Что ржавеет на воздухе: Почему железо ржавеет? | Пневмопортал

alexxlab | 24.06.2023 | 0 | Разное

виды, особенности, защита от коррозии

Атмосферная коррозия металлов – один из основных факторов риска при использовании металлоконструкций на открытом воздухе. Процесс начинается под действием внешних факторов и приводит к постепенному разрушению материала.

В этом материале мы расскажем о том, как формируется такой тип коррозии, в чем его опасность и какие средства используют для защиты металла.

Понятие и виды атмосферной коррозии

Появление ржавчины стимулируется микроклиматом, наблюдаемым в нижних слоях атмосферы. Материалы без дополнительной защиты постепенно начинают страдать от такой проблемы.

При этом, атмосферная коррозия не такая стремительная и губительная, как почвенная и морская. Это дает возможность использовать специальные средства для защиты от нее и продлевать длительность эксплуатаций изделий из металла.

Особенность атмосферной коррозии заключается в том, что у разных материалов и в зависимости от климата, ее протекание сильно отличается.

Есть 3 вида атмосферной коррозии:

Сухая атмосферная коррозия

В этом случае повреждение начинается и без воздействия влаги – на поверхности металла не появляется характерной деструктивной пленки из жидкости. Для протекания процесса, нужно чтобы влажность окружающей среды была меньше 60%.

По своей сути процесс – химический. Он слишком стремителен в силу образования окислительного слоя – он постепенно замедляет распространение ржавения внутрь. Аналогичный принцип используется и при пассивации металлов.

Если рассматривать течение процесса подробнее, его делят на два этапа:

• Быстрый. Начинается при соприкосновении необработанного материала с воздухом.
• Медленный. Постепенное протекание ржавения металла после того, как на нем появился слой окислов.

При этом ржавчина, пусть и медленно, но распространяется. Поверхность постепенно темнеет, а структура материала начинает разрушаться, теряет прочность.

Интенсивность протекания процесса будет зависеть от температуры окружающей среды. Если она высокая, скорость увеличится. Толщина пленки варьируется в зависимости от самого материала. Доказано, что дополнительным стимулятором развития процесса становится рассеивание в атмосфере агрессивных газов.

Влажная атмосферная коррозия

Такой тип коррозии стимулируется появлением слоя влаги на металле. Для России такой тип повреждений наиболее характерен. Если влажность воздуха превышает 60%, риск развития коррозийного поражения увеличивается.

Уйти от него невозможно – даже при утреннем выпадении росы влажность уже оказывается достаточной, чтобы покрыть деталь опасной пленкой.

Риск поражения также увеличивается из-за высокого уровня загрязненности воздуха, контакта с агрессивными химическими средами.

Конденсация влаги проходит по трем основным механизмам:

• Химический. Влага начинает накапливаться, потому что коррозийные продукты начинают контактировать с влажным воздухом. Это усугубляет процесс, потому ржавые участки сильнее задерживают воду.
• Капиллярная. Возникает в трещинах, зазорах и щелях.
• Абсорбционная. Связана с действием одноименных сил на стальной поверхности.

Часто в развитии процесса участвуют все три механизма, но на разных этапах его появления. Итог один – материал теряет прочность и постепенно начинает разрушаться.

Мокрая атмосферная коррозия

Быстрый и опасный тип атмосферной коррозии. Начинает появляться при стопроцентной влажности воздуха, когда на металле скапливаются капли воды.

Также процесс характерен и для тех конструкций, которые постоянно помещены в воду. Если вода загрязнена, имеет повышенную кислотность или концентрацию соли, риск только увеличивается.

Как факторы влияют на появление коррозии

Когда мы рассмотрели виды атмосферной коррозии, пришло время внимательнее оценить факторы ее возникновения и развития.

На изделие их может воздействовать сразу несколько, а при усугублении влияния скорость только растет.

Среди распространенных факторов:

Повышенная влажность воздуха

Как уже было описано выше, она создает пленку разной толщины, которая начинает разрушать материал.

