Jak nazywa się korozja metalu? Pojęcie korozji metali i klasyfikacja. Korozja chemiczna metali
Korozja jest zniszczenie ciała stałe spowodowane procesami chemicznymi i elektrochemicznymi, które rozwijają się na powierzchni ciała podczas jego interakcji ze środowiskiem zewnętrznym. Korozja metali powoduje szczególne uszkodzenia. Najczęstszym i najbardziej znanym nam wszystkim rodzajem korozji jest rdzewienie żelaza. Termin „korozja” dotyczy metali, betonu, niektórych tworzyw sztucznych i innych materiałów. Korozja to fizyczne i chemiczne oddziaływanie metalu z medium, prowadzące do zniszczenia metalu.
Trudno jest liczyć się z wyższymi stratami pośrednimi wynikającymi z przestojów oraz obniżeniem wydajności skorodowanego sprzętu w wyniku zakłócenia normalnej pracy. procesy technologiczne, z wypadków spowodowanych spadkiem wytrzymałości konstrukcji metalowych itp. Dokładna ocena uszkodzeń korozyjnych żelaza i stali jest oczywiście niemożliwa. Jednak na podstawie niektórych dostępnych danych o średniej rocznej wielkości wymiany dachów z blachy falistej, przewodów, rurociągów, wagonów stalowych i innych obiektów żelaznych i stalowych podlegających korozji można stwierdzić, że z powodu niewłaściwego zabezpieczenia roczne koszty wymiany mogą średnio do 2 procent całkowitej objętości zużytej stali.
O korozji metali
Nie należy mylić pojęć „korozja” i „rdza”. Jeśli korozja jest procesem, to jednym z jej skutków jest rdza. To słowo dotyczy tylko żelaza, które jest częścią stali i żeliwa. W dalszej części określenie „korozja” będzie oznaczać korozję metali. Według Międzynarodowy standard Korozja ISO 8044 jest rozumiana jako oddziaływanie fizykochemiczne lub chemiczne między metalem (stopem) a medium, prowadzące do pogorszenia właściwości użytkowych metalu (stopu), medium lub systemu technicznego, który je zawiera. Rdza to warstwa częściowo uwodnionych tlenków żelaza, która tworzy się na powierzchni żelaza i niektórych jego stopów w wyniku korozji.
Oprócz korozji konstrukcje metalowe (w szczególności budowlane) podlegają erozji - zniszczeniu powierzchni materiału pod wpływem naprężeń mechanicznych. Erozję wywołują deszcze, wiatry, pył piaskowy i inne czynniki naturalne.
Idealną ochronę przed korozją zapewnia w 80% prawidłowe przygotowanie powierzchni do malowania, a tylko w 20% jakość zastosowanej powierzchni materiały lakiernicze i jak są stosowane (ISO).
Proces korozji
Korozja metali nazywana jest ich samoistnym zniszczeniem w wyniku oddziaływania chemicznego lub elektrochemicznego z otoczeniem.
Środowisko, w którym metal koroduje (koroduje) nazywane jest środowiskiem korozyjnym lub agresywnym. W przypadku metali, mówiąc o ich korozji, mają na myśli niepożądany proces interakcji metalu z otoczeniem.
Etapy procesu korozji:
- doprowadzenie korozyjnego medium do powierzchni metalu;
- interakcja ośrodka z metalem;
- całkowite lub częściowe usunięcie produktów z powierzchni metalu.
Klasyfikacja procesów korozyjnych
W zależności od charakteru zniszczenia rozróżnia się następujące rodzaje korozji:
Korozja chemiczna- jest to proces, w którym utlenianie metalu i redukcja składnika utleniającego medium przebiega w jednym akcie.
Korozja chemiczna jest możliwa w każdym medium korozyjnym, ale najczęściej obserwuje się ją w przypadkach, gdy medium korozyjnym nie jest elektrolit (korozja gazowa, korozja w nieprzewodzących cieczach organicznych).
Korozja elektrochemiczna- jest to niszczenie metali w wyniku ich elektrochemicznego oddziaływania z medium przewodzącym elektrolitycznie, w którym jonizacja atomów metali i redukcja składnika utleniającego medium nie zachodzą w jednym akcie, a ich szybkości zależą od wartości potencjał elektrody metalu. Ten rodzaj korozji jest najczęstszy. Podczas korozji elektrochemicznej przemianie chemicznej substancji towarzyszy uwolnienie energii elektrycznej w postaci prądu stałego.
Korozja biochemiczna- w przypadku, gdy korozja metalu w wodzie morskiej jest wzmagana przez zanieczyszczenie powierzchni przez organizmy morskie.
elektrokorozja- zwiększona korozja pod wpływem polaryzacji anodowej wywołanej zewnętrznym polem elektrycznym (na przykład podczas spawania na powierzchni, w obecności prądów błądzących w obszarze wody).
Według rodzaju środowiska korozyjnego
Niektóre media korozyjne i powodowane przez nie zniszczenia są na tyle charakterystyczne, że procesy korozyjne w nich zachodzące są również klasyfikowane nazwą tych mediów.
Z reguły wyroby i konstrukcje metalowe narażone są na wiele rodzajów korozji – w tych przypadkach mówi się o działaniu tzw. korozji mieszanej.
Korozja gazowa— korozja w medium gazowym w wysokich temperaturach.
korozja atmosferyczna- korozja metalu w warunkach atmosferycznych przy wilgotności wystarczającej do utworzenia filmu elektrolitowego na powierzchni metalu (szczególnie w obecności agresywnych gazów lub aerozoli kwasów, soli itp.). Cechą korozji atmosferycznej jest silna zależność jej szybkości i mechanizmu od grubości warstwy wilgoci na powierzchni metalu lub stopnia zawilgocenia powstałych produktów korozji.
Korozja płynna- korozja w mediach ciekłych.
korozja podziemna— korozja metalu w glebach i glebach. Cechą charakterystyczną korozji podziemnej jest duża różnica w szybkości dostarczania tlenu do powierzchni konstrukcji podziemnych w różnych glebach (kilkadziesiąt tysięcy razy).
W zależności od charakteru zniszczenia wyróżnia się korozję
solidny- Obejmuje całą powierzchnię metalu
lokalny- Obejmuje poszczególne obszary korozji
Mundur- Płynie z mniej więcej taką samą prędkością na całej powierzchni
Miejsce (wżery)— W postaci pojedynczych kropek o średnicy do 2 mm
Wrzodziejące– W postaci owrzodzeń o średnicy od 2 do 50 mm
Cętkowany- W postaci plamek o średnicy powyżej 50 mm i głębokości do 2 mm
podpowierzchnia- Powoduje rozwarstwienie metalu i pęcznienie warstw
Podfilmowanie- przecieka pod ochronną powłoką metalu
międzykrystaliczny— W postaci niszczenia granic ziaren
Selektywna (selektywna)— W postaci rozpuszczenia poszczególnych składników stopu
szczelinowy- Rozwija się w szczelinach i wąskich szczelinach
Korozja(z łac. corrosio – korozja) to samoistne niszczenie metali w wyniku chemicznej lub fizykochemicznej interakcji z otoczeniem. W ogólnym przypadku jest to zniszczenie dowolnego materiału, czy to metalu czy ceramiki, drewna czy polimeru. Przyczyną korozji jest niestabilność termodynamiczna materiałów konstrukcyjnych na działanie substancji mających z nimi kontakt.
Przykładem jest korozja tlenowa żelaza w wodzie: 4Fe + 6H2O + 3O2 = 4Fe(OH)3. Uwodniony wodorotlenek żelaza Fe(OH)3 to tak zwana rdza.
Mechanizm korozji samochodu
Zanim spróbujesz uchronić się przed korozją, należy odpowiedzieć sobie na pytanie, czym jest korozja metalu. W życiu codziennym korozja odnosi się do pojawienia się rdzy na powierzchni metalu. Jakie są główne mechanizmy powstawania rdzy?
Trzeba przyznać, że do tej pory nie ma pełnej odpowiedzi na to pytanie, a wyniki prowadzonych badań wskazują, że proces korozji jest bardzo złożony, gdyż na jego przebieg wpływa bardzo wiele czynników – skład chemiczny metalu, środowisko, w którym się znajduje, temperatura, ciśnienie, obecność gazów itp. Z tego powodu książka zawiera tylko najbardziej podstawowe informacje z teorii korozji, których znajomość jest niezbędna do prawidłowego zabezpieczenia karoserii. Pełniejsze zrozumienie mechanizmów korozji czytelnik może czerpać z zalecanej literatury.
