Korozja chemiczna i sposoby jej zwalczania

Korozja chemiczna i sposoby jej zwalczania Charakterystyka korozji chemicznej i sposoby jej eliminacji

Korozja chemiczna to proces polegający na zniszczeniu metal podczas interakcji z agresywnymi środowiskami zewnętrznymi.

Chemiczny rodzaj procesu korozyjnego nie będzie powiązany z obecną (elektryczną) ekspozycją. Z tego typu korozji, następuje reakcja utleniającego, przy czym zniszczenie materiału jest jednocześnie środkiem redukującym do elementów otoczenia.

Klasyfikacja typów mediów agresywnych będzie obejmować dwa rodzaje niszczenia metalu - korozję chemiczną cieczy nieelektrolitowych i gazową korozję chemiczną.

Rodzaj gazu korozję

Ogólne

Największy rodzaj korozji chemicznej - gaz - jest to proces korozji rodzaj występujący w gazie, gdy wzrasta temperatura.

Problem ten będzie typowy dla obsługi większości typów urządzeń technologicznych, a także części (silników, armatury pieców, turbin itp.). Ponadto do obróbki metali pod wysokim ciśnieniem (podgrzewanie przed walcowaniem, kuciem, tłoczeniem, obróbką termiczną itp.) Stosuje się ultra-wysokie temperatury.

Właściwości metali i ich stan w podwyższonych temperaturach określą dwie właściwości - żaroodporność i żaroodporność.

Ta ostatnia to stopień stabilności właściwości mechanicznych w bardzo wysokich temperaturach. Stabilność właściwości mechanicznych można rozumieć jako zachowanie wytrzymałości przez długi czas i odporność na pełzanie. Odporność na ciepło to odporność metalu na korozyjne działanie gazów w podwyższonych temperaturach.

Szybkość rozwoju korozji gazowej określają wskaźniki, wśród których:

  • Korozja chemiczna i sposoby jej zwalczania w temperaturze otoczenia.
  • Komponenty zawarte w stopie lub metalu.

  • Parametry środowiska z gazami.
  • Czas kontaktu z medium gazowym.
  • Właściwości produktów powodujących korozję.

Na proces korozji duży wpływ mają właściwości i parametry warstwy tlenku, która pojawia się na powierzchni metalu.

Tworzenie się tlenków można podzielić na kilka etapów (chronologicznie):

  1. Adsorpcja cząsteczek tlenu na powierzchni metalu, która oddziałuje z atmosferą.

  2. kontakt metalowej powierzchni z gazem, powodującą, że pojawia się związek chemiczny.

Pierwszy etap będzie charakteryzował się tworzeniem wiązania jonowego w wyniku wzajemnego oddziaływania tlenu i powierzchni atomu, gdy atom tlenu zacznie pobierać elektrony z metalu. Powstające wiązanie zaczyna wyróżniać się wyjątkową wytrzymałością - jest znacznie większa niż wiązanie tlenu i metalu w tlenku.

Wyjaśnienie tego połączenia będzie leżeć w działaniu na polu atomowego tlenu.Gdy tylko powierzchnia metalu zacznie wypełniać się środkiem utleniającym (i dzieje się to szybko), w warunkach niskiej temperatury rozpoczyna się adsorpcja cząsteczki utleniającej.

Rezultatem reakcji będzie pojawienie się najcieńszego filmu monomolekularnego, który z czasem staje się grubszy, co tylko komplikuje dostęp tlenu. W drugim etapie nastąpi reakcja chemiczna, w której element utleniający ośrodka zaczyna pobierać z metalu elektrony walencyjne. Końcowym wynikiem reakcji jest korozja chemiczna.

Charakterystyka warstwy tlenku

Proponujemy rozważenie właściwości korozji chemicznej.

Klasyfikacja filmów tlenkowych obejmuje 3 rodzaje:

  • Cienkie (są niewidoczne bez specjalnego urządzenia).

  • Średni (matowienie).
  • Gruby (widoczny dla ludzkiego oka).

Powstała powłoka tlenkowa ma właściwości ochronne - spowolni lub nawet całkowicie zahamuje rozwój korozji. Obecność filmu zwiększa również odporność metalu na ciepło.

Jednak naprawdę skuteczna folia powinna mieć następujące cechy:

  • Nie jest porowata.

  • Mają solidną strukturę.
  • Mają doskonałe właściwości adhezyjne.
  • Wyróżniają się przeplataniem się typu chemicznego w stosunku do atmosfery.
  • Bądź mocny i odporny na zużycie.

