Характеристики хімічної корозії і як її усунути
Хімічна корозія являє собою процес, який полягає в руйнуванні металу при взаємодії з агресивними зовнішніми середовищами.
Різновид корозійного процесу хімічного типу не матиме зв’язку з впливом струму (електрики). При такому типі корозії відбувається окислювальна реакція, де матеріал руйнування одночасно є відновником елементів середовища.
Класифікація видів агресивних середовищ буде включати в себе два типи металевого руйнування-хімічна корозія до неелектролітних рідин і газова хімічна корозія.
Корозія газового типу
Загальні відомості
Найбільшою різновидом хімічної корозії-газової-являють собою процес корозійного типу, який відбувається в газі при підвищенні температури. Зазначена проблема буде характерною для роботи більшості типів технологічного обладнання, а ще деталей (двигунів, арматури печей, турбін та іншого). Більш того, надвисокі температури застосовуються для обробки металів під високим тиском (прогрівання перед прокаткою, куванням, штампуванням, термічним процесом та інше).
Особливості металів і їх стану при підвищеній температурі буде обумовлювати двома властивостями – жаростійкістю і жароміцністю. Останнє-це ступінь стійкості властивостей механічного характеру при дуже високих температурах. Під стійкістю механічних властивостей можна розуміти збереження міцності протягом тривалого часу і опірності повзучості. Стійкість до жару – це стійкість металу до корозійної активності газів в умовах підвищеної температури.
Швидкість розвитку корозії газового типу обумовлюється близько показників, серед яких:
Атмосферна температура.- Компоненти, які входять в сплав або метал.
- Параметри середовища, де є гази.
- Тривалість контактування з середовищем з газу.
- Властивість продуктів корозійного типу.
На процес корозії великий вплив будуть надавати властивості і параметри оксидної плівки, яка з’явилася на поверхні з металу.
Освіта оксиду можна розділити все на пару етапів (хронологічно):
Перший етап буде характеризуватися отриманням іонного зв’язку, як наслідок взаємодії кисню і атомних поверхонь, коли кисневий атом починає відбирати електрони у металу. З’являється зв’язок починає відрізнятися винятковою силою-вона набагато більше, ніж зв’язок кисню з металом при окисленні.
Пояснення подібного зв’язку буде критися в дії атомного поля на кисень. Як тільки металева поверхня стане наповнюватися окислювачем (а це швидко відбувається), в умовах низької температури, починається адсорбція окислювальної молекули. Результатом реакції буде поява найтоншої мономолекулярної плівки, яка через деякий час стає товщі, що лише ускладнює кисневий доступ. На другому етапі буде відбуватися хімічна реакція, при якій окислювальний елемент середовища починає відбирати у металу електрони валентного типу. Корозія хімічного типу є кінцевим результатом реакції.
Характеристики оксидної плівки
Пропонуємо розглянути характеристики хімічної корозії.
Класифікація оксидних плівок має 3 різновиди:
- Тонкі (вони непомітні без особливого приладу).
- Середні (кольори побіглості).
- Товсті (видно людському оку).
Отримана оксидна плівка має захисні можливості-вона буде сповільнювати або навіть в повній мірі пригнічувати розвиток корозії. Ще наявність плівки підвищити стійкість металу до жару.
Але, дійсно ефективна плівка повинна мати наступні характеристики:
- Не бути пористою.
- Володіти суцільною структурою.
- Мати прекрасні адгезійні властивості.
- Відрізняються інтертностью хімічного типу відносно з атмосферою.
- Бути твердою, а також володіти стійкістю до зносу.
Одна з умов, зазначених вище-суцільна структура володіє особливо важливим значенням. Умовою суцільності буде перевищення молекулярного обсягу оксидної плівки над об’ємом металевих атомів. Суцільність – це можливість оксиду накрити повним шаром всю металеву поверхню. Якщо не дотримуватися умову, то плівка не буде захисною. Але, з такого правила є винятки – для певних металів, наприклад, елементів лужно-земельних груп (винятком буде берилій) і магнію, суцільність не є до критичних важливих показників.
Щоб встановити товщину плівки оксидного типу, застосовується пару методик. Захисні властивості плівки можна виявити при утворенні. Для цього слід вивчити швидкість металевого окислення, і параметри змін швидкості за часом. Для вже сформованого оксиду використовується інший метод, який полягає в дослідженні товщини і характеристик захисного типу плівки. Для цього на поверхню слід накладати реагент. Далі фахівці будуть фіксувати час, який потрібен для появи реагенту, і на підставі даних слід зробити висновок про товщину плівки.
Зверніть увагу, що навіть остаточно з’явилася оксидна плівка і далі буде взаємодіяти з окислювальним середовищем, а також металом.
Швидкість появи корозії
Інтенсивність, з якою розвивається корозія хімічного типу буде залежати від режиму температури. При високій температурі процеси окислення починають розвиватися стрімкіше. При цьому зниженні ролі термодинамічного фактора протікання реакції не впливатиме на сам процес. Важливе значення матиме охолодження і змінне прогрівання. Через термічного напруги в оксидній плівці почнуть з’являтися тріщини. Через діри елемент окислення потрапить на поверхню. В результаті з’являється новий шар плівки оксидного типу, а колишній починає відшаровуватися.
