Корозија на метал - причини и методи на заштита. Хемиска корозија

Процесот на електрохемиска корозија е резултат на сложени хетерогени хемиски реакции во кои компоненти животната средина. Најчесто се среќаваме со атмосферска корозија,

предизвикани од присуството на кислород и водена пареа. Во овој случај, процесот на корозија може условно да се изрази со следниот збирен дијаграм:

Fe + O 2 + H 2 O → Fe 2 O 3 · x H2O.

Производот од процесот на корозија на железо - 'рѓа - нема стехиометриски состав. Поточно кажано, во секој конкретен случај (притисок на кислород, влажност на воздухот, температура, времетраење на процесот, состав на легура на железо, состојба на површината на производот итн.) се формираат супстанции или мешавини на супстанции со различен состав. Поради оваа причина, во пракса, 'рѓата може да се забележи во широк спектар на бои - од светло жолта до темно кафеава или речиси црна.

Важна улога во процесот на корозија игра хетерогеноста (на микро ниво) на површината на производот. Во пракса, оваа хетерогеност може да биде предизвикана од нечистотии (легирање адитиви), подмножества (Fe3C цементит), граници на зрната на железо микрокристали, микропукнатини, различни степени на грубост на површината итн. Поради ова, атомите на железо на различни областиимаат различни способности да даруваат електрони, т.е. да оксидираат, и како резултат на тоа, се појавуваат галвански ќелии со микроскопска големина (слика подолу):

Fe - 2e – = Fe 2+.

Областа на металот каде што се случува овој процес игра улога на анода.

Соседните области на металот, кои имаат различни својства, дејствуваат како катода. Електроните донирани од атомите на железо патуваат низ металот до овие области и предизвикуваат процес на редукција. На катодата, истовремено се случуваат процесите на редукција на молекулите на вода и кислород растворени во вода:

H2O + 2e – = 2OH – + H2;

O 2 + 2H 2 O + 4e – = 4OH – .

Како краен резултат, јоните на железо (II) и јоните на хидроксид формираат железен (II) хидроксид, кој понатаму се оксидира до железо (III) хидроксид со променлив состав, кој е главната компонента на 'рѓата. Поедноставено, овие процеси може да се изразат на следниов начин:

Fe 2+ + 2OH – = Fe(OH) 2;
Fe(OH) 2 + O 2 + H 2 O → Fe 2 O 3 · x H2O.

Ако железен производ е доведен во контакт со друг метал, тогаш во зависност од неговата активност, процесот на корозија или се забрзува или забавува.

Значи, ако вториот метал е поактивен, тогаш процесот на корозија на железото се забавува поради корозија на поактивниот метал. На пример, железото во контакт со цинк ќе кородира многу побавно додека не се уништи целиот цинк.

Ако железото е во контакт со помалку активен метал, тогаш неговата корозија нагло се зголемува. На пример, железото во контакт со калај кородира многу побрзо од чистото железо.

Треба да овозможите JavaScript за гласање

Ако најдете грешка на страницата, изберете ја и притиснете Ctrl + Enter

КОРОЗИЈА НА МЕТАЛИ

Зборот корозија доаѓа од латинскиот corrodere, што значи кородира. Иако корозијата најчесто се поврзува со метали, таа влијае и на камењата, пластиката и другите полимерни материјали и дрвото. На пример, моментално сме сведоци на голема загриженост кај широки слоеви луѓе поради фактот што спомениците (згради и скулптури) направени од варовник или мермер катастрофално страдаат од кисели дождови.

Така, корозија е спонтан процес на уништување на материјали и производи направени од нив под хемиско влијание на околината. Процесите на физичко уништување не се класифицирани како корозија, иако честопати предизвикуваат не помала штета на културните споменици. Тие се нарекуваат абразија, абење, ерозија.

Металите формираат еден од темелите на цивилизацијата на планетата Земја. Меѓу нив, железото јасно се издвојува како структурен материјал. Индустриското производство на железо е приближно 20 пати поголемо од производството на сите други метали заедно. Широкото воведување на железото во индустриската градба и транспортот се случило на преминот од 18...19 век. Во тоа време се појави првиот мост од леано железо, беше лансиран првиот брод, чиј труп беше изработен од челик и беа создадени првите железници. Сепак, почетокот на практичната употреба на железото од страна на луѓето датира од 9 век. п.н.е. Во овој период човештвото премина од бронзеното до железното доба. И покрај тоа, историјата покажува дека производите од железо биле познати во Хетитското кралство (државата Мала Азија), а неговиот подем датира од 14...13 век. п.н.е.

Во природата, иако многу ретко, се наоѓа природно железо. Неговото потекло се смета за метеоритско, т.е. космички, а не земски. Затоа, првите производи направени од железо (тие беа направени од грутки) беа ценети многу високо, многу повисоко од оние направени од сребро, па дури и од злато.

И покрај широкото воведување на полимерни материјали, стакло и керамика во нашите животи денес, главниот структурен материјал продолжува да биде железото и легурите базирани на него. Производите од железо се среќаваме на секој чекор во секојдневниот живот и знаеме колку неволји предизвикува неговото рѓосување и самото 'рѓа. 'Рѓосувањето се однесува само на корозија на железо и неговите легури. Другите метали кородираат, но не рѓосуваат. Иако речиси сите метали кородираат, Секојдневниот животЛуѓето најчесто се среќаваат со корозија на железо.

Ригорозните пресметки покажуваат дека повеќето метали се подложни на корозија. Затоа, не е изненадувачки што металите кородираат, туку што производите направени од нив можат да постојат долго време. Стапката со која се јавува корозија не може теоретски да се пресмета. Како по правило, се одредува емпириски. Брзината првенствено зависи од природата на формираните производи од корозија и од јачината на нивната адхезија со металот.

Суштината на процесите на корозија

Корозијата на металите најчесто се сведува на нивна оксидација и трансформација во оксиди. Конкретно, корозијата на железото може да се опише со поедноставената равенка

4Fe + 3O 2 + 2H 2 O = 2Fe 2 O 3 H 2 O

Хидриран железен оксид Fe 2 O 3 · H 2 O е она што луѓето го нарекуваат 'рѓа. Ова е лабава пудра, светло обоена Браун. Кога многу метали кородираат, тие стануваат покриени со густа, добро врзана оксидна фолија, која не дозволува воздушниот кислород и водата да навлезат во подлабоките слоеви и затоа го штити металот од понатамошна оксидација. На пример, алуминиумот е многу активен метал и теоретски треба да комуницира со вода во согласност со равенката

2Al + 3H 2 O = Al 2 O 3 + 3H 2

Сепак, неговата површина е покриена со густа фолија од Al 2 O 3 оксид, која го штити металот од изложување на вода и кислород. Поради оваа причина, водата во алуминиумскиот котел врие кога ќе се загрее, но не делува на металот и затоа котелот трае доста долго. Меѓутоа, воздухот често содржи оксиди на сулфур, азот, јаглерод и други, а водата често содржи растворени гасови и соли. Затоа, процесот на корозија и неговите производи често не се толку едноставни. На пример, бронзените статуи, кога се кородирани, се покриени со слој зелена патина, чиј состав одговара на главниот бакар (II) сулфат (CuOH) 2 SO 4. Треба да се напомене дека, поради недоразбирање, патината долго време се сметаше за главен карбонат на бакар (II).

Корозијата на металите може да биде континуирана или локална. Целосната корозија не претставува посебна опасност за конструкциите и апаратите, особено во случаи кога загубите на метал не ги надминуваат технички оправданите стандарди. Нејзините последици може релативно лесно да се земат предвид. Локалната корозија е многу поопасна, иако металните загуби овде може да бидат мали. Еден од најопасните типови на локална корозија е дупчење. Се состои во формирање на преку лезии, т.е. при формирање на прецизни шуплини, т.н. Локалната корозија ја фаворизираат морската вода и растворите на соли, особено халидните соли (натриум хлорид, магнезиум хлорид, итн.). Опасноста од локална корозија е тоа што, со намалување на јачината на поединечните делови, нагло ја намалува доверливоста на структурите, конструкциите и опремата.

Особено големи неволји се поврзани со натриум хлоридот (во некои земји користат отпад од производството на калциум хлорид), расфрлан по патиштата и тротоарите во зима за отстранување на снегот и мразот. Во присуство на соли, тие се топат и добиените раствори се влеваат во канализационите цевководи. Солите и особено хлоридите се активатори на корозија и доведуваат до забрзано уништување на металите, особено возилата и подземните комуникации. Се проценува дека само во САД, употребата на соли за оваа намена доведува до загуби од 2 милијарди долари годишно поради корозија на моторот и 0,5 милијарди долари дополнителни поправки на патишта, подземни автопати и мостови. За работниците во градските комунални претпријатија, привлечноста на натриум хлоридот лежи во неговата ниска цена. За жал, сè уште не е познат друг евтин и ефикасен лек. Моментално има само еден излез: навремено отстранете го снегот и однесете го на депониите. Економски е повеќе од оправдано.

По својата суштина, корозијата е поделена на хемиска и електрохемиска. Рѓосување на железо или патина од бронзена хемиска корозија. Ако овие процеси се случуваат на отворено, во затворени простории и особено во природни услови, тогаш таквата корозија често се нарекува атмосферска. Во индустриското производство, металите често се загреваат на високи температури и во такви услови се забрзува хемиската корозија. Многу луѓе знаат дека кога се тркалаат топли парчиња метал, се формира бигор. Ова е типичен производ на хемиска корозија. Вага се добива и со едноставно истурање на стопен метал во калапи во воздух.

Утврдено е дека корозијата на железото се промовира со присуството на сулфур во него. Современите луѓе се воодушевени од отпорноста на корозија на некои антички предмети направени од железо. Една од причините за тоа е неговата ниска содржина на сулфур. Обично тој навлегува во железо од јаглен за време на топење на високи печки од руди. Во далечното минато за оваа намена не се користел камен, туку јаглен, кој практично не содржи сулфур. Сулфурот во железото обично се содржи во форма на сулфиди FeS, итн.

Особено различни хемиски процеси на корозија се случуваат во различни хемиски индустрии. Во атмосфера на водород, метан и други јаглеводороди, јаглерод моноксид (II), водород сулфид, хлор, во средина со киселини, алкалии, соли, како и во стопени соли и други супстанции, се случуваат специфични реакции кои го вклучуваат материјалот на уредите. и единици во кои се врши хемискиот процес . Задачата на специјалистите при дизајнирање на реактор е да изберат метал или легура која би била најотпорна на компонентите на хемискиот процес.

Тешко е, а понекогаш и невозможно, строго да се оддели хемиската корозија од електрохемиската корозија. Факт е дека електрохемиската корозија често се поврзува со присуство на случајни нечистотии или специјално воведени адитиви за легирање во металот.

Многу неискусни хемичари во различни времиња биле збунети од фактот дека понекогаш реакцијата

Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2

опишано во сите учебници, не функционира. Поискусните хемичари знаат дека во таква ситуација треба да додадете малку бакар (II) сулфат (бакар сулфат) во растворот. Во овој случај, бакар ќе се ослободи на површината на цинкот.

CuSO 4 + Zn = ZnSO 4 + Cu

а водородот ќе почне брзо да се развива. При објаснување овој феноменво 1830 година, швајцарскиот хемичар А. де ла Рив ја создал првата електрохемиска теорија за корозија.

Набргу по откривањето на електрохемискиот феномен од страна на Италијанецот Л. Галвани, неговиот сонародник А. Волта дизајнирал (1800 г.) извор на електрична струја (галванска ќелија), кој ја отворил ерата на електрична енергија за човештвото. Во едно отелотворување, изворот се состоеше од наизменични бакарни и цинкови дискови одделени со порозен материјал натопен во солен раствор (волтаична колона). Во зависност од бројот на дискови, се добива струја со различна јачина. Кога бакарниот метал се таложи на површината на цинкот, се добива елемент со краток спој. Во него, цинкот е анодата, а бакарот е катодата. Бидејќи бакарот е во контакт со цинкот и двата метали се опкружени со раствор од електролит, галванската ќелија е „вклучена“. Цинкот во форма на јонот Zn 2+ оди во раствор од сулфурна киселина, а двата електрони што остануваат од секој атом течат во поелектропозитивен метал - бакар:

Zn = Zn 2+ + 2 д

Водородните јони се приближуваат до бакарната катода, прифаќаат електрони и се претвораат во атоми на водород, а потоа во молекули на водород:

N + + д(Cu) = H; 2H = H2

Така, јонските текови се одвојуваат и, со вишок на киселина, процесот продолжува додека не се раствори целиот цинк.

