Metoder för bekämpning av rost

Metaller är kemiska element som deltar i oxidations-reduktionsreaktioner. En okontrollerad process kallas korrosion. Om metalldelens yta inte skyddas mot kontakt med aggressiva ämnen uppstår en irreversibel förlust av hållfasthet med tiden. Var sjätte masugn i världen arbetar för att kompensera för korrosionsförluster. Enligt forskning från Institutet för fysikalisk kemi vid den Svenska vetenskapsakademin är den årliga förlusten av järn 10 %.

Mekanismer för metallförstöring genom korrosion

Metallnedbrytning sker i det område där produktens yta kommer i kontakt med det korrosiva mediet. Samverkan leder till att nya kemiska föreningar av metallen bildas – oxider och salter. De härledda föreningarnas struktur kan vara tät, vilket skyddar metallens yta från ytterligare förfall, eller lös, då rostskorpan ökar, och oxidationsprocessen av metallen fortsätter.

Den tjocka skyddsfilmen kan sedan brytas ner i en ogynnsam miljö – den reagerar igen och gör ytan tillgänglig. Det finns många faktorer som orsakar korrosion i en metall.Skydd är nödvändigt:

1. från kemiskt aggressiva miljöer i atmosfären, vatten och under jord;

2. elektrokemiska processer i elektronpar;

3. strömavbrott;

4. Biokorrosion;

Varje skadlig faktor och dess summa har en mångfacetterad effekt på metallens yttre och inre struktur.Processerna för metallnedbrytning i naturen sker i en miljö där varje faktor spelar en roll:

1. Betongkonstruktioner i jordskorpan, rörledningar och pelare beror på markens egenskaper och grundvattnets sammansättning.

2. Ju mer fuktiga ångor och frätande sura gaser som finns i luften, desto mer atmosfärisk korrosion uppstår.

3. Vätskemedier i söt- eller saltvatten har olika aggressivitet beroende på elektrolytens saltsammansättning och den kemiska angriparen.

Är alla metaller känsliga för korrosion?

De ädla metallerna platina, silver och guld genomgår inga kemiska reaktioner; de är inerta och korroderar inte.

Täta oxidfilmer bildas på ytan av krom, nickel, titan, zink, kadmium och aluminium. Vissa beläggningar är dock inte tillräckligt motståndskraftiga, försämras i sura eller alkaliska miljöer.

Koppar och järn ger inte ens ett minimalt skydd – ytan är permanent oxiderad eftersom ett poröst skikt bildas som inte blockerar tillgången till frätande gaser.

Koppar har en grön patina.Järnkonstruktioner korroderar med olika färger beroende på förhållandena

1. I vattenhaltiga miljöerEn gul FeO(OH)-skala bildas om det råder syrebrist

   O.

2. I torr luftoch sällan rostbrun Fe2O3.

3. Effekten av luftfuktighet på metallenleder till en röd Fe2O3*-skala

   O.

4. Svart Fe3O4-skalaär en ferromagnetisk metall som skapas på konstgjord väg för att göra metallen supraledande.

Ett mönster har etablerats som ökar de korrosiva effekterna i miljön när metaller kommer i kontakt med varandra. De är indelade i fem grupper beroende på deras affinitet. Metaller i samma grupp är inte antagonister, utan kan användas tillsammans. Ingen av metallerna i någon av grupperna reagerar kemiskt, vilket ökar risken för korrosion.

1. 1 grupp– magnesium.

2. 2 grupp– kadmium, aluminium, zink.

3. grupp 3– Bly, tenn, järn och kolstål.

4. Grupp 4– Krom och krom-nickelstål, krom, nickel.

5. Grupp 5– Koppar och dess legeringar med nickel, silver.

Järn är den vanligaste konstruktionsmetallen på jorden. Brottskydd av stål och aluminium förlänger produktens livslängd och förebygger olyckor.

Förutsättningar för korrosion är:

1. Långvarig exponering för fukt, syror eller alkalier.

2. Temperaturfluktuationer.

3. Variabel stress, vibrationer och friktion på metallen.

4. Strålningsexponering.

5. Exponering för virvelströmmar, statisk elektricitet, likströmmar, elektromagnetisk strålning.

6. Biologisk destruktion av metall genom bakterier.

Typer av korrosion

Hur korrosionsskador på konstruktioner ser ut beror på typen av metall, men leder alltid till strukturella skador och förlust av hållfasthet. Fast korrosion ser ut som en flagnande oregelbunden skorpa av spröda korn över ytan. Det händer ofta att fästelement av andra material går sönder vid skarven. Till exempel förstörs aluminiumnitar på titanplattor medan basmetallen förblir intakt.

