icolorex.htgetrid.com/cs/Speciální materiályKoroze

Co je chemická koroze a jak ji odstranit?

Chemická koroze je proces spočívající ve zničení kovu při interakci s agresivním vnějším prostředím. Chemická rozmanitost korozních procesů nesouvisí s účinky elektrického proudu. Při tomto typu koroze dochází k oxidační reakci, kde materiál, který má být zničen, je současně redukčním činidlem pro prvky média.

Chemická koroze

Klasifikace různých agresivních prostředí zahrnuje dva typy ničení kovů:

  • chemická koroze v neelektrolytových kapalinách;
  • chemická koroze plynů.
na obsah ↑

Koroze plynu

Nejběžnější forma chemické koroze - plyn - je žíravý proces, ke kterému dochází v plynech při zvýšených teplotách. Tento problém je typický pro provoz mnoha typů technologických zařízení a částí (vybavení pecí, motorů, turbín atd.). Kromě toho se při zpracování kovů pod vysokým tlakem používají vysoké teploty (zahřívání před válcováním, lisováním, kováním, tepelnými procesy atd.).

Charakteristiky stavu kovů při zvýšených teplotách jsou určovány dvěma jejich vlastnostmi - tepelná odolnost a tepelná odolnost. Tepelná odolnost je stupeň stability mechanických vlastností kovu při ultravysokých teplotách. Pod stabilitou mechanických vlastností se rozumí zachování pevnosti po dlouhou dobu a odolnost proti tečení. Tepelná odolnost je odolnost kovu vůči korozivní aktivitě plynů při zvýšených teplotách.

Koroze kovů

Míra vývoje koroze plynu je určována řadou ukazatelů, včetně:

  • teplota atmosféry;
  • součásti obsažené v kovu nebo slitině;
  • parametry prostředí, kde jsou umístěny plyny;
  • trvání kontaktu s plynným médiem;
  • vlastnosti žíravých produktů.

Korozní proces je více ovlivňován vlastnostmi a parametry oxidového filmu, který se objevil na povrchu kovu. Tvorba oxidu může být chronologicky rozdělena do dvou stupňů:

  • adsorpce molekul kyslíku na kovový povrch interagující s atmosférou;
  • kontaktování kovového povrchu s plynem, což vede k chemické sloučenině.

Koroze lodi

První stupeň je charakterizován výskytem iontové vazby v důsledku interakce atomů kyslíku a povrchu, když atom kyslíku vezme z kovu pár elektronů. Vzniklá vazba se vyznačuje svou mimořádnou silou - je větší než vazba kyslíku s kovem v oxidu.

Vysvětlení tohoto spojení spočívá v účinku atomového pole na kyslík. Jakmile je kovový povrch naplněn oxidačním činidlem (a to se stává velmi rychle), při nízkých teplotách, díky síle van der Waals, začíná adsorpce oxidujících molekul. Výsledkem reakce je výskyt nejtenčího monomolekulárního filmu, který se časem stává silnějším, což komplikuje přístup kyslíku.

Ve druhé fázi dochází k chemické reakci, během níž oxidační prvek média vezme valenční elektrony z kovu. Konečná reakce je chemická koroze.

na obsah ↑

Vlastnosti oxidového filmu

Klasifikace oxidových filmů zahrnuje tři typy:

  • tenký (neviditelný bez zvláštních zařízení);
  • střední (zabarvení);
  • tlustý (viditelný pouhým okem).

Výsledný oxidový film má ochranné schopnosti - zpomaluje nebo dokonce zcela inhibuje rozvoj chemické koroze. Přítomnost oxidového filmu také zvyšuje tepelnou odolnost kovu.

Skutečně účinný film však musí splňovat řadu vlastností:

  • nebýt porézní;
  • mají souvislou strukturu;
  • mají dobré adhezivní vlastnosti;
  • liší se chemickou inertností ve vztahu k atmosféře;
  • být tvrdý a odolný proti opotřebení.

Jedna z výše uvedených podmínek - pevná struktura je zvláště důležitá. Podmínka kontinuity je přebytek objemu molekul oxidového filmu nad objemem atomů kovu. Kontinuita je schopnost oxidu pokrýt celý kovový povrch souvislou vrstvou. Pokud není tato podmínka splněna, nemůže být film považován za ochranný. Existují však výjimky z tohoto pravidla: u některých kovů, například u hořčíku a prvků skupin kovů alkalických zemin (kromě berylia), kontinuita nepatří mezi kritické ukazatele.

