Корозија метала – узроци и методе заштите

Садржај препоруке

• Шта је корозија метала
• Хемијска корозија
• Електрохемијска корозија
• Остали узроци корозије метала
• Мере заштите метала од корозије
• Заштита од корозије са неметалним премазима
• Заштита гвожђа од корозије превлакама других метала
• Повећава корозијску отпорност додавањем легирајућих додатака челичним легурама
• Антикорозивне мере
• Заштита од заосталих струја

Корозија метала садржи много више од назива популарног рок бенда. Корозија неповратно уништава метал, претварајући га у прашину: од свих произведених гвожђа на свету, 10% ће се потпуно урушити исте године. Ситуација са руским металом изгледа отприлике овако – сав метал који се топио у години дана у свакој шестој пећи у нашој земљи постаје захрђала прашина пре краја године.

Израз „кошта прилично денар“ у вези са корозијом метала више је него истинит – годишња штета нанета корозијом износи најмање 4% годишњег прихода било које развијене земље, а у Русији се количина штете израчунава у десет цифара. Па шта узрокује корозивне процесе метала и како се носити са њима?

Шта је корозија метала

Уништавање метала као последица електрохемијске (растварање у ваздуху која садржи влагу или водену средину – електролита) или хемијске (стварање металних једињења са хемијским агенсима високе агресије) интеракције са спољашњим окружењем. Процес корозије метала може се развити само у неким деловима површине (локална корозија), покрити целокупну површину (једнолика корозија) или уништити метал дуж граница зрна (интергрануларна корозија).

Метал под утицајем кисеоника и воде постаје лабав смеђи прах, познатији као рђа (Фе₂О₃Х₂О ТОМЕ).

Хемијска корозија

Овај процес се дешава у окружењима која нису проводници електричне струје (суви гасови, органске течности – нафтни производи, алкохоли, итд.), А интензитет корозије расте с порастом температуре – као резултат, на металној површини формира се оксидни филм..

Сви метали су подложни хемијској корозији – и обојени и обојени. Активни обојени метали (на пример, алуминијум) под утицајем корозије прекривени су оксидним филмом који спречава дубоку оксидацију и штити метал. А такав малоактиван метал, као што је бакар, под утицајем влаге у ваздуху добија зеленкаст цват – патину. Штавише, оксидни филм не штити метал од корозије у свим случајевима – само ако је кристално-хемијска структура формираног филма у складу са структуром метала, иначе филм неће ништа учинити..

Легуре су подложне другој врсти корозије: неки елементи легура се не оксидују, већ се редукују (на пример, комбинација високе температуре и притиска у челику је редукција карбида са водоником), док легуре у потпуности губе потребне карактеристике.

Електрохемијска корозија

Процес електрохемијске корозије не захтева обавезно урањање метала у електролит – довољно танки електролитски филм на његовој површини (често електролитички раствори импрегнирају околину која окружује метал (бетон, тло итд.). Најчешћи узрок електрохемијске корозије је раширена употреба кућних и индустријских соли (натријум и калијум хлориди) за уклањање леда и снега на путевима зими – посебно су погођени аутомобили и подземна комунална предузећа (према статистици, годишњи губици у САД од употребе соли зими су 2,5 милијарди долара).

Догађа се следеће: метали (легуре) губе део својих атома (прелазе у електролитски раствор у облику јона), електрони који замењују изгубљене атоме наелектришу метал са негативним набојем, док електролит има позитиван набој. Формира се галвански пар: метал се уништава, постепено све његове честице постају део раствора. Електрохемијска корозија може бити проузрокована лучним струјама које произилазе из цурења дела струје из електричног круга у водене растворе или у тло и одатле у металну конструкцију. На оним местима где залутала струја металне конструкције напушта у воду или земљу, метал се уништава. Нарочито је чест случај да се лутајуће струје јављају на местима где се креће приземни електрични транспорт (на пример, трамваји и железничке локомотиве које покрећу електрична вуча). Само годину дана лутајуће струје од 1А могу растворити гвожђе – 9.1 кг, цинк – 10.7 кг, олово – 33.4 кг.

Остали узроци корозије метала

Развој корозивних процеса је олакшан зрачењем, отпадним продуктима микроорганизама и бактерија. Корозија изазвана морским микроорганизмима оштећује дна бродова, а корозивни процеси изазвани бактеријама имају чак и своје име – биокорозија.

Комбинација утицаја механичких напона и спољног окружења убрзава корозију метала више пута – смањује се њихова термичка стабилност, оштећују се површински оксидни филмови, а на местима где се појављују нехомогености и пукотине активира се електрохемијска корозија..

Мере заштите метала од корозије

Неизбежна последица технолошког напретка је загађење наше животне средине – процес који убрзава корозију метала, пошто је спољно окружење према њима све агресивније. Не постоји начин да се потпуно елиминише корозивно уништавање метала, све што се може учинити је да тај процес успоримо што је више могуће..

Да бисте умањили уништавање метала, можете да урадите следеће: смањите агресивност околине која окружује метални производ; повећати отпорност метала на корозију; искључити интеракцију метала и супстанци из спољашње средине, показујући агресију.

Већ хиљадама година човечанство је испробало многе начине заштите металних производа од хемијске корозије, од којих се неки користе и данас: премазивање масти или уља, други метали који у мањој мери нагризају (најстарији метод, стар више од две хиљаде година – калаширање (премаз калај)).