Korrosion kan spridas osynligt under ytan och skapa delaminering. Interkristallin – förstör strukturen, delen förlorar sin hållfasthet på grund av förlusten av interna bindningar. Fukt kan tränga in i springan mellan de två delar som sitter ihop, vilket skapar förutsättningar för sprickkorrosion. Punkteringsfel på djupet kan skapa genomgående hål.

Alla typer av korrosion och deras förutsättningar har studerats och fler och fler metoder har utarbetats för att skydda ytan från metallkontakt med miljön.

Sätt att minska korrosionshastigheten

Det effektivaste sättet att förbättra metallmotståndet är att tillsätta ligander som ändrar materialets egenskaper. Så här skapas speciella rostfria stål och andra legeringar.

Enskilda typer av skydd används:

1. Passiv;

2. Aktiv;

3. Konstruktivt.

Om syftet är att passivt skydda en yta används olika typer av beläggningar. De bildar en ogenomtränglig film av varierande tjocklek och syfte.

Icke-metalliska beläggningar:

1. Kemiskt skydd– Nitrering, fosfatering – applicering av korrosionsinhibitorer med efterföljande fixering.

2. Applicering av färgbeläggningar.

3. Polymerpulverbeläggning.

De angivna skyddsmetoderna är effektiva så länge som det inte finns några sprickor eller fläckar på ytan. De kräver systematisk förnyelse och kan inte användas i otillgängliga miljöer.

Innan en ny beläggning kan appliceras på en yta måste den gamla beläggningen avlägsnas. Långvarig exponering för fukt, syror eller alkaliska lösningar Ta bort lackrester och rostfläckar, avfettning, grundmålning med primer. Processen är arbetsintensiv.

Aktiv korrosionsskydd ger elektrokemisk nedbrytning som sker i galvaniska ångor i en fuktig miljö. I detta fall används en offeranod som destruktiv metall, som i elektriska varmvattenpannor. Ett elektriskt fält kan appliceras på konstruktionen, vilket ökar konstruktionsmetallens elektrodpotential.

genom att använda konstruktionsmetoden – isolerande kuddar placeras mellan de antagonistiska metallerna, neutrala legeringar används.

Typer av icke-metalliska ytbeläggningar

Många formuleringar, både för allmänna och speciella tillämpningar. Gruppen omfattar grundfärger, fyllmedel, lacker och färger.

Typer av skydd:

1. SilikatemaljerFungerar vid hög temperatur i aggressiva miljöer. Den blåblanka filmen skyddar ytan perfekt, men spricker när den utsätts för stötar och läckaget försämras.

2. Polymerfilmer, Skapade genom doppning, virvelbildning och gastermisk sprutning av flytande IMS-polystyren, polypropen, fluorplast och epoxihartser. En tunn film bildas, med en möjlig friktionssänkande effekt.

3. Metod för fosfatering av delar i en lösning av zink- och fosforhaltiga salterFramställa en film som är resistent mot varma saltlösningar.

4. BefuktningDe inre ytorna i tankar och rör för alkali och syra. Gummiöverdraget är inte beständigt och måste bytas ut efter flera års användning.

5. Oxiderande.Blått stål med blåaktig, blåaktig glans framställs genom att elektrisk ström appliceras genom en speciell alkali-process. Den 1,5 mikron tjocka ytan ger korrosionsskydd under hela komponentens livslängd.

Galvaniseringssorter

Galvanisering bygger på användning av en elektrolyt och likström. Elektrolyt – lösning för förkromning, förzinkning eller ytförnickling. En av elektroderna är ett stycke på vilket ett jämnt skikt av plätering appliceras. Processen är komplex, beror på många faktorer och den önskade tjockleken på det skyddande skiktet. Den appliceras på ytan av järnhaltiga och icke-järnhaltiga metaller. Anodisering kan ge skyddande skikt av olika tjocklek och struktur – porösa, formbara, hårda.

Metoder har utvecklats:

1. Kemisk och elektrolytisk nickelplätering;

2. Nickel galvanisering;

3. Anodisering av aluminium och dess legeringar;

4. Zinkbeläggning;

5. kopparplätering;

6. Kemisk passivering;

7. Elektrolytisk polering;

8. Flerskiktsbeläggningar.

Låt oss titta på några av dessa elektropläteringsprocesser.

Beläggning av aluminium

Anodisering av aluminium och dess legeringar är ett vanligt sätt att uppnå unika egenskaper för lättmetall. En Glock-pistol som är tillverkad av ett sådant material förlorar till exempel inte sin prestanda efter en månads nedsänkning i havsvatten.

