Коррозия что это: Коррозия – Что такое Коррозия?

alexxlab | 31.07.2021 | 0 | Разное

Содержание

Типы и причины коррозии, способы ее предотвращения Блоги по решениям для ходовых и управляющих систем

Предотвращение коррозии — важнейшая задача во многих отраслях промышленности. В отсутствие защитных мер коррозия может оказать пагубное влияние на инфраструктуру, а также безопасность и эффективность бизнеса. Риску подвержен и бюджет компаний: по результатам исследования, проведенного организацией NACE International, ежегодные затраты на борьбу с коррозией составляют 2,5 триллиона долл. США.
С другой стороны, современным инженерам-конструкторам доступно значительно больше инструментов, чем прежде. Более глубокое понимание типов и причин коррозии, усовершенствованные материалы и передовые подходы — все это помогает техническим специалистам предотвращать разрушение металлов и снижать его интенсивность.


В этой публикации представлено краткое содержание новой брошюры Parker о борьбе с коррозией.


Определение коррозии

Коррозия — это процесс, при котором инфраструктура, продукция и детали разрушаются вследствие химической либо электрохимической реакции с окружающей средой.


 

Основные типы коррозии

Сегодня в разных отраслях промышленности распространены шесть типов коррозии.
•    Электрохимическая коррозия, возникающая при контакте двух материалов с разными электрохимическими свойствами (например, сталь и латунь) в агрессивной среде и приводящая к разрушению менее устойчивого материала.
•    Точечная коррозия, при которой в металле быстро возникают глубокие и узкие отверстия, в то время как остальная поверхность остается неповрежденной. Обычно это происходит с самопассивирующимися материалами, такими как нержавеющая сталь или сплавы алюминия.
•    Равномерная коррозия, которая развивается постепенно на открытой для воздействия поверхности металла, оставляя равномерный слой отложений.
•    Щелевая коррозия, охватывающая те участки, где в небольших углублениях (выемках или углах) скапливается жидкость.
•     Межкристаллитная коррозия, которая возникает внутри зернистой структуры сплава или рядом с ней и вызывает локальные повреждения.
•    Коррозионное растрескивание под напряжением, когда материал подвергается непрерывной или меняющейся нагрузке в агрессивной среде, что приводит к появлению трещин.

 

Что вызывает коррозию?

Коррозия — результат воздействия ряда различных факторов, характерных для каждой конкретной отрасли. Ниже перечислены распространенные примеры для отдельных отраслей.
•    В сфере строительства коррозия часто возникает в ситуациях, когда металлы подвергаются воздействию природных факторов и экстремальных температур.
•    Подземные разработки обычно проводят в средах с кислой водой (нередко содержащей хлориды и сульфаты) в сочетании с высокой влажностью и температурой.
•    В лесной промышленности коррозия обычно появляется при работе на удаленных участках, когда оборудование паркуют прямо на траве или земле. За ночь там накапливается большое количество воды, которая может вызывать коррозию встроенных механических систем и компонентов.
Условия окружающей среды также влияют на скорость развития и распространение коррозии. При повышенной влажности металлы реагируют друг с другом и разрушаются гораздо быстрее, чем в сухих условиях.

В агрессивных средах обычно присутствуют следующие факторы (отдельно или в различных сочетаниях):
•    влажность;
•    экстремальные температуры;
•    сырые поверхности;
•    взвешенные в воздухе частицы;
•    соль;
•    промышленные смазочные материалы.
 

Предотвращение коррозии и защита

Инженерам доступен целый ряд методов, которые помогают снизить интенсивность коррозии или предотвратить ее возникновение. Ниже перечислены методы, более подробно описанные в брошюре о борьбе с коррозией.
•    Выбор материалов. Ключевую роль играет выбор подходящих материалов с учетом задачи и условий ее выполнения. В агрессивной среде разрушению подвержены все металлы, однако сплавы могут резко отличаться друг от друга по своим показателям. Решающее значение в этом случае имеет баланс между пределом прочности на разрыв и стойкостью к нагреву, воздействию химических веществ и коррозии.
•    Совместимость материалов. При разработке продуктов инженеры должны учитывать вероятность соприкосновения потенциально несовместимых материалов. Так, сочетания меди и нержавеющей стали или бронзы и стали могут стать причиной электрохимической коррозии. Для решения этой проблемы следует выбирать совместимые материалы и сплавы либо применять изоляцию, которая позволяет предотвратить образование электрической цепи.

