Korrozioni elektrokimik- lloji më i zakonshëm i korrozionit. Elektrokimik ndodh kur një metal bie në kontakt me mjedisin elektrolitik përreth. Në këtë rast, zvogëlimi i përbërësit oksidues të mjedisit gërryes nuk ndodh njëkohësisht me jonizimin e atomeve të metalit, dhe shpejtësia e tyre varet nga potenciali i elektrodës së metalit. Shkaku kryesor i korrozionit elektrokimik është paqëndrueshmëria termodinamike e metaleve në mjediset e tyre përreth. Ndryshkëzimi i një tubacioni, tapiceri i pjesës së poshtme të një anijeje detare, struktura të ndryshme metalike në atmosferë - këto dhe shumë gjëra të tjera janë shembuj të korrozionit elektrokimik.
Korrozioni elektrokimik përfshin lloje të tilla të shkatërrimit lokal si gropa, korrozioni ndërgranular dhe korrozioni i çarjeve. Përveç kësaj, proceset korrozioni elektrokimik ndodhin në tokë, atmosferë, det.
Mekanizmi i korrozionit elektrokimik mund të ndodhë në dy mënyra:
1) Mekanizmi homogjen i korrozionit elektrokimik:
Shtresa sipërfaqësore e met. shikuar si homogjene dhe homogjene;
Arsyeja e shpërbërjes së metalit është mundësia termodinamike e ngjarjeve katodike ose anodike;
Seksionet K dhe A migrojnë mbi sipërfaqe në kohë;
Shkalla e korrozionit elektrokimik varet nga faktori kinetik (koha);
Një sipërfaqe homogjene mund të konsiderohet si një rast kufizues, i cili mund të realizohet edhe në metale të lëngëta.
2) Mekanizmi heterogjen i korrozionit elektrokimik:
Metalet e forta kanë një sipërfaqe jo homogjene, sepse atome të ndryshme zënë pozicione të ndryshme në rrjetën kristalore në aliazh;
Heterogjeniteti vërehet në prani të përfshirjeve të huaja në aliazh.
Korrozioni elektrokimik ka disa veçori: ndahet në dy procese që ndodhin njëkohësisht (katodike dhe anodike), të cilat janë të varura kinetikisht nga njëri-tjetri; në disa zona të sipërfaqes, korrozioni elektrokimik mund të marrë karakter lokal; shpërbërja e met kryesore. ndodh pikërisht në anoda.
Sipërfaqja e çdo metali përbëhet nga shumë mikroelektroda të lidhura me qark të shkurtër përmes vetë metalit. Kur janë në kontakt me një mjedis gërryes, elementët galvanikë që rezultojnë kontribuojnë në shkatërrimin e tij elektrokimik.
Arsyet për shfaqjen e elementeve galvanike lokale mund të jenë shumë të ndryshme:
1) heterogjeniteti i aliazhit
Heterogjeniteti i met. faza për shkak të heterogjenitetit të lidhjes dhe pranisë së mikro- dhe makropërfshirjeve;
Pabarazia e filmave të oksidit në sipërfaqe për shkak të pranisë së makro- dhe mikroporeve, si dhe formimi i pabarabartë i produkteve sekondare të korrozionit;
Prania e kufijve të kokrrizave të kristalit në sipërfaqe, zhvendosja e daljes në sipërfaqe, anizotropia e kristaleve.
2) heterogjeniteti i mjedisit
Zona me akses i kufizuar agjenti oksidues do të jetë një anodë në raport me rajonin me akses falas, i cili përshpejton korrozionin elektrokimik.
3) heterogjeniteti i kushteve fizike
Rrezatimi (zona e rrezatuar - anodë);
Ekspozimi ndaj rrymave të jashtme (pika e hyrjes së rrymës së humbur është katoda, pika e daljes është anoda);
Temperatura (në raport me zonat e ftohta, zonat e nxehta janë anoda), etj.
Kur një qelizë galvanike funksionon, dy procese elektroda ndodhin njëkohësisht:
Anodike- Jonet metalike kalojnë në tretësirë
Fe → Fe 2+ + 2e
Ndodh një reaksion oksidimi.
Katodë- Elektronet e tepërta asimilohen nga molekulat ose atomet e elektrolitit, të cilat në këtë mënyrë reduktohen. Një reaksion reduktimi zhvillohet në katodë.
O 2 + 2H 2 O + 4e → 4OH - (depolarizimi i oksigjenit në media neutrale, alkaline)
O 2 + 4H + + 4e → 2H 2 O (depolarizimi i oksigjenit në mjedise acidike)
2 H + + 2e → H 2 (me depolarizimin e hidrogjenit).
Frenimi i procesit anodik çon në frenimin e procesit katodik.
Korrozioni i metaleve ndodh pikërisht në anodë.
Kur dy faza përçuese elektrike (për shembull, metal - medium) vijnë në kontakt, kur njëra prej tyre ngarkohet pozitivisht dhe tjetra negativisht, lind një ndryshim potencial midis tyre. Ky fenomen shoqërohet me shfaqjen e një shtrese elektrike të dyfishtë (EDL). Grimcat e ngarkuara janë të vendosura në mënyrë asimetrike në kufirin e fazës.
Kërcimet e mundshme gjatë korrozionit elektrokimik mund të ndodhin për dy arsye:
Kur mjafton energji të lartë Gjatë hidratimit, jonet metalike mund të shkëputen dhe të kalojnë në tretësirë, duke lënë një numër ekuivalent elektronesh në sipërfaqe, të cilat përcaktojnë ngarkesën e tij negative. Një sipërfaqe e ngarkuar negativisht tërheq kationet met. nga zgjidhja. Kështu, një shtresë elektrike e dyfishtë shfaqet në kufirin e fazës.
Kationet e elektrolitit shkarkohen në sipërfaqen e metalit. Kjo çon në faktin se sipërfaqja është përmbushur. fiton një ngarkesë pozitive, e cila formon një shtresë elektrike të dyfishtë me anionet e tretësirës.
Ndonjëherë lind një situatë kur sipërfaqja nuk është e ngarkuar dhe, në përputhje me rrethanat, nuk ka EDL. Potenciali në të cilin vërehet ky fenomen quhet potencial i ngarkesës zero (φ N). Çdo metal ka potencialin e vet të ngarkimit zero.