Korozja żelaza (a mianowicie ten proces, który rozważymy później) jest przeprowadzana, jeśli dodatkowo występują co najmniej dwa dodatkowe składniki elektrolitu, który graniczy z żelazem i inny przewodnik, który również graniczy z elektrolitem. Elektrolit w normalnych warunkach to woda deszczowa, wilgoć z powietrza, śnieg, brud drogowy. Drugim przewodnikiem w stosunku do karoserii jest najczęściej powierzchnia ziemi, atmosfera lub inny przewodnik zewnętrzny znajdujący się w pobliżu samochodu. Dwa przewodniki (w tym przypadku nazywane elektrodami) zanurzone w elektrolicie tworzą tzw. ogniwo galwaniczne. Główną właściwością ogniwa galwanicznego jest to, że jeśli elektrody są wykonane z różnych metali, to taki element jest źródłem napięcia. W tym przypadku dodatnia elektroda nazywana jest anodą, ujemna - katodą.
Zrób prosty eksperyment. Rozpuść łyżkę w szklance ciepłej wody sól kuchenna i dolne dwie płyty - jedna miedziana druga stalowa. Najprostsze źródło napięcia jest gotowe. Używając woltomierza, możesz łatwo sprawdzić, czy ogniwo galwaniczne wytwarza małe napięcie mniejsze niż pół wolta. Jeśli będziesz kontynuować eksperyment przez kilka dni, zauważysz, jak rdza zacznie pojawiać się na powierzchni stali.Ten prosty eksperyment wyraźnie pokazuje mechanizm korozji metalu. Wyjaśnienie tego mechanizmu jest następujące.
Z przebiegu fizyki wiadomo, że przewodniki charakteryzują się zdolnością oddawania elektronów do środowiska zewnętrznego. Wizualnie można sobie wyobrazić, że każdy przewodnik otoczony jest chmurą elektronów, które pod wpływem energii cieplnej wylatują z niej, a następnie, jeśli nic im nie przeszkadza, wracają do przewodnika pod wpływem sił elektrycznych. Jeśli metal zostanie umieszczony w elektrolicie, wówczas dodatnie jony metali (tj. atomy metalu, których elektrony znajdują się w środowisku zewnętrznym) zaczną przenikać do elektrolitu. W rezultacie metal zyskuje pewien potencjał, który można zmierzyć. W praktyce potencjał metalu określa się w odniesieniu do specjalnej standardowej elektrody, której potencjał przyjmuje się jako zero. Powstała różnica potencjałów między elektrodą standardową a metalem nazywana jest potencjałem elektrody standardowej (SEP).
Największym zainteresowaniem cieszy się proces korozji żelaza w elektrolicie w obecności mniej aktywnego metalu. W tym przypadku żelazo, jako bardziej aktywny metal, jest anodą, a mniej aktywnym metalem jest katoda. W parze galwanicznej bardziej aktywny metal, anoda, zawsze koroduje.
Korozji anody towarzyszą dwa rodzaje reakcji - utleniania na anodzie i redukcji na katodzie. W przyszłości, dla pewności, rozważymy żelazo (Fe) jako anodę, jednak wszystkie wyniki dotyczące jego korozji są ważne, przynajmniej jakościowo, dla dowolnego wcześniej wymienionego metalu.
Reakcję utleniania można przedstawić jako proces, w którym atomy żelaza oddają dwa elektrony i w rezultacie zamieniają się w dodatnio naładowane jony żelaza (Fe2+), które przechodzą do roztworu elektrolitu w miejscu kontaktu z anodą. Te dwa elektrony przekazują ładunek ujemny do anody, a tym samym powodują przepływ prądu w kierunku katody, gdzie łączą się z jonami dodatnimi. Jednocześnie dodatnie jony anody łączą się z ujemnie naładowanymi grupami hydroksylowymi (OH), które są zawsze obecne w roztworze elektrolitu.
Schematycznie reakcję na anodzie można zapisać w następujący sposób:
Fe + 20Н- = Fe2+ + 2е + 20Н- = Fe(OH)2 + 2е
Pod działaniem jonów żelaza na katodzie pojawiają się jony wodorowe (H +), z którymi połączone są elektrony anody. Schematycznie proces ten jest opisany w następujący sposób:
H+ + 2e = 2H = H2
tych. wodór jest uwalniany na katodzie.
Połączenie reakcji anodowej i katodowej prowadzi do ogólnej reakcji korozyjnej:
Fe + 2H20 \u003d Fe (OH) 2 + H2
W ten sposób żelazo w połączeniu z wodą i mniej aktywnym metalem zamienia się w wodorotlenek żelaza, który jest powszechnie nazywany rdzą.
Obecność dodatkowej soli w wodzie prowadzi do wzrostu przewodności elektrolitu, a w konsekwencji do zwiększenia szybkości utleniania anod. W tym przypadku dodatkowo tworzy się roztwór chlorku żelazowego i kwasu solnego. To są warunki, które nasi drogowcy stwarzają kierowcom każdej zimy. Jednak kwaśne deszcze, które padają wraz z opadami, również nie przyczyniają się do długowieczności samochodu.
Ważną cechą korozji jest szybkość korozji, która jest definiowana jako głębokość wnikania korozji w metal w jednostce czasu. Dla żelaza najbardziej charakterystyczną wartością jest szybkość korozji w zakresie 0,05-0,02 nm/rok. Z podanych wartości szybkości korozji wynika, że w przypadku naruszenia lakieru w ciągu 5 lat eksploatacji samochodu grubość metalu może zmniejszyć się o 0,25-1 mm, czyli w rzeczywistości, jeśli jest to specjalne środki ochronne nie są zapewnione, metal rdzewieje, jak mówią, na wylot.
Opisany mechanizm korozji wskazuje również główne sposoby walki z tym zjawiskiem. Kardynalnym sposobem jest wyeliminowanie katody lub elektrolitu, jednak ta metoda jest najmniej odpowiednia, ponieważ samochodu nie da się odizolować od otoczenia, a w szczególności od powierzchni ziemi. Pozostały dwa sposoby - odizolowanie metalu od elektrolitu za pomocą powłoki lub przekształcenie karoserii z anody w katodę.
Pierwsza metoda znana jest wszystkim kierowcom i jest szeroko stosowana w praktyce, jednak nie zatrzymuje ona korozji jako takiej, a jedynie chroni metal przed rdzewieniem. Jeśli powłoka lakiernicza ulegnie uszkodzeniu, korozja zaczyna korodować metal, a ponowne malowanie wiąże się z dużymi kosztami czasu i materiałów (Załącznik 1, 2).
W tym przypadku najbardziej wrażliwymi częściami karoserii są ukryte wnęki i szczeliny, takie jak progi, belki wewnętrzne, dźwigary, słupki, wewnętrzne powierzchnie drzwi, sufit i prawie cała karoseria (patrz Załącznik 1). Złożony kształt ukrytych pęknięć i ubytków utrudnia, a często uniemożliwia samo przygotowanie powierzchni do malowania i malowania, a wewnętrzne naprężenia wyginanego w tych miejscach metalu przyczyniają się do jego intensywnej korozji. W tych warunkach żywotność karoserii przed jej awarią wynosi 6 lat.
Jednocześnie, nie negując znaczenia regularnej renowacji lakieru, autor zwraca uwagę na zasadniczo odmienną metodę ochrony karoserii przed korozją, a mianowicie całkowite zaprzestanie samego procesu korozji poprzez zmianę potencjału karoserii . Metoda ta w literaturze nazywana jest ochroną katodową.
Ochrona katodowa metali opiera się na fakcie, że szybkość korozji jest proporcjonalna do aktywności metali tworzących parę galwaniczną. W normalnych warunkach karoseria jest anodą i dlatego koroduje. Jeśli zmienimy potencjał kadłuba w odniesieniu do otoczenie zewnętrzne albo za pomocą zewnętrznego źródła napięcia, albo przez doprowadzenie go do kontaktu z bardziej aktywnym metalem, wtedy samo nadwozie samochodu stanie się katodą i nie będzie w ogóle korodować (przynajmniej szybkość korozji zmniejszy się setki razy), oraz anoda zacznie się zapadać. Zgodnie z metodą zmiany potencjału zabezpieczanego metalu istnieją zabezpieczenia bieżnika i elektrochemiczne. Jednak przed rozważeniem metod ochrony wskazane jest opisanie cech korozji samochodu w różnych warunkach eksploatacyjnych.
Korozja samochodu podczas eksploatacji i pasywne metody radzenia sobie z nią
Szczególny wpływ na korozję karoserii mają warunki jej przechowywania. Wynika to z faktu, że samochód przez większość czasu stoi na parkingu, w garażu, a tylko niewielka część czasu jest w ruchu. Podczas jazdy samochód jest intensywnie nadmuchiwany świeżym powietrzem, „wentylowanym”, co ceteris paribus zmniejsza szybkość korozji.
Warunki przechowywania w pierwszym przybliżeniu można podzielić na składowanie auta na parkingu otwartym (również pod markizą) oraz składowanie auta w garażu. Rozważ opcje przechowywania.
