Korrosjon av metaller

Korrosjon er metall angrep av kjemiske eller elektrokjemiske reaksjoner mellom metallet og elementer fra omgivelsene. Mer enn en fjerdedel av verdens stålproduksjon er ment å erstatte det tapte på grunn av korrosjon er sannsynlige konstruksjoner. Nederlandsk Korrosjon Center i Zoetermeer anslår korrosjonsskader på 17,5 milliarder euro per år. Korrosjon kan bli bremset ned ved å ta hensyn til i utformingen av arbeidsmiljøet og spesielt detaljene i konstruksjonen. Korrosjonsbeskyttelse krever grunnleggende kunnskap om metall og korrosjonsprosessen.

De vanligste formene for korrosjon

  • Generell korrosjon er karakterisert ved en ensartet kjemisk angrep på overflaten av elementene fra omgivelsene.
  • Elektrokjemisk. Form korrosjon ofte skjer lokalt.
  • Spaltekorrosjon
  • Interkrystallinsk korrosjon
  • Stress Korrosjon
  • Grop
  • Kontakt korrosjon
  • Sive
  • I praksis kan det, avhengig av produktformmaterialer, og miljø hindre de ovennevnte former for korrosjon ved siden av hverandre.

Generell korrosjon

Under generell kjemisk korrosjon menes omdannelse av metallet i oksyd, hydroksyd eller salt. Kjemisk Korrosjon oppstår når metaller er påvirket av kjemisk virkningen av visse elementer. Hele metalloverflate påvirkes. Størrelsen av nedbrytning er bestemt av vekttapet per m2 per år eller tykkelse reduseres. Ved å gi en korrosjonstillegg på tykkelsen av en bestemt levetid for delen kan fullbyrdes.
Fig. 1 Iron Rust i et tørt miljø - klikk for å forstørre
Fig. 2 Iron Rust i et vått miljø - klikk for å forstørre
Fig. 3 Hammered Fe3O4 - klikk for å forstørre
Glødeskall og hammer
Spesiell kjemisk korrosjon av oksygen under valsing og smiing stål nemlig hhv. blåaktig hud og hammer mill. Disse er harde jernoksyder under valsing og smiing er presset inn i den relativt myke varmt jern. Dette laget må fjernes før overflatebehandling som maling, belegg eller galvanisering oppstå som glødeskall, og hammeren og dermed behandling overflate tidlig flasser av etter en viss tid.
Fig. 4 vann dråpe på jernplate - klikk for større bilde rusting av jern
Rusting av jern i et vått miljø er ofte en elektrokjemisk prosess. I en dråpe vann utløp i forskjellige posisjoner på jernoverflaten, reaksjonene til fig. 4. Det skaper en "celle" med en krets.
  • Fase 1: Løse Fe jernioner i vann som Fe → Fe + 2nd-. Jernet påvirkes av de øvrige elektroner. Resultatet er en dynamisk balanse mellom disse later Fe-ioner og Fe-ioner som faller tilbake. Elektrisk dobbelt lag omfattende pluss + på utsiden av platen og min ?? den indre innsiden ifølge fig. 6.
  • Fase 2: Oksygen reaksjon. Elektronene diffunderer til kantene av den dråpe, hvor mesteparten av oksygenet er oppløst. Vann og oksygen er redusert til hydroksylgruppen - i henhold til: O2 + 2H2O + 4e → 4
  • Fase 3: Nedbør jern rust som 2- ion + ion Fe-Fe 2 ↓ → og: 4Fe2 + O2 → 2 ↓ + H2O. Rust etterhvert blir til jern rust Fe2O3 ?? nH2O. Dette strykejernet rust er porøs, den underliggende jern forblir slik rust.

Som for den tidligere korrosjonsprosessen er isolert fra omgivelsene, kan de negative jernplaten ikke skal slippes ut, og løsningen ble ikke endret, og løsningen mettet med jernioner, og tilstanden vil forbli oppført under fase 3 finnes og stoppe forringelse av jern, men i Praksis er aldri tilfelle.
Elektronoverskuddet fjernes som muligens spredt strøm. Også av februar positivt ladet vandig løsning "oppdatert" av regn og vedlikehold. Resultatet er at det er mindre Fe-ioner er trukket tilbake gjennom den mindre negativ jern. Imidlertid er løse Fe ioner går gjennom og jernet oppløses til slutt fullstendig. I mellomtiden, dispergerer den negative jernplate en negativ ladning i området, for eksempel i ett stykke skipsplate som egne positive jernioner Fe holder av den negative ladning. Dette relaterer seg til prinsippet om katodisk beskyttelse av stålskip plate,
men da brukes for offer blokken metallet er sink og magnesium i sjøvann til ferskvann.
Fig. 5 Betong forfall - klikk for å forstørre rusting av armeringsstål
Ved rusting av stål skal øke i volum. På grunn av den rusting av armeringsstenger i betongen er betongen presses fra hverandre, at betongen forråtnelse. Dette skjer hvis betongen ikke er luft og vanntett. Foregående fire reaksjoner i henhold til Fig. 4 gjelder. Bildet viser et sted hvor et stykke betong popped ved utvidelse av den underliggende armeringsstål.
Fig. 6- galvanisk halvcelle - i kobber elektrolytt - pluss og minus på utsiden til innsiden, danner en såkalt bilags - klikk for å forstørre