Jednym z warunków wspomnianych powyżej jest to, że struktura stała ma szczególne znaczenie.

Warunkiem ciągłości będzie przekroczenie objętości molekularnej filmu tlenkowego nad objętością atomów metalu. Ciągłość to zdolność tlenku do pokrycia całej powierzchni metalu pełną warstwą. Jeśli warunek nie zostanie spełniony, folia nie będzie miała właściwości ochronnych. Ale są wyjątki od tej reguły - dla niektórych metali, na przykład pierwiastków z grup ziem alkalicznych (wyjątkiem będzie beryl) i magnezu, ciągłość nie jest krytyczna dla ważnych wskaźników.

Do ustawienia grubości warstwy tlenku stosuje się kilka technik.

Właściwości ochronne folii można wykryć podczas formowania. Aby to zrobić, należy zbadać szybkość utleniania metali i parametry szybkości zmieniają się w czasie. W przypadku już utworzonego tlenku stosuje się inną metodę, polegającą na badaniu grubości i właściwości typu filmu ochronnego. W tym celu na powierzchnię należy nałożyć odczynnik. Ponadto eksperci zarejestrują czas potrzebny do pojawienia się odczynnika i na podstawie danych należy wyciągnąć wniosek dotyczący grubości warstwy.

Należy pamiętać, że nawet ostatecznie utworzona warstewka tlenku będzie nadal oddziaływać ze środowiskiem utleniającym, jak również z metalem.

Szybkość korozji

Szybkość rozwoju korozji chemicznej zależy od warunków temperaturowych. W wysokich temperaturach procesy utleniania zaczynają się szybciej rozwijać.Przy takim zmniejszeniu roli czynnika termodynamicznego przebieg reakcji nie wpłynie na sam proces. Ważne będzie chłodzenie i naprzemienne ogrzewanie.

Z powodu naprężenia termicznego w warstwie tlenkowej zaczną pojawiać się pęknięcia. Przez otwory element utleniający dotrze do powierzchni. W rezultacie pojawia się nowa warstwa folii tlenkowej, a stara zaczyna się odklejać.

Składniki medium gazowego będą odgrywać ważną rolę. Ten czynnik jest indywidualny dla różnych rodzajów metali i będzie zgodny z wahaniami temperatury.

Na przykład miedź szybko koroduje, jeśli wejdzie w kontakt z tlenem, ale jest również odporna na proces w środowisku tlenku siarki. W przypadku niklu tlenek jest niszczący, a odporność jest widoczna w tlenie, dwutlenku węgla i wodzie. Ale chrom może wykazywać odporność na wszystkie wymienione środowiska. Jeżeli poziom ciśnienia dysocjacji tlenku przekroczy ciśnienie elementu utleniającego, to sam proces zatrzyma się i uzyska stabilność termodynamiczną.

Składniki stopowe również wpływają na szybkość reakcji utleniania.

Na przykład siarka, mangan, fosfor i nikiel nie będą w żaden sposób przyczyniać się do utleniania żelaza. Ale krzem, aluminium i chrom znacznie spowalniają ten proces. Jest to wzmocnione przez miedź, utlenianie żelaza, kobalt, tytan i beryl. Dodatki wolframu, wanadu i molibdenu sprzyjają intensywności procesu, co tłumaczy się lotnością i niską temperaturą topnienia takich metali. Najwolniejsze procesy korozji chemicznej zachodzą przy strukturze austenitycznej, ponieważ najlepiej przystosowana jest do wysokich temperatur.

Innym czynnikiem, od którego zależy prędkość, są właściwości obrabianej powierzchni. Gładka powierzchnia będzie się utleniać wolniej, a nierówna znacznie szybciej.

Korozja cieczy nieelektrolitowych

Informacje ogólne

Do płynnych mediów nieprzewodzących (a dokładniej cieczy nieelektrolitów) obejmują takie substancje organiczne, na przykład:

  • Nafta.
  • Benzen.
  • Benzyna.

  • Chloroform.
  • Olej.
  • Alkohole.
  • Fenol.
  • Tetrachlorek węgla.

Za takie ciecze uważa się również niewielkie ilości nieorganicznych cieczy, na przykład ciekły brom i siarka, które są stopione. Należy zauważyć, że rozpuszczalniki typu organicznego same z siebie nie będą reagować z metalami, ale przy małej objętości zanieczyszczeń następuje intensywny proces interakcji. Pierwiastki zawierające siarkę w oleju zwiększają szybkość korozji.

Ponadto wymagane są wysokie temperatury, aby wzmocnić procesy korozyjne. Wilgoć będzie nasilać rozwój korozji elektromechanicznej.

