Måder at bekæmpe korrosion på

Metaller er kemiske grundstoffer, der gennemgår oxidations-reduktionsreaktioner. En ukontrolleret proces kaldes korrosion. Hvis overfladen af en metaldel ikke er beskyttet mod kontakt med aggressive stoffer, vil konstruktionens styrke blive uigenkaldeligt forringet med tiden. Hver sjette højovn i verden arbejder for at kompensere for korrosion. Ifølge undersøgelser foretaget af Institut for Fysisk Kemi ved det russiske videnskabsakademi er det årlige jerntab 10 %.

Mekanismer til ødelæggelse af metal ved korrosion

Nedbrydningen af metallet sker i det område, hvor produktets overflade er i kontakt med det aggressive miljø. Ved interaktionen opstår der nye kemiske forbindelser i metallet, f.eks. oxider og salte. Strukturen af de afledte forbindelser kan være tæt, hvilket beskytter metallets overflade mod yderligere forfald, eller løs, så rustskorpen øges, processen med oxidation af metallet fortsætter.

den tætte beskyttelsesfilm kan derefter ødelægges i et ugunstigt miljø – den reagerer igen og frigør overfladen. Der er mange faktorer, der forårsager korrosion af metal.Beskyttelse er afgørende:

1. fra kemisk aggressive miljøer i atmosfæren, vand og under jorden;

2. elektrokemiske processer i elektronpar;

3. strejfstrømme;

4. biokorrosion;

Og hver af de destruktive faktorer og deres summen har en mangesidet virkning på metallets ydre og indre struktur.Metalnedbrydningsprocesserne i naturen finder sted i et miljø, hvor hver enkelt faktor spiller en specifik rolle:

1. Betonkonstruktioner i jordskorpen, rørledninger, søjler afhænger af jordbundsforhold og grundvandets sammensætning.

2. Jo mere fugtige dampe og ætsende syregasser der er i luften, jo mere korrosion vil der forekomme i atmosfæren.

3. De flydende medier i ferskvands- og saltvandskilder er forskellige i deres aggressivitet, afhængigt af elektrolytens saltsammensætning og den kemiske angriber.

Er alle metaller sårbare over for korrosion?

De ædle metaller platin, sølv og guld reagerer ikke kemisk, de er inaktive og korroderer ikke.

Der dannes tætte oxidfilm på overfladen af krom, nikkel, titan, zink, cadmium og aluminium. Nogle belægninger er dog ikke tilstrækkeligt stabile og nedbrydes i sure eller alkaliske miljøer.

Kobber og jern giver ikke engang minimal beskyttelse – overfladen er permanent oxideret, da der dannes et porøst lag, som ikke forhindrer adgang for ætsende gasser.

Kobber bliver dækket af en grøn patina.Jernstrukturer korroderer med forskellig farve afhængigt af forholdene:

1. I vandige medierDer dannes en gul FeO(OH)-skal, når der er mangel på ilt

   O.

2. I tør luftog sjældent rustbrun Fe2O3.

3. Udsættelse af metal for atmosfærisk fugtighedfører til rød skala Fe2O3*

   O.

4. Sort skala Fe3O4er en ferromagnetisk, der er skabt kunstigt for at gøre metallet superledende.

Der er etableret et mønster, som forstærker miljøets korrosive virkning, når metaller kommer i kontakt med hinanden. De er inddelt i fem grupper efter deres affinitet. Metaller fra samme gruppe er ikke antagonistiske, de kan anvendes sammen. De forskellige grupper af metaller kommer i kontakt med hinanden og øger deres elektrokemiske korrosionshastighed.

1. 1 gruppe– magnesium.

2. Gruppe 2– Cadmium, aluminium, zink.

3. gruppe 3– Bly, tin, jern og kulstofstål.

4. Gruppe 4– krom- og krom-nikkelstål, krom og nikkel.

5. Gruppe 5– Kobber og legeringer heraf med nikkel, sølv og nikkel.

Det mest almindelige bygningsmetal på jorden er jern. Beskyttelse mod korrosion i stål og aluminium forlænger produkternes levetid og forhindrer ulykker.

Forudsætninger for korrosion omfatter

1. Længerevarende udsættelse for fugt, syrer eller baser.

2. Ændringer i temperaturen.

3. Variabel belastning af metallet, vibrationer og friktion.

4. Strålingseksponering.

5. Eksponering for hvirvelstrømme, statisk elektricitet, jævnstrømme, elektromagnetisk stråling.

6. Bakteriers biologiske ødelæggelse af metal.

Typer af korrosion

Korrosionsskaderne på konstruktioner afhænger af metaltypen, men fører altid til strukturelle skader og tab af styrke. Fast korrosion ligner en ujævn skorpe af sprøde korn, som skaller af over hele overfladen. Fastgørelseselementer af andre materialer er mere tilbøjelige til at svigte på forbindelsesstedet. For eksempel ødelægges aluminiumsnitter på titaniumplader, mens grundmetallet forbliver intakt.

