Korozja elektrochemiczna: opis procesu, obiekty zniszczenia, metody kontroli

Anonim
Przez tysiąclecia rozwój cywilizacji byłby niemożliwy bez metalu, z którego wykonano zarówno groty strzał, jak i kopie okresu prehistorycznego, a także najbardziej wyrafinowane maszyny nowoczesności. Całe ery mają nazwy „metalowe”: brąz, miedź, żelazo. Zakłady metalurgiczne pracują przez całą dobę, aby zapewnić przemysłowi niezbędną ilość kęsów metalowych. Firmy produkujące maszyny tworzą z nich ogromną gamę produktów, od rur, szyn i arkuszy po igły i szpilki.

Korozja metali, zwłaszcza ich główna odmiana - elektrochemiczna, zawsze powodowała trudności w działaniu jakichkolwiek wyrobów metalowych, przedwcześnie je niszcząc. Najprostsze narzędzia (nóż, topór, pług) szybko popadły w ruinę w wilgotnym środowisku. Przeprowadzono liczne i długofalowe badania procesów chemicznych zniszczenia, zanim znaleziono rozwiązania techniczne, które zawiesiły korozję metali.

Opis procesu

Korozja elektrochemiczna to proces zachodzący przy obowiązkowej obecności:

  • elektrolit;
  • metale o niskim i wysokim potencjale redoks (potencjały elektrod).

Elektrolit jest tworzony przez wodę, kondensat, wszelkie naturalne osady. Obecność dwóch rodzajów metalu prawie nigdy się nie zdarza i wynika z dwóch czynników:

  1. Niejednorodność produktu, czyli obecność obcych wtrąceń.
  2. Bezpośrednie dotykanie produktów z różnych metali.

W elektrolicie heterogeniczne metale tworzą zwarte ogniwo galwaniczne, zwane ogniwem korozyjnym. Ta kombinacja prowadzi do rozpuszczenia metalu o niższym potencjale elektrody, co nazywa się korozją elektrochemiczną. Szybkość tego procesu silnie zależy od obecności soli w roztworze i jego temperatury.

Główne obiekty korozji

Niejednorodne miejsca metalowe są losowo rozmieszczone na powierzchni produktu i zależą od technologii i jakości ich wytwarzania, więc uszkodzenia korozyjne są częściej lokalne. Ponadto lokalizacja korozji zależy od heterogeniczności:

  • ochronne powłoki tlenkowe;
  • elektrolit;
  • wpływ czynników zewnętrznych (ogrzewanie, promieniowanie);
  • naprężenia wewnętrzne powodujące nierównomierne odkształcenie.

Złącza spawane i nitowane są wybitnymi przedstawicielami kontaktu obcych metali narażonych na aktywną korozję elektrochemiczną. Spawanie i nitowanie - najpowszechniejsze technologie w budowie stałych połączeń we wszystkich wiodących gałęziach przemysłu i dużych systemach rurociągów:

  • inżynieria mechaniczna;
  • budowa statków;
  • rurociągi naftowe;
  • gazociągi;
  • rury wodociągowe.

Najbardziej znaczące uszkodzenia spoin i nitów występują w wodzie morskiej, obecność soli, która znacznie przyspiesza proces korozji.

Katastrofalna sytuacja rozwinęła się w 1967 r. Wraz z nośnikiem rudy anatyny, gdy woda morska z wysokich fal sztormowych uderzyła w ładownie statku. Struktury miedziane we wnętrzu ładowni i stalowa obudowa przyczyniły się do powstania pierwiastka korozyjnego w elektrolicie z wody morskiej. Przejściowa korozja elektrochemiczna spowodowała zmiękczenie kadłuba i powstanie sytuacji awaryjnej, w tym zespołu ewakuacyjnego.

Pozytywny wpływ korozji elektrochemicznej jest bardzo rzadki. Na przykład podczas instalacji nowych rur w systemach ogrzewania na gorąco budynków mieszkalnych. Złącza gwintowane zaczynają płynąć przy początkowym rozruchu, aż produkty korozji składające się z uwodnionego żelaza wypełniają mikropory w nici.

Niezależnie od rodzaju korozji, chemicznej lub elektrochemicznej, jej skutki są takie same - niszczenie produktów o dużej wartości . Ponadto, oprócz strat bezpośrednich z nieprzydatnych materiałów, występują pośrednie straty związane z wyciekami produktu, przestoje przy wymianie nieodpowiednich materiałów i części, naruszenie przepisów procesów technologicznych.

Nowoczesne metody walki

Liczne badania i rozwój postępu technicznego doprowadziły do stworzenia całego systemu metod i narzędzi w walce z korozją. Istnieją trzy główne obszary ochrony przed korozją:

  1. Konstruktywne rozwiązania.
  2. Aktywne metody.
  3. Metody pasywne.

Konstruktywne rozwiązania polegają na doborze materiałów o minimalnej korozyjności we właściwościach fizycznych:

  • stale nierdzewne;
  • stale stopowe;
  • metale nieżelazne.

Aktywne metody walki skłoniły samą korozję elektrochemiczną. Do chronionej konstrukcji metalowej przykłada się stałe napięcie, aby zwiększyć jego potencjał elektrodowy i spowolnić proces rozpuszczania elektrochemicznego. Drugim wariantem aktywnej ochrony jest anoda protektorowa, która ma niski potencjał elektrody, w wyniku czego jest niszczona zamiast chronionego obiektu.

Metody pasywne polegają na nakładaniu powłok ochronnych. Postęp techniczny w tej dziedzinie zaczął się rozwijać dzięki zastosowaniu prostego lakieru, który zapobiega przedostawaniu się tlenu, wilgoci i kondensatu na powierzchnię metali. Potem przyszła galwanizacja na podstawie:

  • cynkowanie galwaniczne;
  • chrom - chromowanie;
  • niklowanie niklowanie.

Ocynkowane żelazko, niklowane i chromowane sztućce, puszki z produktami służą od wielu lat, nie ulegając korozji elektrochemicznej, zachowując piękny wygląd, zapobiegając psuciu się produktów.

Postęp techniczny w rozwoju metod zwalczania korozji

Ponieważ korozyjna utrata metalu stanowi astronomiczną sumę, postęp techniczny nadal oferuje nowe metody radzenia sobie z nim, ponieważ badania naukowe i sprzęt polepszają się. . Obejmują one:

  • natryskiwanie termiczne, tworzenie ultra cienkich powłok ochronnych;
  • powłoki dyfuzyjne, które zapewniają silną ochronę powierzchni;
  • poszycie kadmowe w celu ochrony stali w wodzie morskiej.

Wzrost produkcji przemysłowej następuje przy stałym wzroście produkcji wyrobów metalowych. Korozja elektrochemiczna, niezależnie od epoki historycznej, stanowi stałe zagrożenie dla ogromnej liczby struktur i krytycznych struktur. Dlatego tworzenie nowych metod i środków walki jest jednym z zadań badań nad postępem technicznym.