Madhësia e potencialeve të elektrodës ka një ndikim shumë të madh në natyrën e procesit të korrozionit.
Kërcimi i mundshëm midis dy fazave nuk mund të matet, por duke përdorur metodën e kompensimit është e mundur të matet forca elektromotore e elementit (EMF), e cila përbëhet nga një elektrodë referencë (potenciali i saj merret në mënyrë konvencionale si zero) dhe elektroda në studim. . Një elektrodë standarde hidrogjeni përdoret si një elektrodë referencë. Emf i një qelize galvanike (elektroda standarde e hidrogjenit dhe qeliza në studim) quhet potencial elektrodë. Klorur argjendi, kalomel dhe elektroda të ngopura të sulfatit të bakrit mund të përdoren gjithashtu si elektroda referencë.
Konventa Ndërkombëtare në Stokholm 1953 U vendos që gjithmonë të vendoset elektroda e referencës në të majtë gjatë regjistrimit. Në këtë rast, EMF llogaritet si ndryshim në potencialet e elektrodave të djathta dhe të majta.
E = Vp - Vl
Nëse ngarkesa pozitive brenda sistemit lëviz nga e majta në të djathtë, emf i elementit konsiderohet pozitiv, ndërsa
E max =-(ΔG T)/mnF,
ku F është numri i Faradeit. Nëse ngarkesat pozitive lëvizin në drejtim të kundërt, atëherë ekuacioni do të duket si ky:
E max =+(ΔG T)/mnF.
Gjatë korrozionit në elektrolite, më të zakonshmet dhe më të rëndësishmet janë adsorbimi (adsorbimi i kationeve ose anioneve në ndërfaqe) dhe potencialet e elektrodës (kalimi i kationeve nga metali në elektrolit ose anasjelltas).
Potenciali i elektrodës në të cilin metali është në gjendje ekuilibri me jonet e veta quhet ekuilibër (i kthyeshëm). Varet nga natyra e fazës metalike, tretësi, temperatura e elektrolitit dhe aktiviteti i joneve met.
Potenciali i ekuilibrit i bindet ekuacionit Nernst:
E=E ο + (RT/nF) Lnα Me n+
ku, E ο - potenciali standard metalik; R - konstante e gazit molar; n është gjendja e oksidimit të jonit metalik; T - temperatura; F - numri i Faradeit α Me n+ - aktiviteti i joneve met.
Në potencialin e vendosur të ekuilibrit, korrozioni elektrokimik nuk vërehet.
Nëse një rrymë elektrike kalon nëpër elektrodë, gjendja e saj e ekuilibrit prishet. Potenciali i elektrodës ndryshon në varësi të drejtimit dhe fuqisë së rrymës. Një ndryshim në ndryshimin e potencialit, që çon në një ulje të fuqisë aktuale, zakonisht quhet polarizim. Një rënie në polarizimin e elektrodave quhet depolarizim.
Sa më i madh të jetë polarizimi, aq më i ulët është shkalla e korrozionit elektrokimik. Polarizimi karakterizohet nga madhësia e mbitensionit.
Ekzistojnë tre lloje të polarizimit:
Elektrokimike (kur ngadalësohen proceset anodike ose katodike);
Përqendrimi (vërehet kur shpejtësia e afrimit të depolarizuesit në sipërfaqe dhe heqja e produkteve të korrozionit është e ulët);
Faza (e lidhur me formimin e një faze të re në sipërfaqe).
Korrozioni elektrokimik vërehet gjithashtu kur dy metale të ndryshme vijnë në kontakt. Në elektrolit ata formojnë një çift galvanik. Më elektronegativ do të jetë anoda. Anoda do të shpërndahet gradualisht gjatë procesit. Në këtë rast, ka një ngadalësim apo edhe një ndërprerje të plotë të korrozionit elektrokimik në katodë (më elektropozitiv). Për shembull, kur kontaktoni uji i detit Duralumini dhe nikeli do të treten intensivisht dhe do të jetë duralumin.
Ndër të gjitha specie ekzistuese Lloji më i zakonshëm i shkatërrimit të metaleve është korrozioni elektrokimik, i cili ndodh si rezultat i ndërveprimit të tij me një mjedis elektrolitik përçues. Arsyeja kryesore e këtij fenomeni është paqëndrueshmëria termodinamike e metaleve në mjediset që i rrethojnë.
Shumë objekte dhe struktura janë të ndjeshme ndaj këtij lloji të korrozionit:
- tubacionet e gazit dhe ujit;
- elementet e automjeteve;
- struktura të tjera prej metali.
Proceset korrozive, domethënë ndryshku, mund të ndodhin në atmosferë, në tokë dhe madje edhe në ujin e kripur. Pastrimi i strukturave metalike nga manifestimet e korrozionit elektrokimik është një proces kompleks dhe i gjatë, kështu që është më e lehtë për të parandaluar shfaqjen e tij.
Varietetet kryesore
Gjatë korrozionit të elektroliteve, energjia kimike shndërrohet në energji elektrike. Në këtë drejtim, ajo quhet elektrokimike. Është zakon të dallohen llojet e mëposhtme korrozioni elektrokimik.
Ndërkristalore
Korrozioni ndërgranular i referohet një fenomeni të rrezikshëm në të cilin kufijtë e kokrrizave të nikelit, aluminit dhe metaleve të tjera shkatërrohen në mënyrë selektive. Si rezultat, forca dhe vetitë plastike të materialit humbasin. Rreziku kryesor i këtij lloji të korrozionit është se nuk është gjithmonë i dukshëm vizualisht.
Gërmimi
Korrozioni elektrokimik me gropë është një lezion pikësor i zonave individuale të sipërfaqes së bakrit dhe metaleve të tjera. Në varësi të natyrës së lezionit, dallohen gropat e mbyllura, të hapura dhe sipërfaqësore. Madhësia e zonave të prekura mund të ndryshojë nga 0,1 mm në 1,5 mm.