Elektrokjemisk halvcelle

Et eksempel på en halvcelle er en kobberelektrode som henger i en elektrolytt. En rekke kobber-atomer losse som positivt ladede Cu-ioner i elektrolytten, karakterisert ved at hvert atom har to elektroner etterlater i kobberelektroden. Elektroden blir derved ladet negativt. Cu-ioner fra elektrolytten butikken tiltrukket ned på elektroden ved hjelp av den negative ladning. Resultatet er balansert, der lossing samme antall ioner per tidsenhet hvis det er utfelles på elektroden. Mellom metall og elektrolytt hersker en spenningsforskjell, referert til som potensialforskjellen.
Oppløsningen og utfelling av kobber-ioner i figur 6 i ligningene .:
Cu → Cu + 2nd-; Oppløsning av Cu-ioner fra elektroden i løsningen
2nd- → Cu + Cu; Tiltrekke Cu-ioner fra løsningen ved tiltrekningen av den negative kobber elektrode.

Potensiell kontakt mellom materialer

Bindingen styrken av ioner og elektroner i sinken er mindre enn for elektroner og ioner i kobber. Potensialet endringen er avhengig av naturen av materialet og temperaturen:
Er potensialdifferansen mellom to metaller i kontakt med hverandre er større enn 0,25 volt for forbindelser som er i kontakt med sjøvann og 0,5 volt for forbindelser innendørs ?? ??, da kretsen i bevegelse, og galvanisk korrosjon finner sted.
EO potensialdifferansen mellom to metaller
Potensialforskjell mellom EO sink og kobber er lik den høyeste verdien minus lavere-EO EO-verdi. Ifølge adelen serien gjelder:
Zn + 2e ?? Zn → EO = 0,76 V ??
Cu + 2e ?? → Cu EO = 0,34 V
Potensialdifferansen mellom sink og kobber er:
  •  ?? = 1,1 Volt.

Tabell: edelhet Series
Fig. 7 Galvanisk halfcel- sink plate i en kobber cup sink belagt i kobbersulfat.
Zn + Cu2 +
Zn2 + Cu
En sinkplate henger i en kobbersulfatoppløsning inneholdende Cu2 + -ioner. I reaksjonene bleknet blå fargen på Cu 2+ -Ionenen metallisk kobber avsettes på sink. Samtidig sinken går i oppløsning. Denne prosessen fortsetter i henhold til følgende ligning:
Zn → Zn2 + + Cu2 + + Cu
I en halv-cellen er den metalliske Zn i kontakt med Zn2 + -ioner, og en annen del ligger i kobber og Cu2 + -ioner. Reduksjonen av Cu2 + kan bare skje dersom elektronene bevege seg langs en ekstern bane; i dette tilfellet ved den strømleder som forbinder sink- og kobberplater. Med fortsatt reaksjon ble oppløst sinkelektrode, og øker vekten av kobberet elektroden.
Fig. To semi-8 celler for dannelse av et galvanisk element En enkel galvanisk element
I den venstre glass av den galvanisk celle som vist på Fig. 8 er en kobberplate på kobbersulfat CuSO4 og hetrechter en glassplate sink i sinksulfat ZnSO4. Løsningene er på bunnen med en porøs tunnel som er koblet til hverandre, slik at utveksling av ioner - er mulig, og en elektrisk krets opprettholdes.
Anode: Zn → Zn 2+ + 2nd-
Cathode: Cu 2+ + Cu → 2nd-
Urge løsning av sinkioner i kobber sulfat Zn CuSO2.
Sink Plate er negativ på grunn av svak elektroner. Cu-ioner i løsning er tiltrukket til den negative sinkplate og avsatt på sinkplaten. Lav kobber sink platen vokser fordi kobber er mer edle som sink og derfor klebe øker. Hvis kobber belagt sink plate helt stopper prosessen.
Kobberion trekker elektroner til sinkatom og kopperatom utfelles som metallisk kobber på sink plate som:
Zn Cu + Zn + Cu >>> ↓
Fargeløs Zn oppløses i oppløsningen.
Ved å bringe en sinkstøpeblokk i en oppløsning som er mettet med ioner, så er det ingen sinkioner går i oppløsning, er det ingen spenningsforskjell. Potensialforskjellen er avhengig av løseligheten av ioner i oppløsning, og konsentrasjonen av ioner, som allerede er til stede i oppløsningen.
Kobber er edlere enn sink, slik at antallet av sinkatomer i den venstre halvcelle som ioner går i oppløsning, er større i antall kobberatomer som går i oppløsning i den høyre halvcelle. Reaksjonene er:
Cu↔Cu + 2nd-
Zn↔Zn + 2nd-
Den kjemiske reaksjonen avsluttes når sinkelektrode oksyderes til sinksulfat, eller at alle kobberioner er redusert til elementet kobber og slått ned til kobberelektrode. Den edle metallet oksiderer det mindre edle. Fordi begge reaksjoner opptrer samtidig, man snakker om en redoksreaksjon. Reduksjonsreaksjonen er det motsatte av en oksidasjonsreaksjon. Reduksjon er å redusere den elektriske ladning, negativitet av de ion øker. Oksidasjon, betyr motsatt, at ansvaret for den ion er mer positive, positivitets øker.
Elektrisk strøm flyter fra sink til kobber-elektrode. Sink Elektrode tar vekten av fordi det er sinkioner Zn går i oppløsning. Kobberelektroden er negativ, er det separate Cu-ioner. Fordi den elektriske strøm er en elektronstrøm er nødvendig for å gi sinkanode elektroner og kobber eller andre positive ioner i oppløsning, elektron overlapping. Elektron utveksling finner sted ved elektrodene.

