...

Metalkorrosion – årsager og beskyttelsesmetoder

Metalkorrosion er et almindeligt problem som har stor indflydelse på strukturlivet. Denne artikel gennemgår årsagerne til metalkorrosion og nogle effektive metoder til at beskytte mod den. Vi undersøger også de fordele, der er ved brug af disse metoder: lavere reparationsog vedligeholdelsesomkostninger samt forlænget levetid på metalstrukturer.

Indholdet af artiklen



Korrosion af metallet indeholder meget mere end navnet på et populært rockeband. Korrosion ødelægger uigenkaldeligt metallet og omdanner det til støv: af alt jern, der er produceret i verden, vil 10% fuldstændigt kollapse i det samme år. Situationen med russisk metal ser sådan ud – alt metal, der smeltes i et år i hver sjette højovn i vores land, bliver rustigt støv inden årets udgang.

Destruktion af metaller

Udtrykket “koster en smuk krone” i forhold til metalkorrosion er mere end sandt – den årlige skade forårsaget af korrosion er mindst 4% af den årlige indkomst i ethvert udviklet land, og i Rusland beregnes skaderne i ti cifre. Så hvad der forårsager ætsende processer i metaller, og hvordan man håndterer dem?

Hvad er metal korrosion

Destruktion af metaller som et resultat af elektrokemisk (opløsning i et fugtighedsindholdende luft- eller vandmiljø – elektrolyt) eller kemisk (dannelse af metalforbindelser med kemiske stoffer med høj aggression) interaktion med miljøet. Korrosionsprocessen i metaller kan kun udvikle sig i nogle områder af overfladen (lokal korrosion), dække hele overfladen (ensartet korrosion) eller ødelægge metallet langs korngrænser (intergranulær korrosion).

Metal under påvirkning af ilt og vand bliver et løst lysebrunt pulver, bedre kendt som rust (Fe2O3H2OM).

Kemisk korrosion

Denne proces forekommer i miljøer, der ikke er ledere af elektrisk strøm (tørre gasser, organiske væsker – olieprodukter, alkoholer osv.), Og intensiteten af ​​korrosion øges med stigende temperatur – som et resultat dannes en oxidfilm på metaloverfladen.

Alle metaller, både jernholdige og ikke-jernholdige, udsættes for kemisk korrosion. Aktive ikke-jernholdige metaller (for eksempel aluminium) under påvirkning af korrosion er dækket med en oxidfilm, der forhindrer dyb oxidation og beskytter metallet. Og sådan et lavaktivt metal som kobber får under påvirkning af fugt i luften en grønlig blomst – patina. Desuden beskytter oxidfilmen ikke metallet mod korrosion i alle tilfælde – kun hvis den krystalkemiske struktur af den dannede film er i overensstemmelse med metalkonstruktionen, ellers vil filmen ikke gøre noget..

Patina kobber

Legeringer er modtagelige for en anden type korrosion: nogle elementer i legeringerne oxideres ikke, men reduceres (for eksempel i kombinationen af ​​høj temperatur og tryk i stål forekommer reduktion af carbider med brint), mens legeringerne helt mister de nødvendige egenskaber.

Elektrokemisk korrosion

Processen med elektrokemisk korrosion kræver ikke obligatorisk nedsænkning af metallet i elektrolytten – en tilstrækkelig tynd elektrolytisk film på dens overflade (ofte elektrolytiske opløsninger imprægnerer omgivelserne omkring metallet (beton, jord osv.)). Den mest almindelige årsag til elektrokemisk korrosion er den udbredte anvendelse af husholdnings- og industrisalte (natrium- og kaliumchlorider) til at fjerne is og sne på veje om vinteren – biler og underjordiske værktøjer påvirkes især (ifølge statistikker er de årlige tab i USA af brugen af ​​salte om vinteren 2,5 milliarder dollars).

Følgende sker: metaller (legeringer) mister nogle af deres atomer (de passerer ind i den elektrolytiske opløsning 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 ødelægges, gradvist bliver alle dets partikler en del af opløsningen. Elektrokemisk korrosion kan være forårsaget af vandløbstrømme, der opstår fra lækage af en del af strømmen fra det elektriske kredsløb til vandige opløsninger eller i jorden og derfra i en metalstruktur. På de steder, hvor omstrømte strømme efterlader metalstrukturer tilbage i vand eller jord, forekommer metalødelæggelse. Det er især almindeligt, at vandløbstrømme forekommer i bevægelsessteder for elektrisk jordtransport (f.eks. Sporvogne og jernbanelokomotiver på elektrisk trækkraft). På bare et år er vandrende strømme på 1A i stand til at opløse jern – 9,1 kg, zink – 10,7 kg, bly – 33,4 kg.

