Начини за намаляване на интензивността и скоростта на корозия на металните изделия

Корозията е спонтанното унищожаване на метални повърхности под влияние на взаимодействието на метала с околната среда. Особено проявявайки се при повишени механични и топлинни натоварвания, корозионните процеси причиняват големи щети на стоманените конструкции. Правилната оценка на степента на корозия означава увеличаване на трайността на продукта.

Съдържание:

• Класификация на видовете ръжда
• Механизми на възникване и развитие на корозивни явления
• електролитна
• В присъствието на киселини
• При наличие на товари
• Методи за оценка на корозионните процеси
• Определяне на скоростта на корозионните процеси
• Практиката на корозионно изпитване на метали
• Начини за намаляване на корозията: механизъм и ефективност
• Метално покритие
• оцветяване

Класификация на видовете ръжда

Корозията се класифицира според следните критерии:

1. Чрез равномерността на потока. Има по-равномерна, повърхностна корозия (при която дебелината на стената на продукта намалява със същата степен) и неравна, огнищна корозия, която се характеризира с появата на повредени точки или язви по стоманената повърхност.
2. В посока на действие. Настъпва селективна корозия, при която са засегнати само определени компоненти от металната конструкция, и контакт, който унищожава определен метал (за биметални съединения).
3. По мащаба на своето действие такива видове корозия са известни като интергрануларни, разрушително действащи по протежение на зърнените граници на стоманата (с постепенно разпространение навътре) и насипни, засягайки едновременно цялата повърхност.

Интензитетът на корозия се увеличава значително, ако в допълнение към неблагоприятните промени / колебания в температурата и влажността, напреженията на опън, както и химически агресивна среда, допълнително влияят върху контактната повърхност на метала.

Интензитетът на корозия се увеличава многократно поради напукване между съседни кристалити и техните блокове. Външните напрежения на натиск при натиск са още по-агресивни спрямо стоманата.

Механизми на възникване и развитие на корозивни явления

Тъй като повечето стоманени повърхности работят в среда с определена влажност, както и във вода, водни разтвори на соли, киселини и основи, електролитният механизъм е преобладаващият механизъм за появата на ръжда. Единственото изключение е корозията на пещта, която се случва в металните конструкции на отоплителните устройства: там се образува повърхностно разрушаване поради образуването на високотемпературна ръжда - мащаб.

електролитна

По време на електролитна корозия в присъствието на кислород, реакцията на хидратация на желязото възниква в стомана, чийто краен продукт е железен оксид хидрат Fe (OH) 2. Това явление се нарича корозия от аноден тип. Но процесът не свършва дотук. Железният оксид хидрат е нестабилно вещество и при наличие на вода (или водна пара) се разлага доста бързо в различни железни оксиди:

• при повишени температури се образува предимно железен оксид FeO;
• в стаята или малко по-високо - железен оксид Fe2O3;
• при междинно (в температурния диапазон + 250 ... + 450 ° C) - магнитен железен оксид-Fe3O4.

Във всеки случай повърхността на стоманата ръждясва, само показателите за това явление могат да бъдат или червеникаво-кафяви, или сиво-жълти.

В присъствието на киселини

Малко по-различен механизъм на образуване на ръжда се появява при наличие на киселини, киселинни разтвори или течни среди, които не съдържат кислород. Тук анодното разтваряне на стоманата става с образуването на хидриди - съединения на желязо и водород. Но последните са химически нестабилни вещества, бързо се окисляват на въздух и във влажна среда и също образуват ръжда, само по-рохкава. Железните хидриди се разлагат особено бързо, когато в атмосферата или околната среда присъстват серни съединения.

При наличие на товари

Според третата схема, корозия възниква, когато върху контактните повърхности се прилагат външни товари. Тук освен два традиционни компонента, задължително присъства и трети компонент - смазка. Тъй като всички органични съединения винаги съдържат кислород и водород, механохимичните реакции на окисляване на смазващото вещество започват да настъпват с повишаване на температурата при контакт. Те завършват с факта, че вместо да намалят триенето, използваната и частично вече разрушена смазка започва активно да окислява повърхността, образувайки ръжда.