Me vrima
Korrozioni elektrokimik i çarjeve zakonisht quhet një proces shkatërrimi i zgjeruar strukturat metalike në lokacionet e çarjeve, boshllëqeve dhe të çarave. Korrozioni i çarjeve mund të ndodhë në një atmosferë ajri, përzierjet e gazit, si dhe uji i detit. Ky lloj shkatërrimi është tipik për tubacionet e gazit, fundet e anijeve detare dhe shumë objekte të tjera.
Korrozioni ndodh në kushtet e një sasie të vogël oksiduesi për shkak të qasjes së vështirë ndaj mureve të çarjes. Kjo çon në akumulimin e produkteve korrozive brenda boshllëqeve. Elektroliti i përfshirë në hapësirën e brendshme të hendekut mund të ndryshojë nën ndikimin e hidrolizës së produkteve të korrozionit.
Për të mbrojtur metalet nga korrozioni i çarjeve, është e zakonshme të përdoren disa metoda:
- mbyllja e boshllëqeve dhe çarjeve;
- mbrojtje elektrokimike;
- procesi i frenimit.
Si metoda parandaluese, vetëm ato materiale që janë shkallën më të vogël janë të ndjeshëm ndaj ndryshkut, dhe gjithashtu fillimisht projektojnë me kompetencë dhe racionale tubacionet e gazit dhe objekte të tjera të rëndësishme.
Parandalimi kompetent në shumë raste është një proces më i thjeshtë sesa pastrimi i mëpasshëm i strukturave metalike nga ndryshku i rrënjosur.
Si shfaqen lloje të ndryshme të korrozionit
Një shembull i procesit të korrozionit është shkatërrimi i pajisjeve të ndryshme, përbërësve të makinës, si dhe çdo strukture prej metali dhe e vendosur:
- në ajrin atmosferik;
- në ujëra - dete, lumenj që gjenden në tokë dhe nën shtresa të tokës;
- në mjedise teknike etj.
Gjatë procesit të ndryshkjes, metali bëhet një qelizë galvanike me shumë elektrone. Kështu, për shembull, nëse bakri dhe hekuri vijnë në kontakt në një mjedis elektrolitik, bakri është katoda dhe hekuri është anoda. Duke i dhuruar elektrone bakrit, hekuri në formë jonesh hyn në tretësirë. Jonet e hidrogjenit fillojnë të lëvizin drejt bakrit dhe shkarkohen atje. Duke u bërë gjithnjë e më negative, katoda së shpejti bëhet e barabartë me potencialin e anodës, si rezultat i së cilës procesi i korrozionit fillon të ngadalësohet.
Llojet e ndryshme të korrozionit manifestohen në mënyra të ndryshme. Korrozioni elektrokimik manifestohet më intensivisht në rastet kur katoda përmban përfshirje të metalit me më pak aktivitet në krahasim me atë korrodues - ndryshku shfaqet në to më shpejt dhe është mjaft shprehës.
Korrozioni atmosferik ndodh në ajër të lagësht dhe në temperatura normale. Në këtë rast, një film lagështie me oksigjen të tretur formohet në sipërfaqen e metalit.
- Procesi i shkatërrimit të metaleve bëhet më intensiv kur rritet lagështia e ajrit dhe përmbajtja e oksideve të gazta të karbonit dhe squfurit, me kusht që:
- çarje;
- vrazhdësi;
faktorë të tjerë që lehtësojnë procesin e kondensimit.
Korrozioni i tokës prek më së shumti një sërë strukturash nëntokësore, tubacione gazi, kabllo dhe struktura të tjera. Shkatërrimi i bakrit dhe metaleve të tjera ndodh për shkak të kontaktit të tyre të ngushtë me lagështinë e tokës, e cila gjithashtu përmban oksigjen të tretur. Shkatërrimi i tubacioneve mund të ndodhë që në gjashtë muaj pas ndërtimit të tyre nëse toka në të cilën janë instaluar karakterizohet nga aciditet i lartë. Nën ndikimin e rrymave endacake që dalin nga objektet e huaja, ndodh korrozioni elektrik. Burimet kryesore të tij janë elektrike hekurudhat , linjat e energjisë dhe instalime speciale
- , duke punuar me rrymë elektrike konstante. Në një masë më të madhe, ky lloj korrozioni provokon shkatërrim:
- tubacionet e gazit;
- të gjitha llojet e strukturave (ura, hangare);
- kabllo elektrike;
tubacionet e naftës.
Veprimi i rrymës provokon shfaqjen e zonave të hyrjes dhe daljes së elektroneve - domethënë, katoda dhe anoda. Procesi më intensiv shkatërrues është në zonat me anoda, kështu që ndryshku është më i dukshëm atje. Korrozioni i përbërësve individualë të tubacioneve të gazit dhe ujit mund të shkaktohet nga fakti se procesi i instalimit të tyre është i përzier, domethënë ndodh duke përdorur materiale të ndryshme
. Shembujt më të zakonshëm janë korrozioni me gropë që ndodh në elementët e bakrit, si dhe korrozioni i bimetaleve.
Me një instalim të përzier të elementeve të hekurit me bakër dhe lidhje zinku, procesi i korrozionit është më pak kritik sesa me derdhjen e bakrit, domethënë me lidhjet e bakrit, zinkut dhe kallajit. Korrozioni i tubacionit mund të parandalohet duke përdorur metoda të veçanta.
Metodat e mbrojtjes nga ndryshku Për të luftuar ndryshkun tinëzar ata përdorin metoda të ndryshme
. Le të shohim ato që janë më efektive.
Metoda nr. 1
Përpunimi elektrokimik i metaleve është një metodë e veçantë që synon ndryshimin e formës, madhësisë dhe vrazhdësisë së sipërfaqes nga shpërbërja anodike në një elektrolit nën ndikimin e rrymës elektrike.
Për të siguruar mbrojtje të besueshme kundër ndryshkut, është e nevojshme para fillimit të funksionimit prodhime metalike trajtojini ato me mjete të posaçme që përmbajnë përbërës të ndryshëm me origjinë organike dhe inorganike. Kjo metodë ndihmon në parandalimin e shfaqjes së ndryshkut kohë të caktuar, megjithatë, do të duhet të përditësoni mbulimin më vonë.
Mbrojtja elektrike është një proces në të cilin një strukturë metalike lidhet me një burim të jashtëm konstante rrymë elektrike. Si rezultat i kësaj, në sipërfaqen e saj formohet polarizimi i elektrodave të tipit katodë dhe të gjitha rajonet e anodës fillojnë të shndërrohen në ato katodë.