Суштината на првата електрохемиска теорија беше дека нечистотиите во металите создаваат микрогалвански ќелии во кои електроните течат од анодата до катодните места. Бидејќи катодните и анодните процеси се одвоени на површината, спротивните текови на јони, атоми и молекули се исто така одвоени. Одделените текови не се мешаат едни со други и поради оваа причина процесот на корозија се одвива побрзо отколку во отсуство на микрогалвански ќелии. Се разбира, во денешно време теориите за електрохемиска корозија изгледаат многу понапредни. Тие се засноваат на бројни експериментални факти и се изразени во математичка форма. Овде немаме можност да навлегуваме во детали.

Корозијата на метал предизвикува голема економска штета. Човештвото трпи огромни материјални загуби како резултат на корозија на цевководи, машински делови, бродови, мостови, конструкции на брегот и технолошка опрема. Корозијата доведува до намалување на доверливоста на опремата: апарати под висок притисок, парни котли, метални контејнери за токсични и радиоактивни материи, лопатки и ротори на турбините, делови за авиони итн. Имајќи ја предвид можната корозија, неопходно е да се прецени јачината на овие производи, што значи зголемување на потрошувачката на метал, што доведува до дополнителни економски трошоци. Корозијата доведува до прекин на производството поради замена на неуспешната опрема, до загуби на суровини и производи (истекување на нафта, гасови, вода), до трошоци за енергија за надминување на дополнителниот отпор предизвикан од намалувањето на пресеците на цевководот поради таложењето од 'рѓа и други производи од корозија . Корозијата, исто така, доведува до контаминација на производот и, според тоа, до намалување на неговиот квалитет. Трошоците за компензација за загуби поврзани со корозија изнесуваат милијарди рубли годишно. Експертите пресметале дека во развиените капиталистички земји цената на загубите поврзани со корозија е 3...4% од бруто националниот приход.

Во текот на долг период на интензивна работа во металуршката индустрија, огромно количество метал беше топено и претворено во производи. Овој метал постојано кородира. Ситуацијата се разви дека металните загуби од корозија во светот веќе изнесуваат околу 30% од неговото годишно производство. Се верува дека 10% од кородираниот метал се губи (главно во форма на 'рѓа) неповратно. Можеби во иднина ќе се воспостави рамнотежа во која од корозија ќе се изгуби приближно истото количество метал како што повторно ќе се стопи. Од сето она што беше кажано, произлегува дека најважен проблем е изнаоѓање нови и подобрување на старите методи за заштита од корозија.

Методи за заштита од корозија

Задачата на хемичарите беше и останува да ја разјаснат суштината на појавите на корозија и да развијат мерки кои ја спречуваат или забавуваат нејзината прогресија. Корозијата на металите се јавува во согласност со законите на природата и затоа не може целосно да се елиминира, туку може само да се забави.

Постои начин да се намали металната корозија, која не може строго да се класифицира како заштита, ова е легирање на метал, т.е. добивање на легури. На пример, во моментов се создадени голем број нерѓосувачки челици со додавање на никел, хром, кобалт и слично во железото.Таквите челици, навистина, не рѓосуваат, но нивната површинска корозија, иако со мала брзина, се јавува. Се покажа дека кога се додаваат адитиви за легирање, отпорноста на корозија нагло се менува. Воспоставено е правило (правило на Таман) според кое нагло зголемувањеотпорност на корозија на железо се забележува со воведување на легирачки адитив во количина од 1/8 од атомската фракција, т.е. На секои осум атоми на железо има по еден допантен атом. Се верува дека со овој однос на атоми, нивниот подреден распоред се јавува во кристалната решетка на цврстиот раствор, што ја отежнува корозијата.

Еден од најчестите начини за заштита на металите од корозија е да се нанесат заштитни фолии на нивната површина: лак, боја, емајл и други метали. Облогите со бои и лакови се најдостапни за широк опсег на луѓе. Лаковите и боите имаат мала пропустливост на гас и пареа, водоотпорни својства и затоа го спречуваат пристапот до металната површина на водата, кислородот и агресивните компоненти содржани во атмосферата. Обложувањето на метална површина со слој за боја не ја елиминира корозијата, туку служи само како бариера за неа и затоа само ја инхибира корозијата. Затоа, квалитетот на облогата е важен: дебелина на слојот, континуитет (порозност), униформност, пропустливост, способност за отекување во вода, сила на адхезија. Квалитетот на облогата зависи од темелноста на подготовката на површината и начинот на нанесување на заштитниот слој. Вагата и 'рѓата мора да се отстранат од површината на металот што се обложува. Во спротивно, тие ќе спречат добро прилепување на облогата на металната површина. Лошиот квалитет на облогата често се поврзува со зголемена порозност. Често се јавува при формирање на заштитен слој како резултат на испарување на растворувачот и отстранување на производите за стврднување и уништување (за време на стареењето на филмот). Затоа, обично се препорачува да се нанесува не еден дебел слој, туку неколку тенки слоеви на облогата. Во многу случаи, зголемувањето на дебелината на облогата доведува до слабеење на адхезијата на заштитниот слој на металот. Воздушните шуплини и меурчиња предизвикуваат голема штета. Тие се формираат кога квалитетот на операцијата на обложување е слаб.

За да се намали влажноста на водата, облогите со боја и лакови понекогаш се заштитени со восочни соединенија или органосилициумски соединенија. Лакови и бои се најефективни за заштита од атмосферска корозија. Во повеќето случаи, тие се несоодветни за заштита на подземни структури и структури, бидејќи е тешко да се спречи механичко оштетување на заштитните слоеви при контакт со земјата. Искуството покажува дека работниот век на облогите со боја и лакови под овие услови е краток. Се покажа дека е многу попрактично да се користат дебелослојни премази направени од катран од јаглен (битумен).

Во некои случаи, пигментите за боја делуваат и како инхибитори на корозија. Таквите пигменти вклучуваат стронциум, олово и цинк хромати (SrCrO 4, PbCrO 4, ZnCrO 4).

Често под слојот за боја се нанесува слој од прајмер. Пигментите вклучени во неговиот состав мора да имаат и инхибиторни својства. Како што водата поминува низ слојот на прајмерот, таа растворува дел од пигментот и станува помалку корозивен. Меѓу пигментите препорачани за прајмери, црвеното олово Pb 3 O 4 е препознаено како најефективно.

Наместо прајмер, металната површина понекогаш се фосфати. За да го направите ова, растворите од железо (III), манган (II) или цинк (II) ортофосфати, кои содржат самата ортофосфорна киселина H 3 PO 4, се нанесуваат на чиста површина со четка или распрскувач. Кај нас за таа цел се користи 3% раствор од мешавина на киселински соли Fe(H 2 PO 4) 3 и Mn(H 2 PO 4) 2 со додавање на KNO 3 или Cu(NO 3) 2. како акцелератори. Во фабрички услови, фосфатирањето се врши на 97...99°C 30...90 минути. За формирање на фосфатна обвивка придонесува металот да се раствори во смесата за фосфатирање и оксидите да останат на неговата површина.

Развиени се неколку различни препарати за фосфатирање на површината на челичните производи. Повеќето од нив се состојат од мешавини на манган и железо фосфати. Можеби најчестиот препарат е мајф, мешавина од манган дихидроген фосфати Mn(H 2 PO 4) 2, железо Fe (H 2 PO 4) 2 и слободна фосфорна киселина. Името на лекот се состои од првите букви од компонентите на смесата. Од страна на изглед Majef е фин кристален прав белосо сооднос помеѓу манган и железо од 10:1 до 15:1. Се состои од 46...52% P 2 O 5; не помалку од 14% Mn; 0,3...3,0% Fe. При фосфатирање со мажеф, челичниот производ се става во неговиот раствор, загреан на приближно 100°C. Во растворот, железото се раствора од површината со ослободување на водород, а на површината се формира густ, издржлив и малку растворлив во вода заштитен слој од сиво-црн манган и железни фосфати. Кога дебелината на слојот ќе достигне одредена вредност, понатамошното растворање на железото престанува. Фосфатниот филм ја штити површината на производот од врнежи, но не е многу ефикасен против солените раствори, па дури и слабите киселински раствори. Така, фосфатниот филм може да послужи само како прајмер за последователна примена на органски заштитни и декоративни премази - лакови, бои, смоли. Процесот на фосфатирање трае 40...60 минути. За да се забрза фосфатирањето, во растворот се додаваат 50...70 g/l цинк нитрат. Во овој случај, времето на фосфатирање се намалува за 10 ... 12 пати.

Во услови на производство, електрохемискиот метод се користи и преработка на производи со наизменична струја во раствор од цинк фосфат со густина на струја од 4 A/dm 2 и напон од 20 V и на температура од 60...70°C. . Фосфатните облоги се мрежа од метални фосфати цврсто залепени на површината. Фосфатните облоги сами по себе не обезбедуваат сигурна заштита од корозија. Тие главно се користат како основа за боење, обезбедувајќи добра адхезија на бојата со метал. Покрај тоа, фосфатниот слој го намалува оштетувањето од корозија поради формирање на гребнатини или други дефекти.

За заштита на металите од корозија, се користат стаклени и порцелански емајли и силикатни облоги, чиј коефициент на термичка експанзија треба да биде блиску до оној на металите што се обложуваат. Емајлирањето се врши со нанесување на водена суспензија на површината на производот или со суво прашкање. Прво, на исчистената површина се нанесува слој од прајмер и се отпушта во печка. Следно, се нанесува слој од горниот емајл и се повторува отпуштањето. Најчестите емајли на стаклестото тело се проѕирни или пригушени. Нивните компоненти се SiO 2 (главна маса), B 2 O 3, Na 2 O, PbO. Дополнително, воведени се и помошни материјали: оксидирачки агенси за органски нечистотии, оксиди кои промовираат адхезија на емајлот на површината на емајлот, заматувачи и бои. Материјалот за емајл се добива со спојување на оригиналните компоненти, мелење во прав и додавање глина од 6...10%. Емајлските облоги првенствено се нанесуваат на челик, но и на леано железо, бакар, месинг и алуминиум.

Емајлите имаат високи заштитни својства, кои се должат на нивната непропустливост за вода и воздух (гасови) дури и при подолг контакт. Нивниот важен квалитет е високата отпорност на покачени температури. Главните недостатоци на емајлираните облоги вклучуваат чувствителност на механички и термички удари. Со продолжена употреба, на површината на емајлираните облоги може да се појави мрежа од пукнатини, што обезбедува пристап до влага и воздух до металот, како резултат на што започнува корозија.

Цементните премази се користат за заштита на водоводните цевки од леано железо и челик од корозија. Бидејќи коефициентите на термичка експанзија на портланд цементот и челикот се блиски, а цената на цементот е мала, тој е доста широко користен за овие цели. Недостатокот на портландцементните облоги е ист како оној на емајлираните облоги, висока чувствителностдо механички удари.

Вообичаен начин да се заштитат металите од корозија е да се премачкаат со слој од други метали. Самите покривни метали кородираат со мала брзина, бидејќи се покриени со густа оксидна фолија. Слојот за обложување се нанесува со употреба на различни методи: краткотрајно потопување во бања од стопен метал (топол слој), електроталожење од водени раствори на електролити (позлата), прскање (метализација), третман со прашоци на покачени температури во специјален барабан ( дифузиона обвивка), користејќи реакција на гасна фаза, на пример 3CrCl 2 + 2Fe → 2FeCl 3 + 3Cr (легиран со Fe).

Постојат и други методи за нанесување на метални облоги, на пример, еден вид метод на дифузија за заштита на металите е потопување производи во стопен калциум хлорид CaCl 2 во кој се раствораат нанесените метали.

Хемиската обвивка на метални облоги на производи е широко користена во производството. Процесот на галванизација е каталитички или автокаталитички, а катализаторот е површината на производот. Растворот што се користи за метализација содржи соединение на металот што се депонира и средство за намалување. Бидејќи катализаторот е површината на производот, ослободувањето на метал се случува токму на него, а не во најголемиот дел од растворот. Во автокаталитичките процеси, катализаторот е метал депониран на површина. Во моментов, развиени се методи за хемиско премачкување на метални производи со никел, кобалт, железо, паладиум, платина, бакар, злато, сребро, родиум, рутениум и некои легури базирани на овие метали. Хипофосфит и натриум борохидрид, формалдехид и хидразин се користат како редуцирачки агенси. Природно, хемиското никелирање не може да нанесе заштитна обвивка на кој било метал. Најчесто, бакарни производи се подложени на тоа.