•    Защитные покрытия. На некоторые металлы, такие как сталь, железо и алюминий, можно нанести защитное покрытие, устойчивое к коррозии. Чтобы выбрать оптимальную комбинацию металла и покрытия, требуется тщательно проанализировать требования к прочности, надежности, трению, моменту затяжки и коррозионной стойкости.
•    Коррозионные испытания. В ходе контролируемых испытаний можно смоделировать различные агрессивные атмосферы, включая распыленную соленую воду, солевой туман, сухость и влажность. Такие испытания обычно проводят с соблюдением очень точных параметров, например моделируют сезонные циклы, чтобы воссоздать реальные погодные условия.
•    Системы защиты от коррозии. Эффективная система защиты помогает предприятиям успешно справляться с коррозией. Мониторинг состояния и анализ журналов для учета инцидентов улучшают понимание практических аспектов, связанных с коррозией, а обмен информацией между подразделениями позволяет выявить потенциальную зависимость между капиталовложениями, методами обслуживания и сроком службы активов.
 

Борьба с коррозией: брошюра

Скачать брошюру  

Автор статьи — доктор Филипп Вагенер (Philipp Wagener)

 

 

 

 

Связанные статьи:

Пыль гораздо вреднее, чем кажется

 

Коррозия металлов — урок. Химия, 8–9 класс.

Почти все металлы и сплавы постепенно разрушаются под воздействием факторов окружающей среды. При взаимодействии металлов с веществами воздуха и атмосферными осадками на их поверхности образуется плёнка, состоящая из оксидов, сульфидов, карбонатов и других соединений.

 

Свойства образовавшиеся на поверхности металла веществ отличаются от свойств самого металла. Так, на железе образуется ржавчина — рыхлая коричнево-красная масса. Коррозию железа обычно называют ржавлением.

Коррозия — это процесс самопроизвольного разрушения металлов и их сплавов под влиянием внешней среды (от лат.

corrosio — «разъедание»).

 

Рис. \(1\). Коррозия изделий из сплавов железа.

  

Бурый налёт — ржавчина — состоит из гидроксида и оксида железа(\(III\))

 

Предметы из меди и её сплавов (предметы искусства, памятники, крыши зданий) со временем подвергаются коррозии. Патина — налёт зелёного цвета — состоит в основном из гидроксокарбоната меди(\(II\))

  

 Рис. \(2\). Патина

   

Из-за коррозии поверхность металлических изделий покрывается налётом из продуктов окисления и теряет блеск. Изменяется электропроводность металла, уменьшается его пластичность и прочность.


Из-за коррозии народное хозяйство терпит убытки:

  • приходится постоянно восполнять потери из-за ржавления нефтепроводов, газопроводов, водопроводов, сельскохозяйственной техники, автомобилей, кораблей, мостов, станков;
  • металлические конструкции теряют прочность;
  • простаивает производство из-за необходимости замены разрушенного коррозией оборудования;
  • при разрушении нефте- и газопроводов теряется часть сырья;
  • при утечке нефтепродуктов и других веществ загрязняется окружающая среда;
  • загрязняется продукция, а следовательно, ухудшается её качество.

Способы защиты от коррозии

1. Нанесение защитных покрытий.

  • Металлическое изделие покрывают другими металлами (никелирование, хромирование, цинкование, лужение — покрытие оловом).

 

Рис. \(3\). Никелированная ручкаРис. \(4\). Хромированный кранРис. \(5\). Консервные банки из лужёной жести
  • Металлические изделия покрывают лаками, красками, эмалями, маслами, полимерами.

 

Рис. \(6\). Нанесение защитного покрытия на поверхность металлаРис. \(7\). Эмалированная стальная кастрюляРис. \(8\). Металлочерепица из жести, покрытой полимером

  

 

2. Применение сплавов, стойких к коррозии.

 

Детали машин, аппаратов, инструменты и предметы быта изготовляют из нержавеющей стали, содержащей специальные легирующие (замедляющие коррозию) добавки: хром, никель и другие металлы.

 

 Рис. \(9\). Изделия из нержавеющей стали

  

 

3. Защита с помощью протектора.

  

К металлу прикрепляют кусок более активного металла. Под действием среды происходит его разрушение, а защищаемый металл сохраняется. Так защищают от коррозии трубопроводы, корпуса кораблей. В качестве протектора применяют такие металлы, как цинк, магний.

  

 

4. Изменение состава среды.

