Koroze kovů a způsoby ochrany proti ní | Společnost trhacích služeb v Moskvě
Koroze – destrukce povrchu ocelí a slitin pod vlivem různých fyzikálních a chemických faktorů – způsobuje obrovské poškození dílů a kovových konstrukcí. Každý rok tento neviditelný nepřítel „sežere“ asi 13 milionů tun kovu. Pro srovnání, hutní průmysl zemí Evropské unie vyrobil v roce 2014 jen o 0,5 milionu tun více. A to jsou jen přímé ztráty. A dlouhodobý provoz ocelových výrobků bez jejich účinné ochrany proti korozi je obecně nemožný.
Co je koroze a její druhy
Hlavní příčinou intenzivní oxidace povrchu kovů (která je hlavní příčinou koroze) jsou:
- Zvýšená vlhkost prostředí.
- Přítomnost bludných proudů.
- Nepříznivé složení atmosféry.
Podle toho se rozlišuje chemická, tribochemická a elektrochemická povaha koroze. Jsou to oni, jako celek svého vlivu, kteří ničí většinu kovu.
Chemická koroze
Tento typ koroze je způsoben aktivní oxidací povrchu kovu ve vlhkém prostředí. Nesporným lídrem je zde ocel (kromě nerezové oceli). Železo, které je hlavní složkou oceli, při interakci s kyslíkem tvoří tři typy oxidů: FeO, Fe2O3 a Fe3O4. Hlavním problémem je, že oxid odpovídá určitému rozsahu vnějších teplot, takže praktická ochrana oceli před korozí je pozorována pouze při teplotách nad 10000 XNUMX C, kdy silný film vysokoteplotního oxidu FeO sám začíná chránit kov před následnou rzí. formace. Tento proces se nazývá modření a aktivně se používá v technologii k ochraně povrchu ocelových výrobků. Jedná se však o speciální případ a ve většině případů není možné tímto způsobem aktivně chránit kov před korozí.
Chemická koroze se aktivuje při zvýšených teplotách. Tendence kovů k chemické oxidaci je dána hodnotou jejich kyslíkového potenciálu – schopností účastnit se redoxních reakcí. Ocel není nejhorší varianta: zejména olovo, kobalt a nikl oxidují intenzivněji.
Elektrochemická koroze
Tento typ koroze je zákeřnější: k destrukci kovu v tomto případě dochází v důsledku kombinovaného vlivu vody a půdy na povrch oceli (například podzemní potrubí). Mokrá půda jako mírně zásadité prostředí podporuje tvorbu a pohyb bludných elektrických proudů v půdě. Jsou důsledkem ionizace kovových částic v prostředí obsahujícím kyslík a iniciují přenos kovových kationtů z povrchu ven. Boj proti takové korozi je komplikován obtížností diagnostiky stavu půdy v místě pokládky ocelových komunikací.
Elektrochemická koroze nastává, když kontaktní zařízení elektrického vedení oxidují, když se zvětšují mezery mezi prvky elektrického obvodu. Kromě jejich zničení se v tomto případě prudce zvyšuje spotřeba energie zařízení.
Tribochemická koroze
K tomuto typu jsou náchylné kovoobráběcí nástroje, které pracují při zvýšených teplotách a tlacích. Antikorozní nátěr fréz, razníků, matric atd. je nemožný, protože součást vyžaduje vysokou tvrdost povrchu. Mezitím při vysokorychlostním řezání, lisování za studena a dalších energeticky náročných procesech zpracování kovů začíná docházet k mechanochemickým reakcím, jejichž intenzita se zvyšuje s rostoucí teplotou na kontaktní ploše „nástroj – obrobek“. Vzniklý oxid železa Fe2O3 se vyznačuje zvýšenou tvrdostí, a proto začíná intenzivně ničit povrch nástroje.
Metody ochrany proti korozi
Volba vhodného způsobu ochrany povrchu před tvorbou rzi je určena podmínkami, ve kterých díl nebo konstrukce působí. Nejúčinnější jsou následující metody:
- Aplikace povrchových nátěrů odolných vůči povětrnostním vlivům;
- Povrchová metalizace;
- Legování kovu prvky, které jsou odolnější vůči účasti na redoxních reakcích;
- Změny chemického složení prostředí.