Металните облоги се поделени во две групи: отпорни на корозија и заштитни. На пример, за обложување на легури на база на железо, првата група вклучува никел, сребро, бакар, олово и хром. Тие се повеќе електропозитивни во однос на железото, т.е. Во електрохемиската напонска серија, металите се десно од железото. Втората група вклучува цинк, кадмиум и алуминиум. Во однос на железото тие се повеќе електронегативни, т.е. во напонската серија се лево од железото.

Во секојдневниот живот луѓето најчесто се среќаваат со железни облоги со цинк и калај. Лимот обложен со цинк се нарекува галванизирано железо, а лимот обложен со калај се нарекува лим. Првиот се користи во големи количини на покривите на куќите, а вториот се користи за правење лимени конзерви. И двете се добиваат главно со исцртување на лим од железо преку топење на соодветниот метал. За поголема издржливост, водоводните цевки и фитинзи направени од челик и сиво леано железо често се поцинкувани со натопување во стопениот метал. Ова драматично го зголемува нивниот работен век во ладна вода. Интересно, во топла и топла вода, работниот век на поцинкуваните цевки може да биде дури и пократок од оној на негалванизираните цевки.

Тестовите покажаа дека поцинкуваниот лим со дебелина на облогата од 0,03 mm, што одговара на 0,036 g/cm2 кога е обложен од двете страни, трае приближно 8 години на покривите на куќите. Во индустриска атмосфера (во атмосферата на големите градови), тоа трае само четири години. Ова намалување на работниот век е поврзано со изложеноста на сулфурна киселина содржана во урбаниот воздух.

Облогите од цинк и калај (како и други метали) го штитат железото од корозија додека го одржуваат континуитетот. Ако слојот за покривање е оштетен (пукнатини, гребнатини), корозијата на производот се јавува уште поинтензивна отколку без облога. Ова се објаснува со „работата“ на галванскиот елемент железо цинк и железен калај. Пукнатини и гребнатини се полни со влага и се формираат раствори. Бидејќи цинкот е поелектронегативен од железото, неговите јони преференцијално ќе одат во раствор, а преостанатите електрони ќе течат кон поелектропозитивното железо, правејќи го катода (сл. 2).

Водородните јони (вода) ќе се приближат до железната катода и ќе се испуштат, прифаќајќи електрони. Добиените атоми на водород се комбинираат за да формираат молекула H2. Така, јонските текови ќе бидат одвоени и тоа го олеснува електрохемискиот процес. Цинк облогата ќе биде предмет на растворање (корозија), додека железото засега ќе биде заштитено. Цинкот електрохемиски го штити железото од корозија. На овој принцип се заснова методот на шарите за заштита на металните конструкции и опремата од корозија. Англиски збор„заштити“ значи заштита, заштита. Со жртвена заштита, парче поелектронегативен метал се поврзува со структурата, со уредот преку проводник на електрична струја. Може да се стави директно во парниот котел.

Во присуство на влага, поточно во присуство на електролит, ќе почне да работи галванска ќелија. Во него ќе се раствори повеќе електронегативниот метал, а структурата или апаратот ќе бидат катодски заштитени. Заштитата ќе остане во сила додека анодата, поелектронегативен метал, целосно не се раствори.

Веројатно познатиот англиски научник Дејви (1824) прв употребил катодна заштита. За да се заштити бакарната обвивка на морските бродови, тој препорача употреба на „жртвени“ железни аноди, кои беа прикачени надворешно на трупот на бродот. Стапката на корозија на бакарната обвивка во морската вода всушност значително се намали. Меѓутоа, наместо еден проблем, се појави друг. Бакарните јони Cu 2+ се биоцидни (токсични) за микроорганизмите. Бидејќи бакарната обвивка беше заштитена и бакарните јони престанаа да се движат во морската вода, обвивката беше беспомошна од микроорганизми. Тие почнаа да се сместуваат на трупот на бродот, што доведе до прераснување со школки. Како резултат на тоа, карактеристиките на брзината на бродот значително се намалија. Периодично чистење на дното на бродот од школки беше скапо.

Катодната заштита на металите од корозија е многу слична на жртвената заштита. Можеме да кажеме дека катодната заштита е модификација на жртвената заштита. Во овој случај, структурата или трупот на бродот се поврзани со катодата на изворот на директна струја и на тој начин се заштитени од распаѓање.

Ако има дефекти на лимената плоча, процесот на корозија е значително различен од галванизираното железо. Бидејќи калајот е поелектропозитивен од железото, железото се раствора, а калајот станува катода (сл. 3). Како резултат на тоа, за време на корозија, лимениот слој е зачуван, а железото одоздола активно кородира.

Се верува дека примената на калај на површината на металите (калај) била совладана веќе во бронзеното време. Ова беше олеснето ниска температуракалај за топење. Во минатото особено често се конзервувале бакарни и месингани прибори: лежеви, котли, бокали, самовари итн. Производите од корозија од лимени се безопасни за луѓето, па конзервираните прибор биле широко користени во секојдневниот живот. Во 15 век Во многу европски земји (Германија, Австрија, Холандија, Англија и Франција), садовите за маса направени од калај беа широко користени. Има информации дека во рудните планини во Бохемија почнале да се прават лимени лажици, чаши, бокали и чинии уште во 12 век.

Конзервирано железо сè уште се користи во големи количини за производство на контејнери за складирање храна (лимени конзерви). Меѓутоа, во последните годиниЗа таа цел се почесто се користи алуминиумска фолија. Прибор од цинк и галванизирано железо не се препорачува за чување храна. И покрај фактот дека цинк металот е покриен со густа оксидна фолија, тој сè уште е предмет на растворање. Иако соединенијата на цинкот се релативно малку токсични, во големи количини тие можат да имаат штетни ефекти.

Зборувајќи за метални контејнери, соодветно е да се забележи дека патент за метод за зачувување на храна во лименки е издаден на парискиот готвач Н.Ф. Апер во 1810 година. Ја запечатил храната во лимени конзерви, а потоа ја загревал во зовриена солена вода.

Модерната технологија вклучува делови и структури направени од различни метали и легури. Доколку се во контакт и паднат во раствор од електролити (морска вода, раствори на какви било соли, киселини и алкалии), тогаш може да се формира галванска ќелија. Колку повеќе електронегативен метал станува анодата, а поелектропозитивен метал станува катодата. Создавањето струја ќе биде придружено со растворање (корозија) на поелектронегативниот метал. Колку е поголема разликата во електрохемиските потенцијали на металите што контактираат, толку е поголема стапката на корозија. Речиси сите книги, особено популарните, за метална корозија опишуваат инцидент што се случил во 20-тите години на овој век во САД. Еден од американските милионери не штедејќи се решил да ја изгради најлуксузната јахта. Нејзиното дно беше обложено со скап метал Монел (легура од 70% никел и 30% бакар), а јазицата, стеблото и рамката на кормилото беа направени од челик. Во морската вода, во подводниот дел на јахтата, формирана е галванска ќелија со монел метална катода и челична анода. Работел толку енергично што јахтата се расипала уште пред да завршат завршните работи, бидејќи никогаш не бил на море. Интересно е што јахтата го добила името „Call of the Sea“.

Понекогаш забните коронки, изработени од разни метали (злато и челик) и сместени блиску една до друга, предизвикуваат непријатна болка кај своите носители. Бидејќи плунката е електролит, овие круни формираат галванска ќелија. Електричната струја тече низ непцата и предизвикува забоболка.

Пасивација на метали

Секој ученик знае дека сулфурната киселина реагира со железото во согласност со равенката

Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2

Реакцијата на железо со HNO 3 е малку поинаква:

Fe + 4HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + NO + 2H 2 O

Многу луѓе веројатно забележале дека сулфурните и азотни киселини се транспортираат со железница во челични резервоари. Ова е потврдено со знаци како „Внимание, сулфурна киселина“. Како ова се вклопува со знаењето одразено во училишните учебници? Работата е што не разредени, туку концентрирани киселини се транспортираат со железница. Зошто да транспортирате вода? Киселината може да се разреди и на местото на потрошувачка.

Излегува дека, за разлика од разредените киселини, концентрираната сулфурна киселина, како и концентрираната азотна киселина, не реагира со железо. Поправилно е да се каже дека настанува краткорочна интеракција, но таа брзо престанува. Експертите велат дека во силни решенијаОвие киселини го пасивираат железото. Уште во 1836 година, познатиот англиски хемичар М. Фарадеј сугерираше дека причината за пасивација е формирањето на густа оксидна фолија на металната површина. Едно време, на оваа претпоставка не и беше посветено соодветно внимание. Само 100 години подоцна овие ставови беа оживеани и развиени од познатиот руски научник В.А. Кистјаковски. По него, ова гледиште за пасивација се оформи како теорија. Според него, при пасивација, на металната површина се формира континуиран и густ оксид (поретко хлорид, сулфат, фосфат) филм со дебелина од неколку десетици нанометри. На пример, на површината на железото се формира оксиден филм со не-стехиометриски состав Fe 8 O 11, Fe 3 O 4.

Постои уште еден став за причината за пасивацијата на металите, според која тоа е предизвикано од слој на адсорбиран кислород или некое друго оксидирачко средство. Се верува дека за време на адсорпцијата, валентноста на површинските атоми на металот е заситена, што доведува до намалување на неговата хемиска активност.

Првата теорија е најраспространета, иако е можно во различни случаи процесите на пасивација да бидат конзистентни со едната или другата теорија.

Металите можат да се пренесат во пасивна состојба не само под влијание на оксидирачки агенси, туку и електрохемиски со примена на позитивен потенцијал на нив.

Способноста на металите да се пасивираат е широко користена за да се заштитат од корозија. На пример, познато е дека складирањето на заштитните сечила за бричење во раствори од соли на хромна киселина ги одржува остри подолго време. Во спротивно, под влијание на влажен воздух, железото, особено на работ на сечилото, оксидира и се покрива со лабав слој на 'рѓа.

Со пасивирање на металот, т.е. Со создавање на оксидни или солени филмови, металите може да се обојат или затемнуваат. Дебелината на таквите филмови е споредлива со брановата должина на видливата светлина, така што бојата на затемнетата површина зависи од дебелината на облогата и бојата на металот. За хемиска оксидација за бојадисување, широко се користи раствор од персулфат, а за електрохемиска оксидација од производот се прави анода. Во вториот случај, тие велат дека боењето се врши со анодизирање. Производите направени од бакар и неговите легури, како и од алуминиум, калај и никел најчесто се подложени на нијансирање.

Нијансувањето може да биде предизвикано и од сулфидниот филм. Еве заеднички состав на растворот за нијансирање: CuSO 4 (10...12 g/l), Pb(NO 3) 2 (10...12 g/l), Na 2 S 2 O 3 (100.. .180 g/l l), сол Рошел (15...20 g/l). Нијансирањето производи на собна температура во овој раствор ви овозможува да ги добиете следните бои: жолта (5 мин), кафеава (7 мин), црвена (10 мин), виолетова (13 мин), сина (17 мин), зелена (20 мин. ). Електрохемискиот метод на нијансирање има поширок спектар на бои и подобра репродуктивност на бои во споредба со методот на хемиско нијансирање.

Одамна е познат процесот на бледнење и помодреност на челикот. Во суштина, ова е термички метод за нивно оксидирање. Се изведува во воздух на температура од 350...360°C. Површината на производите прво се премачкува со тенок слој од 15...20% раствор на асфалтен лак во бензин и се суши на воздух. Истиот ефект може да се добие со оксидирачка обработка на производите во зовриен алкален раствор во присуство на нитрати и нитрити на алкални метали.

На горенаведеното, можеме да додадеме дека оксидацијата на металите во индустриска скала се врши не само за нивна антикорозивна заштита и украсување на производите, туку и за давање електрични изолациски својства на површинскиот слој и зголемување на рефлексивноста на огледалата. Оксидниот слој се користи и како прајмер за боење и лакирање.