  

Для предотвращения потерь из-за коррозии особым образом обрабатывают электролит или среду, в которой находится металл. Используют также  ингибиторы — вещества, которые замедляют процесс коррозии.

 

Например, при подготовке воды, поступающей в котельные установки, проводят удаление растворённого в воде кислорода (деаэрацию).

виды и способы борьбы / Публикации / Элек.ру

«Коррозия» — термин, который известен нам как процесс самопроизвольного разрушения металла.

Ежегодно миллионы тонн металла под воздействием физико-химических и химических реакций, возникающих во время взаимодействия с окружающей средой, «съедаются» коррозией. Развитие саморазрушения может быть как частичным (местная коррозия), так и полным (сплошная коррозия), а все зависит от длительности и интенсивности разрушающего процесса. По типу коррозия подразделяется на химическую и электрохимическую.

Химическая коррозия обусловлена взаимодействием поверхности металлических материалов с коррозионно-активной средой. Данный процесс разрушения металла протекает в жидкостях и газах, которые, в свою очередь, не в состоянии проводить электрический ток. Из этого следует, что химическое саморазрушение подразделяется на газовую коррозию, где разрушение происходит именно под воздействием газов при высоких температурах, и коррозию в жидких неэлектролитах, которые бывают органического (нефть, бензин, керосин, различные спирты и т. п.) и неорганического происхождения (расплавленная сера, жидкий бром и т. п.).

Электрохимическая коррозия подразумевает собой разрушение металла при непосредственном контакте с электролитически проводящей окружающей средой. Для такого вида коррозии всегда требуется наличие электролита, с которым соприкасаются электроды. Также это могут быть два разных металла с разными окислительно-восстановительными свойствами, соприкасающиеся друг с другом и образующие гальваническую пару.

Гальваническая пара это не что иное, как пара проводников, соединенных вместе с целью обеспечения электрического контакта, возможно, изготовленных из разных металлов. Каждый металл имеет свой электродный потенциал. При воздействии электролита один возьмет на себя роль катода, а второй роль анода, и между ними будет происходить коррозионный процесс, по итогам которого катод будет разрушать анод. В качестве электролита вполне сойдет влага из воздуха для приведения в действие электродного потенциала гальванической пары, при этом пары уязвимы в разной степени: одни больше, а другие меньше.

Гальваническая пара

В химии есть определенный порядок металлов, где они выставлены в последовательности, характеризующей их электродный потенциал в растворах электролитов, и называется она — электрохимический ряд напряжений металлов. Эта гальваническая шкала (Схема 1) может наглядно помочь разобраться, почему следует использовать крепеж из однородного материала.

Схема 1. Гальваническая шкала

Итак, исходя из этой шкалы, мы получаем следующее: когда два металла находятся в непосредственном контакте, то тот, что левее, будет корродировать, а тот что правее, будет более инертно защищенным. Необходимо достигать минимальной разности потенциалов между двумя изделиями:

  • разница в 0,1 будет являться допустимо безопасной;
  • разница в 0,2 будет являться допустимой при выполнении некоторых условий:
    - контактная коррозия не будет влиять на сохранность изделия и на потерю его рабочей способности;
    - в сборочной единице специально предусмотрена электрохимическая защита одного изделия за счет коррозии другого.

Также темп коррозии будет находиться в зависимости от площади поверхности открытых металлов. При условиях, если деталь более инертна, чем крепеж, крепеж будет коррозировать более ускоренными темпами. Например, использование оцинкованной метизной продукции для соединения нержавеющих сталей приведет к ускоренному образованию коррозии на метизах и ухудшению их механических свойств.

Гальваническая пара

Защита от электрохимической коррозии; какой металл будет катодом, а какой анодом в гальванической паре; допустимые, недопустимые и ограниченно допустимые контакты металлов — регламентируются ГОСТ 9-005-72 «Электрохимическая коррозия, допустимость контактов металлов».

В Таблице 1 представлены справочные данные некоторых металлов для определения совместимости.

Таблица 1. Справочные данные некоторых металлов для определения совместимости

В данной таблице можно увидеть, что использование нержавеющей стали и металлических изделий с нанесением цинкового покрытия недопустимо и приведет к образованию коррозии, что уменьшит срок службы изделий.

В случае, если нет возможности исключить образование недопустимой гальванической пары, стоит выполнить дополнительные действия по уменьшению контактной коррозии с помощью следующих способов:

  • дополнительная установка неметаллических шайб, вставок или прокладок в местах соединений;
  • изолирование соединения от воздействия окружающей среды;
  • нанесение дополнительных металлических покрытий, совместимых между собой;
  • покраска поверхностей в местах соединений;
  • электрическая изоляция металлических изделий.

