Korroosio on metallipintojen spontaani tuhoutuminen metallien vuorovaikutuksessa ympäristön kanssa. Erityisesti korkeissa mekaanisissa ja lämpörasituksissa ilmenevät korroosioprosessit aiheuttavat suuria vaurioita teräsrakenteille. Korroosionopeuden arviointi oikein tarkoittaa tuotteen kestävyyden lisäämistä.
- Ruostetyyppien luokittelu
- Korroosio-ilmiöiden esiintymismekanismit ja kehitys
- elektrolyytti
- Happojen läsnä ollessa
- Kuormien läsnä ollessa
- Menetelmät korroosioprosessien arvioimiseksi
- Korroosioprosessien nopeuden määrittäminen
- Metallien korroosion testauksen käytäntö
- Tapoja korroosion vähentämiseksi: mekanismi ja tehokkuus
- Metallipinnoite
- väritys
Ruostetyyppien luokittelu
Korroosio luokitellaan seuraavien kriteerien perusteella:
- Virtauksen tasaisuus. Siellä on yhtenäisempi pintakorroosio (jossa tuotteen seinämän paksuus pienenee samalla asteella) ja epätasainen, polttovälityskorroosio, jolle on ominaista vaurioituneiden pisteiden tai haavaumien esiintyminen teräksen pinnalla.
- Toiminnan suuntaan. Valikoiva korroosio tapahtuu, jolloin vaikutukset kohdistuvat vain tiettyihin metallirakenteen komponentteihin, ja kosketus, joka tuhoaa tietyn metallin (bimetallisille yhdisteille).
- Vaikutuksen laajuudeltaan tällaisia korroosion tyyppejä kutsutaan rakeisiksi, jotka vaikuttavat tuhoavasti teräksen jyvärajoja pitkin (asteittain leviämällä sisäänpäin) ja irtotavarana ja vaikuttavat samanaikaisesti koko pintaan.
Korroosion voimakkuus kasvaa merkittävästi, jos lämpötilan ja kosteuden epäsuotuisten muutosten / vaihteluiden lisäksi vetojännitykset sekä kemiallisesti aggressiivinen väliaine vaikuttavat lisäksi metallin kosketuspintaan.
Korroosion voimakkuus kasvaa monta kertaa vierekkäisten kristalliittien ja niiden lohkojen välisen halkeilun vuoksi. Ulkoiset vetolujuuspuristusjännitykset ovat vielä aggressiivisempia teräksessä.
Korroosio-ilmiöiden esiintymismekanismit ja kehitys
Koska suurin osa teräspinnoista toimii tietyn kosteuden olosuhteissa, samoin kuin vedessä, suolojen, happojen ja emästen vesiliuoksissa, elektrolyyttinen mekanismi on pääasiallinen mekanismi ruosteen esiintymiselle. Ainoa poikkeus on uunien korroosio, jota esiintyy lämmityslaitteiden metallirakenteissa: siellä pintavaurioita tapahtuu korkean lämpötilan ruosteen muodostumisen vuoksi.
sisältöön ↑elektrolyytti
Elektrolyyttisen korroosion aikana hapen läsnä ollessa raudan hydraatioreaktio tapahtuu teräksessä, jonka lopputuote on rautaoksidihydraatti Fe (OH) 2. Tätä ilmiötä kutsutaan anodityypin korroosioksi. Mutta prosessi ei lopu siihen. Rautaoksidihydraatti on epästabiili aine ja hajoaa veden (tai vesihöyryn) läsnä ollessa melko nopeasti useiksi rautaoksideiksi:
- korotetuissa lämpötiloissa muodostuu pääasiassa rautaoksidia FeO;
- huoneessa tai hiukan korkeampi - rautaoksidi Fe2O3;
- välituotteessa (lämpötila-alueella + 250 ... + 450 ° C) - magneettinen rautaoksidi-Fe3O4.
