Coroziunea electrochimică: descrierea procesului, obiecte de distrugere, metode de control

Anonim
De-a lungul mileniilor, dezvoltarea civilizației ar fi fost imposibilă fără metalul din care s-au făcut ambele vârfuri de săgeți și copii ale perioadei preistorice, precum și cele mai sofisticate mașini ale modernității. Erele întregi au nume "metalice": bronz, cupru, fier. Plantele metalurgice lucrează în permanență pentru a oferi industriei cantitatea necesară de bilete de metal. Întreprinderile de construcție a mașinilor fac din ele o gamă imensă de produse din țevi, șine și foi, ace și ace.

Coroziunea metalelor, în special varietatea sa principală - electrochimică, a creat întotdeauna dificultăți în funcționarea oricăror produse metalice, distrugându-le prematur. Cele mai simple unelte (cuțit, topor, plug) au căzut repede în stare de disperare într-un mediu umed. A fost nevoie de studii numeroase și de lungă durată privind procesele chimice de distrugere, înainte ca soluțiile tehnice să găsească suspendarea coroziunii metalelor.

Descrierea procesului

Coroziunea electrochimică este un proces care are loc cu prezența obligatorie a:

  • electrolit;
  • metale cu potențial redus și ridicat de redox (potențiale electrod).

Electrolitul este format din apă, condens, orice precipitat natural. Prezența a două tipuri de metal aproape că nu se întâmplă niciodată, și se datorează doi factori:

  1. Heterogeneitatea produsului, adică prezența incluziunilor străine.
  2. Contact direct cu produse din metale diferite.

Într-un electrolit, metalele heterogene formează o celulă galvanică scurtcircuitată, numită coroziune. Această combinație duce la dizolvarea metalului cu un potențial inferior al electrodului, care se numește coroziune electrochimică. Viteza acestui proces depinde în mare măsură de prezența sărurilor în soluție și de temperatura acesteia.

Obiectele principale ale coroziunii

Locurile neuniforme de metal sunt localizate aleator pe suprafața produsului și depind de tehnologia și calitatea fabricării lor, astfel încât deteriorarea coroziunii este mai frecvent locală. În plus, localizarea coroziunii depinde de eterogenitate:

  • filme de oxid de protecție;
  • electrolit;
  • influența factorilor externi (încălzire, radiație);
  • tensiuni interne care cauzează deformări inegale.

Îmbinările sudate și nituite sunt reprezentanți importanți ai contactului metalelor străine expuse la coroziunea electrochimică activă. Sudarea și niturile - cele mai frecvente tehnologii în construirea conexiunilor permanente în toate industriile de vârf și în sistemele mari de conducte:

  • inginerie mecanică;
  • construcții navale;
  • conducte de petrol;
  • conducte de gaz;
  • conducte de apă.

Cele mai importante daune ale sudurilor și niturilor apar în apa de mare, prezența sarei în care accelerează semnificativ procesul de coroziune.

Situația catastrofică sa dezvoltat în 1967 cu transportatorul de minereu Anatin, când apa de mare din valurile de furtună puternică a lovit navele. Structurile de cupru din interiorul carcaselor și din carcasa din oțel au contribuit la crearea unui element coroziv în electrolit din apa de mare. Coroziunea electrochimică tranzitorie a determinat înmuierea corpului și crearea unei situații de urgență, inclusiv echipa de evacuare.

Efectul pozitiv al coroziunii electrochimice este foarte rar. De exemplu, atunci când instalați conducte noi în sistemele de încălzire la cald a clădirilor rezidențiale. Cuplajele filetate încep să curgă la pornirea inițială până când produsele de coroziune constând din fier hidratat umple microporele în filet.

Indiferent de tipul de coroziune, chimică sau electrochimică, efectele sale sunt aceleași - distrugerea produselor de mare valoare . Mai mult decât atât, pe lângă pierderile directe din materiale inutile, există pierderi indirecte asociate scurgeri de produse, perioade de nefuncționare atunci când se înlocuiesc materialele și piesele necorespunzătoare, încălcarea reglementărilor proceselor tehnologice.

Metode moderne de luptă

Numeroase cercetări și dezvoltări ale progresului tehnic au condus la crearea unui întreg sistem de metode și instrumente în lupta împotriva coroziunii. Există trei domenii principale în domeniul protecției împotriva coroziunii:

  1. Soluții constructive.
  2. Metode active.
  3. Metode pasive.

Soluțiile constructive constau în alegerea materialelor care sunt corosive în mod substanțial în proprietățile lor fizice:

  • oțeluri inoxidabile;
  • oțeluri aliate;
  • metale neferoase.

Metodele active de luptă au determinat corodiunea electrochimică însăși. O tensiune constantă este aplicată structurii metalice care trebuie protejată astfel încât să crească potențialul electrodului și să încetinească procesul de dizolvare electrochimică. A doua variantă a protecției active este anodul sacrificial, care are un potențial scăzut al electrodului, ca urmare a distrugerii acestuia în locul obiectului protejat.

Metodele pasive constau în aplicarea acoperirilor protectoare. Progresul tehnic în acest domeniu a început să se dezvolte cu aplicarea vopselei simple, care împiedică pătrunderea oxigenului, umidității și condensului pe suprafața metalelor. Apoi a venit galvanizarea pe baza:

  • zinc - zincare;
  • crom - cromare;
  • nichel-nichel.

Fiare de fier galvanizat, tacamuri cromate și nichelate, cutii de conserve cu produse servesc de mulți ani, fără a se supune coroziunii electrochimice, menținând un aspect frumos, prevenind deteriorarea produselor.

Progresul tehnic în dezvoltarea metodelor de combatere a coroziunii

Deoarece pierderea corozivă a metalului se ridică la o sumă astronomică, progresul tehnic continuă să ofere noi metode de abordare a acesteia, întrucât cercetarea științifică și hardware-ul se îmbunătățesc. . Acestea includ:

  • pulverizare termică, formând acoperiri protectoare ultra-subțiri;
  • acoperiri de difuzie termică care creează o protecție puternică a suprafeței;
  • cadmiu pentru a proteja oțelul din apa de mare.

Creșterea producției industriale are loc cu o creștere constantă a producției de produse metalice. Coroziunea electrochimică, indiferent de epoca istorică, reprezintă o amenințare constantă pentru o mare cantitate de structuri și structuri critice. Prin urmare, crearea de noi metode și mijloace de luptă este una din sarcinile cercetării privind progresul tehnic.