Përpunimi elektrokimik i metaleve mund të ndodhë me pjesëmarrjen e një anode ose katode. Në disa raste, ndodh përpunimi i alternuar i një produkti metalik me të dy elektroda.
Mbrojtja katodike ndaj korrozionit është e nevojshme në situatat kur metali që do të mbrohet nuk ka një predispozitë për pasivim. Një burim i jashtëm i rrymës është i lidhur me produktin metalik - një stacion special i mbrojtjes katodike. Kjo metodë është e përshtatshme për mbrojtjen e tubacioneve të gazit, si dhe për furnizimin me ujë dhe tubacionet e ngrohjes. Sidoqoftë, kjo metodë ka disavantazhe të caktuara në formën e plasaritjes dhe shkatërrimit të veshjeve mbrojtëse - kjo ndodh në rastet e një zhvendosjeje të konsiderueshme të potencialit të objektit në drejtim negativ.
Metoda nr. 2
Përpunimi i metaleve me shkëndija elektrike mund të kryhet duke përdorur instalime lloje të ndryshme– jokontaktues, kontaktues dhe gjithashtu anodë-mekanik.
Metoda nr. 3
Për të mbrojtur me siguri tubacionet e gazit dhe tubacionet e tjera nga ndryshku, shpesh përdoret një metodë si spërkatja me hark elektrik. Përparësitë e kësaj metode janë të dukshme:
- trashësi e konsiderueshme e shtresës mbrojtëse;
- nivel i lartë i performancës dhe besueshmërisë;
- përdorimi i pajisjeve relativisht të lira;
- proces i thjeshtë teknologjik;
- mundësia e përdorimit të linjave të automatizuara;
- kosto të ulëta të energjisë.
Ndër disavantazhet këtë metodë– efikasitet i ulët gjatë përpunimit të strukturave në mjedise korrozive, si dhe rezistencë e pamjaftueshme ngjitëse në bazën e çelikut në disa raste. Në çdo situatë tjetër, një mbrojtje e tillë elektrike është shumë efektive.
Metoda nr. 4
Për të mbrojtur një shumëllojshmëri të strukturave metalike - tubacionet e gazit, strukturat e urave, të gjitha llojet e tubacioneve - kërkohet trajtim efektiv kundër korrozionit.
Kjo procedurë kryhet në disa faza:
- heqja e plotë e depozitave yndyrore dhe vajrave duke përdorur tretës efektivë;
- pastrimi i sipërfaqes së trajtuar nga kripërat e tretshme në ujë kryhet duke përdorur aparate profesionale me presion të lartë;
- heqja e gabimeve ekzistuese strukturore, shtrirja e skajeve - kjo është e nevojshme për të parandaluar copëtimin e veshjes së aplikuar të bojës;
- pastrimi i plotë i sipërfaqes duke përdorur një rërë - kjo bëhet jo vetëm për të hequr ndryshkun, por edhe për të dhënë shkallën e dëshiruar të vrazhdësisë;
- aplikimi i materialit kundër korrozionit dhe një shtrese mbrojtëse shtesë.
Trajtimi i duhur paraprak i tubacioneve të gazit dhe të gjitha llojeve të strukturave metalike do t'u sigurojë atyre mbrojtje të besueshme nga korrozioni elektrokimik gjatë funksionimit.
Leksioni 4.
Korrozioni elektrokimik është shkatërrimi spontan i metaleve si rezultat i ndërveprimit elektrokimik me elektrolitet e lëngëta që janë përçues elektrik. Elektrolite të tilla mund të jenë uji, tretësirat ujore acide, alkale, kripëra të shkrira. Korrozioni elektrokimik është i përhapur dhe ka shumë lloje. Shkaku i korrozionit elektrokimik është qëndrueshmëria e reduktuar termodinamike e shumicës së metaleve dhe tendenca e tyre për të kaluar në gjendje jonike.
Në korrozionin elektrokimik, ndërveprimi i metalit me mjedisin karakterizohet nga procese anodike dhe katodike që ndodhin në zona të ndryshme të sipërfaqes së metalit. Produktet e korrozionit formohen vetëm në zonat anodike.
Korrozioni elektrokimik është rezultat i punës së qelizave galvanike gërryese. Ndodh si më poshtë: në vendet anodike ndodh një reaksion oksidimi me formimin e joneve metalike Fe 2+, dhe në vendet e katodës, nën ndikimin e oksigjenit, formohet hidroksidi (si rezultat i reaksionit të depolarizimit të oksigjenit). Jonet Fe 2+ dhe OH - drejtohen drejt njëri-tjetrit dhe formojnë një precipitat të patretshëm të Fe(OH)2, i cili mund të dekompozohet në oksid hekuri dhe ujë. (Fe(OH) 2 ->Fe 2 O 3 + H 2 O). Elektronet e lëshuara gjatë reaksionit të oksidimit nga seksioni anodik i metalit të produktit rrjedhin në seksionin e katodës dhe marrin pjesë në reaksionin e reduktimit.
Modeli i një mikroelementi korrozioni është paraqitur në Figurën 4.
Llojet e mëposhtme të proceseve të korrozionit ndodhin me mekanizmin elektrokimik:
Korrozioni në elektrolite është korrozioni i metaleve në media të lëngshme që përçojnë rrymë elektrike. Varësisht nga lloji i elektrolitit, korrozioni dallohet në tretësirat e acideve, alkaleve dhe kripërave (acid, alkaline, kripur), në ujin e detit dhe të lumenjve.
Përbërja e elektrolitit përcakton mekanizmin e procesit të korrozionit dhe ndikon në kinetikën dhe shpejtësinë e tij. Për shembull, shkalla e korrozionit zvogëlohet nëse elektroliti përmban anione ose agjentë oksidues, si rezultat i ndërveprimit me të cilin formohet një film me kripëra pak të tretshme në sipërfaqen e metalit.
Oksigjeni i tretur në elektrolit ka një efekt frenues ose përshpejtues në procesin e korrozionit të metaleve.