Redoksreaksjon grunnlaget for galvanisk korrosjon

De to metallstrimler av sink og kobber er utsatt for sin egen syre. Begge metaller gjennom lignende oksydasjonsreaksjoner:
Cu → Cu2 + 2e -
og
Zn → Zn2 + 2e -
På kobberreduksjonsreaksjonen:
O2 4H + + 4e - → 2H2 O
Korrosjonshastigheten av kobber er begrenset av mengden av oppløst oksygen i elektrolytten.
Sink på reduksjonsreaksjonen:
2H + 2e - → H 2 ↑
Hydrogen gass bobler opp.
Kjøperen av reaksjonen:
2H 2 + e - → H2
Reaksjonen av sinken forblir ligner:
Zn → Zn + 2e -

Korrosjonsformer


Fig. 9 Spaltkorrosjon å oppstå under vasker på goedafdichtende plastbrikker - klikk for å forstørre Spaltkorrosjon i sjøvann
I en sprekk i metall har liten utveksling med flytende oksygen i væsken utover. Delvis på grunn av Kapillarkrefter oppstår fra spaltkorrosjon på hullene av noen hundre mm bredde. Følgende reaksjoner finner sted i en spalte ved:
Fe ??> Fe + 2nd-
O2 + 2H2O + e ??> 4OH ??
I microscheurtje berører oksygen på de positive metallioner og å trekke de negative klorioner fra elektrolytten i henhold til:
Me + Cl ?? + H2O ??> + HCl MeOH
Fig. 10 Innsiden av en flens, er det også forekommer i tillegg til spaltekorrosjon pitting på - klikk for vergrotingHet saltsyre er sterkt reduserende og angriper metallet i en direkte kjemisk reaksjon. Denne form for korrosjon kan hindres ved lukking av hullene. På rustfritt stål vil legering med molybden bremse denne forverring.
Spaltekorrosjon er vanlig i produkter i sjøvann fordi det er svært ledende elektrolytt. Spaltekorrosjon oppstår i sprekker, for eksempel mellom muttere og bolter, mellom flenser, selv blant smuss. Spaltekorrosjon kan anta raskt fatale former. og forekommer hovedsakelig i legeringer som rustfritt stål, som oppfører seg passivt i et miljø med aggressive ioner slik som klorid.
I et gap hvor oksygenabsorpsjon er vanskelig, oppstår spaltekorrosjon. Disse skivene, overlappende metalloverflater eller smuss på metallet. Ved utilstrekkelig oksygen skaper en passiv hud. Slissene må tettes eller gjøres så bred at fuktigheten i gapet kan lett utveksles og oksygen kan tilsettes. Rustfrie stål med høyt krominnhold, særlig med et høyt molybdeninnhold, er motstandsdyktige mot spaltekorrosjon. De er saltvannsbestandig kvalitet Type 316 eller sjøvannsbestandig sveising kvaliteter T316L og T316 Ti.
Fig. 11 Interkristllijne korrosjon av austenittisk rustfritt avast språk - klikk for å forstørre Intergranular korrosjon
Den interkrystallinsk korrosjon form som bilde 11komt for i austenittisk rustfritt stål. Rustfritt stål inneholder leveringsstatus karbon oppløst i austenitt. Ved oppvarming forbindende karbon med krom og krom som ligger i / ved korngrensene stoppe fordi plassen er der.
På korngrensene, er atomgitter uregelmessig. Karbonatomer mangler diffunderer inn i jobben, og binder seg til kromatomer Dette forårsaker krom. Krommet utvinnes fra den kvernede massen, som er lokalt i kromater og synker under 12%. Rustfritt stål krever minst 12% krom for å danne en passiv kromoksyd hud. Forverringen skyldes her, kalt intergranular korrosjon. Korrosjonen går langs korngrensene. Kromkarbider dannelse avhenger av:
  • Krominnhold
  • Karboninnhold
  • Temperatur
  • Oppholdstiden ved denne temperaturen

