Хемијска корозија је процес који се састоји у уништавању метала током интеракције са агресивним спољашњим окружењем. Хемијска разноликост процеса корозије није повезана са ефектима електричне струје. Код ове врсте корозије долази до оксидативне реакције где је материјал који се уништава уједно и средство за редукцију елемената медијума.
- Корозија гаса
- Карактеристике оксидног филма
- Степен корозије
- Корозија у не-електролитним течностима
- Методе заштите од корозије
- Органосиликатни премази
Класификација различитих агресивних окружења укључује две врсте уништавања метала:
- хемијска корозија у не-електролитним течностима;
- хемијска гасна корозија.
Корозија гаса
Најчешћи облик хемијске корозије - гас - је корозивни процес који се јавља у гасовима на повишеним температурама. Овај проблем је типичан за рад многих врста технолошке опреме и делова (фитинги пећи, мотора, турбина, итд.). Поред тога, изузетно високе температуре се користе у обради метала под високим притиском (грејање пре ваљања, утискивање, ковање, термички процеси итд.).
Карактеристике стања метала на повишеним температурама одређују две њихове особине - топлотна и топлотна отпорност. Отпорност на топлоту је степен стабилности механичких својстава метала при ултра високим температурама. Под стабилношћу механичких својстава подразумева се дуготрајно очување чврстоће и отпорност на пузање. Отпорност на топлоту је отпорност метала на корозивно деловање гасова при повишеним температурама.
Стопа развоја корозије гаса одређена је низом показатеља, укључујући:
- атмосферска температура;
- компоненте укључене у метал или легуру;
- еколошки параметри на којима се налазе гасови;
- трајање контакта са гасовитим медијумом;
- својства корозивних производа.
На процес корозије више утичу својства и параметри оксидног филма који се појавио на металној површини. Формирање оксида може се хронолошки поделити у две фазе:
- адсорпција молекула кисеоника на металној површини у интеракцији са атмосфером;
- додиривање металне површине са гасом, што резултира хемијским спојем.
За прву фазу је карактеристично појављивање јонске везе, као резултат интеракције атома кисеоника и површине, када атом кисеоника узима пар електрона из метала. Настала веза се одликује изузетном снагом - већа је од везе кисеоника са металом у оксиду.
Објашњење ове везе лежи у утицају атомског поља на кисеоник. Чим се метална површина напуни оксидантом (а то се догоди веома брзо), при ниским температурама, захваљујући снази ван дер Ваалса, започиње адсорпција оксидационих молекула. Резултат реакције је појава најситнијег мономолекуларног филма који се временом дебља, што отежава приступ кисеонику.
У другој фази долази до хемијске реакције током које оксидирајући елемент медијума узима валентне електроне из метала. Хемијска корозија је крајњи резултат реакције.
до садржаја ↑
Карактеристике оксидног филма
Класификација оксидних филмова укључује три врсте:
- танка (невидљива без посебних уређаја);
- средња (уклањање боје);
- густ (видљив голим оком).
Добијени оксидни филм има заштитне могућности - успорава или чак потпуно инхибира развој хемијске корозије. Такође, присуство оксидног филма повећава топлотну отпорност метала.
Међутим, заиста ефикасни филм мора испуњавати бројне карактеристике:
- не буде порозно;
- имају континуирану структуру;
- имају добра лепљива својства;
- разликују се у хемијској инертности у односу на атмосферу;
- бити чврсти и отпорни на хабање.
Један од горе наведених услова - чврста структура је посебно важна. Услов континуитета је вишак запремине молекула оксидног филма над волуменом металних атома. Континуитет је способност оксида да непрекидним слојем покрива целу металну површину. Ако овај услов није испуњен, филм се не може сматрати заштитним. Међутим, постоје изузеци од овог правила: за неке метале, на пример, за магнезијум и елементе земноалкалних група (искључујући берилијум), континуитет не припада критичним показатељима.
За одређивање дебљине оксидног филма користи се неколико техника. Заштитне особине филма могу се разјаснити у тренутку његовог настанка. Да бисмо то учинили, проучавамо брзину оксидације метала и параметре промене брзине током времена.
За већ формирани оксид користи се друга метода која се састоји у проучавању дебљине и заштитних карактеристика филма. Да бисте то учинили, на површину се наноси реагенс. Затим стручњаци биљеже вријеме које је потребно да продре реагент, а на основу добивених података закључују да је дебљина филма.
до садржаја ↑Обратите пажњу! Чак и коначно формирани оксидни филм наставља да ступа у интеракцију са оксидирајућим медијумом и металом.
Степен корозије
Интензитет са којим се развија хемијска корозија зависи од температурног режима. На високим температурама оксидативни процеси се брже развијају. Штавише, смањење улоге термодинамичког фактора током реакције не утиче на процес.
Од значајног значаја је хлађење и променљиво грејање. Због топлотних напрезања у оксидном филму појављују се пукотине. Кроз рупе оксидирајући елемент удара у површину. Као резултат, настаје нови слој оксидног филма, а први се љушти.
Најмање улогу играју компоненте гасовитог медијума. Овај фактор је индивидуалан за различите врсте метала и у складу је са флуктуацијама температуре. На пример, бакар је подложан корозији ако је у контакту са кисеоником, али је отпоран на тај поступак у окружењу сумпор-оксида. За никл, напротив, сумпорни оксид је погубан, а стабилност се примећује у кисеонику, угљендиоксиду и воденом окружењу. Али хром је отпоран на сва ова окружења.
