Manieren om corrosie te bestrijden

Metalen zijn chemische elementen die oxidatiereductiereacties aangaan. Het ongecontroleerde proces heet corrosie. Als het oppervlak van het metalen onderdeel niet wordt beschermd tegen contact met agressieve stoffen, zal de sterkte van de structuur na verloop van tijd onherroepelijk afnemen. Een op de zes hoogovens in de wereld werkt om verliezen door corrosie te compenseren. Volgens onderzoek van het Instituut voor Fysische Chemie van de Nederlands Academie van Wetenschappen bedraagt het jaarlijkse verlies aan ijzer 10%.

Mechanismen van metaalvernietiging door corrosie

Metaalvernietiging treedt op in de zone waar het productoppervlak in contact komt met het agressieve medium. Interacties genereren nieuwe chemische verbindingen van het metaal, zoals oxiden en zouten. De structuur van de derivaten kan dicht zijn, waardoor het metaaloppervlak tegen verdere aantasting wordt beschermd, of los, in welk geval de roestkorst toeneemt en het oxidatieproces doorgaat.

De dichte beschermlaag kan dan afbreken in een vijandige omgeving – en opnieuw reageren om toegang te krijgen tot het oppervlak. Er zijn vele factoren die corrosie van een metaal veroorzaken.Bescherming is essentieel:

1. van chemisch agressieve omgevingen in de atmosfeer, het aquatisch milieu en de ondergrond;

2. elektrochemische processen in elektronendamp;

3. zwerfstromen;

4. biocorrosie;

En elk van de schadelijke factoren en hun som heeft een veelzijdig effect op de externe en interne structuur van het metaal.De corrosieprocessen vinden plaats in de natuurlijke omgeving van een metaal, waarbij elke factor een specifieke rol speelt:

1. Betonconstructies in de aardkorst, buisleidingen, kolommen zijn afhankelijk van bodemgesteldheid en grondwatersamenstelling.

2. Hoe meer vochtige dampen en agressieve zure gassen zich in de lucht bevinden, hoe ernstiger de atmosferische corrosie.

3. De vloeibare media in zoet of zout water verschillen in hun agressiviteit afhankelijk van de zoutsamenstelling van de elektrolyt en de chemische agressor.

Zijn alle metalen onderhevig aan corrosie?

De edele metalen platina, zilver en goud reageren niet chemisch, zijn inert en corroderen niet.

Dichte oxidelagen worden gevormd op het oppervlak van chroom, nikkel, titanium, zink, cadmium en aluminium. Sommige coatings zijn echter niet voldoende resistent en verslechteren in een zure of alkalische omgeving.

Koper en ijzer hebben zelfs geen minimale bescherming – het oppervlak wordt voortdurend geoxideerd, aangezien een poreuze laag wordt gevormd die de toegang tot corrosieve gassen niet blokkeert.

Koper heeft een groene patina.IJzeren structuren corroderen met verschillende kleuren, afhankelijk van de omstandigheden:

1. In het watermilieuBij gebrek aan zuurstof ontstaat een gele FeO(OH) aanslag

   O.

2. In droge luchten zelden roestbruin Fe2O3.

3. Blootstelling van metaal aan luchtvochtigheidresultaten in rode Fe2O3* schaal

   O.

4. Zwarte schaal Fe3O4is een ferromagnetisch, kunstmatig gecreëerd om het metaal supergeleidend te maken.

De tendens die de corrosieve werking van de omgeving versterkt wanneer metalen met elkaar in contact komen, is vastgesteld. Ze zijn verdeeld in vijf groepen volgens hun affiniteit. De metalen van dezelfde groep zijn niet antagonistisch, ze kunnen samen worden gebruikt. De metalen van verschillende groepen in contact versterken elektrochemische corrosie.

1. 1 groep– magnesium.

2. groep 2– Cadmium, aluminium, zink.

3. Groep 3– Lood, tin, ijzer en koolstofstaal.

4. Groep 4– Chroom en chroomnikkelstaal, chroom, nikkel.

5. groep 5– koper en zijn legeringen met nikkel, zilver.

Het meest voorkomende bouwmetaal op aarde is ijzer. Bescherming tegen corrosie in stalen en aluminium constructies verlengt de levensduur van het product en voorkomt ongelukken.

Voorwaarden voor corrosie:

1. Langdurige blootstelling aan vocht, zuren of alkaliën.

2. Temperatuurschommelingen.

3. Verschuivende belastingen, trillingen en wrijving op het metaal.

4. Blootstelling aan straling.

5. Blootstelling aan wervelstromen, statische elektriciteit, directe stromen en elektromagnetische straling.

6. Biologische vernietiging van metaal door bacteriën.

Soorten corrosie

De corrosieschade aan structuren hangt af van het soort metaal, maar leidt steevast tot structurele schade en sterkteverlies. Onregelmatige corrosie ziet eruit als het afbladderen van broze korrels over het gehele oppervlak. Vaker falen bevestigingsmiddelen van andere materialen bij de verbinding. Bijvoorbeeld, aluminium klinknagels op titanium platen worden vernietigd terwijl het basismetaal intact blijft.