Korozja samochodu na otwartym parkingu
Na otwartym parkingu samochód stale narażony jest na wilgoć w powietrzu i opady. W warunkach niskiej i średniej wilgotności w ciepłym sezonie, kiedy zmienia się temperatura powietrza (na przykład wieczorem lub wczesnym rankiem), wilgoć z powietrza kondensuje na całej powierzchni samochodu, zarówno na zewnątrz, jak i wewnątrz kabiny pasażerskiej. Największe jej nagromadzenie obserwuje się w zagłębieniach ukrytych (progi, dźwigary, słupki, na wewnętrznej powierzchni drzwi, strop pod ozdobną tapicerką) Wraz ze wzrostem temperatury wilgoć odparowuje z otwartych powierzchni, ale długo pozostaje w ukrytych zagłębieniach. W rezultacie to właśnie te, z reguły trudno dostępne części ciała, bardziej niż inne ulegają korozji. Przy dużej wilgotności powietrza lub w czasie opadów wilgoć jest mniej lub bardziej równomiernie rozprowadzana na całej zewnętrznej powierzchni samochodu, a ponieważ nie ulega w tym przypadku stagnacji, powoduje najmniejszy proces korozji.
Należy jednak zauważyć, że w tym przypadku możliwe jest również gromadzenie się wilgoci w przedziale pasażerskim. Tym samym podczas przechowywania samochodu na otwartym parkingu najbardziej podatne na korozję są wewnętrzne powierzchnie jego karoserii. Powierzchnie zewnętrzne korodują tylko tam, gdzie lakier jest uszkodzony.
Choć może się to wydawać dziwne, należy zachować dodatkowe środki ostrożności podczas przechowywania samochodu pod plandeką. Markiza (na przykład z plandeki) niezawodnie chroni samochód przed kurzem, śniegiem i częściowo przed wodą, ale w ogóle nie chroni ciała przed narażeniem na wilgoć z powietrza. Ponadto wilgoć skrapla się pod markizą i długo utrzymuje się na karoserii. Tak więc samochód pod markizą znajduje się niejako w kąpieli wodnej, co przyczynia się do korozji auta latem, kiedy temperatura powietrza wzrasta po nocnym chłodzie. Mechanizm powstawania rdzy w tym przypadku jest jasny z poprzedniej prezentacji. Karoseria i wilgotne powietrze razem tworzą parę galwaniczną, w której karoseria jest anodą. Jeśli osłona dotknie powierzchni samochodu, nawet lakier nie uchroni się przed korozją i przez farbę pojawia się rdza.
Zwykle potrzeba kilku letnich porannych mgieł, aby nowy samochód zamienił się w kupę zardzewiałego metalu. Dlatego, jeśli zamykasz samochód markizą, pamiętaj o przestrzeganiu zasad:
1. Nie dopuść do kontaktu etui z karoserią samochodu;
2. zapewnić wentylację powietrza pod pokrowcem;
3. okresowo, zwłaszcza w okresach dużej wilgotności i zmian temperatury, zdejmować osłonę i przewietrzyć samochód.
Zasady te można stosować w praktyce na różne sposoby.
Z narożników duraluminium o wymiarach 40x40 mm wykonana jest rama w formie drabiny. Długość ramy odpowiada długości samochodu, szerokość ramy jest nieco większa niż szerokość samochodu. Poprzeczki środkowe ramy mocowane są do bagażnika dachowego samochodu za pomocą śrub lub lin.
Na powstałą ramę narzucana jest prostokątna plandeka. Taka konstrukcja chroni samochód przed deszczem i brudem, zapewnia dobrą wentylację (ponieważ brakuje przedniej i tylnej ściany) oraz jest demontowany i montowany w ciągu kilku minut.
Korozja samochodu przechowywanego w garażu
Na pierwszy rzut oka najlepsze warunki do długotrwałego przechowywania auta panuje w garażu, gdyż garaż chroni samochód przed opadami zewnętrznymi. Jednak liczne badania wykazały, że dzieje się tak tylko przy niskiej wilgotności powietrza. W warunkach dużej wilgotności (w środkowym pasie okres ten obejmuje jesień, a zwłaszcza wiosnę, czyli prawie pół roku) szybkość korozji metalu w zwykłej skrzynce stalowej z posadzką betonową wynosi 1 mm/rok, czyli 5-20 razy wyższa niż stawka w plenerze. Powodem tego paradoksalnego na pierwszy rzut oka zjawiska jest fakt, że metalowe ściany garażu są przykładem dodatkowej katody, która zwiększa szybkość korozji. Obecność tak dużej dodatkowej katody powoduje korozję zarówno od wewnątrz, jak i od zewnątrz całego korpusu. Jednocześnie w większym stopniu cierpią te części ciała, które znajdują się w bardziej wilgotnych niższych warstwach atmosfery, czyli podłoga, spód, felgi i skrzynia biegów.
Aby lepiej chronić samochód, ściany garażu muszą być pomalowane, a podłoga musi być niezawodnie chroniona przed wodą gruntową. W tym celu przed położeniem betonu, asfaltu lub żwiru połóż na ziemi folie polietylenowe, które całkowicie pokryją powierzchnię posadzki, dzięki czemu niezawodnie zabezpieczysz garaż przed wilgocią zawartą w gruncie, co jest szczególnie ważne podczas jesiennych deszczy i wiosennych powodzie. Niektórzy miłośnicy motoryzacji tapicerują ściany i podłogę garażu drewnem. Takie zabezpieczenie auta jednak drastycznie obniża bezpieczeństwo przeciwpożarowe. Dlatego, jeśli to możliwe, lepiej jest w tym celu zastosować powłokę azbestową lub włókno szklane. Aranżując garaż, pamiętaj o zapewnieniu wentylacji. Wentylacja garażu sprzyja stałej wymianie powietrza, zmniejsza wilgotność powietrza, a tym samym spowalnia tempo korozji. Najprostszy sposób W celu zapewnienia wentylacji garażu należy zastosować rurę azbestową montowaną pionowo na wysokości 30-40 cm nad podłogą i wznoszącą się 1 m ponad dach garażu.
Średnica rury dla standardowego garażu o objętości 50-60 m3 powinna wynosić co najmniej 20 cm Aby zapobiec przedostawaniu się deszczu do garażu przez rurę, udekoruj jej wierzch metalowym stożkiem, który dodatkowo musi być uziemiony.
Przenoszenie korozji samochodu
Z reguły podczas jazdy zmniejsza się szybkość korozji karoserii. Powodem tego zjawiska jest to, że napływające powietrze intensywnie nadmuchuje karoserię, w wyniku czego wilgotność powietrza spada zarówno na zewnątrz jak i wewnątrz karoserii. Natomiast podczas jazdy po brudnej lub mokrej drodze, wpływ na karoserię samochodu deszczu, śniegu, soli, która jest posypywana na drogach zimą, połączony z mechanicznym działaniem piasku drobnych kamieni, kry i wibracji prowadzi do starzenia i zniszczenia powłoki. Najbardziej wrażliwymi miejscami w tym przypadku są wewnętrzne powierzchnie przednich i tylnych błotników, spód, skrzynia biegów i zawieszenie auta. Uderzenia mechaniczne w połączeniu z wilgocią prowadzą do tego, że to właśnie te miejsca karoserii zaczynają korodować w pierwszej kolejności.
Najbardziej znanymi sposobami ochrony karoserii poruszającego się samochodu jest zabezpieczenie antykorozyjne dna oraz zastosowanie nakładki na błotnik. Najlepszą powłoką ochronną na dno jest powłoka na bazie żywic gumowych, która ma doskonałą przyczepność do metalu i tworzy grubą, luźną warstwę, w której osadzają się mechaniczne cząstki (piasek, brud) i nie docierają do metalu.
Wkładka błotnika doskonale chroni wewnętrzne powierzchnie skrzydeł przed mechanicznymi uderzeniami brudu i piasku. Jednocześnie między błotnikami a chronioną przez nie powierzchnią tworzy się zamknięta przestrzeń, co sprzyja gromadzeniu się wilgoci. Dlatego przy montażu błotnika należy zapewnić swobodny dostęp powietrza do wentylacji oraz wskazane jest zdejmowanie błotnika podczas długotrwałego postoju samochodu.
Powyższe fakty, jak również własne obserwacje kierowców, wskazują na dużą różnorodność warunków, w jakich zachodzi korozja karoserii. Wśród tej różnorodności wyróżniamy dwa warunki, które naszym zdaniem mają największy wpływ na powstawanie miejscowych miejsc gromadzenia się wilgoci i kondensacji wilgoci zarówno na wewnętrznej, jak i zewnętrznej powierzchni karoserii. W takich przypadkach rozważone zostaną metody ochrony katodowej.
Jak wiadomo, korozja metali przysparza wielu kłopotów. Czyż nie wy, drodzy właściciele samochodów, wytłumaczcie, czemu grozi: dajcie jej wolną rękę, aby z samochodu pozostały tylko opony. Dlatego im szybciej rozpocznie się walka z tą katastrofą, tym dłużej będzie żyła karoseria.
Aby odnieść sukces w walce z korozją, należy dowiedzieć się, jaki to rodzaj „bestii” i zrozumieć przyczyny jej występowania.
Dzisiaj dowiesz się
Czy jest jakaś nadzieja?