Joka tapauksessa teräksen pinta ruostuu, vain tämän ilmiön indikaattorit voivat olla joko punertavanruskeita tai harmahtaankeltaisia.
sisältöön ↑
Happojen läsnä ollessa
Hieman erilainen ruosteen muodostumismekanismi esiintyy happojen, happoliuosten tai nestemäisten väliaineiden läsnä ollessa, jotka eivät sisällä happea. Teräksen anodinen liukeneminen tapahtuu tässä yhteydessä muodostamalla hydridejä - rautayhdisteitä vedyn kanssa. Mutta viimeksi mainitut ovat kemiallisesti epästabiileja aineita, ne hapettuvat nopeasti ilmassa ja kosteassa ympäristössä ja muodostavat myös ruosteen, vain löysämpää. Rautahydridit hajoavat erityisen nopeasti, kun rikkiyhdisteitä on ilmakehässä tai ympäristössä.
sisältöön ↑Kuormien läsnä ollessa
Kolmannen kaavion mukaan korroosiota tapahtuu, kun kosketuspinnoille kohdistetaan ulkoisia kuormia. Tässä on kahden perinteisen komponentin lisäksi välttämättä läsnä myös kolmas komponentti - voiteluaine. Koska kaikki orgaaniset yhdisteet sisältävät aina happea ja vetyä, voiteluaineen hapettumisen mekaaniskemialliset reaktiot alkavat tapahtua lämpötilan noustessa kosketuksessa. Ne lopulta tosiasiaan, että kitkan vähentämisen sijaan käytetty ja osittain jo tuhoutunut voiteluaine alkaa hapettaa pintaa aktiivisesti muodostaen ruostetta.
Menetelmät korroosioprosessien arvioimiseksi
Korroosion voimakkuus suhteessa teräkseen määritetään korroosio-ilmiöiden luonteesta riippuen. Aloitetaan yleensä ruosteen visuaalisella havainnoinnilla pinnalla.
Tavanomaista mikroskooppia tai jopa suurennuslaitetta käyttämällä voidaan melko tarkasti arvioida korroosioprosessien voimakkuus ja metallipinnan vaurioaste.
Määritä tarkemmin ns. Korroosioindikaattorien vaurioaste. Heidän avullaan saat selville:
- korroosion aiheuttama painonpudotus;
- osan tai rakenteen lineaarisen koon pienentäminen;
- vaurioiden voimakkuus riippuen osan viipymisajasta syövyttävässä ympäristössä.
Ruosteen määrän määrittämisen lisäksi on mahdollista myös laadullinen. Sen indikaattorit ovat tunnistettuja muutoksia teräksen mikrorakenteessa. Joten, rakeidenvälinen tai selektiivinen korroosio havaitaan. Korroosion voimakkuus ja nopeus määräytyvät paljon harvemmin metallia ympäröivän ympäristön kemiallisen koostumuksen muutoksen tai vapautuneen vedyn määrän perusteella.
Erityisiä korroosioindikaattoreita, jotka vaikuttavat korroosionopeuteen, ovat:
- Integroitu korroosio-ominaisuus. Se lasketaan terästuotteen massahäviönä vuoden aikana jakamalla pinta-ala, jolla ruoste esiintyi. Tässä tapauksessa korroosion alaisen teräksen pinnan katsotaan olevan sellainen, että siinä on jopa yksittäisiä vaurioituneita kohtia.
- Lineaarinen korroosio. Se lasketaan osan tiheydestä ja tuotekerroksen paksuudesta, joka on syöpynyt vuoden aikana.