Методи за оценка на корозионните процеси

Интензитетът на корозия спрямо стоманата се определя в зависимост от характера на корозионните явления. Обикновено започват с визуално откриване на ръжда по повърхността.

Използвайки конвенционален микроскоп или дори лупа, може доста точно да се оцени интензивността на корозионните процеси и степента на увреждане на метална повърхност.

По-точно определете степента на увреждане на така наречените корозионни индикатори. С тяхна помощ можете да разберете:

• загуба на тегло поради корозия;
• намаляване на линейния размер на частта или конструкцията;
• интензитет на повреди в зависимост от времето на пребиваване на детайла в корозивна среда.

В допълнение към количествената оценка на наличието на ръжда, е възможна и качествена. Неговите показатели са идентифицирани промени в микроструктурата на стоманата. Така че се открива междугрануларна или селективна корозия. Много по-рядко интензивността и скоростта на корозия се определят от промяна в химичния състав на околната среда около метала или от количеството на отделения водород.

Специфичните индикатори за корозия, които влияят на скоростта на корозия, включват:

1. Интегрална корозионна характеристика. Изчислява се като загубата на маса на стоманения продукт през годината, разделена на повърхността, на която се е появила ръжда. В този случай повърхността на корозираната стомана се счита за такава, върху която има дори единични повредени точки.
2. Линейна корозия. Изчислява се в зависимост от плътността на частта и дебелината на продуктовия слой, който корозира през годината.

Каква е най-добрата стойност за използване? Ако е възможно точно претегляне на част преди и след нейното действие или оценка на промените в химичния състав на разтвора, в който тази част е функционирала, тогава е за предпочитане интегрална оценка на корозионните процеси. По-специално се оценява работата на контактната грес. Ако частта се проверява само няколко пъти годишно или оценката на интензивността на корозионните явления трябва да се извърши своевременно, тогава е по-добре да използвате втория параметър.

Определяне на скоростта на корозионните процеси

Корозионните индикатори също помагат да се определи интензивността на неблагоприятните промени. За да направите това, използвайте концепцията за "степен на корозия на метала". Тя може да бъде оценена по две различни характеристики, които варират във времето.

Корозионните индикатори могат да бъдат определени чрез следните количествени характеристики:

• по площ на корозираната повърхност;
• обща загуба на тегло;
• чрез промени в плътността;
• според времето на пребиваване на частта или конструкцията в корозивна среда (ден);
• за намаляване на дебелината.

В този случай количествените критерии за оценка на естеството на корозията на стоманата за определен период от време могат да бъдат:

• абсолютна загуба на корозия върху зоната;
• промяна на линейните размери на продукта;
• линейна устойчивост на корозия;
• степен на корозия;
• линейна скорост на корозия (милиметри годишно);
• обща устойчивост или устойчивост на корозия.

На практика прилагането на един или друг критерий зависи от метода на защита на металната повърхност. Може да се боядисва устойчиви на атмосферни влияния бои, и можете да използвате метал със защитни покрития. Ако корозията протича равномерно, тогава ефективността на защитата може да бъде оценена по-точно.

Ако интензитетът на образуване на ръжда на различни места на продукта е различен, тогава най-подходящият метод за защита може да бъде избран само когато частта е натоварена с външни напрежения на опън. Тогава с течение на времето се променя не само външният вид на повърхността, но и някои нейни физически характеристики, по-специално топлопроводимост и електрическо съпротивление.

Практиката на корозионно изпитване на метали

Корозионните индикатори са климатични фактори - температура, състав и относителна влажност на околната среда, естеството на разпределение на външните товари. Необходимо е също така да се вземе предвид промяната в осветеността по време на деня, количеството на валежите, възможно замърсяване на въздуха. Например, в райони на емисии на димни отпадъци в близост до химически заводи и металургични предприятия, придружени от рязко увеличение на процента на SO2, корозионните процеси рязко се активират.