Данные процедуры стоит проводить, отталкиваясь от технических требований к изделию, от сроков и условий их эксплуатации и от экономической составляющей. 

Пренебрежение требованиями к методам защиты от контактной коррозии может привести к поломке, потере работоспособности или разрушению изделий. Не исключено, что это приведет к дополнительным материальным затратам, нанесению морального или физического ущерба.

Источник: ООО «КМ-профиль», опубликовано в журнале «Электротехнический рынок» № 2 (98) 2021

Электрохимическая коррозия: причины, типы, скорость протекания

Электрохимическая коррозия относится к наиболее часто встречающимся процессам постепенного разрушения металла.

Как мы знаем, наше окружение наполнено электричеством.

В зависимости от среды, меняются показатели проводимости. Не отличается то, что при контакте с такой средой сталь начинает постепенно портиться.

У процесса есть несколько важных отличий.

В первую очередь – неодновременное протекание восстановления окислительного процесса и ионизации атомов металла.

На интенсивность распространения при этом влияет такой параметр, как электродный потенциал металла.

Главная причина электрохимической коррозии в том, что большинство металлов проявляют термодинамическую неустойчивость.

Примеры распространения коррозии такого типа встречаются в воде, почве, на открытом воздухе.

Она часто становится причиной потери прочности и постепенного разрушения металла на днище судов, трубопроводов, опор ЛЭП и других объектов.

Если говорить о типах электрохимической коррозии, то называют 3 разновидности:

  • щелевые поражения;
  • питтинги;
  • межкристаллическое повреждение.

Повреждаться могут разные типы металлов в зависимости от их расположения. Ржавчина появляется при контакте со стоячей и текущей водой, в местах соединения разных металлов, а также на сварных швах.

Какие механизмы отвечают за протекание электрохимической коррозии

Такое повреждение металла проводится двумя механизмами – гомогенным и гетерогенным. Рассмотрим каждый из них подробно.

  • Гомогенный. Первоначально затрагивается поверхностный слой металлического изделия. Постепенно металл начинает растворяться под действием актов – катодного или анодного. На протяжении определенного времени происходит миграция катода и анода. Со временем процесс ускоряется. Особенность гомогенного механизма в том, что затрагивает как твердые, так и жидкие металлы. Меняется только скорость течения.
  • Гетерогенный. У большинства твердых металлов не наблюдается гомогенной поверхности. Это связано с тем, что в самом материале состав кристаллической решетки может отличаться. Также как и в описанном выше случае, формируется анодный и катодный процессы, металл начинает постепенно разрушаться.

У такого вида процесса есть несколько особенностей.

В первую очередь – четкое деление на катодный и анодный процесс. Один из основных факторов, влияющих на их скорость протекания относительно друг друга – это время.

Схема электрохимической коррозии

В зависимости от типа металла, коррозия может быть локализована на отдельных участках. Также наблюдается растворение поверхностного слоя на анодах, что позволяет поражению затронуть обширные площади.

Здесь появляется еще одна особенность протекания процесса – формирование гальванических элементов. Это происходит из-за специфики структуры поверхности, на которой присутствуют микроэлектроды.

Из-за чего начинает развиваться коррозия

После того, как мы рассмотрели суть электрохимической коррозии, пришло время обратить внимание на причины распространения коррозии.

Среди них три распространенные:

  • Сплав имеет неоднородную структуру. В большинстве сплавов поверхность негомогенная, потому что в кристаллической решетке присутствуют посторонние включения. Ухудшает ситуацию и присутствие пор макро и микротипа. Это приводит к тому, что продукты коррозии также начинают образовываться неравномерно.
  • Неоднородная среда, в которой находится металл. Чтобы коррозия протекла быстрее, важен фактор доступа окислителя. Электрохимическая реакция может быть ускорена.
  • Отличие физических условий. Коррозия усиливается в том случае, если происходит облучение, в среде присутствуют блуждающие тока. Негативно влияет и температура, особенно при перепадах. В таком случае разница между холодными и теплыми местами становится причиной появления анода.

Именно по причине различия в критических факторах, скорость электрохимической коррозии может сильно меняться.

Главные внутренние факторы протекания электрохимической коррозии

На интенсивность распространения коррозийного поражения влияют две группы факторов – внешние и внутренние.