Korrosion kan spredes usynligt under overfladen og skabe stratificering. Intergranulært – ødelægger strukturen, komponenten mister sin styrke på grund af tab af interne bindinger. Fugt kan trænge ind i mellemrummet mellem to sammenføjede dele, hvilket skaber betingelser for spaltekorrosion. Pitting i dybden kan skabe gennemgående huller.

Alle typer korrosion og forudsætningerne for deres forekomst er blevet undersøgt, og der er opfundet flere og flere metoder til at beskytte overfladen mod metalkontakt med det ydre miljø.

Måder at reducere korrosionshastigheden på

Den mest effektive måde at øge metalmodstanden på er at tilføje ligander, som ændrer materialets egenskaber. Sådan fremstilles specielle rustfrie ståltyper og andre legeringer.

Der anvendes individuelle beskyttelsestyper:

1. Passiv;

2. Aktiv;

3. Strukturel.

For at beskytte overflader på en passiv måde anvendes forskellige overfladebehandlinger. De danner en uigennemtrængelig film af varierende tykkelse og anvendelsesområder.

Ikke-metallic belægninger:

1. Kemisk beskyttelse– nitridering, fosfatering – påføring af korrosionsinhibitorer med efterfølgende fiksering.

2. Anvendelse af maling og lak.

3. Polymer pulverlakering.

Ovennævnte overfladebehandlingsmetoder er effektive, så længe overfladen ikke er revnet eller skaller af. De kræver systematisk fornyelse og kan ikke anvendes i utilgængelige miljøer.

Før der kan påføres en ny belægning på en overflade, skal den gamle belægning kasseres. Fjern malingrester og rustmærker, affedt og grundmaling. Processen er arbejdskrævende.

Aktiv korrosionskontrol giver elektrokemisk nedbrydning, der sker i galvaniske dampe i et fugtigt miljø. I dette tilfælde installeres en offeranode som metal til destruktion, som i elektriske varmtvandskedler. Der kan påføres et elektrisk felt på strukturen, hvilket øger elektrodepotentialet i det strukturelle metal.

Strukturel metode – der laves isolerende puder mellem antagonistiske metaller, der anvendes neutrale legeringer.

Typer af ikke-metalliske overfladebelægninger

Der findes mange forbindelser, som anvendes til både almindelig service og specielle anvendelser. Gruppen omfatter primere, fyldstoffer, lakker og maling.

Typer af beskyttelse:

1. SilikatemaljerArbejde ved høje temperaturer i aggressive miljøer. Spejlfilm beskytter overfladen meget godt, men hvis den udsættes for stødbelastninger, bliver den flækket, og vandtætheden brydes.

2. Polymerfilm, fremstillet ved dypning, vortex og gas-termisk sprøjtning af flydende IMS-polystyren, polypropylen, fluorplast, epoxyharpikser. Der dannes en tynd film, eventuelt med en anti-friktionsvirkning.

3. ved fosfatering af dele i en opløsning af zink- og fosforholdige saltefilm, der er modstandsdygtige over for varme saltopløsninger, opnås.

4. HumirovaniBeklædning af indvendige overflader på tanke og rør til pumpning af baser og syrer. Gummibelægningen er ikke modstandsdygtig og skal udskiftes efter et par års brug.

5. Oxiderende.Blåt stål med en “fed” blålig støbning fremstilles ved en særlig alkalibehandling med elektrisk strøm. Den 1,5 mikron tykke overflade er korrosionsbeskyttet i hele driftsperioden.

En række forskellige galvaniseringsprocesser

Galvanisering er baseret på brugen af en elektrolyt og en jævnstrøm. Elektrolytopløsning til forkromning, galvanisering eller overfladefornikling. En af de anvendte elektroder er en del, hvorpå der er påført et jævnt lag af beklædning. Processen er kompleks og afhænger af mange faktorer og den ønskede tykkelse af det beskyttende lag. Det anvendes på overfladen af jernholdige og ikke-jernholdige metaller. Anodisering kan give beskyttende belægninger i forskellige tykkelser og strukturer – porøse, duktile, hårde.

Der er blevet udviklet teknikker:

1. Kemisk og elektrolytisk fornikling;

2. Nikkelcementering;

3. Anodisering af aluminium og legeringer heraf;

4. Forzinkning;

5. Kobberbelægning;

6. Kemisk passivering;

7. Elektrolytisk polering;

8. Flerlagede belægninger.

Lad os se på nogle af disse elektropletteringsprocesser.