Mikä on paras arvo käyttää? Jos osa on mahdollista punnita tarkasti ennen sen käyttöä ja sen jälkeen tai arvioida muutoksia liuoksessa, jossa tämä osa toimi, kemiallisen koostumuksen muutokset, korroosioprosessien kokonaisarviointi on parempi. Erityisesti arvioidaan kosketusrasvan suorituskyky. Jos osa tarkistetaan vain useita kertoja vuodessa tai korroosioilmiöiden voimakkuuden arviointi on suoritettava viipymättä, on parempi käyttää toista parametria.
sisältöön ↑
Korroosioprosessien nopeuden määrittäminen
Korroosioindikaattorit auttavat myös määrittämään haitallisten muutosten voimakkuuden. Käytä tätä käsitteellä "metallikorroosionopeus". Se voidaan arvioida kahdella eri ominaisuudella, jotka muuttuvat ajan myötä.
Korroosioindikaattorit voidaan asettaa seuraavilla määrällisillä ominaisuuksilla:
- ruostuneen pinnan pinta-alan mukaan;
- kokonaispainonpudotus;
- tiheyden muutoksilla;
- osan tai rakenteen viipymäaika syövyttävässä ympäristössä (päivä);
- paksuuden vähentämiseksi.
Tässä tapauksessa määrälliset kriteerit teräksen korroosion luonteen arvioimiseksi tietyn ajanjakson ajan voivat olla:
- absoluuttinen korroosiohäviö alueella;
- tuotteen lineaaristen mittojen muuttaminen;
- lineaarinen korroosionkestävyys;
- korroosionopeus;
- lineaarinen korroosionopeus (millimetrejä vuodessa);
- kokonaiskorroosionkestävyys tai kestävyys.
Käytännössä yhden tai toisen kriteerin soveltaminen riippuu metallipinnan suojaamismenetelmästä. Se voidaan maalata säänkestävät maalit, ja voit käyttää metallia suojapinnoitteilla. Jos korroosio etenee tasaisesti, suojauksen tehokkuutta voidaan arvioida tarkemmin.
Jos ruosteen muodostumisen intensiteetti tuotteen eri paikoissa on erilainen, sopivin suojausmenetelmä voidaan valita vain, kun osa on kuormitettu ulkoisilla vetolujuuksilla. Sitten ajan myötä ei vain pinnan ulkonäkö muutu, vaan myös osa sen fysikaalisista ominaisuuksista, erityisesti lämmönjohtavuus ja sähkövastus.
sisältöön ↑Metallien korroosion testauksen käytäntö
Korroosioindikaattorit ovat ilmastollisia tekijöitä - ympäristön lämpötila, koostumus ja suhteellinen kosteus, ulkoisten kuormien jakautumisen luonne. On myös otettava huomioon valaistumisen muutos vuorokauden mukaan, sademäärät ja mahdollinen ilman pilaantuminen. Esimerkiksi kemikaalitehtaiden ja metallurgisten laitosten lähellä olevien savujätteiden päästöjen alueilla, joihin liittyy SO2-prosenttimäärän voimakas nousu, korroosioprosessit aktivoituvat voimakkaasti.
Korroosioaktiivisuuden indikaattoreina voit käyttää korroosion kvantitatiivista riippuvuutta ajasta:
- Lineaarinen - useimmiten tämä on tyypillistä metallipinnoille, joilla ei ole suojaavaa päällystettä.
- Eksponentiaalisesti vähentyvä - löytyy perinteisten metallien ja seosten happokorroosiosta.
- Kasvaa räjähdysmäisesti - kun osan pinnalla on suojaava pinnoite.
Ruostumisen muodostumisen voimakkuus vähentää seuraavissa olosuhteissa:
- alhainen tuulen nopeus;
- vähentyneet sykliset muutokset suhteellisissa kosteusindikaattoreissa ajan myötä;
- syövyttävän väliaineen vaikutuksen luonne pintaan.
Heikon tuulen tai sen puuttuessa ei ole ehtoja sekoittaa virtaa, joka pesee teräksen kosketuspinnan. Pidemmän vaiheen ollessa alhainen ja korkea kosteus vuoden aikana, pintakorroosiokalvolla on aika muodostua, paisua ja erota epäjaloa metallia. Pinnan paksuus vähenee, mutta korroosioprosessit pakotetaan “käynnistymään” ensin, ja tämä vaatii paitsi aikaa, myös sopivia olosuhteita - tuulta tai ilman kemiallisen koostumuksen muutoksia, mikä ei aina ole niin.