Текущее состояние поверхности металла

Когда поверхность металла неровная, коррозийный процесс протекает намного интенсивнее. Если на поверхности присутствуют небольшие выступы, они начинают накапливать воду.

Это может негативно повлиять на интенсивность распространения.

Чтобы не допустить такого фактора, важно использовать отшлифованный или отполированный металл.

Когда сталь гладкая, вода не так сильно повреждает ее, потому что постепенно происходит формирование равномерной пленки по всей поверхности.

Также хорошим средством для уменьшения поражения становится применение пассивирования, а также ряд других способов.

Степень термодинамической стойкости металла

Разные виды материалов отличаются разными показателями термодинамической устойчивости.

Наиболее стойкие разновидности материала не разрушаются при помещении в агрессивную среду.

Чтобы понять, есть ли у металла склонность к коррозии под действием термодинамических факторов, измеряют потенциал анодного и катодного процесса, а также изобарно-изотермического.

Именно такой фактор оказывает большое влияние на потенциальное воздействие среды на постепенное развитие коррозии.

К сожалению, у большинства представленных в продаже марок металлов стойкость невысокая. Есть и неустойчивые разновидности, у которых этот риск нивелируется благодаря склонности к образованию пассивных пленок на поверхности.

Кристаллографическая структура

Оказывает прямое воздействие на металл.

Как известно, атомы в кристаллической решетке располагаются по-разному. Лучше защищены те разновидности, у которых атомы упакованы неплотно.

Особенности решетки также учитывают при планировании защиты материала методом создания на нем специальных пленок. И пленка и сам основной материал должны четко соответствовать по составу друг другу или быть максимально приближенными.

В этом случае исключается появление напряжения, которое негативно отражается на текущем состоянии заготовки. Если контакт с агрессивной средой все-таки происходит, материал начинает разрушаться слой за слоем.

Гетерогенность

Этот фактор рассматривается в непосредственной связи с величиной зерна металла.

Если в сплаве есть выраженные анодные включения, они сильно влияют на ускорение протекания коррозии.

Катодные включения не столь опасны, потому что на интенсивности процесса не отражаются. Величина зерна как фактор риска рассматривается не так часто и этим показателем можно пренебречь.

Не стоит сбрасывать со счетов и механические факторы

Важно понимать, что многие конструкции из металла используются под постоянным напряжением.

К этой категории относится повышенное внутреннее напряжение, когда сильно увеличивается риск деформации.

Негативно влияют на качество металла также воздействие истирания, периодические контакты с другими металлическими изделиями.

Такой фактор оказывает значительное влияние на интенсивность распространения повреждения.

Даже если само сырье первоначально обладало стойкостью к потенциальным повреждениям, в таком случае она уменьшится – формируемые пленки просто не будут закрепляться на поверхности.

Потому лучше сразу исключить это условие электрохимической коррозии – постараться не использовать металлоконструкции под пиковыми сильными нагрузками, не допускать возникновения трения и соприкосновения между собой стальных деталей.

Основные внешние факторы электрохимической коррозии

Кроме внутренних, на металл также влияют и внешние факторы.

Они могут не только ускорять, но и замедлять процесс, а также влиять на характер его протекания.

К ним относятся следующие:

  • Температура. Температура сильно влияет на то, как себя ведет металл в разных условиях. От нее сильно зависит то, насколько быстро будут растворяться вторичные продукты коррозии. Среди других особенностей – запуск и стимуляция диффузионных процессов в металле, создание перенапряжения на электродах и другие проявления. Когда металлическое изделие помещается в растворы с кислородной деполяризацией, по мере прогрева электролита диффузия окислителя ускоряется. На фоне этого наблюдается сильное снижение перенапряжения ионизации кислорода.

Если деталь помещается в растворы неокисляющихся кислот, наблюдается коррозия с водородной деполяризацией.

Повышение температуры уменьшает скорость распространения повреждений, потому что сильно снижается перенапряжение водорода.

Отдельно стоит отметить ситуацию, когда металл уже покрывается специальной защитной пленкой. В этом случае сам тип пленки будет влиять на то, как именно она поведет себя при контакте с разными видами внешних угроз, в том числе, с повышением температуры.

Нагрев и охлаждение могут отразиться на состоянии катодов и анодов через их внутренние процессы.

В некоторых случаях полярность электродов значительно меняется.