Главный параметр – относительная атмосферная влажность. Она начинает значительно влиять на металл, когда уровень превышает 60%.

При стопроцентной влажности, развивается мокрая коррозия, затрагивающая практически все виды материалов.

В зависимости от сплава, критический уровень влажности может меняться. Так сталь, цинк, медь и никель начинают ржаветь при показателях выше 70%. 

Техногенное загрязнение воздуха становится дополнительным фактором порчи при влажности.

Газовый состав атмосферы

Можно легко заметить, что при аналогичной влажности, уровне осадков и периодичности туманов, в разных регионах материалы ржавеют с отличной друг от друга скоростью. Причина заключается в составе атмосферы. Рассеянные в ней газы могут значительно ускорять процесс.

Наиболее опасная среди всех примесей – диоксид серы. Она дает стимулирование скорости процесса в десятки раз. Некоторые виды газов могут выступать как депассиваторы, а также отражаться на поверхности даже если она прошла обработку.

Именно по этой причине, если вы проводите установку металлоконструкции в промышленном районе с большим количеством опасных производств, нужно внимательно выбирать место. Особенно это актуально при использовании нестабильных металлов, таких, как цинк, кадмий или железо.

Также стоит отметить, что при высокой влажности этот негативный фактор только усугубляется.

Уровень содержания твердых частиц

Речь идет как про пассивные, так и про активные включения. Они влияют на электропроводность влаги, стимулируют ее накопление, выступают как депассиваторы.

К наиболее опасным соединениям относятся такие, как (Nh5)2SO4 и Na2SO4. Они могут быть рассеяны в воздухе в виде пыли и легко переносятся ветром. Именно по этой причине рядом с уже сильно проржавевшими металлическими изделиями коррозия начинает развиваться быстрее, чем в обычной обстановке.

Температура

Так как в нашей полосе наиболее распространена именно влажная или мокрая коррозия, температура играет важную роль в испарении воды. Когда столбик термометра опускается ниже, происходит медленное испарение воды, а значит, деталь ржавеет быстрее.

Также не стоит забывать и о географическом факторе. Он сочетает в себе все три описанных. В разных регионах отличается влажность, уровень осадков и другие факторы.

Кроме того, меняется состав атмосферы, наличие посторонних крупных включений и загрязнителей. Потому одинаковые по составу сплавы ржавеют с разной скоростью даже в разных районах одного города, не говоря уже о регионе.

Как протекает атмосферная коррозия?

Чтобы перейти к вопросу защиты от атмосферной коррозии, важно рассмотреть сам механизм ее протекания.

Представим металлическую заготовку и попробуем посмотреть на нее через микроскоп.

Так вы быстро увидите сформированную на поверхности тонкую пленку. Это электролит. В зависимости от того, в каких условиях хранился или использовался металл, электролит формируется из продуктов коррозии или атмосферной влаги.

При контакте с воздухом, на материале начинается развитие катодного процесса с параллельным замедлением анодного. Если атмосфера сильно загрязнена, состав электролита может меняться, на него начинают воздействовать агрессивные примеси газов и других частиц.

Когда критическая масса набирается, металл ржавеет. Процесс проникает все глубже внутрь. На финальных стадиях в листах появляются дыры, а металлические детали становятся хрупкими. Большинство механизмов защиты от действия атмосферы направлены на то, чтобы изначально не дать процессу случиться.