Szkody wyrządzone ludzkości przez korozję są kolosalne. Według różnych źródeł korozja „zjada” od 10 do 25% światowej produkcji żelaza. Zamieniając się w brązowy proszek bezpowrotnie rozprasza się po białym świetle, w wyniku czego nie tylko my, ale i nasi potomkowie zostają bez tego najcenniejszego materiału konstrukcyjnego.
Ale problem polega nie tylko na tym, że metal jest tracony jako taki, nie - mosty, samochody, dachy, zabytki architektury są niszczone. Korozja niczego nie oszczędza.
Wieża Eiffla, symbol Paryża, jest nieuleczalnie chora. Wykonany ze zwykłej stali, nieuchronnie rdzewieje i zapada się. Wieżę trzeba malować co 7 lat, dlatego jej masa każdorazowo wzrasta o 60-70 ton.
Niestety nie da się całkowicie zapobiec korozji metali. Cóż, z wyjątkiem całkowitego odizolowania metalu od otoczenia, na przykład umieszczenia go w próżni. 🙂 Ale jaki jest pożytek z takich „puszkowanych” części? Metal musi „działać”. Dlatego jedyny sposób ochrona przed korozją polega na znalezieniu sposobów na jej spowolnienie.
W starożytności używano do tego tłuszczu, olejów, później zaczęto pokrywać żelazo innymi metalami. Przede wszystkim niskotopliwa cyna. W pismach starożytnego greckiego historyka Herodota (V wiek p.n.e.) i rzymskiego naukowca Pliniusza Starszego są już wzmianki o zastosowaniu cyny do ochrony żelaza przed korozją.
Ciekawy incydent miał miejsce w 1965 roku na Międzynarodowym Sympozjum Kontroli Korozji. Indyjski naukowiec mówił o towarzystwie do walki z korozją, które istnieje od około 1600 lat i którego jest członkiem. Tak więc półtora tysiąca lat temu ta społeczność brała udział w budowie świątyń Słońca na wybrzeżu w pobliżu Konaraku. I pomimo tego, że świątynie te były przez jakiś czas zalewane przez morze, żelazne belki są doskonale zachowane. Więc nawet w tych odległych czasach ludzie dużo wiedzieli o walce z korozją. Więc nie wszystko jest tak beznadziejne.
Czym jest korozja?
Słowo „korozja” pochodzi od łacińskiego „corrodo” – gryźć. Są też odniesienia do późnołac. „corrosio – żrący”. Ale w każdym razie:
Korozja to proces niszczenia metalu w wyniku chemicznego i elektrochemicznego oddziaływania z otoczeniem.
Chociaż korozja jest najczęściej kojarzona z metalami, wpływa również na beton, kamień, ceramikę, drewno i tworzywa sztuczne. Jednak w odniesieniu do materiałów polimerowych częściej używa się określenia degradacja lub starzenie.
Korozja i rdza to nie to samo
W definicji korozji w powyższym akapicie słowo „proces” nie jest na próżno podkreślane. Faktem jest, że korozja jest często utożsamiana z terminem „rdza”. Nie są to jednak synonimy. Korozja jest właśnie procesem, a rdza jest jednym z rezultatów tego procesu.
Warto również zauważyć, że rdza jest produktem korozji wyłącznie żelaza i jego stopów (takich jak stal czy żeliwo). Dlatego mówiąc „stal rdzewieje” mamy na myśli to, że żelazo w swoim składzie rdzewieje.
Jeśli rdza dotyczy tylko żelaza, to inne metale nie rdzewieją? Nie rdzewieją, ale to nie znaczy, że nie korodują. Po prostu mają różne produkty korozji.
Np. korodująca miedź pokryta jest piękną zielonkawą powłoką (patyna). Srebro matowieje w powietrzu - jest to osad siarczku na jego powierzchni, którego cienka warstwa nadaje metalowi charakterystyczny różowawy kolor.
Patyna jest produktem korozji miedzi i jej stopów.
Mechanizm przebiegu procesów korozyjnych
Różnorodność warunków i środowisk, w których zachodzą procesy korozyjne jest bardzo duża, dlatego trudno jest podać jednolitą i kompleksową klasyfikację występujących przypadków korozji. Ale mimo to wszystkie procesy korozyjne mają nie tylko ogólny wynik- zniszczenie metalu, ale także pojedynczej substancji chemicznej - utlenianie.
W uproszczeniu utlenianie można nazwać procesem wymiany elektronów substancji. Kiedy jedna substancja jest utleniana (oddaje elektrony), druga, przeciwnie, jest redukowana (odbiera elektrony).
Na przykład w reakcji... 
… atom cynku traci dwa elektrony (utlenia się), a cząsteczka chloru je dodaje (ulega redukcji).
Cząstki, które oddają elektrony i są utleniane, nazywane są środki redukujące, a cząstki, które przyjmują elektrony i są redukowane, nazywane są utleniacze. Te dwa procesy (utlenianie i redukcja) są ze sobą powiązane i zawsze zachodzą jednocześnie.
Takie reakcje, nazywane w chemii reakcjami redoks, leżą u podstaw każdego procesu korozji.
Oczywiście tendencja do utleniania w różnych metalach nie jest taka sama. Aby zrozumieć, które mają więcej, a które mniej, pamiętajmy o szkolnym kursie chemii. Istniało coś takiego jak elektrochemiczna seria napięć (aktywności) metali, w której wszystkie metale są ułożone od lewej do prawej w kolejności rosnącej „szlachetności”.
Tak więc metale znajdujące się w rzędzie po lewej stronie są bardziej podatne na oddawanie elektronów (a tym samym na utlenianie) niż metale po prawej stronie. Na przykład żelazo (Fe) jest bardziej podatne na utlenianie niż szlachetniejsza miedź (Cu). Niektóre metale (na przykład złoto) mogą oddawać elektrony tylko w określonych ekstremalnych warunkach.
Nieco później wrócimy do serii ćwiczeń, ale teraz porozmawiajmy o głównych rodzajach korozji.
Rodzaje korozji
Jak już wspomniano, istnieje wiele kryteriów klasyfikacji procesów korozyjnych. Tak więc korozja wyróżnia się rodzajem dystrybucji (stały, lokalny), rodzajem ośrodka korozyjnego (gaz, atmosfera, ciecz, gleba), charakterem efektów mechanicznych (pękanie korozyjne, zjawisko frettingu, korozja kawitacyjna) i tak dalej. na.
Ale głównym sposobem klasyfikacji korozji, który pozwala w pełni wyjaśnić wszystkie subtelności tego podstępnego procesu, jest klasyfikacja według mechanizmu przepływu.
Według tego kryterium rozróżnia się dwa rodzaje korozji:
- chemiczny
- elektrochemiczny
Korozja chemiczna
Korozja chemiczna różni się od korozji elektrochemicznej tym, że występuje w mediach nieprzewodzących Elektryczność. Dlatego przy takiej korozji niszczeniu metalu nie towarzyszy pojawienie się prądu elektrycznego w systemie. Jest to zwykła interakcja redoks metalu z otoczeniem.
Najbardziej typowym przykładem korozji chemicznej jest korozja gazowa. Korozja gazowa jest również nazywana korozją wysokotemperaturową, ponieważ zwykle przebiega w podwyższonych temperaturach gdy całkowicie wykluczona jest możliwość kondensacji wilgoci na powierzchni metalu. Ten rodzaj korozji może obejmować np. korozję elementów grzałek elektrycznych lub dysz silników rakietowych.
Szybkość korozji chemicznej zależy od temperatury - wraz ze wzrostem korozja przyspiesza. Z tego powodu np. podczas produkcji walcówki z gorącej masy rozpryskują się ogniste rozpryski we wszystkich kierunkach. To cząsteczki kamienia, które są odpryskiwane od powierzchni metalu.
Kamień jest typowym produktem korozji chemicznej, tlenkiem powstającym w wyniku oddziaływania gorącego metalu z tlenem atmosferycznym.
Oprócz tlenu inne gazy mogą mieć silne właściwości agresywne w stosunku do metali. Gazy te obejmują dwutlenek siarki, fluor, chlor, siarkowodór. Na przykład aluminium i jego stopy, a także stale o wysokiej zawartości chromu (stale nierdzewne) są stabilne w atmosferze zawierającej tlen jako główny czynnik agresywny. Ale obraz zmienia się dramatycznie, jeśli w atmosferze obecny jest chlor.
W dokumentacji niektórych preparatów antykorozyjnych korozja chemiczna bywa nazywana „suchą”, a elektrochemiczną – „mokrą”. Jednak korozja chemiczna może również wystąpić w cieczach. Jedynie w przeciwieństwie do korozji elektrochemicznej ciecze te nie są elektrolitami (tj. nieprzewodzącymi, jak alkohol, benzen, benzyna, nafta).
Przykładem takiej korozji jest korozja żelaznych części silnika samochodowego. Siarka obecna w benzynie jako zanieczyszczenie oddziałuje z powierzchnią części, tworząc siarczek żelaza. Siarczek żelaza jest bardzo kruchy i łatwo się złuszcza, pozostawiając świeżą powierzchnię do dalszej interakcji z siarką. I tak, warstwa po warstwie, detal jest stopniowo niszczony.