Инхибитори на корозија на метал

Употребата на инхибитори е еден од ефективни начини за борба против корозија на метал во различни агресивни средини (атмосферска, морска вода, течности за ладење и солени раствори, оксидирачки услови итн.). Инхибиторите се супстанции кои во мали количини можат да ги забават или запрат хемиските процеси. Името инхибитор доаѓа од лат. инхибере, што значи да се воздржува, запре. Инхибиторите комуницираат со посредниците на реакцијата или активните места каде што се случуваат хемиски трансформации. Тие се многу специфични за секоја група хемиски реакции. Корозијата на металот е само еден вид хемиска реакција која е подложна на инхибитори. Според современите концепти, заштитниот ефект на инхибиторите е поврзан со нивната адсорпција на површината на металите и инхибиција на анодни и катодни процеси.

Првите инхибитори биле пронајдени случајно, експериментално и често станувале тајна на кланот. Познато е дека занаетчиите од Дамаск користеле раствори на сулфурна киселина со додавање на пивски квасец, брашно и скроб за отстранување на бигорот и 'рѓата. Овие нечистотии беа меѓу првите инхибитори. Тие не дозволиле киселината да делува на металот на оружјето, поради што се раствориле само бигор и 'рѓа.

Инхибиторите, без да се знае, се користат долго време во Русија. За борба против 'рѓата, пиштолџиите од Урал подготвувале „киселински супи“ - раствори на сулфурна киселина во кои се додавале брашно од трици. Еден од наједноставните инхибитори на атмосферската корозија на металите е натриум нитрит NaNO2. Се користи во форма на концентрирани водени раствори, како и раствори задебелени со глицерин, хидроксиетилцелулоза или карбоксиметилцелулоза. Натриум нитрит се користи за зачувување на производи од челик и леано железо. За првиот се користи. 25% водени раствори, а за вториот - 40% водени раствори. По обработката (најчесто со потопување во раствори) производите се завиткуваат во парафинска хартија. Најдобра акцијазгуснетите раствори имаат. Рокот на траење на производите третирани со задебелени раствори се зголемува за 3...4 пати во споредба со водените раствори.

Според податоците од 1980 година, бројот на инхибитори на корозија познат на науката надмина 5 илјади. Се верува дека 1 тон инхибитор заштедува околу 5.000 рубли во националната економија.

Работата за борба против корозијата е од најголема национална економска важност. Ова е многу плодна област за примена на сила и способности.

Магнезиумова анода. Служи за заштита на котелот од корозија
(а во исто време е извор на магнезиум за младите хемичари)

КОРОЗИЈА НА МЕТАЛИ– физичко-хемиска или хемиска интеракција помеѓу метал (легура) и околината, што доведува до влошување на функционалните својства на металот (легура), животната средина или техничкиот систем што ги вклучува.

Зборот корозија доаѓа од латинскиот „кородо“ - „гриза“ (доцно латински „corrosio“ значи „корозија“).

Корозијата е предизвикана од хемиска реакција помеѓу металот и еколошките супстанции што се јавува на интерфејсот помеѓу металот и околината. Најчесто, ова е оксидација на металот, на пример, со атмосферски кислород или киселини содржани во растворите со кои металот е во контакт. Металите лоцирани во напонската серија (серија на активност) лево од водородот, вклучително и железото, се особено подложни на ова.

Како резултат на корозија, железото рѓосува. Овој процес е многу сложен и вклучува неколку фази. Може да се опише со збирната равенка:

4Fe + 6H 2 O (влага) + 3O 2 (воздух) = 4Fe (OH) 3

Железо(III) хидроксид е многу нестабилен, брзо губи вода и се претвора во железен(III) оксид. Ова соединение не ја штити железната површина од понатамошна оксидација. Како резултат на тоа, железниот предмет може целосно да се уништи.

Многу метали, вклучително и доста активни (на пример, алуминиум), кога се кородираат, се покриваат со густа, добро врзана оксидна фолија, која не дозволува оксидирачките агенси да навлезат во подлабоките слоеви и затоа го штитат металот од корозија. Кога овој филм е отстранет, металот почнува да комуницира со влага и кислород во воздухот.

Алуминиум во нормални условиотпорен на воздух и вода, дури и на врела вода, меѓутоа, ако живата се нанесе на површината на алуминиум, добиениот амалгам го уништува оксидниот филм - го турка од површината, а металот брзо се претвора во бели снегулки од алуминиум метахидроксид:

4Al + 2H 2 O + 3O 2 = 4AlO(OH)

Амалгамираниот алуминиум реагира со вода и ослободува водород:

2Al + 4H 2 O = 2AlO(OH) + 3H 2

Некои прилично неактивни метали се исто така подложни на корозија. Во влажен воздух, површината на бакар се покрива со зеленикава обвивка (патина) како резултат на формирање на мешавина од основни соли.

Понекогаш кога металите кородираат, не се случува оксидација, туку редукција на некои елементи содржани во легурите. На пример, при високи притисоци и температури, карбидите содржани во челиците се намалуваат со водород.

Уништувањето на металите во присуство на водород било откриено во средината на деветнаесеттиот век. Францускиот инженер Сент Клер Девил ги проучувал причините за неочекуваните пукнатини на цевките од пиштолот. За време на нивната хемиска анализа, тој открил водород во металот. Девил одлучил дека токму заситеноста со водород е причината за ненадејниот пад на јачината на челикот.

Водородот им предизвика многу проблеми на дизајнерите на опрема за еден од најважните индустриски хемиски процеси - синтезата на амонијак. Првите уреди за оваа синтеза траеја само десетици часа, а потоа се искршени на мали делови. Само додавањето титаниум, ванадиум или молибден во челик помогна да се реши овој проблем.

Корозијата на металите може да вклучи и нивно растворање во течни стопени метали (натриум, олово, бизмут), кои се користат, особено, како течности за ладење во нуклеарните реактори.

Во однос на стехиометријата, реакциите кои ја опишуваат корозијата на металите се прилично едноставни, но според нивниот механизам припаѓаат на сложени хетерогени процеси. Механизмот на корозија се одредува првенствено од типот на агресивната средина.

Кога метален материјал доаѓа во контакт со хемиски активен гас, на неговата површина се појавува филм од реакциони производи. Тоа го спречува понатамошниот контакт помеѓу метал и гас. Ако се појави контра дифузија на супстанциите што реагираат низ овој филм, тогаш реакцијата продолжува. Процесот се олеснува при високи температури. За време на корозија, филмот на производот постојано се згуснува и металот се уништува. Металургијата и другите индустрии кои користат високи температури трпат големи загуби од гасната корозија.

Корозијата е најчеста во средини со електролити. Во некои технолошки процеси, металите доаѓаат во контакт со стопените електролити. Меѓутоа, најчесто корозија се јавува во растворите на електролити. Металот не мора целосно да се потопи во течноста. Електролитните раствори можат да бидат присутни во форма на тенок филм на површината на металот. Тие често навлегуваат во околината што го опкружува металот (почва, бетон, итн.).

За време на изградбата на метро мостот и станицата Ленински Гори во Москва, додаваат тие голем број нанатриум хлорид за да се спречи замрзнување на бетон кој сè уште не е поставен. Станицата беше изградена во што е можно поскоро(за само 15 месеци) и беше отворена на 12 јануари 1959 година. Меѓутоа, присуството на натриум хлорид во бетонот предизвика уништување на челичната арматура. 60% од армирано-бетонските конструкции беа подложни на корозија, па станицата беше затворена за реконструкција , трае речиси 10 години. Само на 14 јануари 2002 година повторно беа отворени метро мостот и станицата наречена Воробјови Гори.

Користењето соли (обично натриум или калциум хлорид) за отстранување на снегот и мразот од патиштата и тротоарите, исто така, предизвикува побрзо деградирање на металите. Возилата и подземните комуникации се сериозно погодени. Се проценува дека само во САД, употребата на соли за борба против снежните врнежи и мразот доведува до загуби од околу 2 милијарди долари годишно поради корозија на моторот и 0,5 милијарди долари дополнителни поправки на патишта, подземни автопати и мостови.

Во електролитните средини, корозијата е предизвикана не само од дејството на кислородот, водата или киселините на металите, туку и од електрохемиските процеси. Веќе на почетокот на 19 век. Електрохемиската корозија ја проучувале англиските научници Хемфри Дејви и Мајкл Фарадеј. Првата теорија за електрохемиска корозија беше изнесена во 1830 година од швајцарскиот научник Де ла Риве. Тој ја објасни појавата на корозија на местото на контакт помеѓу два различни метали.

Електрохемиската корозија доведува до брзо уништување на поактивни метали, кои во различни механизми и уреди доаѓаат во контакт со помалку активни метали лоцирани десно во електрохемиската напонска серија. Употребата на бакарни или месинг делови во железни или алуминиумски конструкции кои работат во морска вода значително ја зголемува корозијата. Познати се случаите на уништување и потонување на бродови чиишто железни облоги биле прицврстени со бакарни нитни.

Одделно, алуминиумот и титаниумот се отпорни на морска вода, но ако дојдат во контакт во еден производ, на пример, во куќиште за подводна фотографска опрема, алуминиумот многу брзо се распаѓа и куќиштето протекува.

Електрохемиските процеси може да се случат и во хомоген метал. Тие се активираат доколку има разлики во составот на металното зрно во најголемиот дел и на границата, нехомогено механичко напрегање, микронечистотии итн. Многу од нашите сонародници учествуваа во развојот на општата теорија за електрохемиска корозија на метални материјали, вклучувајќи ги Владимир Александрович Кистјаковски (1865–1952) и Александар Наумович Фрумкин (1895–1976).

Една од причините за појава на електрохемиска корозија се залутаните струи, кои се појавуваат поради истекување на дел од струјата од електричните кола во почвата или во водените раствори, каде што паѓаат на метални конструкции. Онаму каде што струјата излегува од овие структури, растворањето на металот започнува повторно во почвата или водата. Ваквите зони на уништување на метали под влијание на залутаните струи особено често се забележуваат во областите на копнениот електричен транспорт (трамвајски линии, електричен железнички транспорт). Овие струи можат да достигнат неколку ампери, што доведува до големи оштетувања од корозија. На пример, поминувањето на струја од 1 А за една година ќе предизвика растворање на 9,1 kg железо, 10,7 kg цинк, 33,4 kg олово.

Под влијание може да се појави и корозија изложеност на радијација, како и отпадни производи од бактерии и други организми. Развојот на бактерии на површината на металните конструкции е поврзан со феноменот на биокорозија. Затрупаноста на подводниот дел на бродовите со мали морски организми, исто така, влијае на процесите на корозија.

Кога металот е истовремено изложен на надворешната средина и механички стрес, се активираат сите процеси на корозија, бидејќи тоа ја намалува топлинската стабилност на металот, ги уништува оксидните филмови на металната површина и ги интензивира електрохемиските процеси на места каде што се појавуваат пукнатини и нехомогености.

Корозијата доведува до огромни неповратни загуби на метали, околу 10% од произведеното железо целосно се уништува секоја година. Според Институтот за физичка хемија на Руската академија на науките, секоја шеста висока печка во Русија работи залудно - целиот стопен метал се претвора во 'рѓа. Уништувањето на метални конструкции, земјоделски и транспортни возила и индустриска опрема предизвикува прекини, несреќи и влошување на квалитетот на производот. Земањето во предвид можната корозија доведува до зголемени трошоци за метал при производство на апарати под висок притисок, парни котли, метални контејнери за токсични и радиоактивни материи итн. Ова ги зголемува вкупните загуби од корозија. Треба да се потрошат значителни суми пари за заштита од корозија. Односот на директни загуби, индиректни загуби и трошоци за заштита од корозија се проценува на (3–4):1:1. Во индустријализираните земји, штетата од корозија достигнува 4% од националниот приход. Во нашата земја тоа изнесува милијарди рубли годишно.

Проблемите со корозија постојано се влошуваат поради континуираното зголемување на производството на метал и заострувањето на нивните работни услови. Околината во која се користат металните конструкции станува се поагресивна, вклучително и поради нејзиното загадување. Металните производи што се користат во технологијата работат во услови на сè повисоки температури и притисоци, моќни текови на гасови и течности. Затоа, прашањата за заштита на металните материјали од корозија стануваат сè порелевантни. Невозможно е целосно да се спречи металната корозија, така што единствениот начин да се борите со неа е да најдете начини да ја забавите.