Oxidový film na kovu

Ke stanovení tloušťky oxidového filmu se používá několik technik. Ochranné vlastnosti filmu lze objasnit v době jeho vzniku. Za tímto účelem studujeme rychlost oxidace kovů a parametry změny rychlosti v čase.

Pro již vytvořený oxid se používá jiný způsob, který spočívá ve studiu tloušťky a ochranných charakteristik filmu. Za tímto účelem se na povrch nanese činidlo. Dále odborníci zaznamenávají čas potřebný k průniku činidla a na základě získaných údajů dochází k závěru, že tloušťka filmu.

Dávejte pozor! Dokonce i konečně vytvořený oxidový film pokračuje v interakci s oxidačním médiem a kovem.

na obsah ↑

Míra koroze

Intenzita, se kterou se chemická koroze vyvíjí, závisí na teplotním režimu. Při vysokých teplotách se oxidační procesy vyvíjejí rychleji. Navíc pokles role termodynamického faktoru v průběhu reakce neovlivňuje proces.

Značný význam má chlazení a variabilní vytápění. V důsledku tepelného namáhání se v oxidovém filmu objevují trhliny. Prostřednictvím otvorů oxidační prvek zasáhne povrch. Výsledkem je vytvoření nové vrstvy oxidového filmu a první vrstva se odloupne.

Koroze automobilu z plynových součástí

V neposlední řadě hrají složky plynného média. Tento faktor je individuální pro různé typy kovů a je konzistentní s kolísáním teploty. Například měď je citlivá na korozi, pokud je ve styku s kyslíkem, ale je vůči tomuto procesu odolná v prostředí oxidu siřičitého. Naopak u niklu je oxid sírový fatální a stabilita je pozorována v kyslíku, oxidu uhličitém a vodním prostředí. Chrom je však odolný vůči všem těmto prostředím.

Dávejte pozor! Pokud úroveň tlaku disociace oxidu překročí tlak oxidačního prvku, oxidační proces se zastaví a kov získá termodynamickou stabilitu.

Složky slitiny také ovlivňují rychlost oxidační reakce. Například mangan, síra, nikl a fosfor nepřispívají k oxidaci železa. Hliník, křemík a chrom však tento proces zpomalují. Kobalt, měď, berylium a titan ještě více zpomalují oxidaci železa. Přísady obsahující vanad, wolfram a molybden pomáhají zintenzivnit proces, což se vysvětluje tavitelností a těkavostí těchto kovů. Oxidační reakce probíhají nejpomaleji s austenitickou strukturou, protože je nejvhodnější pro vysoké teploty.

Slitiny kovů

Dalším faktorem, na kterém závisí rychlost koroze, je charakteristika ošetřovaného povrchu. Hladké povrchy oxidují pomaleji a nerovné povrchy rychleji.

na obsah ↑

Koroze v neelektrolytových kapalinách

Nevodivé tekutiny (tj.neelektrolytové kapaliny) zahrnují takové organické látky jako:

  • benzen;
  • chloroform;
  • alkoholy;
  • chlorid uhličitý;
  • fenol;
  • olej;
  • benzín;
  • petrolej atd.

 

Neelektrolytové kapaliny

Kromě toho malé množství anorganických kapalin, jako je kapalný brom a roztavená síra, jsou klasifikovány jako neelektrolytové kapaliny.

Je třeba poznamenat, že samotná organická rozpouštědla nereagují s kovy, avšak v přítomnosti malého množství nečistot dochází k intenzivnímu interakčnímu procesu.

Sírové prvky v oleji zvyšují rychlost koroze. Korozní procesy také zvyšují vysoké teploty a přítomnost kyslíku v kapalině. Vlhkost zesiluje vývoj koroze v souladu s elektromechanickým principem.

Dalším faktorem rychlého vývoje koroze je kapalný brom. Při normálních teplotách to zvláště poškozuje vysoce uhlíkové oceli, hliník a titan. Méně významný je účinek bromu na železo a nikl. Největší odolnost vůči kapalnému bromu je patrná olovu, stříbře, tantalu a platině.