Kolejnym czynnikiem szybkiego rozwoju korozji jest brom w postaci płynnej. W normalnych temperaturach będzie szczególnie niszczący dla stali wysokowęglowych, tytanu i aluminium.Wpływ bromu na nikiel i żelazo jest mniej znaczący, a tantal, ołów, platyna i srebro będą wykazywać największą odporność na płynny rodzaj bromu.

Stopiona siarka wchodzi w agresywne reakcje z prawie wszystkimi metalami, a przede wszystkim z cyną, ołowiem i miedzią. Siarka w mniejszym stopniu wpływa na gatunki węgla tytanu i stali i prawie całkowicie niszczy aluminium.

Działania ochronne dla konstrukcji metalowych, które znajdują się w nieprzewodzących płynnych mediach, są wykonywane przez dodanie metalu odpornego na określone środowisko (na przykład stale o wysokiej zawartości chromu). Stosowane są również specjalne powłoki ochronne (na przykład w środowisku, w którym występuje dużo siarki, stosuje się powłoki aluminiowe).

Metody ochrony przed korozją

Metody kontroli korozji obejmują:

  • Korozja chemiczna i sposoby jej zwalczania Obróbka metalu nieszlachetnego warstwą ochronną (na przykład nakładanie farby i lakieru).
  • Stosowanie inhibitorów (arseniny lub chromiany).
  • Wprowadzenie materiałów odpornych na procesy korozyjne.

Wybór konkretnego materiału będzie zależał od potencjalnej wydajności (tu jest forma finansowa i technologiczna) jego zastosowania.

Nowoczesne zasady ochrony metalu przed korozją chemiczną metalu będą oparte na następujących metodach:

  1. Poprawa chemicznego typu płodności. Materiały odporne (szkło, tworzywa wysokopolimerowe i ceramika) z powodzeniem mogą się polecić.
  2. Izolacja materiału od agresywnych mediów.
  3. Zmniejszanie agresywności procesu - Przykłady obejmują neutralizację i usuwanie kwasowości w środowisku korozyjnym oraz stosowanie różnych inhibitorów.

  4. Zabezpieczenie typu elektrochemicznego (nałożony prąd zewnętrzny).

Techniki te zostaną podzielone na dwie grupy:

  • Odporność chemiczna i izolacja zostaną zastosowane przed oddaniem konstrukcji metalowej do użytku.
  • Zmniejszenie agresywności i ochrona typu elektrochemicznego jest już stosowana przy stosowaniu produktów i metalu. Zastosowanie obu technik umożliwia wprowadzenie nowych metod zabezpieczania, dzięki czemu ochronę zapewnią zmieniające się warunki eksploatacji.

Powłoka elektrolityczna antykorozyjna jest jedną z najczęściej stosowanych metod ochrony metalu, ale nie jest to ekonomicznie opłacalne przy dużej powierzchni.

Powodem są duże nakłady na proces przygotowania. Wiodące miejsce wśród metod zabezpieczania zajmie powlekanie metali materiałem malarskim i lakierniczym.

Popularność tej metody zwalczania korozji wynika z połączenia czynników:

  • Wysokie właściwości ochronne (odpychanie cieczy, hydrofobowość, niska przepuszczalność gazów i par).
  • Możliwość produkcji.
  • Ogromne możliwości rozwiązań dekoracyjnych.

  • Konserwowalność.
  • Uzasadnienie ekonomiczne.

Jednocześnie stosowanie powszechnie dostępnych materiałów ma również wady:

  • Niepełne poszanowanie powierzchni metalowej.
  • Przyczepność powłoki do metalu podstawowego, powłoka antykorozyjna, jest zerwana i zaczyna sprzyjać korozji.
  • Porowatość, która skutkuje zwiększoną przepuszczalnością wilgoci.

A jednak pomalowana powierzchnia chroni metale przed procesami korozji nawet przy miejscowym uszkodzeniu powłoki, a niedoskonałe powłoki galwaniczne mogą nawet przyspieszyć korozję.

Rodzaje powłok krzemianowych

W celu uzyskania wysokiej jakości ochrony przed korozją, zaleca się stosowanie metali o wysokim poziomie hydrofobowości, nieprzepuszczalności dla gazów, wody i par. Do takich materiałów można zaliczyć organokrzemiany. Korozja chemiczna prawie nie ma zastosowania do materiałów krzemianowych. Przyczyną tego będzie zwiększona stabilność chemiczna kompozycji, ich odporność na światło, niski poziom nasiąkliwości i właściwości hydrofobowe.

.