Проблемот со заштитата на металите од корозија се појави речиси на самиот почеток на нивната употреба. Луѓето се обидувале да ги заштитат металите од атмосферските влијанија со помош на маснотии, масла, а подоцна и со премачкување со други метали и, пред сè, калај со ниска топење (калај). Во делата на античкиот грчки историчар Херодот (5 век п.н.е.) и античкиот римски научник Плиниј Постариот (1 век п.н.е.) веќе има упатувања за употребата на калај за заштита на железото од 'рѓосување. Во моментов, борбата против корозија се спроведува во неколку насоки одеднаш - тие се обидуваат да ја променат средината во која работи металниот производ, да влијаат на отпорноста на корозија на самиот материјал и да спречат контакт помеѓу металот и агресивните материи на надворешниот животната средина.

Корозијата може целосно да се спречи само во инертна средина, на пример, во атмосфера на аргон, но во огромното мнозинство на случаи е невозможно всушност да се создаде таква средина за време на работата на структурите и механизмите. Во пракса, за да се намали корозивната активност на медиумот, тие се обидуваат да ги отстранат најреактивните компоненти од него, на пример, ја намалуваат киселоста на водените раствори и почвите со кои металите можат да дојдат во контакт. Еден од методите за борба против корозија на железо и неговите легури, бакар, месинг, цинк и олово е отстранувањето на кислородот и јаглерод диоксидот од водените раствори. Во енергетскиот сектор и некои гранки на технологијата, водата се ослободува и од хлориди, кои ја стимулираат локалната корозија. За да се намали киселоста на почвата, се врши варовник.

Агресивноста на атмосферата силно зависи од влажноста. За секој метал постои одредена критична релативна влажност, под која не е подложен на атмосферска корозија. За железо, бакар, никел, цинк е 50-70%. Понекогаш, за да се зачуваат предмети од историска вредност, нивната температура вештачки се одржува над точката на росење. Во затворени простори (на пример, во кутии за пакување), влажноста се намалува со употреба на силика гел или други адсорбенти. Агресивноста на индустриската атмосфера се одредува главно од производите за согорување на гориво ( цм. ЗАГАДУВАЊЕ НА ОКОЛИНАТА). Спречувањето на киселиот дожд и елиминацијата на штетните емисии на гас помагаат да се намалат загубите од корозија.

Уништувањето на металите во водени средини може да се забави со употреба на инхибитори на корозија, кои се додаваат во мали количини (обично помалку од 1%) во водените раствори. Тие промовираат пасивација на металната површина, односно формирање на тенок и густ филм од оксиди или други слабо растворливи соединенија, што го спречува уништувањето на главната супстанција. За таа цел се користат некои натриумови соли (карбонат, силикат, бора) и други соединенија. Ако жилетипотопете во раствор од калиум хромат, тие се чуваат многу подолго. Често се користат органски инхибитори, кои се поефикасни од неорганските.

Еден од методите за заштита од корозија се заснова на развој на нови материјали кои имаат поголема отпорност на корозија. Потрагата по замени за корозивни метали е во тек. Пластиката, керамиката, стаклото, гумата, азбестот и бетонот се поотпорни на влијанија од околината, но во многу други својства тие се инфериорни во однос на металите, кои сè уште служат како главни структурни материјали.

Благородните метали се практично отпорни на корозија, но тие се премногу скапи за широка употреба, па затоа се користат само во најкритичните делови, на пример, за производство на некорозивни електрични контакти. Никел, алуминиум, бакар, титаниум и легури врз основа на нив имаат висока отпорност на корозија. Нивното производство расте доста брзо, но дури и сега најпристапниот и најкористениот метал останува брзо рѓосано железо. Легурирањето често се користи за да се даде отпорност на корозија на легурите на база на железо. Така се добива нерѓосувачки челик кој освен железо содржи хром и никел. Најчестиот нерѓосувачки челик во нашево време, одделение 18-8 (18% хром и 8% никел), се појави во 1923 година. Тој е доста отпорен на влага и кислород. Првите тони нерѓосувачки челик кај нас се стопени во 1924 година во Златоуст. Сега се развиени многу сорти на челик, кои, покрај хром и никел, содржат манган, молибден, волфрам и др. хемиски елементи. Често се користи површинско легирање на ефтини легури на железо со цинк, алуминиум и хром.

За да се спротивстави на атмосферската корозија, на производите од челик се нанесуваат тенки облоги од други метали кои се поотпорни на влага и атмосферски кислород. Често се користат хром и никел облоги. Бидејќи хромираните облоги често содржат пукнатини, тие обично се нанесуваат врз помалку декоративни никелни облоги. Заштита на лимени конзерви од корозија со органски киселини кои се наоѓаат во прехранбените производи бара значителна количина на калај. Долго време, кадмиумот се користел за обложување на кујнски прибор, но сега е познато дека овој метал е опасен по здравјето и кадмиумските премази се користат само во технологијата.

За да се забави корозијата, на металната површина се нанесуваат лакови и бои, минерални масла и лубриканти. Подземните структури се покриени со дебел слој од битумен или полиетилен. Внатрешните површини на челичните цевки и резервоарите се заштитени со евтини цементни облоги.

За да се направи бојата посигурна, металната површина е темелно исчистена од нечистотии и производи од корозија и се подложува на посебен третман. За производи од челик се користат таканаречени конвертори на 'рѓа кои содржат ортофосфорна киселина (H 3 PO 4) и нејзините соли. Тие ги раствораат преостанатите оксиди и формираат густа и издржлива фолија од фосфати, која може да ја заштити површината на производот некое време. Потоа металот се премачкува со прајмер слој, кој треба добро да се залепи на површината и да има заштитни својства (најчесто се користи црвено олово или цинк хромат). Само после ова може да се нанесува лак или боја.

Еден од повеќето ефективни методиБорбата против корозија е електрохемиска заштита. За да се заштитат платформите за дупчење, заварените метални основи и подземните цевководи, тие се поврзани како катода со надворешен извор на струја. Како анода се користат помошни инертни електроди.

Друга верзија на таквата заштита се користи за релативно мали челични конструкции или дополнително изолирани метални предмети (на пример, цевководи). Во овој случај, се користи заштитник - анода направена од релативно активен метал (обично магнезиум, цинк, алуминиум и нивните легури), кој постепено пропаѓа, заштитувајќи го главниот предмет. Со помош на една магнезиумова анода се заштитуваат до 8 километри цевковод. Заштитата на шарите е широко распространета; на пример, во САД за производство на заштитници годишно се трошат околу 11,5 илјади тони алуминиум.

Заштитата на еден метал од друг, поактивен метал лоциран во напонската серија лево е ефикасна без наметнување потенцијална разлика. Поактивниот метал (на пример, цинкот на површината на железото) го штити помалку активниот метал од уништување.

Електрохемиските методи за борба против корозија, исто така, вклучуваат заштита од уништување на структури од залутани струи. Еден од начините за елиминирање на таквата корозија е поврзување на метален проводник на делот од конструкцијата од кој тече залутаната струја со шината по која се движи трамвајот или електричниот воз.

Елена Савинкина

физичко-хемиска или хемиска интеракција помеѓу металот (легура) и околината, што доведува до влошување на функционалните својства на металот (легура), животната средина или техничкиот систем што ги вклучува.

Зборот корозија доаѓа од латинскиот „кородо“ „гриза“ (доцно латински „corrosio“ значи „корозија“).

Fe + 6 H 2 O (влага) + 3 O 2 (воздух) = 4 Fe (OH ) 3

Железен хидроксид (

III ) е многу нестабилен, брзо губи вода и се претвора во железен оксид ( III ). Ова соединение не ја штити железната површина од понатамошна оксидација. Како резултат на тоа, железниот предмет може целосно да се уништи.

Алуминиумот во нормални услови е отпорен на воздух и вода, дури и на зовриена вода, но ако живата се нанесе на површината на алуминиумот, добиениот амалгам ја уништува оксидната фолија ја турка од површината, а металот брзо се претвора во бели снегулки од алуминиум метахидроксид. :

4Al + 2H 2 O + 3O 2 = 4AlO(OH)Амалгамираниот алуминиум реагира со вода и ослободува водород: Al + 4 H 2 O = 2 AlO (OH) + 3 H 2

За време на изградбата на метро мостот и станицата Ленински Гори во Москва, во бетонот беа додадени големи количества натриум хлорид за да се спречи замрзнување на бетонот кој се уште не нараснал. Станицата била изградена во најкус можен рок (за само 15 месеци) и била отворена на 12 јануари 1959 година. Меѓутоа, присуството на натриум хлорид во бетонот предизвикало уништување на челичната арматура. 60% од армирано-бетонските конструкции беа подложни на корозија, па станицата беше затворена за реконструкција , трае речиси 10 години. Само на 14 јануари 2002 година повторно беа отворени метро мостот и станицата наречена Воробјови Гори.

Електрохемиските процеси може да се случат и во хомоген метал. Тие се активираат доколку има разлики во составот на металното зрно во најголемиот дел и на границата, нехомогено механичко напрегање, микронечистотии итн. Многу од нашите сонародници, вклучувајќи ги Владимир Александрович Кистјаковски (1865-1952) и Александар Наумович Фрумкин (1895-1976), учествуваа во развојот на општата теорија за електрохемиска корозија на метални материјали.

Корозија може да се појави и под влијание на зрачење, како и отпадни производи од бактерии и други организми. Развојот на бактерии на површината на металните конструкции е поврзан со феноменот на биокорозија. Затрупаноста на подводниот дел на бродовите со мали морски организми, исто така, влијае на процесите на корозија.

Корозијата доведува до огромни неповратни загуби на метали, околу 10% од произведеното железо целосно се уништува секоја година. Според Институтот за физичка хемија на Руската академија на науките, секоја шеста висока печка во Русија работи залудно, целиот стопен метал се претвора во 'рѓа. Уништувањето на метални конструкции, земјоделски и транспортни возила и индустриска опрема предизвикува прекини, несреќи и влошување на квалитетот на производот. Земањето во предвид можната корозија доведува до зголемени трошоци за метал при производство на апарати под висок притисок, парни котли, метални контејнери за токсични и радиоактивни материи итн. Ова ги зголемува вкупните загуби од корозија. Треба да се потрошат значителни суми пари за заштита од корозија. Односот на директни загуби, индиректни загуби и трошоци за заштита од корозија се проценува на (34):1:1. Во индустријализираните земји, штетата од корозија достигнува 4% од националниот приход. Во нашата земја тоа изнесува милијарди рубли годишно.

Проблемот со заштитата на металите од корозија се појави речиси на самиот почеток на нивната употреба. Луѓето се обидувале да ги заштитат металите од атмосферските влијанија со помош на маснотии, масла, а подоцна и со премачкување со други метали и, пред сè, калај со ниска топење (калај). Во делата на античкиот грчки историчар Херодот (5 век п.н.е.) и античкиот римски научник Плиниј Постариот (1 век п.н.е.) веќе има упатувања за употребата на калај за заштита на железото од 'рѓосување. Во моментов, борбата против корозија се спроведува во неколку насоки одеднаш: тие се обидуваат да ја променат средината во која работи металниот производ, да влијаат на отпорноста на корозија на самиот материјал и да спречат контакт помеѓу металот и агресивните материи на надворешниот животната средина.

Уништувањето на металите во водени средини може да се забави со употреба на инхибитори на корозија, кои се додаваат во мали количини (обично помалку од 1%) во водените раствори. Тие промовираат пасивација на металната површина, односно формирање на тенок и густ филм од оксиди или други слабо растворливи соединенија, што го спречува уништувањето на главната супстанција. За таа цел се користат некои натриумови соли (карбонат, силикат, бора) и други соединенија. Ако сечилата за бричење се потопуваат во раствор од калиум хромат, тие ќе траат многу подолго. Често се користат органски инхибитори, кои се поефикасни од неорганските.

Благородните метали се практично отпорни на корозија, но тие се премногу скапи за широка употреба, па затоа се користат само во најкритичните делови, на пример, за производство на некорозивни електрични контакти. Никел, алуминиум, бакар, титаниум и легури врз основа на нив имаат висока отпорност на корозија. Нивното производство расте доста брзо, но дури и сега најпристапниот и најкористениот метал останува брзо рѓосано железо. Легурирањето често се користи за да се даде отпорност на корозија на легурите на база на железо. Така се добива нерѓосувачки челик кој освен железо содржи хром и никел. Најчестиот нерѓосувачки челик во нашево време, одделение 188 (18% хром и 8% никел), се појави во 1923 година. Тој е целосно отпорен на влага и кислород. Првите тони нерѓосувачки челик кај нас се стопени во 1924 година во Златоуст. Во денешно време се развиени многу видови на такви челици кои освен хром и никел содржат манган, молибден, волфрам и други хемиски елементи. Често се користи површинско легирање на ефтини легури на железо со цинк, алуминиум и хром.