Andre årsager til metalkorrosion

Udviklingen af ​​ætsende processer letter ved stråling, affaldsprodukter fra mikroorganismer og bakterier. Korrosion forårsaget af marine mikroorganismer skader bunden af ​​marine fartøjer, og ætsende processer forårsaget af bakterier har endda deres eget navn – biokorrosion.

Ætsende processer

Kombinationen af ​​virkningerne af mekaniske belastninger og det ydre miljø fremskynder i høj grad korrosionen af ​​metaller – deres termiske stabilitet falder, overfladoxidfilm er beskadiget, og på de steder, hvor inhomogeniteter og revner vises, aktiveres elektrokemisk korrosion.

Forebyggelse af korrosion mod metaller

En uundgåelig konsekvens af teknologiske fremskridt er forureningen af ​​vores miljø – en proces, der fremskynder korrosion af metaller, da det ydre miljø bliver stadig mere aggressivt over for dem. Der er ingen måde at fjerne den korrosive ødelæggelse af metaller fuldstændigt, alt hvad der kan gøres er at bremse denne proces så meget som muligt.

For at minimere ødelæggelse af metaller kan du gøre følgende: mindske aggressionen af ​​miljøet omkring metalproduktet; øge metalets modstand mod korrosion udelukker samspillet mellem metal og stoffer fra det ydre miljø, der viser aggression.

I tusinder af år har menneskeheden forsøgt mange måder at beskytte metalprodukter mod kemisk korrosion, nogle af dem bruges til i dag: belægning med fedt eller olie, andre metaller, der korroderer i mindre grad (den ældste metode, der er mere end 2 tusind år gammel, er tinning (belægning) tin)).

Anti-korrosionsbeskyttelse med ikke-metalliske belægninger

Ikke-metalbelægninger – malinger (alkyd, olie og emaljer), lakker (syntetisk, bituminøs og tjære) og polymerer danner en beskyttende film på overfladen af ​​metaller, undtagen (med dens integritet) kontakt med det ydre miljø og fugtighed.

Anvendelsen af ​​malinger og lakker er fordelagtig, fordi disse beskyttelsesbelægninger kan påføres direkte på monterings- og byggepladsen. Metoder til påføring af maling og lakker er enkle og tilgængelige for mekanisering, beskadigede belægninger kan gendannes “på stedet” – under drift har disse materialer en relativt lave omkostning, og deres forbrug pr. Enhedsareal er lille. Deres effektivitet afhænger imidlertid af overholdelsen af ​​flere betingelser: overholdelse af de klimatiske forhold, hvori metalstrukturen vil blive brugt; behovet for at udelukkende bruge maling og lak af høj kvalitet; streng overholdelse af teknologien til anvendelse på metaloverflader. Malinger og lakker påføres bedst i flere lag – deres mængde giver den bedste beskyttelse mod forvitring på 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 metalinhibitorbelægninger – slidbane (zink-, aluminium- og cadmiumbelægninger) og korrosionsbestandige (sølv-, kobber-, nikkel-, chrom- og blybelægninger). Inhibitorer anvendes kemisk: den første gruppe af metaller har en høj elektronegativitet i forhold til jern, den anden – en høj elektropositivitet. De mest udbredte i vores hverdag er metalbelægninger af jern med tin (tinplade, dåser er fremstillet af det) og zink (galvaniseret jern – tagdækning), opnået ved at trække pladejern gennem smelten af ​​et af disse metaller.

Støbejerns- og stålfittings samt vandrør er ofte galvaniserede – denne operation øger deres korrosionsbestandighed markant, men kun i koldt vand (når varmt vand leveres, slides galvaniserede rør hurtigere end ikke-galvaniserede). På trods af effektiviteten af ​​galvanisering giver den ikke ideel beskyttelse – zinkbelægning indeholder ofte revner, som kræver en foreløbig nikkelbelægning af metaloverflader (nikkelbelægning) for at fjerne dem. Zinkbelægninger tillader ikke anvendelse af maling og lakker på dem – der er ingen stabil belægning.