Как мы уже отмечали выше, проблемы могу возникать из-за того, что разные участки детали нагреты до отличающихся друг от друга температур.

В этом случае стремительно увеличивается количество термогальванических пар, стимулирующих распространение коррозии на новые участки.

  • Уровень рН раствора, в который помещен металл. Такой показатель как рН указывает, насколько в растворе будут активными ионы водорода, и как быстро коррозия будет распространяться по материалу. Это опасно, потому что может непредсказуемо менять потенциал катодных процессов, формирование окисных пленок. Также создается значительное перенапряжение реакции на электродах. Рекомендуется не допускать контакта металла со средами, у которых показатель рН высокий.

Если по каким-то причинам металлическая заготовка оказалась помещена в раствор, большое значение будет иметь скорость, с которой он движется, а также само наличие внутренних колебаний.

Заранее определить точное воздействие будет сложно по той причине, что всегда непросто предсказать, как поведут себя нейтральные электролиты.

Cчитается, что при смешении электролита, меняются показатели диффузии кислорода, что значительно отражается на процессе протекания коррозии.

Можно уделять меньше внимания скорости движения электролита в том случае, если вы имеете дело со средами повышенной кислотности.

На них подобное поражение оказывает минимум влияния.

Чем отличаются анодный и катодный процессы

Если вы внимательно проследите за тем, как работает гальванический элемент, то увидите, что в нем протекают сразу два связанных друг с другом процесса – анодный и катодный.

Рассмотрим их более подробно.

Анодный процесс

В химии показывается формулой Fe → Fe2+ + 2e. Она показывает, что постепенно запускается окисление, ионы металла начинают переход в раствор.

Катодный процесс

Может протекать по-разному.

В частности, переизбыток электронов решается ассимиляцией атомами электролита и его молекул. На фоне этого происходит восстановительная реакция непосредственно на самом катоде.

Формула будет зависеть от того, в каких условиях протекает реакция.

Так при наличии водородной деполяризации можно записать процесс как  2 H+ + 2e → h3.

Важно понимать, что оба процесса сильно связаны друг с другом под влиянием кинетического фактора.

С течением времени может происходить взаимное замедление или ускорение анодного или катодного процесса. При этом сам анод всегда будет оставаться тем местом, на котором формируется коррозия металла.

Во время анализа протекания процесса коррозии часто обращают внимание на электропроводящие фазы и момент после их соприкосновения.

Обычно одна фаза имеет положительный заряд, в то время как другая – отрицательный. Это приводит к появлению разности потенциалов.

Таким образом возникает ДЭС или как его часто называют ученые – двойной электрический слой с ассиметричным расположением частиц в местах, где фазы разделяются.

Опасным для металла становится скачок потенциалов. Он может стимулироваться двумя центральными причинами:

  • Большая накопленная энергия гидратации. В таком случае наблюдается отрыв ионов металла и постепенное перетекание их в раствор. На поверхности в результате остается аналогичное число электронов, заряд становится отрицательным. Далее, в соответствии с законами физики, наблюдается перетекание катионов из раствора, формируется ДЭС на границе, как мы уже описывали выше.
  • Разряжение катионов электролита. В результате металл начинает стремительно принимать положительный заряд. ДЭС появляется из-за активности анионов раствора в контакте с катионами электролита.

Что происходит в том случае, если поверхностный слой металла совсем не имеет определенного заряда?

В таком случае ДЭС наблюдаться не будет, возникнет явление нулевого заряда.

Его потенциал будет отличаться в зависимости от того, с каким металлом вам приходится работать.

Описанный процесс значительно отражается на том, как протекает коррозия и как быстро она захватывает все новые и новые участки металла.

В современной науке нет средств, которые могли бы точно измерить величину скачка потенциала, значит и процесс формирования электродвижущей силы оказывается на таким интенсивным.

Если рассматривать вопросы, связанные с процессом поляризации, можно написать отдельную статью на эту тему.

Потому далее мы рассмотрим другой важный показатель – поляризацию.

Поляризация и ее влияние на скорость протекания коррозии

Процесс поляризации связан с интенсивностью распространения электрохимической коррозии.

Этот показатель отражает, насколько сильное перенапряжение наблюдается на определенном участке.

Принято выделять три вида поляризации:

  • Электрохимическая. Чаще всего наблюдается в ситуации, когда катодный и анодный процессы начинают замедляться.
  • Фазовая. Возникает в том случае, если на поверхности материала формируется новая фаза.
  • Концентрационная. Этот процесс появляется в том случае, если есть очень малые показатели скорости отвода продуктов коррозии, а также подхода деполяризатора.