Përqendrimi i elektrolitit gjithashtu ndikon në procesin e korrozionit. Pothuajse në të gjitha mjediset natyrore Me rritjen e përqendrimit të kripërave në elektrolit, shkalla e korrozionit së pari rritet në një maksimum të caktuar, dhe më pas zvogëlohet si rezultat i një ulje të tretshmërisë së oksigjenit dhe vështirësisë në procesin katodik.
Temperatura e elektrolitit gjithashtu ndikon në shkallën e korrozionit. Kjo për faktin se me rritjen e temperaturës rritet përçueshmëria elektrike e elektrolitit. Ndërsa temperatura e elektrolitit rritet, shkalla e korrozionit ndonjëherë mund të rritet dhjetëra ose qindra herë.
Korrozioni i tokës është korrozioni i strukturave metalike nëntokësore nën ndikimin e elektrolitit të tokës. Në sipërfaqen e produkteve metalike në kontakt me elektrolitin e tokës, për shkak të inhomogjenitetit lokal të metalit ose elektrolitit, numër i madh elemente gërryese, natyra e të cilave është e ngjashme me natyrën e elementeve galvanike.
Korrozioni i tokës është lloji më i zakonshëm i korrozionit galvanik që prek strukturat metalike nëntokësore. Tokat dhe tokat janë jashtëzakonisht të ndryshme jo vetëm brenda rajoneve të mëdha, por edhe brenda njërës zonë e vogël. Mes dheut, më së shumti shtresa sipërfaqësore tokë dhe nuk ka kufi të qartë me tokën.
Biokorozion - rast i veçantë korrozioni i tokës, i cili ndodh nën ndikimin e mikroorganizmave, si rezultat i aktivitetit jetësor të të cilit formohen substanca që përshpejtojnë proceset e korrozionit. Në natyrë, më të përhapurit janë bakteret anaerobe reduktuese të sulfatit, si rezultat i të cilave formohet sulfidi i hidrogjenit, i cili kur bashkohet me hekurin prodhon sulfur hekuri. Bakteret anaerobe që reduktojnë sulfate zakonisht jetojnë në ujë, baltë, ujërat e zeza, puset e naftës, sedimentet e poshtme, dheu, çimento. Mjedisi më i favorshëm për zhvillimin e këtyre baktereve janë tokat me (optimalisht 6-7,5) në 25-30 0 C. Aktiviteti jetësor i baktereve aerobe të hekurit shoqërohet me lëshimin e një filmi të patretshëm të hidroksidit të hekurit si produkte korrozioni.
Biokorozioni (ndotja e strukturave nënujore me organizma bimorë dhe shtazorë detarë - briozoanë, balanuse, diatome, korale) shkatërron veshjet mbrojtëse dhe përshpejton shkatërrimin e metaleve. Disa organizma të gjallë (për shembull, midhjet) ngadalësojnë procesin e korrozionit sepse konsumojnë shumë oksigjen.
Korrozioni atmosferik është korrozioni i metaleve në një atmosferë ajri ose në një mjedis me ndonjë gaz të lagësht. Në mungesë të lagështirës në ajër, hekuri gërryhet me një shkallë të ulët.
Varet nga shkalla e përmbajtjes së lagështisë së sipërfaqes së metalit dhe mbi këtë bazë ndahet në tre lloje:
1) korrozioni atmosferik i lagësht (me lagështia relative ajri ~ 100%) në prani të një filmi të dukshëm lagështie në sipërfaqen metalike;
2) korrozioni i lagësht atmosferik në prani të një filmi të padukshëm lagështie në sipërfaqen e metalit, i cili formohet gjatë adsorbimit kapilar ose kondensimit kimik;
3) korrozioni i thatë atmosferik në mungesë të plotë të lagështirës në sipërfaqen e metalit.
Atmosferat ndryshojnë ndjeshëm në lagështi, temperaturë dhe ndotje, kështu që shkalla e korrozionit atmosferik në zona të ndryshme nuk është e njëjtë sa më afër bregut të detit, aq më shumë ajri është i ngopur me kripë deti, veçanërisht NaCl. NË zonat industriale Sasi të konsiderueshme të SO 2 shfaqen në ajër, i cili shndërrohet në acid sulfurik. Kur motorët janë në punë djegia e brendshme NO formohet në sasi të mëdha dhe lëshohet në atmosferë. Në qytete dhe qendra industriale, sasi të mëdha të H2S lëshohen në atmosferë.
Sipas agresivitetit të atmosferës, ajo mund të ndahet në llojet kryesore të mëposhtme: detare, industriale, urbane, rurale, arktike.
Faktorë specifikë që ndikojnë në agresivitetin e atmosferës janë (përveç gazeve) pluhuri dhe lagështia.
Filmat e ndryshkut të formuar në kushte atmosferike mund të kenë vetitë mbrojtëse, kështu që shkalla e korrozionit zvogëlohet me kalimin e kohës.
Në kushte reale, të gjitha këto lloje të korrozionit shndërrohen reciprokisht në njëra-tjetrën. Natyra e ndryshimit në shkallën e korrozionit atmosferik në varësi të trashësisë së shtresës së lagështisë është paraqitur në figurë. Kjo shpejtësi ndryshon nga zero për korrozionin e thatë atmosferik, arrin një maksimum për korrozionin atmosferik të lagësht dhe zvogëlohet në një vlerë të caktuar konstante që karakterizon shkallën e korrozionit të një metali të caktuar në elektrolit.
Shkalla e korrozionit atmosferik të metaleve ndikohet nga numër i madh faktorë:
1) lagështia e ajrit (krijimi i elektrolitit);
2) papastërtitë e ajrit (gazrat SO 2, SO 3, K 2 S, NH 3, Cb-HC1, etj., në kontakt me ujin, veprojnë si depasivues, agjentë komplekse ose depolarizues katodik; grimcat e ngurta rrisin përçueshmërinë elektrike të elektrolitit filmojnë dhe lehtësojnë thithjen e gazrave dhe lagështisë nga ajri);
3) natyra e atmosferës (e pastër, e ndyrë, e thatë, e lagësht);
4) zonë gjeografike(tropikët, subtropikët, korsia e mesme, bosh, shtyllë);
5) gjendja e sipërfaqes së materialit korrodues (prania e produkteve të korrozionit);
6) prania e përfshirjeve të huaja në metal (disa prej tyre mbrojnë nga korrozioni - përfshirjet e katodës, për shembull Cu, Pb, Pd, ndërsa të tjerët kontribuojnë në shkatërrimin e metalit);
7) temperatura (me rritjen e temperaturës, shkalla e korrozionit dhe lagështia ulen).