Като показатели за корозионната активност можете да използвате количествената зависимост на корозията от времето:

1. Линейни - най-често това е типично за метални повърхности, които нямат защитно покритие.
2. Експоненциално намалява - намира се в киселинна корозия на конвенционалните метали и сплави.
3. Експоненциално се увеличава - когато върху повърхността на частта има защитно покритие.

Интензитетът на образуване на ръжда при такива условия намалява:

• ниска скорост на вятъра;
• намалени циклични промени във времето на показателите за относителна влажност;
• естеството на ефекта на корозивна среда върху повърхността.

При слаб вятър или неговото отсъствие няма условия за смесване на потока, измиващ контактната повърхност на стоманата. При продължителни фази на ниска и висока влажност през годината, филмът от повърхностна ръжда има време да се образува, набъбва и отделя от основния метал. Дебелината на повърхността ще намалее, но корозионните процеси са принудени първо да „стартират“, а това изисква не само време, но и подходящи условия - вятър или промени в химичния състав на въздуха, което не винаги е така.

Влагата, киселината или алкалът могат да достигнат повърхността на стоманата под формата на капчици или чрез спрей. Първият метод е типичен за райони с голямо количество валежи, а вторият е за неблагоприятна среда, в която част или метална конструкция функционират.

Начини за намаляване на корозията: механизъм и ефективност

Способността на боядисаната повърхност да издържа на корозионните процеси зависи от това кой механизъм на корозия преобладава. Например, при постоянно излагане на химически активна среда, потенциалната разлика на външната повърхност на металния продукт и неговите вътрешни обеми се променя значително. В този случай се появяват корозивни токове, които засилват корозионния процес (явление, често причиняващо разрушаване на стоманени тръби в подземни тръбопроводи). Тук оцветяването не дава никакъв ефект, тъй като химическият състав на повърхността, покрита със слой боя, не се променя с течение на времето.

Метално покритие

Друг е въпросът, когато повърхността е покрита с метал с отрицателен електролитичен потенциал по отношение на окислително-възстановителните процеси. С преобладаването на окислителните реакции е по-ефективно да се защити стоманата чрез нанасяне на повърхностно покритие, съдържащо алуминий и цинк - метали, които са „останали“ от желязо в своята кислородна активност.

Такива процеси - поцинковане и алуминиране - се използват широко в практиката на антикорозионна защита на стоманени единици и отделни части, разположени в окислителна среда. Оцветяването в тези ситуации е спомагателно по природа, за да подобри декоративните характеристики на повърхността.

В редуцираща среда процесът на образуване на железни хидриди може да бъде ефективно блокиран чрез създаването на повърхностни покрития от метали, разположени „вдясно” от водород: това е медта и всички благородни метали. Покриването на мед, въпреки че се използва на практика, обикновено се извършва за сравнително малки повърхности, тъй като това е много скъп процес по отношение на финансите. Именно за такива ситуации оцветяването може и трябва да се прилага.

оцветяване

Защитната роля на боите се състои в това, че в състава им винаги присъстват корозивни инхибитори - компоненти, които забавят скоростта на процесите на образуване на мащаби с времето. Химичните формули на инхибиторните вещества са проектирани по такъв начин, че в резултат на това появата на ръжда се спира. Еластичността на съвременните състави за покритие позволява на покритията да издържат успешно на повърхностните натоварвания, които провокират появата на корозионни процеси.

Антикорозионните свойства на боите се увеличават, ако съдържат органосиликонови полимери, които повишават способността на боядисаната повърхност да издържа на промени във влажността и температурата, независимо от сезона. Такива бои обаче имат два съществени недостатъка:

• отровен;
• неефективен в условията на електролитния корозионен механизъм.

По този начин правилно подбраните оцветители могат доста ефективно да блокират корозионните процеси. За да направите това, те трябва да съдържат инхибитори на корозия, да имат достатъчна еластичност и механична якост, леко се променят с течение на времето.