Interkrystallinsk korrosjon oppstår etter allerede fore krom utarming langs korn grensen
  • Homogent ved glødning ved ca. 900 ° C. Karbidene fortsette å eksistere, men fravær av krom ved korngrensene blir eliminert ved diffusjon av krom fra sentrum av krystallittene.
  • Løse til glødning ved 1050 ° C - 1100 ° C, og deretter bråkjøling i vann. Ved denne temperatur for å oppløse kromkarbider.
  • Ta rustfritt stål med en ekstra lav karbon slik at ingen carbides kan danne.

Fig. Grop 12 - klikk for vergrotingPutcorrosie
Gropkorrosjon er en lokalisert korrosjon, som oppstår når lesjoner opptrer i beskyttende lag. Tilstedeværelsen av sjøvann og industriell atmosfære akselererer pitting. "Put" er en snikende form for korrosjon er ofte ikke nok til å se på utsiden, er det plutselig oppstår lekkasje.
Strømmen av elektroner fra anodisk passivermetall blir til en Chlorr holdig miljø, slik at over et bestemt potensial, stopper den passive natur. På grunn av nærværet av 2-3% av Mo, passivitet som forblir bewaard.Vandaar AISI T 316 er å anse som sjøvannsbestandig rustfritt stål.
Fig.13 Riv forming av spenningskorrosjon i austenittisk rustfritt stål i en klormiljø. Sprekker kjøre rett gjennom krystallittene - klikk for å forstørre Stress korrosjon trans korrosjon
SSC skje ved:
  • Stress lindrende eller gløding å redusere sveiseoperasjon spenninger og andre operasjoner.
  • Rustfritt stål type 304 er erstattet av en høy-nikkel-legering eller en høy-krom ferrittisk rustfritt stål, eller ved særskilt for dette formål utvikler dupleks rustfritt stål.
  • Oksygen og klor i prosent reduksjon i miljøet som kan forårsake en kombinasjon av disse elementene, SSC på austenittisk rustfritt stål.

Fig.14 Kontakt korrosjon - klikk for å forstørre rust
Kontaktkorrosjon dannes således av en elektronledningsforbindelse mellom to forskjellige metaller, i nærvær av en ledende væske. Av de minst edle, i dette eksempel, sinkioner Zn + elektrode løser mer enn Cu-ioner av edlere kobberelektroden. Elektronene strømmer fra sink anoden til katoden, og derved oppløse kobber antall elektroner avtar i sinkelektrode og videre Zn + ioner i elektrolytten, etc .. Det kobber forblir upåvirket.
Figur 15 Dezincing Brass - klikk for å forstørre Dezincing messing
Deler laget av messing i kontakt med klorholdig vann, som viser en form for korrosjon, hvor kobber området er rød, og på stedet komponent mister sin styrke. Denne formen for korrosjon kalles degalvanisation. Det er faktisk kontakt korrosjon. Dermed kobberioner og sinkioner oppløses. Sinken blir fjernet, kobber slår igjen på basismetallet ned.
Selv i en metall så galvanisk korrosjon er laget av potensialforskjeller mellom de ulike strukturer. Det er tilfelle av messing hvor sink i kobber sink krystallittene i et varmt og fuktig tropisk klima oppløses ved galvanisk korrosjon og produktet faller fra hverandre.