Metodat për mbrojtjen e metaleve nga korrozioni atmosferik janë si më poshtë:
a) aplikimi i veshjeve mbrojtëse (lubrifikantë, llaqe, filma, galvanizim, veshje me nikel, kromim, fosfatim, filma oksidi); b) ndikimi në proceset kontrolluese (pasivimi i anodës Cr, Al, Ti, Ni, përfshirjet e katodës Cu, Pd); c) reduktimi i shtresës elektrolitike në sipërfaqen e metalit korrodues (tharja dhe pastrimi i ajrit); d) përdorimi i frenuesve të korrozionit (NaNO 2, nitriteve, karbonateve, diciklohekzilaminës dhe benzoateve monoetanolamine) kryesisht gjatë ruajtjes së metaleve dhe transportimit të tyre në kontejnerë ose ambalazhe të bëra nga materiale ambalazhi.
Elektrkorrozioni është korrozioni i strukturave metalike nëntokësore të shkaktuara nga depërtimi i rrymave të rrjedhjes në struktura nga binarët e transportit të elektrizuar ose instalimeve dhe strukturave të tjera elektrike industriale (hekurudhat e elektrizuara, metrotë, linjat e transmetimit të rrymës së drejtpërdrejtë, instalimet e mbrojtjes katodike të strukturave metalike nëntokësore).
Këto rryma quhen rryma endacake, madhësia dhe drejtimi i tyre mund të ndryshojë me kalimin e kohës.
Sasia kryesore që karakterizon intensitetin e procesit të elektrokorozionit është rryma që rrjedh nga një strukturë nëntokësore në tokë, për njësi sipërfaqe.
Sasia e rrymës së rrjedhjes nga një strukturë nëntokësore varet nga shumë faktorë, në veçanti:
Rezistenca tokë;
Madhësia e rrymave endacake në tokë;
Pozicioni i ndërsjellë burimet e rrymave endacake dhe strukturat nëntokësore;
Gjendja e veshjes izoluese të jashtme në një strukturë nëntokësore;
Rezistenca gjatësore e një strukture nëntokësore.
Korrozioni i kontaktit është korrozioni i shkaktuar nga kontakti elektrik midis dy metaleve që kanë potenciale të ndryshme elektrokimike.
Korrozioni i stresit ndodh kur metali është i ekspozuar ndaj një mjedisi gërryes dhe stresit mekanik në të njëjtën kohë.
Korrozioni i çarjeve është përshpejtimi i shkatërrimit nga korrozioni i metalit nga elektroliti në boshllëqe dhe çarje të ngushta (në lidhjet me fileto dhe me fllanxha).
Erozioni korroziv - me ekspozim të njëkohshëm ndaj një mjedisi gërryes dhe fërkimit.
Kavitacioni korroziv ndodh kur ka veprim të njëkohshëm korrozioni dhe ndikimi. mjedisi(korrozioni i teheve të helikës së pompave centrifugale, shkatërrimi i teheve të helikës në anije).
Fretting - korrozioni është shkatërrimi lokal korroziv i metaleve kur ekspozohen ndaj mjedis agresiv në kushtet e lëvizjes osciluese të dy sipërfaqeve fërkuese në raport me njëra-tjetrën.
Korrozioni strukturor shkaktohet nga heterogjeniteti strukturor i aliazhit. Në këtë rast, një proces i përshpejtuar i shkatërrimit të korrozionit ndodh për shkak të aktivitet i rriturçdo përbërës aliazh.
Korrozioni i kontaktit termik ndodh për shkak të një gradienti të temperaturës, i shkaktuar nga ngrohja e pabarabartë e sipërfaqes së metalit.
Korrozioni kimik është një proces që konsiston në shkatërrimin e metalit kur ndërvepron me një agresiv. mjedisi i jashtëm. Lloji kimik i proceseve të korrozionit nuk ka asnjë lidhje me efektet e rrymës elektrike. Me këtë lloj korrozioni, ndodh një reaksion oksidativ, ku materiali i shkatërruar është në të njëjtën kohë reduktues i elementeve mjedisore.
Klasifikimi i llojeve të mjediseve agresive përfshin dy lloje të shkatërrimit të metaleve:
- korrozioni kimik në lëngjet jo elektrolitike;
- korrozioni i gazit kimik.
Korrozioni i gazit
Lloji më i zakonshëm i korrozionit kimik, korrozioni i gazit, është një proces korrozioni që ndodh në gazra në temperatura të ngritura. Ky problem është tipik për funksionimin e shumë llojeve të pajisjeve dhe pjesëve teknologjike (pajisje furre, motorë, turbina, etj.). Përveç kësaj, gjatë temperaturat e larta përdoret në përpunimin e metaleve presion të lartë
(ngrohja para rrotullimit, stampimi, farkëtimi, proceset termike etj.).
Veçoritë e gjendjes së metaleve në temperatura të ngritura përcaktohen nga dy nga vetitë e tyre - rezistenca ndaj nxehtësisë dhe rezistenca ndaj nxehtësisë. Rezistenca ndaj nxehtësisë është shkalla e qëndrueshmërisë së vetive mekanike të një metali në temperatura ultra të larta. Stabiliteti i vetive mekanike i referohet ruajtjes së forcës për një periudhë të gjatë kohore dhe rezistencës ndaj zvarritjes. Rezistenca ndaj nxehtësisë është rezistenca e një metali ndaj aktivitetit gërryes të gazrave në temperatura të ngritura. Shpejtësia e zhvillimit korrozioni i gazit
- përcaktohet nga një numër treguesish, duke përfshirë:
- temperatura atmosferike;
- komponentë të përfshirë në një metal ose aliazh;
- parametrat e mjedisit ku ndodhen gazrat;
- kohëzgjatja e kontaktit me mjedisin e gazit;
vetitë e produkteve korrozive.