Заштита од корозије са неметалним премазима

Неметални премази – боје (алкид, уље и емајли), лакови (синтетички, битуминозни и катран) и полимери формирају заштитни филм на површини метала, искључујући (својим интегритетом) контакт са спољашњим окружењем и влагом.

Употреба боја и лакова је корисна јер се ови заштитни премази могу нанети директно на месту монтаже и на градилишту. Начини наношења боја и лакова су једноставни и подложни механизацији, оштећени премази се могу обновити „на лицу места“ – током рада ови материјали имају релативно ниску цену и њихова потрошња по јединици површине је мала. Међутим, њихова ефикасност зависи од испуњавања неколико услова: усклађености са климатским условима у којима ће се користити метална конструкција; потреба да се користе искључиво висококвалитетне боје и лакови; стриктно придржавање технологије наношења на металне површине. Најбоље је наносити боје и лакове у више слојева – њихова количина обезбедиће најбољу заштиту од временских неприлика на металној површини.

Полимери попут епоксидних смола и полистирена, поливинил хлорида и полиетилена могу деловати као заштитни премази против корозије. У грађевинским радовима уграђени делови од армираног бетона прекривени су премазима од мешавине цемента и перхлоровинила, цемента и полистирена.

Заштита гвожђа од корозије превлакама других метала

Постоје две врсте металних инхибитора – премази (цинк, алуминијум и кадмијум) и отпорни на корозију (сребро, бакар, никл, хром и олово). Инхибитори се примењују хемијски: прва група метала има високу електронегативност у односу на гвожђе, друга – високу електропозитивност. Најраширенији у нашем свакодневном животу су метални премази од гвожђа са коситром (лимарска плоча, од њега се израђују лименке) и цинка (поцинковано гвожђе – кровни покривачи), који се добијају повлачењем лима гвожђа кроз растопину једног од тих метала.

Оков од ливеног гвожђа и челика, као и цеви за воду често су поцинковане – овај поступак значајно повећава њихову отпорност на корозију, али само у хладној води (када се доводи топла вода, поцинчане цеви се истроше брже од не галванизоване). Упркос ефикасности поцинчавања, он не пружа идеалну заштиту – цинков премаз често садржи пукотине, за које је неопходно превлачење никлом металних површина (никл) за њихово уклањање. Цинк премази не дозвољавају наношење боја и лакова на њих – нема стабилног премаза.

Најбоље решење за заштиту од корозије је алуминијски премаз. Овај метал има мању специфичну тежину, што значи да се мање троши, алуминизоване површине се могу бојити и слој фарбе ће бити стабилан. Поред тога, алуминијумски премаз је, у поређењу са галванизованим премазом, отпорнији на агресивно окружење. Алуминиј се не користи широко због тешкоће наношења ове превлаке на метални лим – алуминијум у истопљеном стању показује велику агресију на друге метале (због тога се талина алуминијума не може садржати у челичној купељи). Можда ће овај проблем бити у потпуности решен у блиској будућности – оригинални метод обављања алуминијума пронашли су руски научници. Суштина развоја није урањање челичног лима у талину алуминијума, већ подизање течног алуминијума у ​​челични лим.

Повећава корозијску отпорност додавањем легирајућих додатака челичним легурама

Увођење хрома, титанијума, мангана, никла и бакра у легуру челика омогућава добијање легираног челика високих антикорозивних својстава. Висок удио хрома даје легури челика посебну отпорност, због које се на површини грађевина формира оксидни филм високе густине. Увођење бакра у састав нисколегираних и угљеничних челика (од 0,2% до 0,5%) омогућава повећање њихове корозијске отпорности за 1,5-2 пута. Легирајући адитиви се уводе у састав челика у складу са Таммановим правилом: висока отпорност на корозију постиже се када постоји један легирни метални атом на сваких осам атома гвожђа.

Антикорозивне мере

Да би се то смањило, потребно је смањити корозивно деловање медијума увођењем неметалних инхибитора и смањити број компоненти које могу покренути електрохемијску реакцију. Овом методом ће се смањити киселост тла и водених раствора у контакту са металима. Да би се смањила корозија гвожђа (његових легура), као и месинга, бакра, олова и цинка, угљени диоксид и кисеоник морају се уклонити из водених раствора. У електроенергетској индустрији, хлориди се уклањају из воде, што може утицати на локализовану корозију. Ограничење тла може умањити његову киселост.

Заштита од заосталих струја

Могуће је смањити електрокорозију подземних комуналних и покопаних металних конструкција ако се поштује неколико правила:

• део конструкције који служи као извор залутале струје мора бити повезан металним проводником са шином трамваја;
• Путови за грејну мрежу требају бити лоцирани на максималној удаљености од жељезнице дуж које се креће електрични транспорт да би се смањио број њихових раскрсница;
• употреба изолационих цевних носача за повећање отпорности на прелаз између тла и цевовода;
• на улазима у објекте (потенцијални извори слабих струја) потребно је уградити изолационе прирубнице;
• на прирубнице прирубница и дилатационе спојеве кутије за уградњу инсталирајте проводне уздужне скакаче – да бисте повећали уздужну електричну проводљивост на заштићеном делу цевовода;
• Да би се изједначили потенцијали паралелних цевовода, потребно је уградити попречне електричне скакаче у суседне секције.

Заштита изолованих металних предмета и малих челичних конструкција остварује се заштитником који делује као анода. Материјал за заштитник је један од активних метала (цинк, магнезијум, алуминијум и њихове легуре) – узима већи део електрохемијске корозије, урушавајући се и чувајући главну структуру. На пример, једна магнезијумова анода штити 8 км цевовода.