Mechanické povrchové nátěry
Povrchová ochrana kovu může být provedena jeho nátěrem nebo aplikací povrchových filmů, které jsou složením neutrální vůči účinkům kyslíku. V každodenním životě, stejně jako při zpracování poměrně velkých ploch (hlavně podzemních potrubí), se používá nátěr. Mezi nejodolnější barvy patří emaily a barvy s obsahem hliníku. V prvním případě se efektu dosáhne zablokováním přístupu kyslíku k povrchu oceli a ve druhém nanesením hliníku na povrch, který jako chemicky inertní kov chrání ocel před destrukcí korozí.
Pozitivní vlastnosti této metody ochrany jsou snadnost její implementace a relativně nízké finanční náklady, protože proces je zcela jednoduše mechanizovaný. Současně je trvanlivost tohoto způsobu ochrany nízká, protože takové povlaky, které nemají vysoký stupeň afinity k základnímu kovu, se po určité době začnou mechanicky zhoršovat.
Chemické povrchové nátěry
K ochraně proti korozi v tomto případě dochází v důsledku tvorby chemického filmu na povrchu zpracovávaného kovu sestávajícího ze složek, které jsou odolné vůči kyslíku, tlaku, teplotě a vlhkosti. Například uhlíkové oceli se upravují fosfátováním. Proces lze provádět za studena nebo za tepla a spočívá ve vytvoření vrstvy solí fosforečnanu manganu a zinku na povrchu kovu. Analogem fosfátování je oxalace – proces úpravy kovu solemi kyseliny šťavelové. Použití přesně takových technologií zvyšuje odolnost kovů proti tribochemické korozi.
Nevýhodou těchto metod je pracnost a složitost jejich aplikace, která vyžaduje speciální vybavení. Finální povrch navíc mění svou barvu, což není vždy přijatelné z estetických důvodů.
Legování a metalizace
Na rozdíl od předchozích metod je zde konečným výsledkem vytvoření vrstvy kovu, která je chemicky inertní vůči kyslíku. Mezi tyto kovy patří ty, které jsou co nejdále od vodíku na linii aktivity kyslíku. S rostoucí účinností tato řada vypadá takto: chrom→měď→zinek→stříbro→hliník→platina. Rozdíl v technologiích získávání takovýchto antikorozních vrstev spočívá ve způsobu jejich aplikace. Při metalizaci je na povrch směrován proud ionizovaného oblouku jemně rozptýleného nastříkaného kovu a legování probíhá v průběhu procesu tavení kovu v důsledku vzniku metalurgických reakcí mezi základním kovem a zavedenými legovacími přísadami.
Změny ve složení prostředí
V některých případech lze dosáhnout výrazného snížení koroze změnou složení atmosféry, ve které chráněná kovová konstrukce funguje. Může se jednat o evakuaci (u relativně malých předmětů), nebo práci v prostředí inertních plynů (argon, neon, xenon). Tato metoda je velmi účinná, ale vyžaduje další vybavení – ochranné komory, obleky pro obsluhující personál atd. Používá se především ve výzkumných laboratořích a poloprovozní výrobě, kde je speciálně udržováno potřebné mikroklima.
Kdo nám brání, pomůže nám
Na závěr poukážeme na poněkud neobvyklý způsob ochrany proti korozi: pomocí samotných oxidů železa, přesněji na jeden z nich – oxid železa Fe3O4. Tato látka vzniká při teplotách 250. 5000C a z hlediska svých mechanických vlastností je vysoce viskózním technologickým mazivem. Fe3O4, který je přítomen na povrchu obrobku, blokuje přístup vzdušného kyslíku během polohorké deformace kovů a slitin a tím blokuje proces iniciace tribochemické koroze. Tento jev se využívá pro vysokorychlostní pěchování těžko deformovatelných kovů a slitin. Efektivita této metody je dána tím, že s každým technologickým cyklem se obnovují styčné plochy, a tím se automaticky upravuje stabilita procesu.
Pracovní schéma
Zanechte žádost na webu nebo telefonicky