Особенности поляризации также стоит учитывать в том случае, если вы заинтересованы в дополнительной защите металлов от постепенного разрушения.

Обеспечиваем эффективную защиту от коррозии

Наша компания предлагает заказчикам защиту металлоконструкций разных типов от коррозии.

Мы используем методику горячего цинкования.

В пользу работы с нами говорит сразу несколько факторов:

  • Опыт работы с 2007 года, есть постоянные заказчики.
  • Большие производственные площади. Три цеха для горячего цинкования, мощность 120 тысяч тонн в год.
  • Универсальность. Работаем со множеством видов изделий благодаря установленной на предприятии самой глубокой ванны в ЦФО – 3,43 метра.

Мы используем в процессе проверенное европейское оборудование. Даем гарантию соответствия качества товаров требованиям ГОСТ 9.307-89.

Чтобы получить дополнительные консультации и ответы на интересующие вас вопросы, звоните нам или оставляйте заявку на сайте.

Вернуться к статьям

Поделиться статьей

причины появления, на каких металлах появляется

Контактная коррозия металлов – это одно из часто встречающихся явлений, способных привести к их повреждению, потере эксплуатационных характеристик и полному разрушению.

Явление наблюдается, когда контактируют два металла, отличающиеся по электромеханическим свойствам.

Большинство рекомендаций по производству и эксплуатации металлоконструкций отмечают, что компоновать металлы нужно с учетом их совместимости.

Но это требование не всегда соблюдается.

Рассмотрим особенности коррозийного процесса и постараемся ответить на вопрос о том, какие материалы совмещаются между собой.

В зависимости от типа металлов, при контакте они ведут себя по-разному.

К примеру, контактная коррозия распространена при соприкосновении углеродистой стали и алюминия, меди и железа, цинка и алюминия. И это – только часть возможных сочетаний.

Иногда контактная коррозия наблюдается и в случае, если происходит контакт одинаковых металлов. Также появляются проблемы в месте соединения при сварке, по шву, из-за использования специальных присадочных проволок и других материалов.

Почему появляется контактная коррозия

Причина распространения коррозии – возникновение компромиссного потенциала. Он отличается по своим показателям от соприкасающихся металлов.

В итоге появляется пересечение анодной и катодной кривой.

В качестве анода выступает металл, у которого электроотрицательный потенциал выше, чем у другого. Электроположительный металл становится катодом.

Многое зависит и от типа электролита. Это приводит к тому, что увеличится скорость растворения и протекания процесса.

Стоит также учесть и скорость растворения анода. На нее влияет разность катодных и анодных потенциалов.

Значение также имеет уровень компромиссного потенциала. На него влияет тип металлов, которые вступают в контакт.

Есть и 4 внешних фактора, которые оказывают на него воздействие. К ним относятся такие, как:

  • Температура самого металла и среды, в которой он находится.
  • Уровень аэрации, доступ кислорода.
  • Особенности окружающей среды, степень загрязненности и типы рассеянных в воздухе частиц.
  • Уровень влажности, наличие прямого контакта с водой, постоянного намокания.

Процесс контактной коррозии развивается в различных средах. Это - открытый воздух, вода, почва.

Если при распространении коррозии, на материал неравномерно воздействует кислород, велика вероятность появления дифференциальной аэрации.

Это затрудняет катодную реакцию и влияет на саму интенсивность протекания процесса.

Особенности проявления катодной коррозии для разных типов металлов и сплавов

На особенности протекания коррозии влияет тип сплавов и металлов, которые контактируют друг с другом.

Все особенности сочетаний указаны в таблице ниже.

Тип металла

Сочетания

Примечания

Алюминий и оксидированные сплавы.

Магний и его оксидированные сплавы, прошедший пассивацию кадмий, разные типы стали – как окрашенной, так и оцинкованной, фосфатированной.

Допускается применение сочетаний с низким риском появления коррозии как в жестких, так и в средних условиях.

Магний и разные виды сплавов

Магний и сплавы, в том числе, при покрытии грунтом и лаком, анодированный алюминий и сплавы, сталь с хромовым покрытием, а также с нанесенным сверху цинком, кадмием, оловом и другими видами продукции.

Допускается применение сочетаний с низким риском появления коррозии как в жестких, так и в средних условиях.