Korozja elektrochemiczna
Jeśli korozja chemiczna to nic innego jak proste utlenianie metalu, to korozja elektrochemiczna jest zniszczeniem w wyniku procesów galwanicznych.
W przeciwieństwie do korozji chemicznej, korozja elektrochemiczna zachodzi w mediach o dobrej przewodności elektrycznej i towarzyszy jej pojawienie się prądu. Aby „rozpocząć” korozję elektrochemiczną, konieczne są dwa warunki: para galwaniczna I elektrolit.
Wilgoć na powierzchni metalu (kondensat, woda deszczowa itp.) działa jak elektrolit. Co to jest para galwaniczna? Aby to zrozumieć, wróćmy do serii aktywności metali.
Patrzymy. Po lewej stronie są bardziej aktywne metale, po prawej mniej aktywne.
W przypadku zetknięcia się dwóch metali o różnej aktywności tworzą one parę galwaniczną iw obecności elektrolitu następuje między nimi przepływ elektronów, płynących z anody do sekcji katodowych. W tym przypadku bardziej aktywny metal, jakim jest anoda pary galwanicznej, zaczyna korodować, podczas gdy mniej aktywny metal nie koroduje.
Schemat ogniwa galwanicznego
Dla jasności spójrzmy na kilka prostych przykładów.
Załóżmy, że stalowa śruba jest zabezpieczona miedzianą nakrętką. Co będzie korodować, żelazo czy miedź? Przyjrzyjmy się wierszowi aktywności. Żelazo jest bardziej aktywne (po lewej), co oznacza, że zostanie zniszczone na skrzyżowaniu.
Śruba stalowa - nakrętka miedziana (stal koroduje)
A jeśli nakrętka jest aluminiowa? Przyjrzyjmy się ponownie wierszowi aktywności. Tutaj obraz się zmienia: już aluminium (Al), jako bardziej aktywny metal, traci elektrony i rozpada się.
Tak więc kontakt bardziej aktywnego „lewego” metalu z mniej aktywnym „prawym” metalem wzmaga korozję pierwszego.
Jako przykład korozji elektrochemicznej można przytoczyć przypadki niszczenia i zalewania statków, których żelazną powłokę mocowano miedzianymi nitami. Na uwagę zasługuje również incydent, który miał miejsce w grudniu 1967 r. z norweskim przewoźnikiem rudy Anatina na trasie z Cypru do Osaki. Na Oceanie Spokojnym w statek uderzył tajfun, a ładownie zostały wypełnione słoną wodą, w wyniku czego powstała duża para galwaniczna: koncentrat miedzi + stalowy kadłub statku. Po pewnym czasie stalowy kadłub statku zaczął mięknąć i wkrótce dał sygnał o niebezpieczeństwie. Na szczęście załogę uratował niemiecki statek, który przybył na ratunek, a sama Anatina jakimś cudem dotarła do portu.
Cyna i cynk. Powłoki „niebezpieczne” i „bezpieczne
Weźmy inny przykład. Załóżmy, że panel nadwozia jest pokryty cyną. Cyna jest metalem bardzo odpornym na korozję, dodatkowo tworzy pasywną warstwę ochronną, chroniącą żelazo przed oddziaływaniem ze środowiskiem zewnętrznym. Czyli żelazko pod warstwą cyny jest bezpieczne i zdrowe? Tak, ale tylko do czasu uszkodzenia warstwy cyny.
A jeśli tak się stanie, natychmiast między cyną a żelazem pojawi się para galwaniczna, a żelazo, które jest bardziej aktywnym metalem, zacznie korodować pod wpływem prądu galwanicznego.
Nawiasem mówiąc, wciąż istnieją legendy o rzekomo „wiecznych” blaszanych ciałach „Zwycięstwa” wśród ludzi. Korzenie tej legendy są następujące: przy naprawie pojazdów ratowniczych rzemieślnicy używali do ogrzewania palników. I nagle, bez wyraźnego powodu, spod płomienia palnika zaczyna wypływać cyna! Stąd plotka, że ciało „Zwycięstwa” zostało całkowicie oblane.
W rzeczywistości wszystko jest o wiele bardziej prozaiczne. Wyposażenie stempli z tamtych lat było niedoskonałe, więc powierzchnie części okazały się nierówne. Ponadto ówczesne stale nie nadawały się do głębokiego tłoczenia, a powstawanie zmarszczek podczas tłoczenia stało się powszechne. Zespawane, ale jeszcze nie pomalowane nadwozie trzeba było długo przygotowywać. Wybrzuszenia wygładzono szmerglami, a wgniecenia wypełniono lutem cynowym, z których wiele znajdowało się w pobliżu ramy przedniej szyby. Tylko i wszystko.
Cóż, już wiesz, czy puszkowane ciało jest „wieczne”: jest wieczne, aż do pierwszego dobrego uderzenia ostrym kamieniem. A na naszych drogach jest ich aż nadto.
Ale w przypadku cynku obraz jest zupełnie inny. Tutaj faktycznie pokonujemy korozję elektrochemiczną własną bronią. Metal ochronny (cynk) znajduje się na lewo od żelaza w szeregu napięciowym. Oznacza to, że w przypadku uszkodzenia zniszczeniu ulegnie nie stal, ale cynk. I dopiero po skorodowaniu całego cynku żelazo zacznie się rozkładać. Ale na szczęście koroduje bardzo, bardzo powoli, zachowując stal przez wiele lat.
a) Korozja stali ocynowanej: gdy powłoka jest uszkodzona, stal ulega zniszczeniu. b) Korozja stali ocynkowanej: gdy powłoka jest uszkodzona, cynk ulega zniszczeniu, chroniąc stal przed korozją.
Powłoki wykonane z bardziej aktywnych metali nazywane są „ bezpieczny"i od mniej aktywnych -" niebezpieczny”. Bezpieczne powłoki, w szczególności cynkowanie, od dawna z powodzeniem stosowane są jako sposób ochrony karoserii samochodowych przed korozją.
Dlaczego cynk? Przecież oprócz cynku, w szeregu aktywności względem żelaza, kilka innych pierwiastków jest bardziej aktywnych. Oto haczyk: im dalej dwa metale są od siebie w serii aktywności, tym szybsze niszczenie tym bardziej aktywne (mniej szlachetne). A to odpowiednio zmniejsza trwałość ochrony antykorozyjnej. Tak więc w przypadku karoserii samochodowych, gdzie oprócz dobrej ochrony metalu ważne jest uzyskanie długiej żywotności tej ochrony, najlepiej sprawdza się cynkowanie. Ponadto cynk jest dostępny i niedrogi.
Swoją drogą, co się stanie, jeśli pokryjesz ciało np. złotem? Po pierwsze, będzie tak drogo! 🙂 Ale nawet jeśli złoto stałoby się najtańszym metalem, nie można tego zrobić, ponieważ wyrządziłoby to krzywdę naszemu „kawałkowi żelaza”.
Złoto jest przecież bardzo dalekie od żelaza w serii aktywności (najdalej), a przy najmniejszym zadrapaniu żelazo wkrótce zamieni się w kupkę rdzy pokrytą złotą powłoką.
Karoseria jest narażona na korozję chemiczną i elektrochemiczną. Ale główną rolę nadal przypisuje się procesom elektrochemicznym.
Przecież grzechem jest ukrywanie par galwanicznych w karoserii i małym wózku: to spawy i styki różnych metali, a w blasze obce wtrącenia. Brakuje tylko elektrolitu, który „włączy” te ogniwa galwaniczne.
Łatwo też znaleźć elektrolit – przynajmniej wilgoć zawartą w atmosferze.
Ponadto w rzeczywistych warunkach eksploatacji oba rodzaje korozji potęguje wiele innych czynników. Porozmawiajmy bardziej szczegółowo o głównych.
Czynniki wpływające na korozję karoserii
Metal: skład chemiczny i struktura
Oczywiście, gdyby karoserie były wykonane z komercyjnie czystego żelaza, ich odporność na korozję byłaby nienaganna. Niestety, a może na szczęście nie jest to możliwe. Po pierwsze takie żelazko jest za drogie na samochód, a po drugie (co ważniejsze) nie jest wystarczająco mocne.
Nie mówmy jednak o wysokich ideałach, ale wróćmy do tego, co mamy. Weźmy na przykład gatunek stali 08KP, szeroko stosowany w Rosji do tłoczenia części karoserii. Po zbadaniu pod mikroskopem stal ta wygląda następująco: drobne ziarna czystego żelaza zmieszane z ziarnami węglika żelaza i innymi wtrąceniami.
Jak można się domyślić, taka struktura daje początek wielu ogniwom mikrowoltaicznym, a gdy tylko w układzie pojawi się elektrolit, korozja zacznie powoli rozpoczynać swoją destrukcyjną działalność.