Corrosie kan zich onzichtbaar onder het oppervlak verspreiden, waardoor stratificatie ontstaat. Intergranulair – breekt de structuur af, het onderdeel verliest sterkte door verlies van interne bindingen. Vocht komt in de spleet tussen twee tegen elkaar liggende delen, waardoor spleetcorrosie ontstaat. Door putschade op diepte kunnen doorboringen ontstaan.

Alle soorten corrosie en de voorwaarden voor het optreden ervan worden bestudeerd, er worden steeds meer nieuwe methoden voor oppervlaktebescherming tegen metaalcontact met de externe omgeving uitgevonden.

Manieren om de corrosiesnelheid te verminderen

De meest doeltreffende manier om metalen resistenter te maken is het toevoegen van liganden die de eigenschappen van het materiaal wijzigen. Zo ontstaan speciale roestvrije staalsoorten en andere legeringen.

Er worden verschillende soorten bescherming gebruikt:

1. Passief;

2. Actief;

3. Structurele.

Als het doel is het oppervlak passief te beschermen, worden verschillende soorten coatings gebruikt. Zij vormen een ondoordringbare film van verschillende dikte en doel.

niet-metalen coatings:

1. Chemische bescherming– Nitreren, fosfateren – toepassing van corrosie-inhibitoren met daaropvolgende fixatie.

2. Aanbrengen van coatings.

3. Polymeer poedercoating.

Alle genoemde beschermingsmethoden zijn doeltreffend zolang er geen barsten of schilfers in het oppervlak zitten. Zij vereisen systematische vernieuwing, zijn niet van toepassing in ontoegankelijke omgevingen.

Voordat een nieuwe coating op het oppervlak wordt aangebracht, moet de oude worden verwijderd. Metaal wordt ontdaan van verfresten, roestsporen, ontvet en in de grondverf gezet. Het proces is arbeidsintensief.

Actieve corrosiebestrijding door elektrochemische afbraak in galvanische dampen in een vochtige omgeving. In dit geval wordt een opofferingsanode geïnstalleerd als het destructieve metaal, zoals in elektrische warmwaterketels. Op de structuur kan een elektrisch veld worden toegepast dat het elektrodepotentiaal van het constructiemetaal verhoogt.

De constructiemethode – isolerende pads worden tussen antagonistische metalen geplaatst, neutrale legeringen worden gebruikt.

Soorten niet-metalen oppervlaktecoatings

Vele samenstellingen zijn beschikbaar en worden gebruikt voor algemene technische en speciale toepassingen. De groep omvat primers, vulmiddelen, vernissen en verven.

Soorten bescherming:

1. Silicaat emailWerken bij hoge temperatuur in een agressieve omgeving. Spiegelfilm beschermt het oppervlak zeer goed, maar onder de schokbelasting raakt de laag bedekt met scheuren, de hermetische afsluiting wordt aangetast.

2. Polymere films, gemaakt door dompelen, vortexen en gas-thermisch spuiten van vloeibare IMS polystyreen, polypropyleen, fluoroplastic, epoxyharsen. Er wordt een dunne film gevormd, met een mogelijk anti-wrijvingseffect.

3. Door de onderdelen te fosfateren in een oplossing van zink- en fosforzoutenProduceert een film die bestand is tegen hete zoutoplossingen.

4. HumirovaniDe binnenoppervlakken van alkali- en zuurreservoirs en leidingen worden voorbehandeld met galvanisatie. Eurober coating niet bestendig, moet na enkele jaren gebruik worden vervangen.

5. Oxiderende.Geblauwd staal met een “dikke” blauwzweem wordt verkregen door een speciale alkali-behandeling met elektrische stroom. Een 1,5 micron dik oppervlak geeft corrosiebescherming voor de levensduur van het onderdeel.

Soorten galvaniseren

Het galvaniseringsproces is gebaseerd op het gebruik van elektrolyt en gelijkstroom. De elektrolyt is een oplossing voor verchromen, verzinken of vernikkelen. Een van de gebruikte elektroden is een deel waarop een gelijkmatige laag bekleding is aangebracht. Proces is complex, hangt af van vele factoren en gewenste dikte van beschermende coating. Het wordt gebruikt om het oppervlak van ferro- en non-ferrometalen te behandelen. Door anodisatie kunnen beschermende lagen van verschillende dikte en structuur – poreus, kneedbaar, hard – worden verkregen.

Er zijn technieken ontwikkeld:

1. Chemisch en elektrolytisch vernikkelen;

2. Nikkel cementatie;

3. Anodiseren van aluminium en zijn legeringen;

4. galvaniseren;

5. Koperen beplating;

6. Chemische passivering;

7. Elektrolytisch polijsten;

8. Meerlagige coatings.

Een inleiding tot enkele van deze galvanische processen.

Coating van aluminium

Anodiseren van aluminium en zijn legeringen is een gebruikelijke methode om unieke kenmerken te verkrijgen voor een lichtgewicht metaal. Zo verliest een Glock-pistool van dergelijk materiaal zijn bruikbaarheid niet na een maand onderdompeling in zeewater.