Как защититься от атмосферной коррозии

Защита от угрозы повреждения металла – это очень важное условие увеличения длительности эксплуатации изделий. Явление появления ржавчины хорошо изучено и для уменьшения риска используется несколько основных средств:

• Нанесение специальных покрытий. Они могут быть как металлическими, так и неметаллическими. При нанесении металлического используется цинк, никель и другие материалы. К неметаллической группе относятся многочисленные смазки, ЛКП, специальные пасты. Многие из них могут применяться не только для защиты, но и в качестве ингибиторов атмосферной коррозии на уже пораженных деталях. Так удается замедлить или блокировать распространение разрушения.
• Стабилизация уровня влажности воздуха. При условии, что воздух чистый, без сильной концентрации вредных примесей, опасных паров, уровень относительной влажности можно поддерживать на отметке в 50%. Это не устранит опасности развития сухой коррозии, но общий риск порчи значительно уменьшит.
• Использование ингибиторов. Так называются вещества, которые способны замедлить или заблокировать распространение коррозийного поражения. Обычно используются вещества летучего типа – от нитритов и бензоатов до карбонатов. Они могут применяться в различных видах – от пропитки до закачивания внутрь металлической емкости.
• Легирование. Обеспечивается на этапе выплавки стали. Такие вещества как медь, хром, никель, титан и некоторые другие помогают существенно уменьшить скорость анодной реакции. На выходе металлу также будет требоваться дополнительная защита, но и сам по себе он хорошо противостоит угрозе.

Мы знаем, как защитить материал от порчи

Так как распространение ржавчины нужно не допустить – она может полностью вывести из строя металлическое изделие, намного выгоднее изначально подумать о правильной защите. Мы справляемся с задачей методом цинкования. Он помогает создать на поверхности защитный слой, который не допускает контакта с воздухом и водой.

У нас три цеха горячего цинкования и одна из самых глубоких ванн в Центральном федеральном округе. Это позволяет выполнять крупные заказы и работать с массивными изделиями.

Оставьте заявку на сайте или звоните нам, чтобы оформить заказ услуги или получить ответы на интересующие вас вопросы.

Вернуться к статьям

Поделиться статьей

Почему железо ржавеет и как этот процесс предотвратить

Главная » Борьба со ржавчиной

Автор Анна Фомина На чтение 3 мин Просмотров 1.5к. Опубликовано 03.09.2020

Железо, определенно, является одним из самых важных металлов в мире. Он относительно прочный, легкий и пластичный, что делает его эффективным материалом для изготовления бесчисленных продуктов. Однако в естественном состоянии железо очень подвержено коррозии. Со временем универсальный металл подвергнется коррозии, что приведет к образованию оксида железа, который больше известен как ржавчина.

Наука, стоящая за ржавчиной

Железо, как и железные сплавы, ржавеет из-за химической реакции, известной как окисление. Когда железо подвергается воздействию влаги или кислорода, происходит окисление. Во время этой химической реакции железо превращается в оксид железа. Оксид железа обычно имеет красноватый шелушащийся вид, который со временем становится все хуже. Если оставить этот факт без внимания, оксид железа распространится, тем самым поставив под угрозу физическую целостность железа.

Железо может ржаветь под воздействием воздуха или влаги. И кислород, и влага являются катализаторами ржавления. Когда железо подвергается воздействию воздуха или влаги, окисление превращает его в оксид железа.

Антикоррозийная обработка железа

Металлообрабатывающие и производственные предприятия могут защитить свои металлические изделия от ржавчины. Например, цинкование – это распространенный процесс антикоррозионной обработки железа. Он предполагает нанесение защитного покрытия на поверхность металлической заготовки. При гальванике цинк наносится на поверхность железа. Слой цинка действует как барьер между железом и окружающей средой. В результате железо не контактирует с воздухом или влагой. Если предположить, что слой цинка не поврежден, оцинкованное железо не должно ржаветь.

Еще одна распространенная антикоррозионная обработка железа – это покрытие поверхности. Гальваника поверхности включает нанесение никеля или хрома. Поскольку никель и хром не содержат железа, они не подвержены коррозии. Покрытие поверхности – более сложная антикоррозионная обработка, но она очень эффективна для защиты железа от ржавчины.