- Procesi i korrozionit ndikohet më shumë nga vetitë dhe parametrat e filmit oksid që shfaqet në sipërfaqen e metalit. Formimi i oksidit mund të ndahet kronologjikisht në dy faza:
- adsorbimi i molekulave të oksigjenit në një sipërfaqe metalike që ndërvepron me atmosferën;
kontakti i një sipërfaqeje metalike me një gaz, duke rezultuar në një përbërje kimike.
Faza e parë karakterizohet nga shfaqja e një lidhje jonike, si pasojë e bashkëveprimit të atomeve të oksigjenit dhe sipërfaqes, kur atomi i oksigjenit merr një palë elektrone nga metali. Lidhja që rezulton është jashtëzakonisht e fortë - është më e madhe se lidhja e oksigjenit me metalin në oksid.
Shpjegimi për këtë lidhje qëndron në veprimin e fushës atomike mbi oksigjenin. Sapo sipërfaqja metalike mbushet me një agjent oksidues (dhe kjo ndodh shumë shpejt), në temperatura të ulëta, falë forcës van der Waals, fillon adsorbimi i molekulave oksiduese. Rezultati i reagimit është shfaqja e një filmi të hollë monomolekular, i cili bëhet më i trashë me kalimin e kohës, duke e komplikuar aksesin e oksigjenit. Në fazën e dytë ka reaksion kimik
, gjatë së cilës elementi oksidues i mediumit merr elektrone valente nga metali. Korrozioni kimik është rezultati përfundimtar i një reaksioni.
Klasifikimi i filmave oksid përfshin tre lloje:
- i hollë (i padukshëm pa pajisje speciale);
- mesatare (ngjyra të njollosura);
- i trashë (i dukshëm me sy).
Filmi i oksidit që rezulton ka aftësi mbrojtëse - ngadalëson ose madje pengon plotësisht zhvillimin e korrozionit kimik. Gjithashtu, prania e një filmi oksid rrit rezistencën ndaj nxehtësisë së metalit.
Megjithatë, me të vërtetë film efektiv duhet të plotësojë një sërë karakteristikash:
- të jetë jo poroz;
- kanë një strukturë të vazhdueshme;
- kanë veti të mira ngjitëse;
- ndryshojnë në inertitetin kimik në lidhje me atmosferën;
- të jetë e vështirë dhe rezistente ndaj konsumit.
Një nga kushtet e mësipërme - një strukturë e vazhdueshme ka një veçanërisht e rëndësishme. Kushti i vazhdimësisë është tejkalimi i vëllimit të molekulave të filmit të oksidit mbi vëllimin e atomeve të metalit. Vazhdimësia është aftësia e oksidit për të mbuluar të gjithë sipërfaqe metalike. Nëse ky kusht nuk plotësohet, filmi nuk mund të konsiderohet mbrojtës. Sidoqoftë, ka përjashtime nga ky rregull: për disa metale, për shembull, për elementët e magnezit dhe tokës alkaline (me përjashtim të beriliumit), vazhdimësia nuk është një tregues kritik.
Për të përcaktuar trashësinë e filmit oksid përdoren disa teknika. Cilësitë mbrojtëse të filmit mund të përcaktohen në kohën e formimit të tij. Për ta bërë këtë, studiohet shkalla e oksidimit të metaleve dhe parametrat e ndryshimit të shpejtësisë me kalimin e kohës.
Për oksidin e formuar tashmë, përdoret një metodë tjetër, e cila konsiston në studimin e trashësisë dhe karakteristikat mbrojtëse filmat. Për ta bërë këtë, një reagent aplikohet në sipërfaqe. Më pas, ekspertët regjistrojnë kohën që i duhet reagentit për të depërtuar dhe në bazë të të dhënave të marra nxjerrin përfundimin për trashësinë e filmit.
Kushtojini vëmendje! Edhe filmi oksid i formuar plotësisht vazhdon të ndërveprojë me mjedisin oksidues dhe metalin.
Shkalla e zhvillimit të korrozionit
Intensiteti me të cilin zhvillohet korrozioni kimik varet nga regjimi i temperaturës. Në temperatura të larta, proceset oksiduese zhvillohen më shpejt. Për më tepër, zvogëlimi i rolit të faktorit termodinamik në reaksion nuk ndikon në proces.
Ftohja dhe ngrohja e ndryshueshme kanë një rëndësi të konsiderueshme. Për shkak të stresit termik, shfaqen çarje në filmin e oksidit. Përmes vrimave, elementi oksidues arrin në sipërfaqe. Si rezultat, shtresë e re film oksid, dhe ai i mëparshmi qërohet.
Një rol të rëndësishëm luajnë edhe përbërësit e mjedisit të gaztë. Ky faktor është individual për lloje të ndryshme metalesh dhe është në përputhje me luhatjet e temperaturës. Për shembull, bakri gërryhet shpejt nëse bie në kontakt me oksigjenin, por është rezistent ndaj këtij procesi në një mjedis oksid squfuri. Për nikelin, përkundrazi, oksidi i squfurit është shkatërrues, dhe stabiliteti vërehet në oksigjen, dioksid karboni dhe një mjedis ujor. Por kromi është rezistent ndaj të gjitha mjediseve të mësipërme.
Kushtojini vëmendje! Nëse niveli i presionit të disociimit të oksidit tejkalon presionin e elementit oksidues, procesi i oksidimit ndalet dhe metali fiton stabilitet termodinamik.
Shpejtësia e reaksionit të oksidimit ndikohet gjithashtu nga përbërësit e aliazhit. Për shembull, mangani, squfuri, nikeli dhe fosfori nuk kontribuojnë në asnjë mënyrë në oksidimin e hekurit. Por alumini, silikoni dhe kromi e bëjnë procesin më të ngadalshëm. Kobalti, bakri, beriliumi dhe titani ngadalësojnë edhe më shumë oksidimin e hekurit. Shtesat e vanadiumit, tungstenit dhe molibdenit do të ndihmojnë në bërjen e procesit më intensiv, gjë që shpjegohet me shkrirjen dhe paqëndrueshmërinë e këtyre metaleve. Reaksionet e oksidimit ndodhin më ngadalë me një strukturë austenitike, pasi ajo është më e përshtatur ndaj temperaturave të larta.