Co ciekawe, proces korozji żelaza jest przyspieszany przez zanieczyszczenia zawierające siarkę. Zwykle dostaje się do żelaza z węgla podczas wytopu wielkopiecowego z rud. Nawiasem mówiąc, w odległej przeszłości używano do tego celu nie kamienia, ale węgla drzewnego, który praktycznie nie zawierał siarki.
W tym z tego powodu niektóre metalowe przedmioty starożytności w swojej wielowiekowej historii praktycznie nie uległy korozji. Spójrz na przykład na ten żelazny filar, który znajduje się na dziedzińcu Qutub Minar w Delhi.
Stoi od 1600 (!) lat, a przynajmniej coś. Wraz z niską wilgotnością w Delhi, jednym z powodów tak niesamowitej odporności na korozję indyjskiego żelaza jest podobnie niska zawartość siarki w metalu.
Tak więc w rozumowaniu w stylu „wcześniej metal był czystszy, a ciało przez długi czas nie rdzewieło”, wciąż jest trochę prawdy i to dużo.
A tak przy okazji, dlaczego w takim razie stal nierdzewna nie rdzewieje? Ale ponieważ chrom i nikiel, używane jako składniki stopowe tych stali, znajdują się obok żelaza w elektrochemicznym szeregu napięć. Dodatkowo w kontakcie z agresywnym środowiskiem tworzą na powierzchni silny film tlenkowy, który chroni stal przed dalszą korozją.
Stal chromowo-niklowa jest najbardziej typową stalą nierdzewną, ale oprócz niej istnieją inne gatunki stali nierdzewnej. Na przykład lekkie stopy nierdzewne mogą zawierać aluminium lub tytan. Jeśli byłeś w Ogólnorosyjskim Centrum Wystawienniczym, na pewno widziałeś obelisk „Do zdobywców kosmosu” przed wejściem. Jest wyłożony płytami ze stopu tytanu, a na jego błyszczącej powierzchni nie ma ani jednej plamki rdzy.
Fabryczna technologia nadwozia
Grubość arkusz blachy, z której wykonane są części karoserii współczesnego auta, ma zwykle mniej niż 1 mm. A w niektórych miejscach ciała ta grubość jest jeszcze mniejsza.
Cechą procesu tłoczenia paneli nadwozia, a właściwie wszelkich odkształceń plastycznych metalu, jest występowanie niepożądanych naprężeń szczątkowych podczas odkształcania. Naprężenia te są nieistotne, jeśli sprzęt do wykrawania nie jest zużyty, a współczynniki odkształcenia są ustawione prawidłowo.
W przeciwnym razie w panelu nadwozia kładzie się rodzaj „bomby zegarowej”: zmienia się układ atomów w ziarnach kryształu, więc metal w stanie naprężenia mechanicznego koroduje intensywniej niż w stanie normalnym. I, co charakterystyczne, niszczenie metalu następuje właśnie w odkształconych obszarach (zagięcia, otwory), które pełnią rolę anody.
Ponadto podczas spawania i montażu nadwozia w fabryce powstaje w nim wiele pęknięć, zakładek i wgłębień, w których gromadzi się brud i wilgoć. Nie wspominając o spawach, które tworzą te same pary galwaniczne z metalem podstawowym.
Wpływ środowiska podczas eksploatacji
Środowisko, w którym eksploatowane są konstrukcje metalowe, w tym samochody, z roku na rok staje się coraz bardziej agresywne. W ostatnich dziesięcioleciach w atmosferze wzrosła zawartość dwutlenku siarki, tlenków azotu i węgla. Oznacza to, że samochody nie są już myte wodą, ale kwaśnym deszczem.
Skoro mówimy o kwaśnym deszczu, wróćmy jeszcze raz do elektrochemicznego szeregu napięć. Uważny czytelnik zauważy, że zawiera również wodór. Rozsądne pytanie: dlaczego? Ale dlaczego: jego pozycja pokazuje, które metale wypierają wodór z kwaśnych roztworów, a które nie. Na przykład żelazo znajduje się na lewo od wodoru, co oznacza, że wypiera go z kwaśnych roztworów, podczas gdy miedź, która znajduje się na prawo, nie jest już zdolna do takich wyczynów.
Wynika z tego, że kwaśne deszcze są niebezpieczne dla żelaza, ale nie dla czystej miedzi. Ale nie można tego powiedzieć o brązie i innych stopach na bazie miedzi: zawierają one aluminium, cynę i inne metale, które znajdują się w rzędzie na lewo od wodoru.
Zauważono i udowodniono, że w warunkach dużego miasta ciała mniej żyją. W tym względzie dane Szwedzkiego Instytutu Korozji (SHIK) są orientacyjne, który stwierdził, że:
- na obszarach wiejskich Szwecji tempo niszczenia stali wynosi 8 mikronów rocznie, cynku - 0,8 mikrona rocznie;
- dla miasta liczby te wynoszą odpowiednio 30 i 5 mikronów rocznie.
Nie bez znaczenia są również warunki klimatyczne, w jakich samochód jest eksploatowany. Tak więc w klimacie morskim korozja jest aktywowana około dwukrotnie.
Wilgotność i temperatura
Jak wielki jest wpływ wilgoci na korozję, możemy zrozumieć na przykładzie wspomnianej wcześniej żelaznej kolumny w Delhi (należy pamiętać o suchości powietrza jako jednej z przyczyn jej odporności na korozję).
Plotka głosi, że cudzoziemiec postanowił ujawnić tajemnicę tego nierdzewnego żelaza i jakoś oderwał mały kawałek z kolumny. Jakie było jego zdziwienie, gdy na statku w drodze z Indii ten kawałek pokrył się rdzą. Okazuje się, że w wilgotnym morskim powietrzu nierdzewne indyjskie żelazo wcale nie było tak nierdzewne. Ponadto podobna kolumna z Konaraku, położonego w pobliżu morza, została bardzo mocno dotknięta korozją.
Szybkość korozji przy wilgotności względnej do 65% jest stosunkowo niska, ale gdy wilgotność wzrośnie powyżej określonej wartości, korozja gwałtownie przyspiesza, ponieważ przy takiej wilgotności na powierzchni metalu tworzy się warstwa wilgoci. A im dłużej powierzchnia pozostaje mokra, tym szybciej rozprzestrzenia się korozja.
Dlatego główne ogniska korozji zawsze znajdują się w ukrytych zagłębieniach ciała: wysychają znacznie wolniej niż części otwarte. W rezultacie tworzą się w nich strefy zastoju, prawdziwy raj dla korozji.
Nawiasem mówiąc, pod ręką jest również stosowanie odczynników chemicznych do zwalczania korozji lodowej. Zmieszane z roztopionym śniegiem i lodem sole przeciwoblodzeniowe tworzą bardzo silny elektrolit, który może przeniknąć wszędzie, także w ukryte zagłębienia.
W odniesieniu do temperatury wiemy już, że jej podwyższenie aktywuje korozję. Z tego powodu w pobliżu układu wydechowego zawsze będzie więcej śladów korozji.
Dostęp do powietrza
Ciekawe wszystko-??? rzecz ta korozja. Równie interesujące, co podstępne. Na przykład nie zdziw się, że lśniący stalowy kabel, pozornie zupełnie nietknięty korozją, może okazać się w środku zardzewiały. Wynika to z nierównomiernego dostępu powietrza: tam, gdzie jest to utrudnione, zagrożenie korozją jest większe. W teorii korozji zjawisko to nazywa się napowietrzaniem różnicowym.
Zasada zróżnicowanego napowietrzania: nierównomierny dostęp powietrza do różnych części powierzchni metalu prowadzi do powstania ogniwa galwanicznego. W takim przypadku obszar intensywnie zaopatrywany w tlen pozostaje nienaruszony, a obszar słabo zaopatrywany w tlen koroduje.
Uderzający przykład: kropla wody, która spadła na powierzchnię metalu. Obszar pod kroplą, a przez to mniej dotleniony, pełni rolę anody. Metal w tym obszarze jest utleniany, a rolę katody pełnią krawędzie kropli, które są bardziej podatne na wpływ tlenu. W rezultacie wodorotlenek żelaza, produkt interakcji żelaza, tlenu i wilgoci, zaczyna się wytrącać na krawędziach kropli.
Nawiasem mówiąc, wodorotlenek żelaza (Fe 2 O 3 nH 2 O) jest tym, co nazywamy rdzą. Powierzchnia rdzy, w przeciwieństwie do patyny na powierzchni miedzi lub warstwy tlenku glinu, nie chroni żelaza przed dalszą korozją. Początkowo rdza ma strukturę żelową, ale potem stopniowo krystalizuje.
Krystalizacja zaczyna się w warstwie rdzy, podczas gdy zewnętrzna powłoka żelu, która po wyschnięciu jest bardzo luźna i krucha, złuszcza się i odsłania kolejną warstwę żelaza. I tak dalej, aż całe żelazo zostanie zniszczone lub w systemie zabraknie tlenu i wody.