Kjempe mot galvanisk korrosjon

Galvanisk korrosjon kan hindres ved å hindre metallisk kontakt mellom metall med en klar forskjell i potensial. Dette korrosjon oppstår ikke hvis de to metallene har lite potensial forskjell. En kobberfasadeplate kan sikkert sette med rustfrie skruer, men ikke med stålskruer galvaniserte.
Man kan skille oksidasjon og reduksjon, og den romlige utveksling o elektroner til å strømme gjennom en metallisk leder. Hver løsning danner en halvcelle med neddykket metall. De to halv-celler er forbundet med en saltbro. Når går i den venstre halvcelle Zn + i oppløsning, idet konsentrasjonen av Zn + -ioner i løsningen øker. På samme tid frembringes i den høyre en oppløsning av Cu + ion overskudd. Load Balance er gjengitt gjennom saltbroen.
Korrosjon motstand festene
Når du velger festene korrosjon spiller selvsagt en stor rolle.
Festene i ulike korrosjonsbestandige materialer som galvanisert stål, aluminium, rustfritt stål og Monel. .
  • Å velge materiale som er motstandsdyktig overfor den atmosfære hvor det er påført.
  • Velg monteringen deler samme materiale eller overflatebehandling om å bekrefte. Spesielt når et ledende fluid i nabolaget kan komme.
  • Når forskjellige typer av materialer som anvendes, er det i beste fall, der de to materialene er adskilt fra hverandre ved isolasjon av en plast eller belegg.
  • Prøve kombinasjoner hvor overflaten av det minst edle metallet er meget liten til å unngå. Festeanordningen er forholdsvis liten, og så er det svake punkt i konstruksjonen all korrosjon kan utvikle seg. Festeanordningene skal være minst av samme materiale eller edlere.

  • Katodisk beskyttelse
    Den galvaniske oksidasjonsprosessen kan med hensikt brukes av deler som trenger å bli beskyttet for å knytte deler av et mindre edelt metall, og kan korrodere.
    Hvis vi måle de to metaller, og kortslutningsstrømmen flyter gjennom jumper, ser vi at reduksjon av korrosjonshastigheten av kobber- og øker korrosjonshastigheten av sink. Akselerert korrosjon av sinken er forårsaket av utslipp av elektroner.
    Kobber korrosjon stopper, kjøperen er negative og liker å løse Cu-ioner mot. Kobberet blir derfor beskyttet mot korrosjon ved sin forbindelse med sink. Vi kaller dette katodisk beskyttelse.
    Større installasjoner som oljetanker og rørledninger kan være beskyttet av en Offertorium boksen mot galvanisk korrosjon. Den mindre edle metall, for eksempel sink eller magnesium, er anoden og tanken katoden.
    På denne måten skroget av sjøgående fartøyer beskyttet av sinkblokker sveiset til galvanisk korrosjon i sjøvann. Senkingen av organer som omfattes av katodisk korrosjonsbeskyttelse.
    Oppsummering av beskyttelse av metaller mot korrosjon:
    • Pasjons fjær av metall for derved å hindre nedbrytning av overflaten skjer ved dannelsen av et oksid tynn, tett hud. Stoffer som frigjør oksygen passive en metall kan derfor rustfritt stål er noen ganger dyppet i salpetersyre.
    • Den ledende forbindelse mellom metall blir avbrutt av, for eksempel, isolerende ringer mellom plast og metall skruer for å feste.
    • Tilgangen av elektrolytten kan forhindres av et beskyttende belegg. Elektrolytisk slått lag av et edelmetall, eller epoksy.

    Lokale Elements på mikroskopisk nivå
    Disse fotoelektriske elementer av edle og mindre edle metaller kan også være på et mikroskopisk nivå, for eksempel når et metall er forurenset med den andre. Under visse omstendigheter, er det enda ikke er nødvendig at det foreligger to forskjellige metaller er fast til tilstanden for en lokal element, men det er nok at en og samme metall på flere punkter er en annen krystallstruktur eller delvis oksidert.
    Mer kompleks enn den korrosjon av elementære metaller, korrosjon av legeringer. I en heterogen blanding av krystallitter som har forskjellige sammensetninger og danner lokale elementer.
    Noen ganger er det korrosjons sperret fordi det er en ny beskyttende lag. Dette er tilfellet for legering av kobber / sink. Når de uedle sink rekristaliseert oppløser den gjenværende kobber og fremstilling av et korrosjonsbestandig belegg av kobberoksyd.
    (0)
    (0)

    Kommentarer - 0

    Ingen kommentarer

    Legg en kommentar

    smile smile smile smile smile smile smile smile
    smile smile smile smile smile smile smile smile
    smile smile smile smile smile smile smile smile
    smile smile smile smile
    Tegn igjen: 3000
    captcha