Еден од најефикасните методи за борба против корозија е електрохемиската заштита. За да се заштитат платформите за дупчење, заварените метални основи и подземните цевководи, тие се поврзани како катода со надворешен извор на струја. Како анода се користат помошни инертни електроди.

Елена Савинкина

ЛИТЕРАТУРА Фремантел М. Хемија во акција. Во 2 дела М., Мир, 1991 г
Степин Б.Д., Аликберова Л.Ју. Книга за хемија за домашно читање. М., Хемија, 1994 година

Корозијата на металите (од доцнолатински corrosio - корозија) е физичка и хемиска интеракција помеѓу металниот материјал и околината, што доведува до влошување на карактеристиките на изведбата на материјалот, околината или техничкиот систем чии делови се тие.

Основата на корозијата на металот е хемиска реакција помеѓу материјалот и околината или помеѓу нивните компоненти, што се јавува на фазната граница. Овој процес е спонтан и исто така последицаредокс реакциисо еколошки компоненти. Хемикалии кои ги уништуваат градежните материјали се нарекуваат агресивни. Агресивна средина може да биде атмосферскиот воздух, вода, разни раствори на хемикалии и гасови. Процесот на уништување на материјалот се интензивира во присуство на дури и мала количина на киселини или соли во водата, во почвите во присуство на соли во почвената вода и флуктуации на нивото на подземните води.

Процесите на корозија се класифицираат:

1) според условите на корозија,

2) според механизмот на процесот,

3) по природата на уништување од корозија.

Од страна на услови на корозија, кои се многу разновидни, постојат неколку видови на корозија.

Корозивните средини и уништувањето што тие го предизвикуваат се толку карактеристични што процесите на корозија што се случуваат во нив исто така се класифицирани според името на овие средини. Значи, тие нагласуваат гасна корозија, т.е. хемиска корозијапод влијание на врели гасови (на температури многу над точката на росење).

Некои случаи се типични електрохемиска корозија(главно со катодна редукција на кислород) во природни средини: атмосферски- во чист или загаден воздух со влажност доволна за формирање на електролитна фолија на металната површина (особено во присуство на агресивни гасови, како што се CO 2, Cl 2, или аеросоли од киселини, соли итн.); морски - под влијание на морска вода и под земја - во почви и почви.

Стрес корозијасе развива во областа на механички оптоварувања на затегнување или свиткување, како и резидуални деформации или топлински напрегања и, по правило, доведува до транскристално пукање од корозија, на кое, на пример, челичните кабли и пружини се предмет на атмосферски услови, јаглерод и нерѓосувачки челици во парни електрани, легури на титаниум со висока цврстина во морската вода итн.

Под наизменични оптоварувања може да се појави замор од корозија, изразено во повеќе или помалку нагло намалување на границата на замор на металот во присуство на корозивна средина. Корозивна ерозија(или триење корозија) претставува забрзано абење на металот под истовремено влијание на меѓусебно зајакнувачки корозивни и абразивни фактори (триење на лизгање, проток на абразивни честички итн.).

Поврзано со него, кавитациската корозија се јавува за време на кавитациони режими на проток на агресивен медиум околу метал, кога континуираното појавување и „колапс“ на мали вакуумски меурчиња создава прилив на деструктивни микрохидраулични удари кои влијаат на металната површина. Може да се разгледа блиска разновидност вознемирувачка корозија, забележани на точките на допир помеѓу цврсто компресирани или тркалачки делови, доколку се појават микроскопски поместувања на смолкнување како резултат на вибрации помеѓу нивните површини.

Истекувањето на електрична струја низ границата на метал со агресивна средина предизвикува, во зависност од природата и насоката на истекувањето, дополнителни анодни и катодни реакции кои директно или индиректно можат да доведат до забрзано локално или општо уништување на металот ( корозија на заскитаната струја). Слично уништување, локализирано во близина на контактот, може да биде предизвикано од контакт во електролитот на два различни метали кои формираат затворена галванска ќелија - контактна корозија.

Во тесни празнини меѓу деловите, како и под лабава обвивка или акумулација, каде што електролитот продира, но пристапот на кислородот неопходен за пасивација на металот е тежок, може да се развие корозија на пукнатините, во која главно се случува растворање на металот во јазот, а до него делумно или целосно се случуваат катодни реакции на отворената површина.

Исто така, вообичаено е да се истакне биолошка корозија, кој се јавува под влијание на отпадни производи од бактерии и други организми и радијациона корозија- кога е изложен на радиоактивно зрачење.

1 . Корозија на гас- корозија на метали во гасови при високи температури (на пример, оксидација и декарбуризација на челик кога се загрева);

2. Атмосферска корозија- корозија на метали во атмосферата на воздухот, како и секој влажен гас (на пример, рѓосување на челични конструкции во работилница или на отворено);

Атмосферската корозија е најчестиот тип на корозија; околу 80% од металните конструкции работат во атмосферски услови.
Главниот фактор што го одредува механизмот и стапката на атмосферска корозија е степенот на навлажнување на металната површина. Врз основа на степенот на влага, постојат три главни типа на атмосферска корозија:

Влажна атмосферска корозија– корозија во присуство на видлив филм со вода на металната површина (дебелина на филмот од 1 µm до 1 mm). Корозија од овој тип се забележува при релативна влажност на воздухот од околу 100%, кога се јавува капка кондензација на водата на металната површина, како и кога водата директно удира на површината (дожд, површинска хидротретирање итн.);
Влажна атмосферска корозија– корозија во присуство на тенок невидлив слој на вода на металната површина, кој се формира како резултат на капиларна, адсорпција или хемиска кондензација при релативна влажност на воздухот под 100% (дебелина на филмот од 10 до 1000 nm);
Сува атмосферска корозија– корозија во присуство на многу тенок филм за адсорпција на вода на металната површина (од редот на неколку молекуларни слоеви со вкупна дебелина од 1 до 10 nm), кој сè уште не може да се смета за континуиран и има својства на електролит .

Очигледно е дека минималното време на корозија се јавува при сува атмосферска корозија, која се одвива преку механизмот на хемиска корозија.

Со зголемување на дебелината на водениот филм, се јавува транзиција на механизмот на корозија од хемиски во електрохемиски, што одговара на брзо зголемување на стапката на процесот на корозија.

Од горенаведената зависност е јасно дека максималната стапка на корозија одговара на границата на регионите II и III, тогаш се забележува мало забавување на корозијата поради тешкотијата на дифузија на кислород низ задебелениот слој на вода. Дури и подебелите слоеви на вода на металната површина (оддел IV) доведуваат до само мало забавување на корозијата, бидејќи тие во помала мера ќе влијаат на дифузијата на кислородот.

Во пракса, не е секогаш можно толку јасно да се разликуваат овие три фази на атмосферска корозија, бидејќи во зависност од надворешни условиможен е премин од еден тип во друг. Така, на пример, метална конструкција што е кородирана од механизмот за суво корозија, со зголемување на влажноста на воздухот, ќе почне да кородира од механизмот за влажна корозија, а со врнежите веќе ќе се случи влажна корозија. Кога влагата ќе се исуши, процесот ќе се промени.

Стапката на атмосферска корозија на металите е под влијание на голем број фактори. Главното треба да се смета за времетраењето на површинското навлажнување, кое се одредува главно од релативната влажност на воздухот. Покрај тоа, во повеќето практични случаи, стапката на метална корозија нагло се зголемува само кога ќе се достигне одредена критична вредност на релативната влажност, при што на површината на металот се појавува континуиран слој на влага како резултат на кондензација на водата од воздухот. .

Ефектот на релативната влажност на воздухот врз стапката на атмосферска корозија на јаглеродниот челик е прикажан на сликата.Зависноста на зголемувањето на масата на производите од корозија m од релативната влажност на воздухот W е добиена со изложување на примероци од челик во атмосфера која содржи 0,01 % SO 2 за 55 дена.

Нечистотиите содржани во воздухот SO 2, H 2 S, NH 3, HCl итн., имаат многу силно влијание врз стапката на атмосферска корозија. Со растворање во водениот филм, тие ја зголемуваат неговата електрична спроводливост и

Цврстите честички од атмосферата кои паѓаат на металната површина можат, кога се раствораат, да дејствуваат како штетни нечистотии (NaCl, Na 2 SO 4) или во форма на цврсти честички да ја олеснат кондензацијата на влагата на површината (честички јаглен, прашина, абразивни материи честички, итн.).

Во пракса, тешко е да се идентификува влијанието на поединечните фактори врз стапката на корозија на метал при специфични работни услови, но може приближно да се процени врз основа на општите карактеристики на атмосферата (оценката е дадена во релативни единици):

сува континентална - 1-9
чисто море - 38
морски индустриски - 50
индустриски - 65
индустриски, силно загадени – 100.

3 .Течна корозија- корозија на метали во течен медиум: во не-електролит(бром, стопен сулфур, органски растворувач, течно гориво) и во електролитот (киселина, алкална, сол, морска, речна корозија, корозија во стопени соли и алкалии). Во зависност од условите на интеракција на околината со металот, има течна корозија на металот при целосно, делумно и променливо потопување, корозија долж водената линија (близу до границата помеѓу делот од металот потопен и непотопен во корозивната средина ), корозија во непромешана (тивка) и измешана (подвижна) корозивна средина;


Течна корозија

4. Подземна корозија- корозија на метали во почвите и почвите (на пример, рѓосување на подземни челични цевководи);


Подземна корозија

Неговиот механизам е електрохемиски. корозија на метали. Подземната корозија е предизвикана од три фактори: корозивната агресивност на почвите и почвите (корозија на почвата), дејството на залутаните струи и активноста на микроорганизмите.

Корозивната агресивност на почвите и почвите се одредува според нивната структура, гранулометриска. состав, отчукувања електрични отпорност, влажност, пропустливост на воздухот, pH итн. Обично, корозивната агресивност на почвата во однос на јаглеродните челици се проценува со спецификации. електрични отпорност на почвата, просечна густина на катодна струја кога потенцијалот на електродата е поместен за 100 mV негативен од потенцијалот на корозија на челикот; во однос на алуминиумот, корозивната активност на почвата се проценува според содржината на јони на хлор и железо, pH вредност, во однос на олово - според содржината на нитратни јони, хумус, pH вредност.

5. Биокорозија- корозија на метали под влијание на виталната активност на микроорганизмите (на пример, зголемена корозија на челик во почвите од бактерии кои намалуваат сулфати);


Биокорозија

Биокорозијата на подземните објекти главно се должи на виталната активност на бактериите кои редуцираат сулфат, сулфуроксидирачки и оксидирачки железо, чие присуство е утврдено со бактериолошки. студии на примероци од почва. Бактериите кои го намалуваат сулфатот се присутни во сите почви, но биокорозијата се јавува со забележлива брзина само кога водата (или почвата) содржи 105-106 остварливи бактерии на 1 ml (или 1 g).

6. СОструктурна корозија- корозија поврзана со структурната хетерогеност на металот (на пример, забрзување на процесот на корозија во раствори на H 2 S0 4 или HCl со катодни подмножества: карбиди во челик, графит во леано железо, меѓуметален CuA1 3 во дуралумин);


Структурна корозија

7. Корозија од надворешна струја- електрохемиска корозија на метали под влијание на струја од надворешен извор (на пример, растворање на челичното анодно заземјување на станицата за катодна заштита на подземен цевковод);


Корозија од надворешна струја

8. Корозија на залутана струја- електрохемиска корозија на метал (на пример, подземен цевковод) под влијание на залутана струја;

Главните извори на залутани струи во земјата се електрификацијата. DC железници, трамваи, метро, рудник за електричен транспорт, далноводи за еднонасочна струја преку системот за жица-земја. Залутаните струи предизвикуваат најголемо уништување во оние места на подземна градба каде струјата тече од конструкцијата во земјата (т.н. анодни зони).Загубите на железо од корозија од заскитани струи изнесуваат 9,1 kg/годишно.

За подземен металик конструкциите можат да течат струи од редот на стотици ампери, а во присуство на оштетување на заштитната обвивка, густината на струјата што тече од конструкцијата во зоната на анодата е толку висока што за краток период преку оштетување се формира во ѕидовите на структурата. Затоа, во присуство на анодни или наизменични зони на подземни метали. Во структурите, корозијата од залутаните струи обично е поопасна од корозијата на почвата.