Обратите пажњу! Ако ниво притиска дисоцијације оксида прелази притисак оксидационог елемента, процес оксидације се зауставља и метал добија термодинамичку стабилност.
Компоненте легуре такође утичу на брзину оксидативне реакције. На пример, манган, сумпор, никл и фосфор не доприносе оксидацији гвожђа. Али алуминијум, силицијум и хром чине процес споријим. Кобалт, бакар, берилијум и титан још више успоравају оксидацију гвожђа. Додаци ванадија, волфрама и молибдена помоћи ће да се процес интензивира, што се објашњава топљивошћу и испарљивошћу ових метала. Оксидационе реакције одвијају се најспорије с аустенитном структуром, јер је она највише прилагођена високим температурама.
Други фактор од којег зависи брзина корозије је карактеристика третиране површине. Глатке површине оксидирају спорије, а неравне површине брже.
до садржаја ↑Корозија у не-електролитним течностима
Непроводна течност (тј.не-електролитне течности) укључују органске материје као што су:
- бензен;
- хлороформ;
- алкохоли;
- тетраклорид угљеника;
- фенол;
- уље;
- бензин;
- керозин итд.
Поред тога, мала количина неорганских течности, попут течног брома и растаљеног сумпора, класификована је као не-електролитна течност.
Треба напоменути да сами органски растварачи не реагују са металима, међутим у присуству мале количине нечистоће долази до интензивног интерактивног процеса.
Елементи сумпора у уљу повећавају брзину корозије. Такође, високе температуре и присуство кисеоника у течности побољшавају процесе корозије. Влага интензивира развој корозије у складу са електромеханичким принципом.
Други фактор брзог развоја корозије је течни бром. При нормалним температурама, посебно је штетан за челике са високим угљеником, алуминијум и титан. Мање значајан је утицај брома на гвожђе и никл. Највећу отпорност на течни бром показују олово, сребро, тантал и платина.
Стаљени сумпор улази у агресивну реакцију са готово свим металима, пре свега оловом, коситром и бакром. Класе угљеника челика и сумпорног сумпора су мање погођене и готово потпуно уништавају алуминијум.
Заштитне мере металних конструкција смештених у непреводним течним подлогама спроводе се додавањем метала отпорних на одређени медијум (на пример, челика са високим садржајем хрома). Такође се користе посебни заштитни премази (на пример, у окружењу где има много сумпора, користе се алуминијски премази).
до садржаја ↑Методе заштите од корозије
Методе контроле корозије укључују:
- обрада основног метала заштитним слојем (на пример, наношење боје);
- употреба инхибитора (нпр. хромата или арсенита);
- увођење материјала отпорних на корозију.
Избор одређеног материјала зависи од потенцијалне ефикасности (укључујући технолошку и финансијску) његову употребу.
Савремени принципи заштите метала заснивају се на таквим техникама:
- Побољшање хемијске отпорности материјала. Хемијски отпорни материјали (високо-полимерна пластика, стакло, керамика) успешно су се доказали.
- Изолација материјала из агресивног окружења.
- Смањивање агресивности технолошког окружења. Примери таквих акција укључују неутрализацију и уклањање киселости у корозивним окружењима, као и употребу различитих инхибитора.
- Електрохемијска заштита (наметање спољне струје).
Горе наведене методе подељене су у две групе:
- Повећана хемијска отпорност и изолација се примењују пре пуштања у рад металне конструкције.
- Смањење агресивности околине и електрохемијска заштита већ се користе у процесу коришћења металних производа. Примена ове две технике омогућава увођење нових метода заштите, што резултира заштитом променљивим радним условима.
Једна од најчешће коришћених метода заштите метала - галвански антикорозивни премаз - економски је неисплатива за велике површине. Разлог су високе цијене припремног поступка.
Водеће место међу методама заштите је премазивање метала бојама и лаковима. Популарност ове методе борбе против корозије резултат је комбинације неколико фактора:
- висока заштитна својства (хидрофобност, одбијање течности, ниска пропусност гаса и пропусност паре);
- обрадивост;
- широке могућности декоративних решења;
- одржавање;
- економско оправдање.
У исто време, употреба широко доступних материјала није без недостатака:
- непотпуно влажење металне површине;
- прекинута адхезија премаза на основни метал, што доводи до накупљања електролита испод премаза отпорног на корозију и, на тај начин, доприноси корозији;
- порозност, што доводи до повећане пропустљивости влаге.
Ипак, обојена површина штити метал од корозивних процеса чак и са фрагментарним оштећењима филма, док несавршене галванске превлаке могу чак и убрзати корозију.
до садржаја ↑Органосиликатни премази
За квалитетну заштиту од корозије препоручује се употреба метала са високим нивоом хидрофобности, непропусности у воденим, гасним и парним окружењима. Ови материјали укључују органосиликате.
Хемијска корозија се практично не односи на органосиликатне материјале. Разлози за то леже у повећаној хемијској стабилности таквих композиција, њиховој отпорности на светлост, хидрофобним особинама и малој апсорпцији воде. Органосиликати су такође отпорни на ниске температуре, имају добра лепљива својства и отпорност на хабање.
Проблеми уништавања метала услед дејства корозије не нестају упркос развоју технологија за борбу против њих. Разлог је стални пораст производње метала и све тежи услови рада производа од њих. Коначно је немогуће решити проблем у овој фази, па су напори научника усмерени на проналажење могућности за успоравање процеса корозије.