Kovové olovo

Roztavená síra vstupuje do agresivní reakce s téměř všemi kovy, především s olovem, cínem a mědí. Uhlíkové oceli a síra titanu jsou méně ovlivněny a téměř úplně zničí hliník.

Ochranná opatření pro kovové struktury umístěné v nevodivých kapalných médiích se provádějí přidáváním kovů odolných vůči specifickému médiu (například ocelím s vysokým obsahem chrómu). Používají se také speciální ochranné povlaky (například v prostředí s velkým množstvím síry se používají hliníkové povlaky).

na obsah ↑

Metody ochrany proti korozi

Metody kontroly koroze zahrnují:

  • zpracování základního kovu ochrannou vrstvou (například nanesením barvy);
    Antikorozní barva
  • použití inhibitorů (např. chromátů nebo arsenitů);
  • zavedení materiálů odolných vůči korozním procesům.

Výběr konkrétního materiálu závisí na možné účinnosti (včetně technologického a finančního) jeho použití.

Moderní principy ochrany kovů jsou založeny na těchto technikách:

  1. Zlepšení chemické odolnosti materiálů. Chemicky odolné materiály (vysoce polymerní plasty, sklo, keramika) se úspěšně osvědčily.
  2. Izolace materiálu od agresivního prostředí.
  3. Snižování agresivity technologického prostředí. Příklady takových účinků zahrnují neutralizaci a odstranění kyselosti v korozivním prostředí, stejně jako použití různých inhibitorů.
  4. Elektrochemická ochrana (uložení externího proudu).

Výše uvedené metody jsou rozděleny do dvou skupin:

  1. Zvýšená chemická odolnost a izolace jsou aplikovány před uvedením do provozu.
  2. Snižování agresivity životního prostředí a elektrochemická ochrana se již používají v procesu používání kovových výrobků. Použití těchto dvou technik umožňuje zavádění nových metod ochrany, jejichž výsledkem je ochrana poskytovaná změnou provozních podmínek.

Jeden z nejčastěji používaných způsobů ochrany kovů - galvanický antikorozní povlak - je ekonomicky nerentabilní pro velké plochy. Důvodem jsou vysoké náklady na přípravný proces.

Galvanizace kovů

Přední místo mezi metodami ochrany je lakování kovů barvami a laky. Popularita této metody boje proti korozi je způsobena kombinací několika faktorů:

  • vysoké ochranné vlastnosti (hydrofobnost, odpuzování kapalin, nízká propustnost plynů a propustnost par);
  • zpracovatelnost;
  • velké příležitosti pro dekorativní řešení;
  • udržovatelnost;
  • ekonomické zdůvodnění.

Současně není používání široce dostupných materiálů bez nedostatků:

  • neúplné smáčení kovového povrchu;
  • přerušená přilnavost povlaku k základnímu kovu, což vede k hromadění elektrolytu pod povlakem odolným vůči korozi, a tím přispívá ke korozi;
  • pórovitost, což vede ke zvýšené propustnosti pro vlhkost.

Přesto malovaný povrch chrání kov před korozivními procesy i při částečném poškození filmu, zatímco nedokonalé galvanické povlaky mohou dokonce urychlit korozi.

na obsah ↑

Organokřemičité povlaky

Pro vysoce kvalitní ochranu proti korozi se doporučuje používat kovy s vysokou úrovní hydrofobicity, nepropustnosti ve vodném, plynném a parním prostředí. Tyto materiály zahrnují organokřemičitany.

Nerezová ocel nekoroduje

Chemická koroze prakticky neplatí pro organokřemičitanové materiály. Důvody spočívají ve zvýšené chemické stabilitě takových kompozic, jejich odolnosti vůči světlu, hydrofobním vlastnostem a nízké absorpci vody. Organokřemičitany jsou také odolné vůči nízkým teplotám, mají dobré adhezivní vlastnosti a odolnost proti opotřebení.

Problémy ničení kovů v důsledku účinků koroze nezmizí, a to i přes vývoj technologií pro boj s nimi. Důvodem je neustálé zvyšování výroby kovů a stále obtížnější provozní podmínky výrobků z nich. V této fázi není možné problém konečně vyřešit, takže úsilí vědců je zaměřeno na nalezení příležitostí ke zpomalení korozních procesů.

Přidejte komentář

Barvy

Lepidlo

Nástroje