Korozija i erozija metala: uzroci i metode zaštite

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Kemijski, mehanički i električni vanjski utjecaji često se javljaju u radnim okruženjima metalnih proizvoda. Kao rezultat toga, nepravilnim održavanjem takvih elemenata, kao i zanemarivanjem sigurnosnih standarda, mogu postojati rizici od deformacije i oštećenja konstrukcija i dijelova. To je zbog nastalih procesa korozije i erozije metala, koji dugoročno doprinose potpunom uništenju strukture proizvoda.

Zašto se pojavljuje hrđa

U korozivnoj reakciji stvaraju se uvjeti za strukturno uništavanje metalnih proizvoda kontaktom s kemijskim i elektrokemijskim medijima. U prvom slučaju materijal dolazi u dodir s naftnim derivatima, ugljenom, solju i drugim mineralima. Električna struja u ovom slučaju nije uključena. Glavni radni medij može biti suhi plin ili nevodljiva tekućina. Najveći destruktivni učinak imaju svijetle sorte.naftnih derivata poput kerozina i benzina. Konkretno, na trup brodskog transportnog tankera mogu utjecati spojevi sumpora i kiseli ostaci prisutni u njihovom sastavu.

U elektrokemijskoj koroziji postoji i učinak struje. Složeno uništavanje s erozijom metala bit će popraćeno mehaničkim trošenjem. Situaciju može zakomplicirati činjenica da će sami vanjski utjecaji biti determinirani karakteristikama prirodnog okoliša – na primjer, kemijske reakcije s elektrolitima mogu se odvijati u morskoj vodi. Samo metalno tijelo je heterogeni materijal u strukturi, što dovodi do prisutnosti mikrogalvanskih parova. Oni, zajedno s metalnim dijelovima konstrukcije, djeluju kao anode, stvarajući uvjete za proces korozije.

Uzroci erozije

Općenito govoreći, erozija se odnosi na mehaničko trošenje, uslijed čega se proizvod može promijeniti u veličini, obliku, težini i drugim karakteristikama. Što je uzrok erozije metala? Fizički procesi vanjskog utjecaja koji smanjuju čvrstoću mikrovolumena površinskog sloja konstrukcije ili zasebnog dijela. Štoviše, djelujući mediji nisu samo mehanički čimbenici, kao što je izravan kontakt s tvrdim abrazivima.

To mogu biti toplinski, plinski i kemijski aktivni mediji, a mogu djelovati i samostalno i kao dodatnifaktor istrošenosti. Na primjer, tokovi plina doprinose kretanju čvrstih čestica u krugu za isporuku radnih smjesa kroz cjevovod, što ima neizravan destruktivni učinak na metalne površine.

Metode za zaštitu metala od korozije

Praksa pokazuje da se 80% uvjeta za zaštitu materijala od korozije postavlja u fazi pripreme površine. Preostalih 20% je već osigurano tijekom rada. Približno isti omjer učinkovitosti zaštitnih mjera opaža se i kod erozije metala, kada se koriste sredstva za smanjenje trošenja izratka.

Glavna područja zaštite od korozije uključuju strukturnu, pasivnu i aktivnu. Zaštita konstrukcije je posljedica upotrebe posebnih legura na bazi nehrđajućeg čelika, Corten čelika i obojenih metala. Aktivne metode uključuju promjenu strukture materijala s dvostrukim električnim slojem - metodom elektrokemijske zaštite. Što se tiče pasivnih metoda, one uključuju korištenje posebnih premaza koji sprječavaju stvaranje korozivnog elementa.

Vrte toplinske obrade metala

Skupina metoda za tehnološku obradu metalnih zaliha, koja se također fokusira na strukturnu promjenu površinskog sloja radi zaštite od oštećenja od korozije. Razlikuju se sljedeće vrste takve obrade:

• Žarenje. Toplinska obrada, u kojoj se metal zagrijava, nakon čega slijedi postupno hlađenje.
• Stvrdnjavanje. NAčelici i njihove legure mogu poslužiti kao ciljni proizvodi. Tijekom stvrdnjavanja struktura se rekristalizira, a nakon držanja materijala na kritičnoj temperaturi slijedi hlađenje. U dijelu koji je prošao takvu obradu formira se neravnotežna struktura, što je ograničavajući čimbenik u odabiru ove metode.
• Odmor. Alternativni način toplinske obrade metala u odnosu na stvrdnjavanje, koji također može djelovati kao pomoćni korak u promjeni strukture. U svakom slučaju, tijekom njegove implementacije uklanjaju se prekomjerna naprezanja čelika, što dovodi do povećanja antikorozivnih kvaliteta.
• Normalizacija. Obrada slična žarenju. Razlika je u tome što se tijekom žarenja hlađenje odvija u peći, dok se tijekom normalizacije odvija na zraku.

Metode za zaštitu metala od erozije

Glavni smjer u zaštiti metalnih materijala od erozije je razvoj posebnih premaza. Konkretno, metalizacija u obliku nanošenja antikorozivne legure na radni komad povećava kemijske i mehaničke kvalitete strukture. Kao rezultat toga, trošenje je smanjeno i dizajn dijela može zadržati prijašnje performanse.

Nemetalni premazi otporni na habanje za specifične primjene također se razvijaju. Na primjer, erozija metala, nastala u uvjetima trljanja površina, često se nalazi u dijelovima vozila. Za ovu vrstu zaštite koriste se dijamantni, keramički i kombinirani spojevi povećane čvrstoće i tvrdoće.

Značajkezaštita od plinske erozije

U ovom slučaju naglasak nije na mehaničkoj zaštiti dijelova, već na kemijsko-fizičkoj izolaciji. Mogu se koristiti i posebni načini čuvanja i skladištenja materijala, kao i posebna maziva koja sprječavaju eroziju metala. Zaštita i prevencija od habanja također se oslanjaju na toplinsku izolaciju.

U tom smjeru koriste se materijali kao što su čisti krom i nairit marke NT. Nedostatak kroma je što ga karakterizira nedostatak žilavosti i duktilnosti. Iz tog razloga se rijetko koristi kao element strukturalne izolacije. Što se tiče nairita, na njegovoj se osnovi izrađuju smjese tekućine za gumanje, kroz koje se formiraju monolitna brtva otporna na habanje.

Način zaštite termičkim prskanjem

Ovo je svestrana zaštitna tehnologija koja je prikladna i za prevenciju korozije i za mehaničku izolaciju od habanja. Tehnika njegove primjene leži u činjenici da se čestice cinka nanose na površinu dijela plinskim mlazom. Za razliku od drugih metoda metalizacije, ova metoda stvara zaštitni sloj debljine do nekoliko desetaka mikrona. Time su spriječeni procesi erozije koji se javljaju u čvorovima inženjerske opreme, kao iu transportnim mrežama i velikim naftovodima.

Zaključak

Procesi negativnog utjecaja na metalne konstrukcije prisiljavaju operativne tvrtke na trošenjevelike iznose za njihovo održavanje. Istodobno, najučinkovitija sredstva zaštite u pravilu su skuplja. S druge strane, preliminarne studije uvjeta uporabe proizvoda za rizike nastanka hrđe ili erozije metala mogu minimizirati takve troškove. Činjenica je da su mnoga tehnička i zaštitna svojstva kritičnih struktura postavljena u fazi odabira legure. Legiranjem i uvođenjem modificirajućih aditiva u fazi izrade dijela moguće je osigurati optimalne zaštitne kvalitete.