Den bedste løsning til korrosionsbeskyttelse er en aluminiumsbelægning. Dette metal har en lavere specifik tyngdekraft, hvilket betyder, at det forbruges mindre, aluminiserede overflader kan males, og malingslaget vil være stabilt. Derudover er aluminiumbelægningen i sammenligning med den galvaniserede belægning mere modstandsdygtig over for aggressive miljøer. Aluminium bruges ikke i vid udstrækning på grund af vanskeligheden ved at påføre denne belægning på en metalplade – aluminium i smeltet tilstand viser stor aggression over for andre metaller (af denne grund kan aluminiumsmelten ikke indeholdes i et stålbad). Måske vil dette problem blive helt løst i en meget nær fremtid – den originale metode til udførelse af aluminering blev fundet af russiske forskere. Essensen af ​​udviklingen er ikke at neddyppe stålpladen i aluminiumsmelten, men at hæve det flydende aluminium til stålpladen.

Forøgelse af korrosionsbestandighed ved at tilsætte legeringsadditiver til stållegeringer

Indførelsen af ​​chrom, titan, mangan, nikkel og kobber i en stållegering gør det muligt at opnå et legeret stål med høje korrosionsegenskaber. Stållegeringen er især modstandsdygtig over for en stor andel af chrom, på grund af hvilken der dannes en højdensitetsoxidfilm på overfladen af ​​strukturer. Indførelsen af ​​kobber i sammensætningen af ​​lavlegeret stål og kulstofstål (fra 0,2% til 0,5%) gør det muligt at øge deres korrosionsbestandighed med 1,5-2 gange. Legeringsadditiver indføres i stålsammensætningen i overensstemmelse med Tamman-reglen: høj korrosionsbestandighed opnås, når der er et legerende metalatom for hvert otte jernatomer.

Forebyggelse af korrosion

For at reducere det er det nødvendigt at formindske den korrosive aktivitet af mediet ved at indføre 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 ​​jord og vandige opløsninger 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 opløsninger. Kraftindustrien fjerner klorider fra vand, der kan påvirke lokal korrosion. Begrænsning af jorden kan reducere dens surhedsgrad.

Beskyttelse mod vandløb

Det er muligt at reducere elektrokorrosion af underjordiske værktøjer og nedgravede metalstrukturer, hvis der overholdes flere regler:

  • sektionen af ​​strukturen, der tjener som en strømstrømskilde, skal forbindes med en metalleder til sporvognen;
  • opvarmningsnetværksruter bør placeres så langt som muligt fra de jernbaner, langs hvilke elektriske køretøjer kører, for at minimere antallet af kryds.
  • anvendelse af isolerende rørstøtter til at øge overgangsbestandigheden mellem jord og rørledninger;
  • ved indgange til genstande (potentielle kilder til vandløbstrømme) er det nødvendigt at installere isolerende flanger;
  • på flangefittings og udvidelsesfuger til pakningskasse, installer ledende langsgående jumpere – for at øge den langsgående elektriske ledningsevne på det beskyttede afsnit af rørledninger;
  • for at udligne potentialerne i rørledninger, der er placeret parallelt, er det nødvendigt at installere tværgående elektriske hoppere i tilstødende sektioner.

Beskyttelsen af ​​isolerede metalgenstande og små stålkonstruktioner opnås 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 rørledning.

Bedøm denne artikel
( Ingen vurderinger endnu )
Hagen Laerer
Anbefalinger og rådgivning på alle livsområder
Comments: 2
  1. Simon

    Hvordan kan man effektivt beskytte metaller mod korrosion? Er der nogen specifikke metoder, der er bedre end andre? Og hvad er de primære årsager til metalkorrosion? Jeg vil gerne have mere information om dette emne.

    Svar
  2. Rasmussen Christiansen

    Hvordan kan jeg effektivt beskytte mine metalgenstande mod korrosion? Er der bestemte metoder, der fungerer bedre end andre? Og hvilke faktorer fører typisk til metalkorrosion? Jeg vil gerne have nogle gode råd til at forhindre korrosion, da det er et stort problem for mine metalprodukter. Tusind tak!

    Svar
Tilføj kommentarer