Korozija i erozija metala: uzroci i metode zaštite

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Kemijski, mehanički i električni vanjski utjecaji često se javljaju u radnim okruženjima metalnih proizvoda. Kao rezultat, nepravilnim održavanjem takvih elemenata, kao i zanemarivanjem sigurnosnih standarda, može doći do rizika 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 uslovi za strukturno uništavanje metalnih proizvoda kontaktom sa hemijskim i elektrohemijskim medijima. U prvom slučaju materijal dolazi u kontakt s naftnim derivatima, ugljem, solju i drugim mineralima. Električna struja u ovom slučaju nije uključena. Glavni radni medij može biti suvi gas ili neprovodna tečnost. Najveće destruktivno djelovanje imaju svijetle sorte.naftnih derivata kao što su kerozin i benzin. Konkretno, trup brodskog transportnog tankera može biti pod utjecajem spojeva sumpora i kiselih ostataka prisutnih u njihovom sastavu.

Kod elektrohemijske korozije postoji i uticaj struje. Složeno uništavanje sa erozijom metala će biti praćeno mehaničkim habanjem. Situacija se može zakomplikovati činjenicom da će sami vanjski utjecaji biti određeni karakteristikama prirodnog okruženja - na primjer, kemijske reakcije s elektrolitima mogu se odvijati u morskoj vodi. Samo metalno tijelo je heterogen materijal u strukturi, što dovodi do prisustva mikrogalvanskih parova. Oni, zajedno sa metalnim delovima konstrukcije, deluju kao anode, stvarajući uslove za proces korozije.

Uzroci erozije

Uopšteno govoreći, erozija se odnosi na mehaničko habanje, usled čega se proizvod može promeniti u veličini, obliku, težini i drugim karakteristikama. Šta je uzrok erozije metala? Fizički procesi vanjskog utjecaja koji smanjuju čvrstoću mikrovolumena površinskog sloja konstrukcije ili zasebnog dijela. Štaviše, aktivni mediji nisu samo mehanički faktori, kao što je direktan kontakt sa tvrdim abrazivima.

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

Metode za zaštitu metala od korozije

Praksa pokazuje da se 80% uslova za zaštitu materijala od korozije postavlja u fazi pripreme površine. Preostalih 20% je već obezbeđeno tokom rada. Približno isti odnos efikasnosti zaštitnih mera primećuje se i kod erozije metala, kada se koriste sredstva za minimiziranje habanja obradaka.

Glavne oblasti zaštite od korozije uključuju strukturnu, pasivnu i aktivnu. Zaštita konstrukcije je zahvaljujući upotrebi specijalnih legura na bazi nerđajućeg čelika, Corten čelika i obojenih metala. Aktivne metode uključuju promjenu strukture materijala dvostrukim električnim slojem - metodom elektrohemijske zaštite. Što se tiče pasivnih metoda, one uključuju upotrebu posebnih premaza koji sprječavaju stvaranje korozivnog elementa.

Vrte termičke obrade metala

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

• Žarenje. Toplinska obrada, u kojoj se metal zagrijava, nakon čega slijedi postepeno hlađenje.
• Učvršćivanje. ATčelici i njihove legure mogu poslužiti kao ciljni proizvodi. Tokom 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 faktor pri odabiru ove metode.
• Odmor. Alternativni način termičke obrade metala u odnosu na kaljenje, koji može djelovati i kao pomoćni korak u promjeni strukture. U svakom slučaju, tokom njegove implementacije uklanjaju se prekomjerna naprezanja čelika, što dovodi do povećanja antikorozivnih kvaliteta.
• Normalizacija. Obrada slična žarenju. Razlika je u tome što se tokom žarenja hlađenje odvija u peći, dok se tokom normalizacije odvija na vazduhu.

Metode za zaštitu metala od erozije

Glavni pravac u zaštiti metalnih materijala od erozije je razvoj specijalnih premaza. Konkretno, metalizacija u obliku nanošenja antikorozivne legure na radni predmet povećava kemijske i mehaničke kvalitete strukture. Kao rezultat toga, habanje je smanjeno i dizajn dijela može zadržati svoje prethodne performanse.

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

Karakteristikezaštita od gasne erozije

U ovom slučaju akcenat nije na mehaničkoj zaštiti delova, već na hemijsko-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 takođe se oslanjaju na toplotnu izolaciju.

U ovom pravcu se koriste materijali kao što su čisti hrom i nairit marke NT. Nedostatak hroma je što ga karakteriše nedostatak žilavosti i duktilnosti. Iz tog razloga se rijetko koristi kao element strukturalne izolacije. Što se tiče nairita, na njegovoj osnovi se prave mješavine tekućine za gumiranje, kroz koje se formiraju monolitna brtva otporna na habanje.

Način zaštite termičkim prskanjem

Ovo je svestrana zaštitna tehnologija koja je pogodna 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 desetina mikrona. Time su spriječeni procesi erozije koji se javljaju u čvorovima inženjerske opreme, kao iu transportnim mrežama i velikim naftovodima.

Zaključak

Procesi negativnog uticaja na metalne konstrukcije primoravaju operativne kompanije da troševelike iznose za njihovo održavanje. Istovremeno, najefikasnija sredstva zaštite po pravilu su skuplja. S druge strane, preliminarne studije uslova upotrebe proizvoda za rizik od stvaranja rđe ili erozije metala mogu minimizirati takve troškove. Činjenica je da su mnoga tehnička i zaštitna svojstva kritičnih konstrukcija postavljena u fazi odabira legure. Legiranjem i uvođenjem modificirajućih aditiva u fazi proizvodnje dijela moguće je obezbijediti optimalne zaštitne kvalitete.