Një faktor tjetër nga i cili varet shkalla e korrozionit janë karakteristikat e sipërfaqes së trajtuar. Një sipërfaqe e lëmuar oksidohet më ngadalë, dhe një sipërfaqe e pabarabartë oksidohet më shpejt.
Korrozioni në lëngjet jo-elektrolitike
Mediat e lëngshme jopërçuese (d.m.th. lëngjet jo elektrolite) përfshijnë sa vijon: lëndë organike, Si:
- benzen;
- kloroform;
- alkoolet;
- tetraklorur karboni;
- fenol;
- vaj;
- benzinë;
- vajguri etj.
Përveç kësaj, sasi të vogla të lëngjeve inorganike, të tilla si bromi i lëngshëm dhe squfuri i shkrirë, konsiderohen lëngje jo elektrolit.
Duhet të theksohet se vetë tretësit organikë nuk reagojnë me metale, megjithatë, në prani të një vëllimi të vogël papastërtish, ndodh një proces intensiv ndërveprimi.
Elementet që përmbajnë squfur në vaj rrisin shkallën e korrozionit. Gjithashtu, temperaturat e larta dhe prania e oksigjenit në lëng intensifikojnë proceset e korrozionit. Lagështia intensifikon zhvillimin e korrozionit në përputhje me parimin elektromekanik.
Një faktor tjetër në zhvillimin e shpejtë të korrozionit është bromi i lëngshëm. Në temperaturat normaleështë veçanërisht shkatërrues për çeliqet me karbon të lartë, aluminin dhe titanin. Efekti i bromit në hekur dhe nikel është më pak i rëndësishëm. Plumbi, argjendi, tantali dhe platini tregojnë rezistencën më të madhe ndaj bromit të lëngshëm.
Squfuri i shkrirë reagon në mënyrë agresive me pothuajse të gjitha metalet, kryesisht me plumbin, kallajin dhe bakrin. Squfuri ka më pak efekt mbi çeliqet e karbonit dhe titanin dhe pothuajse shkatërron plotësisht aluminin.
Masat mbrojtëse për strukturat metalike të vendosura në mjedise të lëngshme jo përçuese elektrike kryhen duke shtuar metale që janë rezistente ndaj një mjedisi specifik (për shembull, çeliqet me përmbajtje të lartë krom).
Gjithashtu përdoren veshje të posaçme mbrojtëse (për shembull, në ambiente ku ka shumë squfur përdoren veshje alumini).
Metodat e mbrojtjes nga korrozioni
Metodat e kontrollit të korrozionit përfshijnë:
Zgjedhja e një materiali specifik varet nga efikasiteti i mundshëm (përfshirë teknologjik dhe financiar) të përdorimit të tij.
- Parimet moderne të mbrojtjes së metaleve bazohen në metodat e mëposhtme:
- Përmirësimi i rezistencës kimike të materialeve. Materialet kimikisht rezistente (plastika me polimer të lartë, qelqi, qeramika) e kanë provuar veten me sukses.
- Izolimi i materialit nga mjedisi agresiv.
- Reduktimi i agresivitetit të mjedisit teknologjik. Shembuj të veprimeve të tilla përfshijnë neutralizimin dhe heqjen e aciditetit në mjedise gërryese, si dhe përdorimin e frenuesve të ndryshëm.
Mbrojtje elektrokimike (aplikim i rrymës së jashtme).
- Metodat e mësipërme ndahen në dy grupe:
- Rritja e rezistencës kimike dhe izolimi aplikohen përpara se struktura e çelikut të vihet në shërbim.
Reduktimi i agresivitetit të mjedisit dhe mbrojtja elektrokimike përdoren tashmë në procesin e përdorimit të produkteve metalike. Përdorimi i këtyre dy teknikave bën të mundur futjen e metodave të reja të mbrojtjes, si rezultat i të cilave mbrojtja sigurohet nga ndryshimi i kushteve të funksionimit. Një nga metodat më të përdorura të mbrojtjes së metaleve - veshja galvanike kundër korrozionit - nuk është ekonomikisht fitimprurëse për sipërfaqe të mëdha. Arsyeja është
kosto të larta për procesin përgatitor. Veshja metalike zë një vend kryesor midis metodave të mbrojtjes.
- materialet e bojës dhe llakut
- . Popullariteti i kësaj metode të luftimit të korrozionit është për shkak të një kombinimi të disa faktorëve:
- mundësi të shumta për zgjidhje dekorative;
- mirëmbajtja;
- justifikimi ekonomik.
Në të njëjtën kohë, përdorimi i materialeve gjerësisht të disponueshme nuk është pa disavantazhet e tij:
- lagja jo e plotë e sipërfaqes së metalit;
- ngjitje e dobët e veshjes me metalin bazë, gjë që çon në akumulimin e elektrolitit nën veshjen kundër korrozionit dhe, në këtë mënyrë, nxit korrozionin;
- poroziteti që çon në rritjen e përshkueshmërisë së lagështirës.
E megjithatë, sipërfaqja e lyer mbron metalin nga proceset gërryese edhe me dëmtime fragmentare të filmit, ndërsa veshjet e papërsosura galvanike madje mund të përshpejtojnë korrozionin.
Veshje organosilikat
Korrozioni kimik praktikisht nuk vlen për materialet organosilikat. Arsyet për këtë qëndrojnë në rritjen e stabilitetit kimik të përbërjeve të tilla, rezistencën e tyre ndaj dritës, vetitë hidrofobike dhe thithjen e ulët të ujit. Organosilikatet janë gjithashtu rezistente ndaj temperaturat e ulëta, kanë veti të mira ngjitëse dhe rezistencë ndaj konsumit.
Problemet e shkatërrimit të metaleve për shkak të korrozionit nuk zhduken, pavarësisht zhvillimit të teknologjive për t'i luftuar ato. Arsyeja është rritja e vazhdueshme e vëllimeve të prodhimit të metaleve dhe gjithnjë e më shumë kushte të vështira funksionimin e produkteve të prodhuara prej tyre. Është e pamundur të zgjidhet plotësisht problemi në këtë fazë, kështu që përpjekjet e shkencëtarëve janë përqendruar në gjetjen e mënyrave për të ngadalësuar proceset e korrozionit.