Anodisering kan användas för att skapa en yta som imiterar rostfritt stål eller plast med olika ytstrukturer. En form av galvanisering är ”ematinering” som ger en matt eller genomskinlig skyddsfilm med hög hållfasthet.

Galvanisering

Zinken deponeras på katoden och kännetecknas av sin förmåga att bevara sina egenskaper även efter det att det skyddande skiktet har skadats och att förhindra rost. Men zink är känsligt för hartser, fetter och oljor.

Elektrolysprocessen sker i ett bad med en alkalisk eller svagt sur elektrolyt. Alkalisk behandling är lämplig för svårformade delar; sur behandling skapar ett dekorativt skikt som imiterar förkromning. En kort passivering skyddar ytan mot atmosfäriskt syre.

Om en nickelelektrolyt tillsätts till elektropläteringsbadet får man en motståndskraftig beläggning som är lämplig för olja och träbearbetningsutrustning.

Cementering

Skapandet av en nickelpläterad yta genom karburering är användbart för rostfritt och järnhaltigt stål. Legerade stål har en ökad nötningsbeständighet. Inte bara porerna i järnstålet förseglas, utan även de intergranulära utrymmena, vilket ökar korrosionsbeständigheten hos de två skikten.

Cementering, den primära elektropläteringsprocessen kallas elektrolytisk plätering eftersom den flytande elektrolyten pressas ut. Filmen kommer inte att lossna ytterligare på komplexa aluminiumdelar. Ett skyddande substrat skapas under huvudskiktet av kemisk eller elektrokemisk nickelplätering.

Funktioner av kemisk nickelplätering

Efter cementering eller kopparplätering skyddar den kemiska nickelbeläggningen produkten mot termisk korrosion, på grund av tillsatsen av fosfor-salter i en mängd på 10 %. Men beläggningens motståndskraft kan ökas genom tillsats av fosfor och bor. Den ökade hårdheten på ytan gör att materialet kan användas för vevaxlar, kolvpinnar, cylindrar och andra delar av en cylinder. Kostnaden för elektrolytisk nickelplätering är betydligt högre än för elektrolytisk nickelplätering.

Kemisk passivering

Även rostfritt stål som inte har något ytskydd kan korrodera genom gropkorrosion. Kemisk passivering utförs också i ett galvaniskt bad. De elektrolyter som används är kromater och molybdater i en nitratmiljö, som alla är starka oxidationsmedel som skyddar metallen från aggressiv miljöpåverkan.

Den oxidfilm som bildas på ytan är olöslig i vatten. För långsiktig verkan skyddas filmen – ytan är lackerad med korrosionsinhibitorer. Den kemiska passiveringen av mässing ger den inte bara en skyddande, dekorativ effekt.

Vilken metod för metallskydd som ska väljas beror på applikationen.

Tekniskt strukturellt skydd mot rost

Korrosion kan helt och hållet förhindras genom att metalldelen placeras i en kammare fylld med inert gas. Detta är inte möjligt i praktiken. Därför används metoder för att förhindra korrosion genom att utesluta skadliga faktorer.

Ångpannor använder avluftat vatten för att avlägsna syre och koldioxid, vilket leder till gropbildning i ång- och kollektorrör. Avlägsnande av hårdhetssalter och klorider.

Elektrokemiskt skydd av borrplattformar, nedgrävda rörledningar och konstruktioner. De är anslutna till en likströmskrets som katod. Anoden är en inert hjälpelektrod. Detta skydd kallas skyddsbeläggning.

Specialister anser att de mest komplicerade åtgärderna mot förstörelse av verktyg i marken är följande. Markkorrosion är nyckfull och försåtlig. Elektrokemiskt skydd tar hänsyn till markens särdrag och fuktighet, vilket skapar en katodisk eller anodisk uppdelning.

I nedgrävda delar används beständig ytbeläggning med mastix eller polymerer i form av tejp, smälta och emalj. Bitumenbeläggning med en tjocklek på 3-9 mm är effektiv.

Rörledningar som sträcker sig tiotals eller hundratals kilometer läggs på en bädd med lika hög syrahalt. Sandfyllning eller kalkning av sura områden för att undvika galvaniska ångor. Stationerna för katodiskt skydd installeras längs rörledningen.

Slutsats

Metallkorrosion kan inte stoppas, men dess effekter kan minskas genom tekniska åtgärder. Utan skydd försämras metallen snabbt och får katastrofala konsekvenser.