Wracając do zasady różnicowego napowietrzania, można sobie wyobrazić, jak wiele możliwości istnieje dla rozwoju korozji w ukrytych, słabo wentylowanych obszarach ciała.
Rdza... wszystko!
Jak mówią, statystyki wiedzą wszystko. Wcześniej wspomnieliśmy o tak znanym ośrodku walki z korozją jak Szwedzki Instytut Korozji (SHIK) – jedna z najbardziej autorytatywnych organizacji w tej dziedzinie.
Raz na kilka lat naukowcy instytutu przeprowadzają ciekawe badanie: wycinają karoserie sprawnych samochodów, wycinają z nich najbardziej ukochane przez korozję „fragmenty” (odcinki progów, nadkola, krawędzie drzwi itp.) i ocenić stopień ich uszkodzenia korozyjnego.
Należy zauważyć, że wśród badanych nadwozi znajdują się zarówno nadwozia zabezpieczone (ocynkowane i/lub antykorozyjne), jak i bez dodatkowego zabezpieczenia antykorozyjnego (części po prostu malowane).
Tak więc SHIK twierdzi, że najlepsza ochrona karoseria jest tylko kombinacją „cynku i antykorozyjnego”. Ale wszystkie inne opcje, w tym „tylko cynkowanie” lub „tylko antykorozyjne”, według naukowców są złe.
Galwanizacja nie jest panaceum
Zwolennicy odmowy dodatkowej obróbki antykorozyjnej często odnoszą się do galwanizacji fabrycznej: dzięki niej, jak mówią, żadna korozja nie zagraża samochodowi. Ale, jak pokazali szwedzcy naukowcy, nie jest to do końca prawdą.
Owszem, cynk może służyć jako samodzielna ochrona, ale tylko na gładkich i gładkich powierzchniach, a ponadto nie podlegających atakom mechanicznym. A na krawędziach, krawędziach, łączeniach, a także miejscach regularnie narażonych na „łuskanie” piaskiem i kamieniami, cynkowanie poddaje się korozji.
Ponadto nie wszystkie samochody mają nadwozie w pełni ocynkowane. Najczęściej tylko kilka paneli jest pokrytych cynkiem.
Cóż, nie wolno nam zapominać, że cynk, chociaż chroni stal, jest nieuchronnie zużywany w procesie ochrony. Dlatego grubość „tarczy” cynkowej będzie się stopniowo zmniejszać z czasem.
Tak więc legendy o długowieczności ocynkowanych nadwozi są prawdziwe tylko w przypadkach, gdy cynk staje się częścią ogólnej bariery, oprócz regularnej dodatkowej obróbki antykorozyjnej nadwozia.
Czas skończyć, ale temat korozji jest daleki od wyczerpania. O walce z tym będziemy nadal mówić w kolejnych artykułach pod nagłówkiem „Ochrona antykorozyjna”.
DEFINICJA
W kontakcie ze środowiskiem wiele metali, a także stopów na bazie metali, może ulec zniszczeniu w wyniku interakcji chemicznych (OVR z substancjami w środowisku). Taki proces nazywa się korozja.
Rozróżnić korozję w gazach (korozja gazowa), która występuje w wysokich temperaturach przy braku wilgoci na powierzchni metalu, oraz korozję elektrochemiczną (korozja w roztworach elektrolitów, a także w wilgotnej atmosferze). W wyniku korozji gazowej na powierzchni metali powstają tlenek, siarczek itp. filmy. Na tego typu korozję narażone są osprzęt pieców, części silników spalinowych itp.
W wyniku korozji elektrochemicznej utlenianie metalu może prowadzić zarówno do powstania nierozpuszczalnych produktów, jak i do przejścia metalu do roztworu w postaci jonów. Na tego typu korozję narażone są rurociągi zlokalizowane w ziemi, podwodnych częściach statków itp.
Każdy roztwór elektrolitu jest roztworem wodnym, a woda zawiera tlen i wodór, które można zredukować:
O 2 + 4H + + 4e \u003d 2H 2 O (1)
2H + +2e=H2 (2)
Pierwiastki te są utleniaczami, które powodują korozję elektrochemiczną.
Przy zapisywaniu procesów zachodzących podczas korozji elektrochemicznej ważne jest uwzględnienie standardowych potencjałów elektrod (EP). Czyli w środowisku obojętnym EC procesu 1 wynosi 0,8V, zatem metale, których EC jest mniejsze niż 0,8V (metale znajdujące się w szeregu aktywności od początku do srebra) ulegają utlenianiu tlenem.
EP procesu 2 wynosi -0,41V, co oznacza, że utlenianiu wodorowemu poddaje się tylko te metale, których potencjał jest niższy niż -0,41V (metale znajdujące się w szeregu aktywności od początku do kadmu).
Na szybkość korozji duży wpływ mają zanieczyszczenia, które może zawierać dany metal. Jeśli więc metal zawiera zanieczyszczenia o charakterze niemetalicznym, a ich EC jest wyższe niż EC metalu, to szybkość korozji znacznie wzrasta.
Rodzaje korozji
Istnieje kilka rodzajów korozji: korozja atmosferyczna (korozja w wilgotnym powietrzu przy nc), korozja w glebie, korozja z nierównomiernym napowietrzeniem (dostęp tlenu do różnych części produktu metalowego w roztworze nie jest taki sam), korozja kontaktowa (kontakt 2 metale, z różnymi EP w środowisku, w którym występuje wilgoć).
Podczas korozji na elektrodach (anodzie i katodzie) zachodzą reakcje elektrochemiczne, które można zapisać za pomocą odpowiednich równań. Tak więc w środowisku kwaśnym korozja elektrochemiczna przebiega z depolaryzacją wodorową, tj. wodór jest uwalniany na katodzie (1). W środowisku obojętnym korozja elektrochemiczna przebiega z depolaryzacją tlenową — woda jest redukowana na katodzie (2).
K (katoda) (+): 2H + + 2e \u003d H 2 - odzysk (1)
A (anoda) (-): Me - ne → Me n + - utlenianie
K (katoda) (+): O 2 + 2H 2 O + 4e → 4OH - - redukcja (2)
W przypadku korozji atmosferycznej na elektrodach zachodzą następujące reakcje elektrochemiczne (ponadto na katodzie w zależności od środowiska mogą zachodzić różne procesy):
A (anoda) (-): Me→Me n + +ne
K (katoda) (+): O 2 + 2H 2 O + 4e → 4OH - (w środowisku alkalicznym i obojętnym)
K (katoda) (+): O 2 + 4H + + 4e → 2H 2 O (w środowisku kwaśnym)
Ochrona przed korozją
Do ochrony przed korozją stosuje się następujące metody: stosowanie stopów chemoodpornych; ochrona powierzchni metali powłokami, które najczęściej stosowane są jako metale pokryte w powietrzu filmami tlenkowymi odpornymi na działanie środowiska zewnętrznego; traktowanie środowiska korozyjnego; metody elektrochemiczne(ochrona katodowa, metoda protektora).
