Äč‚Äčet af disse metaller.

St√łbejerns- og st√•lfittings samt vandr√łr er ofte galvaniserede – denne operation √łger deres korrosionsbestandighed markant, men kun i koldt vand (n√•r varmt vand leveres, slides galvaniserede r√łr hurtigere end ikke-galvaniserede). P√• trods af effektiviteten af ‚Äč‚Äčgalvanisering giver den ikke ideel beskyttelse – zinkbel√¶gning indeholder ofte revner, som kr√¶ver en forel√łbig nikkelbel√¶gning af metaloverflader (nikkelbel√¶gning) for at fjerne dem. Zinkbel√¶gninger tillader ikke anvendelse af maling og lakker p√• dem – der er ingen stabil bel√¶gning.

Den bedste l√łsning til korrosionsbeskyttelse er en aluminiumsbel√¶gning. Dette metal har en lavere specifik tyngdekraft, hvilket betyder, at det forbruges mindre, aluminiserede overflader kan males, og malingslaget vil v√¶re stabilt. Derudover er aluminiumbel√¶gningen i sammenligning med den galvaniserede bel√¶gning mere modstandsdygtig over for aggressive milj√łer. Aluminium bruges ikke i vid udstr√¶kning p√• grund af vanskeligheden ved at p√•f√łre denne bel√¶gning p√• en metalplade – aluminium i smeltet tilstand viser stor aggression over for andre metaller (af denne grund kan aluminiumsmelten ikke indeholdes i et st√•lbad). M√•ske vil dette problem blive helt l√łst i en meget n√¶r fremtid – den originale metode til udf√łrelse af aluminering blev fundet af russiske forskere. Essensen af ‚Äč‚Äčudviklingen er ikke at neddyppe st√•lpladen i aluminiumsmelten, men at h√¶ve det flydende aluminium til st√•lpladen.

For√łgelse af korrosionsbestandighed ved at tils√¶tte legeringsadditiver til st√•llegeringer

Indf√łrelsen af ‚Äč‚Äčchrom, titan, mangan, nikkel og kobber i en st√•llegering g√łr det muligt at opn√• et legeret st√•l med h√łje korrosionsegenskaber. St√•llegeringen er is√¶r modstandsdygtig over for en stor andel af chrom, p√• grund af hvilken der dannes en h√łjdensitetsoxidfilm p√• overfladen af ‚Äč‚Äčstrukturer. Indf√łrelsen af ‚Äč‚Äčkobber i sammens√¶tningen af ‚Äč‚Äčlavlegeret st√•l og kulstofst√•l (fra 0,2% til 0,5%) g√łr det muligt at √łge deres korrosionsbestandighed med 1,5-2 gange. Legeringsadditiver indf√łres i st√•lsammens√¶tningen i overensstemmelse med Tamman-reglen: h√łj korrosionsbestandighed opn√•s, n√•r der er et legerende metalatom for hvert otte jernatomer.

Forebyggelse af korrosion

For at reducere det er det n√łdvendigt at formindske den korrosive aktivitet af mediet ved at indf√łre ikke-metalliske inhibitorer og at reducere antallet af komponenter, der er i stand til at starte en elektrokemisk reaktion. Denne metode vil reducere surhedsgraden af ‚Äč‚Äčjord og vandige opl√łsninger i kontakt med metaller. For at reducere korrosion af jern (dets legeringer) samt messing, kobber, bly og zink, skal kuldioxid og ilt fjernes fra vandige opl√łsninger. Kraftindustrien fjerner klorider fra vand, der kan p√•virke lokal korrosion. Begr√¶nsning af jorden kan reducere dens surhedsgrad.

Beskyttelse mod vandl√łb

Det er muligt at reducere elektrokorrosion af underjordiske v√¶rkt√łjer og nedgravede metalstrukturer, hvis der overholdes flere regler:

  • sektionen af ‚Äč‚Äčstrukturen, der tjener som en str√łmstr√łmskilde, skal forbindes med en metalleder til sporvognen;
  • opvarmningsnetv√¶rksruter b√łr placeres s√• langt som muligt fra de jernbaner, langs hvilke elektriske k√łret√łjer k√łrer, for at minimere antallet af kryds.
  • anvendelse af isolerende r√łrst√łtter til at √łge overgangsbestandigheden mellem jord og r√łrledninger;
  • ved indgange til genstande (potentielle kilder til vandl√łbstr√łmme) er det n√łdvendigt at installere isolerende flanger;
  • p√• flangefittings og udvidelsesfuger til pakningskasse, installer ledende langsg√•ende jumpere – for at √łge den langsg√•ende elektriske ledningsevne p√• det beskyttede afsnit af r√łrledninger;
  • for at udligne potentialerne i r√łrledninger, der er placeret parallelt, er det n√łdvendigt at installere tv√¶rg√•ende elektriske hoppere i tilst√łdende sektioner.

Beskyttelsen af ‚Äč‚Äčisolerede metalgenstande og sm√• st√•lkonstruktioner opn√•s med en beskytter, der fungerer som en anode. Materialet til beskyttelsesanordningen er et af de aktive metaller (zink, magnesium, aluminium og deres legeringer) – det tager det meste af den elektrokemiske korrosion ved at kollapse og bevare hovedstrukturen. En magnesiumanode beskytter for eksempel 8 km r√łrledning.

L√¶s mere  Varmeapparater: skumglas, plast og flydende keramik
Bed√łm denne artikel
( Ingen vurderinger endnu )
Tilf√łj kommentarer

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