Belægning af aluminium

Anodisering af aluminium og dets legeringer er en almindelig måde at opnå unikke egenskaber for et letvægtsmetal på. F.eks. mister en Glock-pistol fremstillet af et sådant materiale ikke sin ydeevne efter at have været nedsænket i havvand i en måned.

Anodisering giver en overfladefinish, der efterligner rustfrit stål eller plast med en række forskellige overfladeteksturer. Emulgering er en form for galvanisering, der giver en mat eller gennemsigtig beskyttelsesfilm af høj styrke.

Forzinkning

Zinken aflejres på katoden, som bevarer sine egenskaber, selv efter at belægningen er blevet beskadiget, og forhindrer rustdannelse. Men zink er følsomt over for harpikser, fedtstoffer og olier.

Elektrolyseprocessen finder sted i et bad med en alkalisk eller svagt sur elektrolyt. Alkalisk behandling er velegnet til komplekse formede dele. Sure behandling giver en dekorativ kromlignende belægning. Kortvarig passivering beskytter overfladen mod atmosfærisk ilt.

Når nikkelelektrolytten tilsættes til galvaniseringsbadet, kan der opnås en modstandsdygtig belægning til olieproduktions- og træbehandlingssystemer.

Cementering

Aflejring af nikkelbelægningen på overfladen ved opkogning er nyttig for rustfrit stål og jernholdigt stål. Legeret stål øger dens slidstyrke. I sort stål lukkes ikke kun porerne, men også de intergranulære huller, hvilket øger korrosionsbestandigheden af to-lagsbelægningen.

Hærdning, den primære galvaniseringsproces kaldes galvanisering, fordi den flydende elektrolyt presses ud. Filmen skaller ikke af på komplekst formede aluminiumsdele senere hen. Skaber et beskyttende substrat under bundlaget af kemisk eller elektrokemisk fornikling.

Egenskaber ved kemisk fornikling

Efter cementering eller kobberbelægning beskytter den kemisk nikkellægning produktet mod termisk korrosion på grund af tilsætningen af 10 % fosforholdige salte. Men belægningens modstandsdygtighed kan øges ved tilsætning af fosfor og bor. Den øgede overfladestyrke gør det muligt at anvende materialet til krumtapaksler, stempelbolte, cylindre. Omkostningerne ved kemisk fornikling er meget højere end ved elektrolytisk fornikling.

Kemisk passivering

Selv rustfrit stål uden overfladebeskyttelse kan få pitting. Kemisk passivering også udført i et galvanisk bad. De anvendte elektrolytter er chromater og molybdater i et nitratmedium, som alle er stærke oxidationsmidler, der beskytter metallet mod aggressive miljøpåvirkninger.

Oxidfilmen, der dannes på overfladen, er uopløselig i vand. For at sikre langvarig virkning er filmen beskyttet – overfladen er lakeret med korrosionsinhibitorer. Den kemiske passivering af messing giver det ikke kun en beskyttende, dekorativ overflade.

Hvilken metode til metalbeskyttelse der vælges, afhænger af anvendelsesbetingelserne.

Måder at beskytte konstruktioner mod rust på teknisk vis

Korrosion kan undertrykkes fuldstændigt ved at placere metalgenstanden i et kammer fyldt med inert gas. I praksis er dette ikke muligt. Derfor anvendes der metoder til at hæmme korrosion ved at eliminere destruktive faktorer.

I dampkedler anvendes afgaset vand med fjernelse af ilt og kuldioxid, hvilket fører til grusdannelse i damprør og samlerør. Hårdhedssalte og klorider fjernes.

Elektrokemisk beskyttelse af nedgravede rørledninger og strukturer i borehuller. De er forbundet til jævnstrømskredsløbet som katode. Anoden er en inaktiv hjælpeelektrode. Denne beskyttelse kaldes en protektorbeskyttelse.

Specialister anser det mest komplekse sæt af foranstaltninger mod kollaps af forsyningsvirksomheder i jorden. Jordkorrosion er lunefuld og snigende. Elektrokemisk beskyttelse tager hensyn til jordens særlige karakter og fugtighed, hvilket skaber katodisk eller anodisk skade.

I nedgravede dele anvendes modstandsdygtig overfladebelægning med mastiks eller polymerer i form af bånd, smeltemidler og emalje. Bitumenbelægning med en tykkelse på 3-9 mm er effektiv.

Rørledninger, der strækker sig over titusindvis eller hundreder af kilometer, lægges på en bund med samme syreindhold. Opfyldning med sand eller kalkning af sure områder for at undgå galvaniske par. Der er installeret katodiske beskyttelsesstationer langs hele rørledningen.

Konklusion

Korrosion af metal kan ikke stoppes, men dens indvirkning kan reduceres ved hjælp af en række tekniske metoder. Uden beskyttelse vil metallet hurtigt blive forringet, hvilket kan få katastrofale konsekvenser.