9. Контактна корозија- електрохемиска корозија предизвикана од контакт на метали кои имаат различни стационарни потенцијали во даден електролит (на пример, корозија во морската вода на делови направени од легури на алуминиум во контакт со бакарни делови).


Контактна корозија

Контактна корозија во електролити со висока електрична спроводливост може да се појави во следниве посебни случаи:

при контакт на нисколегиран челик од различни степени, ако еден од нив е легиран со бакар и (или) никел;

при внесување на овие елементи во завари за време на процесот на заварување на челик кој не е легиран со овие елементи;

кога се изложени на конструкции направени од челик кои не се легирани со бакар и никел, како и галванизиран челик или легури на алуминиум, прашина што содржи тешки метали или нивни оксиди, хидроксиди, соли; наведените материјали се катоди во однос на челик, алуминиум и метални заштитни облоги;

ако конструкциите направени од наведените материјали се изложени на истекување на вода од кородирани бакарни делови;

кога графит или прашина од железна руда или трошки од кокс се навлегуваат на површината на конструкциите направени од галванизиран челик или алуминиумски легури;

кога алуминиумските легури доаѓаат во контакт еден со друг, ако едната легура (катода) е легирана со бакар, а другата (анодна) не е ¾;

10. корозија на пукнатините- зголемена корозија во пукнатините и празнините помеѓу металите (на пример, во навојни и прирабнички врски на челични конструкции лоцирани во вода), како и на места на лабав контакт на метал со неметален, инертен материјал за корозија. Вродено во конструкциите од нерѓосувачки челик во агресивни течни средини, во кои материјалите надвор од тесните пукнатини и празнини се стабилни поради нивната пасивна состојба, т.е. поради формирање на заштитна фолија на нивната површина;

11. Стрес корозија- корозија на метали при истовремена изложеност на корозивна средина и механички стрес. Во зависност од природата на оптоварувањата, може да дојде до корозија за време на постојано оптоварување(на пример, метална корозија на парни котли) и корозија при променливо оптоварување (на пример, корозија на оски и прачки на пумпата, пружини, челични јажиња); истовремената изложеност на корозивна средина и наизменични или циклични затегнувачки оптоварувања често предизвикува замор од корозија - намалување на границата на замор на металот;


Стрес корозија

12. Корозивна кавитација- уништување на метал предизвикано од истовремени ефекти на корозија и удари на надворешното опкружување (на пример, уништување на сечилата на пропелерот на морски бродови);


Корозивна кавитација

Кавитација- (од латински cavitas - празнина) - формирање во течност од шуплини (кавитациони меури или пештери) исполнети со гас, пареа или нивна мешавина. Кавитација се јавува како резултат на локално намалување на притисокот во течноста, што може да се случи со зголемување на нејзината брзина (хидродинамичка кавитација). Движејќи се со протокот до област со поголем притисок или за време на половина циклус на компресија, кавитациониот меур се урива, испуштајќи ударен бран.

Кавитација е непожелна во многу случаи. Кај уредите како што се пропелери и пумпи, кавитацијата предизвикува многу бучава, ги оштетува компонентите, предизвикува вибрации и ја намалува ефикасноста.

Кога кавитационите меури се уништуваат, енергијата на течноста се концентрира во многу мали волумени. Така, се формираат места на зголемена температура и се појавуваат ударни бранови, кои се извори на бучава. При колапс на шуплините, се ослободува многу енергија, што може да предизвика голема штета. Кавитацијата може да уништи речиси секоја супстанција. Последиците предизвикани од уништувањето на шуплините доведуваат до големо абење на компонентите и може значително да го намалат работниот век на завртката и пумпата.

За да се спречи кавитација

изберете отпорен на овој видматеријал за ерозија (молибден челик);
намалување на грубоста на површината;
намалете ја турбуленцијата на протокот, намалете го бројот на вртења, направете ги помазни;
не дозволувајте директно влијание на ерозивниот млаз во ѕидот на апаратот со користење на рефлектори и млазни разделувачи;
прочистување на гасови и течности од цврсти нечистотии;
не дозволувајте хидрауличните машини да работат во режим на кавитација;
спроведе систематско следење на абењето на материјалот.

13. триење корозија(корозивна ерозија) - уништување на метал предизвикано од истовремено влијание на корозивна средина и триење (на пример, уништување на дневник на вратило за време на триење против лежиште измиено со морска вода);

14. Вознемирувачка корозија- корозија на метали при осцилаторно движење на две површини во однос една на друга под услови на изложеност на корозивна средина (на пример, уништување на две површини на метални делови на машина цврсто поврзани со завртки како резултат на вибрации во оксидирачка атмосфера кои содржат кислород).


Вознемирувачка корозија

Од страна на процесен механизамразлика помеѓу хемиска и електрохемиска корозија на метали:

1. хемиска корозија- интеракција на метал со корозивна средина, во која оксидацијата на металот и намалувањето на оксидирачката компонента на корозивната средина се случуваат во еден чин. Примери за овој тип на корозија се реакциите кои се јавуваат кога металните конструкции доаѓаат во контакт со кислород или други оксидирачки гасови на високи температури (над 100°C):

2 Fe + O 2 = FeO;

4FeO + 3O 2 = 2Fe 2 O 3.

Ако, како резултат на хемиска корозија, се формира континуиран оксиден филм, кој има доволно силна адхезија на површината на металната конструкција, тогаш пристапот на кислород до металот е тежок, корозијата се забавува, а потоа престанува. Порозен оксиден филм кој не се прилепува добро на површината на структурата не го штити металот од корозија. Кога волуменот на оксидот е поголем од волуменот на металот што влегол во реакцијата на оксидација и оксидот има доволно адхезија на површината на металната структура, таков филм добро го штити металот од понатамошно уништување. Дебелината на заштитната оксидна фолија се движи од неколку молекуларни слоеви (5-10)x10-5 mm до неколку микрони.

Оксидација на материјалот на металните конструкции во контакт со гасната средина се јавува во котли, оџаци на котлари, бојлери кои работат на гасно гориво, разменувачи на топлина кои работат на течно и цврсто гориво. Доколку гасовитата средина не содржи сулфур диоксид или други агресивни нечистотии, а интеракцијата на металните конструкции со околината се случувала на константна температура низ целата рамнина на структурата, тогаш релативно густа оксидна фолија би послужила како прилично сигурна заштита од понатамошна корозија. Но, поради фактот што термичката експанзија на металот и оксидот е различна, оксидната фолија се олупи на места, што создава услови за понатамошна корозија.

Гасната корозија на челичните конструкции може да се појави не само поради процесите на оксидација, туку и на редукција. Кога челичните конструкции силно се загреваат под висок притисок во средина која содржи водород, вториот дифузира во волуменот на челикот и го уништува материјалот преку двоен механизам - декарбонизација поради интеракцијата на водородот со јаглеродот.

Fe 3 OC + 2H 2 = 3Fe + CH 4 O

и давање на кршливи својства на челик поради растворање на водород во него - „водородна кршливост“.

2. Електрохемиска корозија- интеракција на метал со корозивна средина (раствор на електролит), во која јонизацијата на атоми на метал и намалувањето на оксидирачката компонента на корозивната средина се случуваат во повеќе од еден чин и нивната брзина зависи од електродниот потенцијал на металот ( на пример, 'рѓосување на челик во морската вода).

При контакт со воздух, на површината на структурата се појавува тенок слој на влага, во кој нечистотиите во воздухот, како што е јаглерод диоксидот, се раствораат. Во овој случај, се формираат решенија кои промовираат електрохемиска корозија. Различни области на површината на кој било метал имаат различни потенцијали.

Причините за тоа може да бидат присуството на нечистотии во металот, различната обработка на неговите поединечни делови, нееднакви услови (средина) во која се наоѓаат различни делови од металната површина. Во овој случај, областите на металната површина со повеќе електронегативен потенцијал стануваат аноди и се раствораат.

Електрохемиската корозија е сложен феномен, кој се состои од неколку елементарни процеси. На анодните пресеци се јавува аноден процес - металните јони (Me) минуваат во растворот, а вишокот електрони (е), кои остануваат во металот, се движат во катодниот дел. Во катодните области на металната површина, вишокот електрони се апсорбираат од јони, атоми или електролитни молекули (деполаризатори), кои се намалуваат:

e + D → [De],

каде што D е деполаризатор; e – електрон.

Интензитетот на електрохемискиот процес на корозија зависи од брзината на анодната реакција, при која металниот јон поминува од кристалната решетка во растворот на електролитот и од катодната реакција, која се состои во асимилација на електроните ослободени за време на анодната реакција.

Можноста метален јон да премине во електролит се определува со јачината на врската со електроните во меѓупросторите на кристалната решетка. Колку е посилна врската помеѓу електроните и атомите, толку е потешко металниот јон да премине во електролитот. Електролитите содржат позитивно наелектризирани честички - катјони и негативно наелектризираните - анјони. Анјоните и катјоните прикачуваат молекули на вода за себе.

Структурата на молекулите на водата го одредува нејзиниот поларитет. Електростатската интеракција се јавува помеѓу наелектризираните јони и молекулите на поларната вода, како резултат на што молекулите на поларната вода се ориентирани на одреден начин околу анјоните и катјоните.

Кога металните јони минуваат од кристалната решетка во растворот на електролитот, се ослободува еквивалентен број електрони. Така, на интерфејсот метал-електролит, се формира двоен електричен слој, во кој металот е негативно наелектризиран, а електролитот е позитивно наелектризиран; се јавува потенцијален скок.

Способноста на металните јони да преминат во раствор на електролит се карактеризира со електродниот потенцијал, кој е енергетска карактеристика на електричниот двоен слој.

Кога овој слој ќе достигне потенцијална разлика, преминот на јоните во растворот престанува (настанува рамнотежна состојба).

Дијаграм на корозија: K, K’ - криви на катодна поларизација; A, A’ - анодни криви на поларизација.

Од страна на природата на уништувањето со корозијаСе разликуваат следниве видови на корозија:

1. континуирано,или општа корозија, покривајќи ја целата површина на металот изложен на дадена корозивна средина. Целосната корозија е типична за заштитни премази од челик, алуминиум, цинк и алуминиум во која било средина во која отпорноста на корозија на материјалот или металот за обложување не е доволно висока.

Овој тип на корозија се карактеризира со релативно рамномерно постепено навлегување во длабочината на металот низ целата површина, односно намалување на дебелината на пресекот на елементот или дебелината на заштитната метална обвивка.

За време на корозија во неутрални, малку алкални и малку кисели средини, структурните елементи се покриени со видлив слој на производи од корозија, по чие механичко отстранување за гол метал, површината на конструкциите излегува дека е груба, но без очигледни чирови, точки на корозија и пукнатини; За време на корозија во кисели (и за цинк и алуминиум, во алкални) средини, може да не се формира видлив слој на производи од корозија.

Областите најподложни на овој тип на корозија се, по правило, тесни пукнатини, празнини, површини под главите на завртките, навртки и други области каде што се акумулира прашина и влага, од причина што во овие области вистинското времетраење на корозијата е подолго отколку на отворени површини.

Се јавува целосна корозија:

* униформа, која продолжува со иста брзина по целата површина на металот (на пример, корозија на јаглероден челик во раствори од H 2 S0 4);

* нерамномерен, што се јавува со различни стапки во различни области на металната површина (на пример, корозија на јаглероден челик во морската вода);

* изборни, во која се уништува една структурна компонента на легурата (графитизација на леано железо) или една компонента на легурата (децинцификација на месинг).

2. локална корозијапокривање посебни областиметална површина.

Локална корозијаСе случува:

* точки на корозијакарактеристика на алуминиум, алуминиум и цинк облоги во средини во кои нивната отпорност на корозија е блиску до оптималната, а само случајни фактори можат да предизвикаат локално нарушување на стабилноста на материјалот.

Овој тип на корозија се карактеризира со мала длабочина на пенетрација на корозија во споредба со попречните (површински) димензии на корозивните лезии. Погодените области се покриени со производи од корозија како и со целосна корозија. При идентификување на овој тип на корозија, неопходно е да се утврдат причините и изворите на привремено локално зголемување на агресивноста на околината поради навлегување на течни медиуми (кондензат, атмосферска влага при протекување итн.) на површината на структурата. , локална акумулација или таложење на соли, прашина итн.