Przykłady rozwiązywania problemów
PRZYKŁAD 1
PRZYKŁAD 2
| Zadanie | Część wykonana jest ze stopu żelaza i niklu. Który metal będzie korodował szybciej? Napisz równania procesów anodowych i katodowych podczas korozji atmosferycznej. Wartości potencjałów elektrod standardowych E(Fe 2+ /Fe)= - 0,444V, E(Ni 2+ /Ni)= -0,250V. |
| Rozwiązanie | Przede wszystkim metale aktywne (mające najwięcej ujemnych wartości standardowych potencjałów elektrod) ulegają korozji, w tym przypadku jest to żelazo. Ministerstwo Edukacji Federacji Rosyjskiej Uniwersytet Ekonomiczny Pacyfiku PRACA PISEMNA Dyscyplina: chemia Temat: Korozja metali Zakończony: Uczeń grupy 69 Krivitskaya Evgeniya Nachodka Korozja materiałów niemetalicznych W miarę zaostrzania się warunków pracy (wzrost temperatury, naprężenia mechaniczne, agresywność środowiska itp.) na działanie środowiska narażone są również materiały niemetalowe. W związku z tym do tych materiałów zaczęto stosować termin „korozja”, na przykład „korozja betonu i betonu zbrojonego”, „korozja tworzyw sztucznych i gumy”. Odnosi się to do ich zniszczenia i utraty właściwości użytkowych w wyniku chemicznego lub fizykochemicznego oddziaływania z otoczeniem. Należy jednak wziąć pod uwagę, że mechanizmy i kinetyka procesów dla niemetali i metali będą inne. Korozja metali Tworzenie par galwanicznych jest przydatne do tworzenia baterii i akumulatorów. Z drugiej strony powstanie takiej pary prowadzi do niekorzystnego procesu, którego ofiarą jest szereg metali - korozja. Przez korozję rozumie się elektrochemiczne lub chemiczne zniszczenie materiału metalicznego występujące na powierzchni. Najczęściej podczas korozji metal utlenia się, tworząc jony metali, które po dalszych przemianach dają różne produkty korozji. Korozja może być spowodowana zarówno procesami chemicznymi, jak i elektrochemicznymi. W związku z tym występuje korozja chemiczna i elektrochemiczna metali. Korozja chemiczna Korozja chemiczna - oddziaływanie powierzchni metalu z (korozją) aktywny) ośrodek, któremu nie towarzyszy zachodzenie procesów elektrochemicznych na granicy faz. W tym przypadku oddziaływania utleniania metalu i redukcji składnika utleniającego ośrodka korozyjnego przebiegają w jednym akcie. Na przykład tworzenie się kamienia, gdy materiały na bazie żelaza są wystawione na działanie tlenu w wysokiej temperaturze: 4Fe + 3O 2 → 2Fe 2 O 3 Podczas korozji elektrochemicznej jonizacja atomów metalu i redukcja składnika utleniającego ośrodka korozyjnego nie zachodzą w jednym akcie, a ich szybkość zależy od potencjału elektrody metalu (np. rdzewienie stali w wodzie morskiej). Korozja elektrochemiczna Zniszczenie metalu pod wpływem ogniw galwanicznych powstających w środowisku korozyjnym nazywa się korozją elektrochemiczną. Nie należy mylić z korozją elektrochemiczną korozji jednorodnego materiału, takiej jak rdzewienie żelaza lub tym podobne. Korozja elektrochemiczna (najczęstsza forma korozji) zawsze wymaga obecności elektrolitu (kondensatu, wody deszczowej itp.), z którym stykają się elektrody - albo różne elementy struktury materiału, albo dwa różne stykające się materiały o różnych potencjałach redoks . Jeśli jony soli, kwasów itp. rozpuszczą się w wodzie, jej przewodność elektryczna wzrasta, a tempo procesu wzrasta. element żrący Kiedy dwa metale o różnych potencjałach redoks wchodzą w kontakt i są zanurzone w roztworze elektrolitu, takim jak woda deszczowa z rozpuszczonym dwutlenkiem węgla CO 2 , powstaje ogniwo galwaniczne, tak zwane ogniwo korozyjne. To nic innego jak zamknięta komórka galwaniczna. W nim następuje powolne rozpuszczanie materiału metalicznego o niższym potencjale redoks; druga elektroda w parze z reguły nie koroduje. Ten rodzaj korozji jest szczególnie charakterystyczny dla metali o wysokim potencjale ujemnym. Tak więc bardzo mała ilość zanieczyszczeń na powierzchni metalu o dużym potencjale redox wystarcza już do pojawienia się elementu korozyjnego. Szczególnie zagrożone są miejsca, w których stykają się metale o różnych potencjałach, takie jak spawy czy nity. Jeśli elektroda rozpuszczająca jest odporna na korozję, proces korozji ulega spowolnieniu. Jest to podstawa np. ochrony wyrobów żelaznych przed korozją poprzez cynowanie lub cynkowanie - cyna lub cynk mają bardziej ujemny potencjał niż żelazo, dlatego w takiej parze żelazo jest redukowane, a cyna lub cynk muszą korodować. Jednak ze względu na tworzenie się warstewki tlenkowej na powierzchni cyny lub cynku proces korozji jest znacznie spowolniony. Korozja wodorowa i tlenowa Jeśli następuje redukcja jonów H 3 O + lub cząsteczek wody H 2 O, mówi się o korozji wodorowej lub korozji z depolaryzacją wodorową. Odzyskiwanie jonów następuje według następującego schematu: 2H 3 O + + 2e − → 2H 2 O + H 2 2H 2 O + 2e - → 2OH - + H 2 Jeśli wodór nie zostanie uwolniony, co często występuje w środowisku obojętnym lub silnie zasadowym, następuje redukcja tlenu i jest określana jako korozja tlenowa lub korozja depolaryzacyjna: O 2 + 2H 2 O + 4e - → 4OH - Element korozyjny może powstać nie tylko wtedy, gdy zetkną się dwa różne metale. Element korozyjny powstaje również w przypadku pojedynczego metalu, jeśli np. struktura powierzchni jest niejednorodna. Kontrola korozji Korozja powoduje co roku miliardy dolarów strat, a rozwiązanie tego problemu jest ważnym zadaniem. Głównymi szkodami powodowanymi przez korozję nie jest utrata metalu jako takiego, ale ogromny koszt produktów zniszczonych przez korozję. Dlatego roczne straty z tego tytułu w krajach uprzemysłowionych są tak duże. Nie można określić rzeczywistych strat z tego tytułu, oceniając jedynie straty bezpośrednie, na które składają się koszt zawalonej konstrukcji, koszt wymiany sprzętu oraz koszty środków zabezpieczających przed korozją. Jeszcze większe szkody to straty pośrednie. Są to przestoje sprzętu podczas wymiany skorodowanych części i zespołów, wycieki produktów, zakłócenia procesów technologicznych. Idealną ochronę przed korozją zapewnia w 80% odpowiednie przygotowanie powierzchni, a tylko w 20% jakość zastosowanych farb i sposób ich aplikacji. . najbardziej produktywny i skuteczna metoda przygotowanie powierzchni przed dalszą ochroną podłoża jest obróbka strumieniowo-ścierna . Zazwyczaj istnieją trzy obszary metod ochrony przed korozją: 1. Strukturalny 2. Aktywny 3. Pasywny Aby zapobiec korozji jako materiały konstrukcyjne stosowane stale nierdzewne , stale kortenowskie , metale nieżelazne . Jako ochrona przed korozją, zastosowanie dowolnych powłoki, co zapobiega tworzeniu się elementu korozyjnego (metoda pasywna). Korozja tlenowa ocynkowanego żelaza Korozja tlenowa cynowanego żelaza Powłoka lakiernicza, powłoka polimerowa i emaliowanie powinny przede wszystkim uniemożliwiać dostęp tlenu i wilgoci. Często nakładana jest również powłoka, na przykład stal z innymi metalami, takimi jak cynk, cyna, chrom, nikiel. Powłoka cynkowa chroni stal nawet w przypadku częściowego zniszczenia powłoki. Cynk ma bardziej ujemny potencjał i najpierw koroduje. Jony Zn 2+ są toksyczne. Do produkcji puszek stosuje się cynę pokrytą warstwą cyny. W przeciwieństwie do blachy ocynkowanej, gdy warstwa cyny ulega zniszczeniu, żelazo zaczyna korodować, co więcej, intensywnie, ponieważ cyna ma bardziej dodatni potencjał. Innym sposobem ochrony metalu przed korozją jest zastosowanie elektrody ochronnej o dużym potencjale ujemnym, na przykład wykonanej z cynku lub magnezu. W tym celu tworzony jest specjalnie element korozyjny. Chroniony metal działa jak katoda, a ten rodzaj ochrony nazywa się ochroną katodową. Rozpuszczalna elektroda nazywana jest odpowiednio anodą ochrony protektorowej.Metoda ta służy do ochrony przed korozją statków, mostów, kotłowni, rur znajdujących się pod ziemią. Aby chronić kadłub statku, do zewnętrznej strony kadłuba przymocowane są płyty cynkowe. Jeśli porównamy potencjały cynku i magnezu z żelazem, mają one więcej potencjałów ujemnych. Niemniej jednak korodują wolniej ze względu na tworzenie się na powierzchni ochronnej warstwy tlenku, która chroni metal przed dalszą korozją. Powstawanie takiego filmu nazywa się pasywacją metalu. W aluminium jest wzmocniony przez utlenianie anodowe (anodowanie). Gdy do stali dodaje się niewielką ilość chromu, na powierzchni metalu tworzy się warstwa tlenku. Zawartość chromu w stali nierdzewnej wynosi ponad 12 procent. System cynkowania na zimno System cynkowania na zimno ma na celu poprawę właściwości antykorozyjnych złożonej powłoki wielowarstwowej. System zapewnia całkowitą ochronę katodową (lub galwaniczną) powierzchni żelaza przed korozją w różnych agresywnych środowiskach System cynkowania na zimno dostępny jest w jednym, dwóch lub trzech opakowaniach i zawiera: spoiwo - znane są kompozycje na bazie chlorokauczuku, krzemianu etylu, polistyrenu, żywicy epoksydowej, uretanowej, alkidowej (modyfikowanej); · wypełniacz antykorozyjny – proszek cynkowy („pył cynkowy”), o zawartości ponad 95% metalicznego cynku, o wielkości cząstek poniżej 10 mikronów i minimalnym stopniu utlenienia.; utwardzacz (w układach dwu- i trzypakowych) Jednoskładnikowe systemy cynkowania na zimno są dostarczane w postaci gotowej do użycia i wymagają jedynie dokładnego wymieszania kompozycji przed nałożeniem. Systemy dwu- i trzyskładnikowe mogą być dostarczane w wielu opakowaniach i wymagają dodatkowych etapów przygotowania przed aplikacją (mieszanie spoiwa, wypełniacza, utwardzacza). Ciekawe artykułyCiekawe artykuły |