Не останню роль будуть грати компоненти газового середовища. Такий фактор індивідуальний для різних типів металів і буде узгоджуватися з коливаннями температур. Наприклад, мідь буде швидко подаватися корозії, якщо вона буде контактувати з киснем, але ще відрізняється стійкістю до процесу в середовищі сірчаного оксиду. Для нікелю ж оксид згубний, а стійкість видно в кисні, діоксиді вуглецю і водному середовищі. А ось хром здатний проявлятися у всіх середовищах, які перераховані. Якщо рівень тиску дисоціації оксиду буде перевищувати тиск елемента оксиленія, то сам процес зупиниться і знайде термодинамічну стійкість.
На швидкість реакції окислення впливатимуть і компоненти сплаву. Наприклад, сірка, марганець, фосфор і нікель ніяк не сприятимуть окисленню заліза. А ось кремній, алюміній і хром сильно уповільнюють процес. Ще сильніше це робить мідь, окислення заліза, кобальт, титан і берилій. Зробити процес інтенсивніше допомагають добавки вольфраму, ванадію і молібдену, що пояснюється летючістю і легкоплавкостью таких металів. Найповільніші процеси хімічної корозії протікають при аустенітної структурі, тому що вона найкраще пристосована до високої температури. Ще одним фактором, від якого буде залежати швидкість – характеристика обробленої поверхні. Гладка поверхня буде окислюватися повільніше, а нерівна набагато швидше.
Корозія в неелектролітних рідинах
Загальні відомості
До рідких неелектропровідних середовищ (а точніше, неелектролітних рідин) можна віднести такі органічні речовини, наприклад:
- Гас.
- Бензол.
- Бензин.
- Хлороформ.
- Нафта.
- Спирт.
- Фенол.
- Тетрахлорид вуглецю.
Ще до таких рідин зараховують малу кількість рідин неорганічного типу, наприклад, рідкий бром і сірка, яка розплавлена. При цьому слід зазначити, що розчинники органічного типу самі по собі не будуть вступати в реакцію з металами, але, при наявність маленького обсягу домішок з’являється інтенсивний процес взаємодій. Швидкість корозії збільшують знаходяться в нафті елементів з вмістом сірки.
Також, для посилення корозійних процесів потрібні високі температури. Волога буде інтенсифікувати розвиток корозії за електромеханічним принципом. Ще одним фактором швидкого корозійного розвитку – бром в рідкому вигляді. При нормальній температурі він особливо руйнівно буде впливати на високовуглецеві сталі, титан і алюміній. Менш істотно вплив брому на нікель і залізо, а найбільшу стійкість до рідкого типу брому будуть показувати тантал, свинець, платина і срібло.
Розплавлена сірка буде вступати в агресивні реакції практично з усіма металами, і в першу чергу з оловом, свинцем і міддю. На вуглецеві марки титан і стали сірка буде впливати менше, а ще практично повністю руйнує алюміній. Захисні дії для металевих конструкцій, які знаходяться в неелектропровідних середовищах рідкого типу, проводять додаванням стійким до певного середовища металом (наприклад, сталей з великим вмістом хрому). Ще використовуються особливі захисні покриття (наприклад, в середовищі, де є багато сірки, застосовують алюмінієві покриття).
Способи захисту від корозії
Способи боротьби з корозією будуть включати в себе:
Обробку головного металу захисним шаром (наприклад, нанесення лакофарбового матеріалу).- Застосування інгібіторів (арсенітів або хроматів).
- Впровадження матеріалів, які стійкі до корозійних процесів.
Підбір певного матеріалу буде залежати від потенційної ефективності (тут є вигляді фінансової та технологічної) її застосування.
Сучасні принципи щодо захисту металу від хімічної корозії металу будуть засновані на наступних методиках:
Зазначені методики будуть поділятися на дві групи:
- Підвищення опірності хімічного типу і ізолювання буде застосовуватися до того, як металева конструкція запускається у використанні.
- Зменшення агресивності і захисту електрохімічного типу застосовується вже при застосуванні виробів і металу. Використання обох методик дає можливість впроваджувати нові захисні методи, і в результаті захист буде забезпечуватися зміною експлуатаційних умов.
Одним з найбільш часто використовуваних методів захисту металу є антикорозійне гальванічне покриття, але це економічно нерентабельно при великій площі поверхні. Причина у великих витратах на процес підготовки. Провідне місце серед методів по захисту буде займати покриття металу лакофарбовим матеріалом.
Популярність такого способу боротьба з корозією обумовлена сукупністю факторів:
- Високі властивості захисту (відштовхування рідин, гідрофобність, невисока газова проникність і паропроникність).
- Технологічність.
- Великі можливості для рішень декоративного типу.
- Ремонтопридатність.
- Економічна виправданість.
У той же час застосування широкодоступних матеріалів теж має недоліки:
- Неповна повага поверхні металу.
- Порушено зчеплення покриття з головним металом, покриттям проти корозії, і почне сприяти корозії.
- Пористість, яка призводить до підвищеного рівня проникності вологи.
І все-таки, пофарбована поверхня захищає метали від процесів корозії навіть при локальному пошкодженні плівки, тоді як недосконалі покриття гальванічного типи здатні навіть прискорити корозію.
Органсиликатные типи покриттів
Для якісного захисту від корозії радять застосування металів з великим рівнем гідрофобності, непроникності газових, водних і парових середовищах. До числа подібних матеріалів можна віднести органосилікати. Корозія хімічного типу майже не поширюється на органосилікатні матеріали. Причини того будуть критися в підвищеній хімічній стійкості композицій, їх стійкості до світла, невисокому рівні водопоглинанні і гідрофобних якостей.