* корозија чировикарактеристика главно за јаглерод и нискојаглероден челик (во помала мера - за алуминиумски, алуминиумски и цинкови облоги) при работа на структури во течни средини и почви.

Јамната корозија на нисколегиран челик во атмосферски услови најчесто се поврзува со неповолна метална структура, т.е. со зголемено количество на неметални подмножества, пред се сулфиди со висока содржина на манган.

Корозијата на јамата се карактеризира со појава на структура на поединечни или повеќекратни оштетувања на површината, чија длабочина и попречни димензии (од фракции од милиметар до неколку милиметри) се споредливи.

Обично придружено со формирање на дебели слоеви на производи од корозија што ја покриваат целата површина на металот или значителни области околу поединечни големи чирови (типични за корозија на незаштитени челични конструкции во почвите). Јамната корозија на лимните конструкции, како и структурните елементи направени од цевки со тенкоѕида и правоаголни елементи од затворен дел, со текот на времето се претвора во корозија со формирање на дупки во ѕидовите со дебелина до неколку милиметри.

Чировите се акутни концентратори на стрес и може да иницираат појава на пукнатини од замор и кршливи фрактури. За да се процени стапката на корозија со јами и да се предвиди нејзиниот развој во наредниот период, се одредува просечната стапка на пенетрација на корозија во најдлабоките јами и бројот на јами по единица површина. Овие податоци треба да се користат во иднина при пресметување на носивоста на конструктивните елементи.

* јамна корозијакарактеристични за алуминиумските легури, вклучувајќи ги и елоксираните и нерѓосувачки челик. Нисколегиран челик е подложен на овој тип на корозија исклучително ретко.

Речиси задолжителен услов за развој на корозија со јазли е изложеноста на хлориди, кои можат да стигнат до површината на структурите во која било фаза, од металуршко производство (кисење на валани производи) до работа (во форма на соли, аеросоли, прашина).

Кога ќе се открие корозија со јазли, неопходно е да се идентификуваат изворите на хлориди и можноста за елиминирање на нивниот ефект врз металот. Питинг корозија е уништување во форма на поединечни мали (не повеќе од 1 - 2 mm во дијаметар) и длабоки (длабочина поголема од попречните димензии) јами.

* преку корозијашто предизвикува уништување на металот низ и низ (на пример, со дупчење или дупчење на корозија на лим);

* филаментозна корозија, ширејќи се во форма на навои главно под неметални заштитни облоги (на пример, на јаглероден челик под лак за лак);

* подземна корозија, почнувајќи од површината, но претежно се протега под површината на металот на таков начин што производите од уништување и корозија се концентрирани во одредени области во металот; корозија на подземјето често предизвикува металот да отече и раслојува (на пример, пликови на површината
валани лим со слаб квалитет поради корозија или офорт);

* интергрануларна корозијакарактеристика на нерѓосувачки челик и зацврстени легури на алуминиум, особено во областите за заварување, и се карактеризира со релативно униформа дистрибуција на повеќе пукнатини на големи површини на површината на конструкциите. Длабочината на пукнатините обично е помала од нивната големина на површината. Во секоја фаза на развој на овој тип на корозија, пукнатините се појавуваат речиси истовремено од многу извори, чие поврзување со внатрешни или работни напрегања не е неопходно. Под оптички микроскоп, на попречни пресеци направени од избрани примероци, може да се види дека пукнатините се шират само по границите на металните зрна. Поединечните зрна и блокови може да се урнат, што резултира со чирови и површно лупење. Овој тип на корозија доведува до брзо губење на силата и еластичноста на металот;

* корозија на нож- локализирана метална корозија, која изгледа како засек со нож во зоната на фузија на заварени споеви во многу агресивни средини (на пример, случаи на корозија на завари од хром-никел челик X18N10 со висока содржина на јаглерод во силна HN0 3).

* пукање од корозија— еден вид квази-кршлива фрактура на челик и легури на алуминиум со висока цврстина при истовремена изложеност на статички напрегања на истегнување и агресивни средини; се карактеризира со формирање на единечни и повеќекратни пукнатини поврзани со концентрацијата на главните работни и внатрешни напрегања. Пукнатините може да се шират помеѓу кристалите или по телото на зрната, но со поголема брзина во рамнината нормална на дејствувачките напрегања отколку во рамнината на површината.

Јаглеродниот и нисколегиран челик со обична и висока јачина се предмет на овој тип на корозија во ограничен број средини: топли раствори на алкали и нитрати, мешавини од CO - CO 2 - H 2 - H 2 O и во средини што содржат амонијак или водород сулфид. Напукнување од корозија на челик со висока цврстина, како што се завртки со висока цврстина и легури на алуминиум со висока цврстина може да се развие под атмосферски услови и во различни течни средини.

При утврдување на фактот дека структурата е оштетена од пукање од корозија, неопходно е да се осигура дека нема знаци на други форми на квази-кршливи дефекти (ладна кршливост, замор).

* кршливост на корозијадобиен од металот како резултат на корозија (на пример, водородна кршливост на цевките направени од челици со висока јачинаво услови на нафтени бунари со водород сулфид); Кршливоста треба да се сфати како својство на материјалот да колабира без забележителна апсорпција на механичка енергија во неповратна форма.

Квантитативна проценка на корозија. Стапката на општа корозија се проценува со губење на метал по единица површина на корозија , на пример, во g/m 2 ․ ч,или со стапката на пенетрација на корозија, т.е. со еднострано намалување на дебелината на недопрениот метал ( П), на пример, во mm/година.

Со униформа корозија П = 8,75K/ρ, Каде ρ - метална густина во g/cm 3 .За нерамна и локализирана корозија, се проценува максималната пенетрација. Според ГОСТ 13819-68, воспоставена е скала од 10 точки на општа отпорност на корозија (види табела). ВО посебни случаиК. може да се процени и со други показатели (губење на механичка сила и еластичност, раст електричен отпор, намалување на рефлексивноста и сл.), кои се избираат во согласност со типот на K. и намената на производот или структурата.

Скала од 10 точки за проценка на општата отпорност на корозија на металите

Група на издржливост	Стапка на корозија на метал, *mm/година.*	Точка
Апсолутно отпорен	\|Помалку од 0,001	1
Многу отпорен	Над 0,001 до 0,005	2
Многу отпорен	Над 0,005 до 0,01	3
Упорни	Над 0,01 до 0,05	4
Упорни	Над 0,05 до 0,1	5
Ниско-отпорен	Над 0,1 до 0,5	6
Ниско-отпорен	Над 0,5 до 1,0	7
Ниско-отпорен	Над 1,0 до 5,0	8
Ниско-отпорен	Над 5,0 до 10,0	9
Нестабилна	Над 10.0	10

При изборот на материјали кои се отпорни на различни агресивни средини во одредени специфични услови, користете референтни табели за корозија и хемиска отпорност на материјалите или извршете лабораториски и целосни (директно на лице место и во услови на идна употреба) тестови за корозија на примероците, како како и цели полуиндустриски единици и уреди. Тестовите под услови построги од оперативните услови се нарекуваат забрзани.

Апликација различни методиметална заштитапротив корозија овозможува до одреден степен да се минимизира загубата на метал од корозија. Во зависност од причините кои предизвикуваат корозија, постојат следните методизаштита.

1) Третман на надворешната средина во која се јавува корозија. Суштината на методот е или да се отстранат од околината оние супстанции кои дејствуваат како деполаризатор, или да се изолира металот од деполаризаторот. На пример, специјални супстанции или вриење се користат за отстранување на кислородот од водата.

Отстранувањето на кислородот од корозивна средина се нарекува деаерација. Процесот на корозија може да се забави што е можно повеќе со внесување на специјални материи во околината - инхибитори. Широко се користат испарливи и инхибитори на пареа фаза, кои ги штитат производите направени од црни и обоени метали од атмосферска корозија при складирање, транспорт итн.

Инхибиторите се користат при отстранување бигор од парни котли, за отстранување бигор од употребените делови, како и при складирање и транспорт на хлороводородна киселина во челични садови. Тиуреа (хемиско име: јаглерод сулфид диамид C(NH 2) 2 S), диетиламин, метенамин (CH 2) 6 N 4) и други амин деривати се користат како органски инхибитори.

Како неоргански инхибитори се користат силикати (метални соединенија со силициум Si), нитрити (соединенија со азот N), дихромати на алкални метали итн. Механизмот на дејство на инхибиторите е дека нивните молекули се адсорбираат на металната површина, спречувајќи појава на електродни процеси.

2) Заштитни облоги. За да се изолира металот од околината, на него се нанесуваат разни видови премази: лакови, бои, метални премази. Најчести се облогите со боја и лакови, но нивните механички својства се значително пониски од оние на металните. Вториот, според природата на нивното заштитно дејство, може да се подели на анодни и катодни.

Анодични премази. Ако металот се премачка со друг, повеќе електронегативен метал, тогаш ако се појават услови за електрохемиска корозија, облогата ќе се уништи, бидејќи ќе делува како анода. Пример за анодна обвивка е хром кој се нанесува на железо.

Катодни облоги. Катодната обвивка има стандарден електроден потенцијал кој е попозитивен од оној на металот што е заштитен. Сè додека слојот за обложување го изолира металот од околината, не се јавува електрохемиска корозија. Ако континуитетот на катодната обвивка е оштетен, таа престанува да го штити металот од корозија. Згора на тоа, дури и ја засилува корозијата на основниот метал, бидејќи Во добиената галванска двојка, анодата е основен метал, кој ќе биде уништен. Пример е лимена облога на железо (конзервирано железо).

Така, кога се споредуваат својствата на анодните и катодните премази, можеме да заклучиме дека анодните премази се најефективни. Тие го штитат основниот метал дури и ако интегритетот на облогата е оштетен, додека катодните премази го штитат металот само механички.

3) Електрохемиска заштита. Постојат два вида електрохемиска заштита: катодна и жртвена. Во двата случаи се создаваат услови за појава на висок електронегативен потенцијал на заштитениот метал.

Заштита на шарите . Производот што е заштитен од корозија се комбинира со старо железо од поелектронегативен метал (заштитник). Ова е еднакво на создавање галванска ќелија во која заштитникот е анодата и ќе биде уништен. На пример, за да се заштитат подземните структури (цевководи), старо железо (заштитник) се закопува на одредено растојание од нив, прицврстувајќи го на структурата.

Катодна заштита се разликува од заштитникот по тоа што заштитената структура, сместена во електролитот (почвената вода), е поврзана со катодата на надворешен извор на струја. Во истата средина се става парче старо железо, кое е поврзано со анодата на надворешен извор на струја. Стариот метал е уништен, а со тоа се заштитува заштитената структура од уништување.

Во многу случаи, металот е заштитен од корозија со постојана оксидна фолија формирана на неговата површина (на пример, Al 2 O 3 се формира на површината на алуминиум, што спречува понатамошна оксидација на металот). Сепак, некои јони, како што е Cl –, ги уништуваат таквите филмови и со тоа ја зголемуваат корозијата.

Корозијата доведува до намалување на доверливоста на опремата: апарати под висок притисок, парни котли, метални контејнери за токсични и радиоактивни материи, лопатки и ротори на турбините, делови за авиони итн. Имајќи ја предвид можната корозија, неопходно е да се прецени јачината на овие производи, што значи зголемување на потрошувачката на метал, што доведува до дополнителни економски трошоци. Корозијата доведува до прекин на производството поради замена на неуспешната опрема, до загуби на суровини и производи (истекување на нафта, гасови, вода), до трошоци за енергија за надминување на дополнителниот отпор предизвикан од намалувањето на пресеците на цевководот поради таложењето од 'рѓа и други производи од корозија . Корозијата, исто така, доведува до контаминација на производот и, според тоа, до намалување на неговиот квалитет.

Трошоците за компензација за загуби поврзани со корозија изнесуваат милијарди рубли годишно. Експертите пресметале дека во развиените земји цената на загубите поврзани со корозија е 3...4% од бруто националниот приход.

Библиографија

Козловски А.С. Покривување. – М.: „Висока школа“, 1972 година

Акимов Г.В., Основи на доктрината за корозија и заштита на метали, М., 1946;

Томашов Н.Д., Теорија на корозија и заштита на метали, М., 1959;

Evans Yu. P., Корозија и оксидација на метали, транс. од англиски, М., 1962;

Розенфелд И.Л., Атмосферска корозија на метали, М., 1960;