Oppervlaktestructuren kunnen worden bereikt door anodiseren om roestvrij staal of kunststof met verschillende texturen te imiteren. Een vorm van galvaniseren, “emulgeren” vormt een matte of heldere beschermende film van hoge sterkte.

Zink coating

Het verzinken vindt plaats op de kathode, wordt gekenmerkt door het behoud van de oppervlakte-eigenschappen, zelfs na beschadiging van de beschermende coating, en voorkomt roestvorming. Maar zink is gevoelig voor harsen, vetten en oliën.

De elektrolyse vindt plaats in een bad met een alkalische of licht zure elektrolyt. De alkalische behandeling is geschikt voor ingewikkelde vormen; de zure behandeling produceert een chroomachtige decoratieve laag. Kortstondige passivering beschermt het oppervlak tegen atmosferische zuurstof.

Als een nikkelelektrolyt in het platingbad wordt geladen, is de resistente coating geschikt voor olie- en houtbewerkingsapparatuur.

Cementatie

Het aanbrengen van een nikkelbekleding op het oppervlak door carboneren is nuttig voor roestvrij en ijzerhoudend staal. Gelegeerd heeft verhoogde slijtvastheid. Niet alleen de poriën in het ferrostaal worden gesloten, maar ook de interkristallijne spleten, die de corrosieweerstand van de dubbellaagse coating verhogen.

Cementatie, de naam die gegeven wordt aan de primaire galvanische bekleding voor het uitpersen van de vloeibare elektrolyt. Later is er geen onthechting van de film op complex gevormde aluminium onderdelen. Onder de basislaag van de chemische of elektrochemische vernikkeling wordt een beschermend substraat gevormd.

Eigenschappen van chemisch vernikkelen

Na cementeren of verkoperen beschermt een chemische nikkellaag het product tegen thermische corrosie, door toevoeging van 10% fosforzouten. Maar de weerstand van de coating kan worden verhoogd door toevoeging van fosfor en boor. Vervolgens maakt de verhoogde oppervlaktehardheid het mogelijk het materiaal te gebruiken voor krukassen, zuigerpennen, cilinders. De kosten van chemisch vernikkelen zijn veel hoger dan die van elektrolytisch vernikkelen.

Chemische passivering

Zelfs roestvrij staal zonder oppervlaktebescherming kan pitting vertonen. De chemische passivering gebeurt eveneens in een galvanisch bad. De gebruikte elektrolyten zijn chromaten en molybdaten in een nitraatmedium, allemaal sterk oxiderende stoffen die het metaal beschermen tegen agressieve milieu-invloeden.

De oxidelaag die op het oppervlak wordt gevormd is onoplosbaar in water. Voor een langdurige werking wordt de film beschermd – het oppervlak wordt gelakt met corrosieremmers. Het chemisch passiveren van messing geeft het niet alleen een beschermende, decoratieve kwaliteit.

Welke methode van metaalbescherming wordt gekozen hangt af van de toepassingsvoorwaarden.

Technische structurele bescherming tegen roest

Corrosie kan volledig worden onderdrukt door het metalen onderdeel in een met inert gas gevulde kamer te plaatsen. Dit is in de praktijk niet mogelijk. Daarom worden corrosieremmingsmethoden door het elimineren van schadelijke factoren gebruikt.

Stoomketels gebruiken ontlucht water om zuurstof en kooldioxide te verwijderen, wat leidt tot pitting van stoompijpen en headerbuizen. Verwijdering van hardheidszouten en chloriden.

Elektrochemische bescherming van boorplatforms, ondergrondse pijpleidingen en constructies. Ze zijn als kathode verbonden met de gelijkstroomkring. Inerte hulpelektroden dienen als anode. Deze bescherming wordt beschermende afscherming genoemd.

Specialisten beschouwen de meest ingewikkelde reeks maatregelen tegen het uitvallen van nutsvoorzieningen in de grond. Bodemcorrosie is wispelturig en verraderlijk. Elektrochemische bescherming houdt rekening met de eigenaardigheid en vochtigheid van de bodem, waardoor een kathodische of anodische beschadiging ontstaat.

In ingegraven onderdelen wordt gebruik gemaakt van resistente coating van oppervlakken met mastiek of polymeren in de vorm van tapes, smelt en email. Effectieve bitumineuze coating met een dikte van 3-9 mm.

Pijpleidingen van tientallen of honderden kilometers worden gelegd op een bedding van gelijke zuurgraad. Het bedekken van zure zones met zand of kalk wordt gebruikt om het ontstaan van galvanische dampen te voorkomen. Over de gehele lengte van de pijpleiding worden kathodische beschermingsstations geïnstalleerd.

Conclusie

Metaalcorrosie kan niet worden gestopt, maar de gevolgen ervan kunnen worden verminderd door een aantal technische methoden. Zonder bescherming gaat het metaal snel achteruit, met rampzalige gevolgen.