Такая простая вещь, как покраска поверхности железа, может защитить ее от ржавчины. Как и в случае гальванизации, покраска создает барьер на поверхности железа. Наличие краски создает барьер между железом и окружающей средой. Однако недостатком покраски железа является то, что она не держится так долго, как другие виды обработки поверхности.Использование кованого железа вместо чистого железа также может защитить от ржавчины. Кованое железо имеет более высокое содержание углерода, чем чистое железо, и с большим содержанием углерода, и, естественно, лучше защищено от ржавчины. С учетом сказанного, чистое железо, кованое железо и чугун могут ржаветь под воздействием влаги или воздуха.

Рекомендуем эффективный состав для удаления ржавчины с металлов — «РжавоМед-У»

почему железо ржавеет

( 4 оценки, среднее 3.5 из 5 )

Сколько кислорода используется, когда железная вата ржавеет? | Эксперимент

Попробуйте выполнить это практическое задание, чтобы выяснить, сколько кислорода используется при ржавчине, и рассчитать процентное содержание кислорода в воздухе.

Когда железо ржавеет, вода и кислород воздуха реагируют с железом с образованием оксида железа. В этом эксперименте студенты помещали железную вату в пробирку, наполненную воздухом, и помещали ее в стакан с водой, чтобы она ржавела. Когда железная вата вступает в реакцию, ржавеет и удаляет кислород из воздуха, вода поднимается по трубе. Наблюдая за изменением объема воздуха в трубке, учащиеся могут рассчитать концентрацию кислорода в воздухе.

Этот эксперимент необходимо провести в течение двух уроков с интервалом примерно в неделю. Практическая работа, вероятно, займет не более 20 минут на любом уроке.

Оборудование

Аппаратура

• Пробирка (см. примечание 3 ниже)
• Стакан, 100 см ³
• Линейка

Химикаты

• Железная вата

Примечания по охране труда и технике безопасности

1. Прочтите наше стандартное руководство по охране труда и технике безопасности.
2. Железная вата, Fe(s) – см. карточку опасности CLEAPSS HC055A.
3. Пробирки, использованные в этом эксперименте, могут покрыться ржавчиной. Их можно очистить с помощью «Stain Devil»®.

Процедура

Источник: Королевское химическое общество

Поскольку в процессе ржавления расходуется кислород, студенты могут наблюдать, как объем воздуха в пробирке уменьшился.

железную вату в пробирку и смочить ее водой. Слейте лишнюю воду.

Налейте в стакан примерно 20 см ³  воды. Переверните пробирку и поместите ее в стакан с водой (см. схему). Измерьте линейкой длину столба воздуха.

Оставить минимум на неделю.

Измерьте новую длину столба воздуха, стараясь не поднимать пробирку из воды.

Учебные заметки

Учащиеся должны понимать, что ржавление – это реакция окисления железа кислородом.

железо + кислород → оксид железа

Однако это не все, поскольку образование ржавчины является сложным процессом. Существует множество веб-сайтов, доступных для поиска Google, которые предоставляют более подробную информацию по мере необходимости.

Из двух измерений длины столба воздуха – до и после образования ржавчины – учащиеся должны быть в состоянии рассчитать процент воздуха, удаленного в результате реакции ржавления. Это должно быть около 20%, что примерно соответствует процентному содержанию кислорода в воздухе.

Вы можете спросить учащихся, как они могут показать, что реакция завершена – они могут предложить оставить ее еще на неделю или около того, чтобы посмотреть, не израсходован ли еще воздух. Железа в этом эксперименте присутствует в избытке, так что оно не все заржавеет. Больше 20% воздуха потребляться не будет (при условии, что оборудование правильно загерметизировано), так как весь кислород израсходован.

Дополнительная информация

Это ресурс проекта “Практическая химия”, разработанного Фондом Наффилда и Королевским химическим обществом. Эта коллекция из более чем 200 практических заданий демонстрирует широкий спектр химических концепций и процессов. Каждое задание содержит исчерпывающую информацию для учителей и техников, включая полные технические примечания и пошаговые инструкции. Практические занятия по химии сопровождают практические занятия по физике и практической биологии.

© Nuffield Foundation и Королевское общество химии

Проверено здоровье и безопасность, 2016 г.