Kosteus, happo tai alkali voivat päästä teräksen pintaan pisaroiden muodossa tai suihkulla. Ensimmäinen menetelmä on tyypillinen alueille, joilla on paljon sadetta, ja toinen on epäsuotuisassa ympäristössä, jossa osa tai metallirakenne toimii.
Tapoja korroosion vähentämiseksi: mekanismi ja tehokkuus
Maalatun pinnan kyky kestää korroosioprosesseja riippuu siitä, mikä korroosiomekanismi vallitsee. Esimerkiksi jatkuvalla altistumisella kemiallisesti aktiiviselle väliaineelle metallituotteen ulkopinnan ja sen sisätilojen potentiaaliero muuttuu merkittävästi. Tässä tapauksessa esiintyy syövyttäviä virtauksia, jotka lisäävät korroosioprosessia (ilmiö, joka usein tuhoaa teräsputket maanalaisissa putkistoissa). Tässä väritys ei anna mitään vaikutusta, koska maalikerroksella peitetyn pinnan kemiallinen koostumus ei muutu ajan myötä.
sisältöön ↑Metallipinnoite
Toinen asia on, kun pinta päällystetään metallilla, jolla on negatiivinen elektrolyyttinen potentiaali suhteessa redox-prosesseihin. Hapettavien reaktioiden vallitseessa on tehokkaampaa suojata terästä levittämällä pintapäällyste, joka sisältää alumiinia ja sinkkimetalleja, jotka ovat "jäljellä" raudasta happiaktiivisuudestaan.
Sellaisia prosesseja - galvanointia ja aluminisointia - käytetään laajasti hapettavassa ympäristössä olevien teräsyksiköiden ja yksittäisten osien ruostesuojauksessa. Värjäys näissä tilanteissa on luonteeltaan ylimääräistä pinnan koristeominaisuuksien parantamiseksi.
Pelkistävässä ympäristössä rautahydridien muodostumisprosessi voidaan estää tehokkaasti luomalla metallien pintapäällysteet, jotka sijaitsevat ”vedyn oikealla puolella”: tämä on kupari ja kaikki jalometallit. Kuparipinnoitus, vaikka sitä käytetäänkin käytännössä, suoritetaan yleensä suhteellisen pienille pinta-aloille, koska se on talouden kannalta erittäin kallis prosessi. Värjäys on ja on käytettävä sellaisissa tilanteissa.
sisältöön ↑väritys
Maalien suojaava rooli muodostuu siitä, että korroosionestoaineita on aina läsnä koostumuksissaan - komponenteissa, jotka hidastavat hiomien muodostumisprosessien nopeutta ajan myötä. Inhibiittorien kemialliset kaavat on suunniteltu siten, että ruosteen muodostuminen loppuu. Nykyaikaisten pinnoitekoostumusten joustavuus antaa pinnoitteille kestää menestyksekkäästi pintarasituksia, jotka provosoivat korroosioprosessien alkamisen.
Maalien ruosteenesto-ominaisuudet lisääntyvät, jos ne sisältävät piipitoisia polymeeripolymeerejä, jotka lisäävät maalatun pinnan kykyä kestää kosteuden ja lämpötilan muutoksia vuodenajasta riippumatta. Tällaisilla maaleilla on kuitenkin kaksi merkittävää haittaa:
- myrkyllinen;
- tehoton elektrolyyttisen korroosiomekanismin olosuhteissa.
Siten oikein valitut väriyhdisteet voivat melko tehokkaasti estää korroosioprosessit. Tätä varten niiden on sisällettävä korroosionestoaineita, niiden on oltava riittävän joustavia ja mekaanisesti kestäviä, muuttuen hiukan ajan myötä.