Влажный /Getty Images

Highlights

• Воздуховоды ОВКВ должны содержаться в сухости и чистоте.

• Если не контролировать влажность, воздуховоды могут заржаветь.

• Влага может вызвать множество других проблем, от плесени до повреждения водой.

• Обратитесь к специалисту, чтобы он проверил вашу систему и порекомендовал план действий.

Получите предложения от трех профессионалов!

Введите почтовый индекс ниже и найдите лучших профессионалов рядом с вами.

Ваша система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) нуждается в сухих и чистых воздуховодах. Когда влага попадает в ваши воздуховоды, это может вызвать множество проблем, которые варьируются от неприятных до совершенно опасных.

Во-первых, споры плесени могут распространяться по дому, попадая в одежду и мебель, вызывая ухудшение качества воздуха в помещении и, возможно, вызывая проблемы со здоровьем. Влага также может повредить крышу, стены, изоляцию и потолки.

Таким образом, необходимо решить эту проблему. Продолжайте читать, чтобы узнать, как обнаружить, предотвратить и устранить избыточную влагу и ржавчину в воздуховодах.

Влага в воздуховодах: откуда она берется?

Откуда же берется вся эта влага? Это может быть из любого количества источников. Например, труба может лопнуть, и в воздуховоды попадет вода. Или ваша крыша может дать течь. Иногда воздуховоды, установленные на крыше, не имеют водонепроницаемого уплотнения.

Кроме того, на охлаждающих змеевиках вашей системы кондиционирования воздуха может образовываться конденсат, если воздух в системе HVAC холоднее, чем воздух вокруг нее. Это может привести к попаданию влаги в воздуховоды.

Как только начинает накапливаться влага, может образоваться плесень, и воздуховоды начнут ржаветь. Споры плесени могут начать расти уже через 48 часов, поэтому важно действовать быстро. Пока есть влажная среда и источник органических продуктов питания, плесень может расти практически где угодно.

Распространенные проблемы, связанные с влагой и ржавчиной в воздуховодах

Как только ваши воздуховоды ржавеют и образуются споры плесени, они могут быстро распространиться по всему дому, попадая на одежду, ковры и мебель. Очевидно, что это плохо сказывается на качестве воздуха в помещении, а развивающаяся плесень может вызвать проблемы со здоровьем у всех, кто там живет. Зуд в глазах, тошнота и затрудненное дыхание — вот несколько признаков того, что у вас может быть плесень в воздуховодах. Если ее не остановить, ржавчина заставит вас заменить воздуховоды.

Но в этой ситуации проблемой является не только развитие плесени. Влага в воздуховодах будет сжимать изоляцию, что будет менее эффективно, что приведет к увеличению затрат на коммунальные услуги и потерям энергии.

Высокий уровень влажности повысит уровень влажности в вашем доме. Это сделает ваш дом менее комфортным и может привести к повреждению таких частей дома, как деревянный пол или краска. Это также может стать причиной появления неприятного запаха.

Наконец, избыток влаги в воздуховодах может привести к повреждению водой крыши, стен и потолка. И эта избыточная влага может вызвать гниение других материалов дома и даже угрожать целостности конструкции, если она не будет контролироваться в течение длительного времени.

Что можно сделать, чтобы решить проблему ржавчины воздуховодов?

Фото: iStock/Getty Images

Большая часть борьбы с ржавчиной, связанной с воздуховодами, в первую очередь направлена ​​на предотвращение ее образования. Рекомендуется очищать воздуховоды каждые три-пять лет . Это может помочь предотвратить стоячую воду, плесень, пыль и другой мусор, который может повлиять на функциональность вашей системы отопления и охлаждения в будущем.

Вот несколько способов предотвратить образование ржавчины конденсатом в воздуховодах:

• Приобретите осушитель для вашего дома

• Очистите вентиляционные отверстия регулярно и изменяйте воздушные фильтры

• Очистите вентиляционные отверстия с ограниченным воздушным потоком

• .