Медь и разные виды сплавов

Никель, олово, хром, золото, анодированный алюминий. Допускается применение припоя оловянно-свинцового типа. Допускается сочетание с разными вариантами сплавов анодированного алюминия, окрашенной или фосфатированной стали.

Допускается применение сочетаний с низким риском появления коррозии как в жестких, так и в средних условиях.

Ценные металлы -родий, серебро, палладий, золото

Все перечисленные виды металлов отлично сочетаются друг с другом с низким риском появления контактной коррозии. Можно также использовать изделия с оловом, никелем, алюминием, хромом и различными вариантами сплавов.

----

Цинк и сплавы

Сочетаются с разными вариантами стали, в том числе, хромникелевой, фосфатированной, окрашенной. В процессе обработки можно использовать в качестве припоя олово, а также его сочетание со свинцом. Среди других допустимых сочетаний – никель, анодированный алюминий и разные типы сплавов.

----

Олово и сплавы

Среди допустимых сочетаний можно назвать никель, хром, олово, медь, припои из сплава свинца и олова. Сталь в контакте может быть покрытой цинковым слоем, окрашенной или анодированной, если планируется использование в контакте с морской водой. Можно также использовать такой вариант материала с золотом и серебром.

----

Хром и никель

Одни из наиболее сочетаемых с другими разновидностями сырья. Список допустимых для контакта металлов очень большой – от золота, меди и сплавов до хрома, никеля, меди, цинка, кадмия и других.

----

Кадмий

Может соприкасаться с хромом, прошедшим процесс пассивации оловом, цинком, никелем, кадмием, припоем из олова и свинца. Сталь может быть как хромникелевой, так и хромистой, а также с дополнительным полимерным покрытием.

----

Меры предосторожности для недопущения развития контактной коррозии

Чтобы риск контактной коррозии металла снизился, нужно соблюдать 3 рекомендации. К ним относятся следующие:

  • Будьте осторожны с покрытиями. Это актуально в том случае, если планируется использовать изделие в районах с тропическим климатом и рядом с морем. Дополнительное покрытие не стоит наносить на участки деталей, где планируется сварка внахлест, установка заклепок из других видов сырья. Причина заключается в особенностях поведения электролита, когда коррозия значительно усиливается.
  • При проведении сварки и клепки деталей, покрытие нужно снимать. После того, как все работы проведены, сверху можно будет наносить полимерное покрытие для борьбы с негативным воздействием окружающей среды.
  • Не стоит использовать гальваническое покрытие в том случае, если перед вами деталь из черных или цветных металлов, прошедшие через литьевые формы.

Чтобы не допустить появления коррозии, всегда нужно понимать, с какими металлами вы работаете, и как они сочетаются друг с другом. Чтобы уменьшить степень интенсивности разрушения металла, нужно как можно скорее удалить соприкасающиеся отрезки сырья друг от друга.

Когда деталь используется в агрессивных средах, можно предусмотреть специальные прокладки. Хорошо справляется с задачей использования в морской воде магний и большинство его сплавов, цинк, алюминий и другие.

В качестве изоляции между элементами могут выступать металлические или полимерные лакокрасочные покрытия. Хорошим решением станут свинцовые детали.

Защитим ваши металлические изделия от коррозии

Наша компания выполняет задачи по проведению горячей оцинковки разных видов материалов. Среди преимуществ работы с нами есть такие, как:

  • Опыт работы с 2007 года. Регулярно сотрудничаем со многими постоянными клиентами.
  • Большая производственная база. У нас есть три цеха горячего цинкования. Мощность предприятия составляет 120 тысяч тонн в год.
  • Универсальность. Работаем даже со срочными заказами и любыми видами изделий. На предприятии установлена самая глубокая ванна в ЦФО. Ее глубина составляет 3,43 метра.
  • Качественное оборудование. Используем в обработке технику от таких крупных брендов, как KVK KOERNER и EKOMOR.

Мы гарантируем полное соответствие требованиям ГОСТ 9.307-89. Готовы ответить на все интересующие вас вопросы и быстро приступить к выполнению поставленной задачи.

Вернуться к статьям

Поделиться статьей

Какие последствия вызывает коррозия? | Camfil

Одним из последствий загрязнения воздуха, о котором редко кто говорит, является воздействие коррозии на искусственные материалы по всему миру. По мере роста уровней загрязнения воздуха в промышленно развитых странах отмечается и соответствующее ему повышение уровней коррозии. Однако это сказывается не только на созданных человеком памятниках. Это воздействие можно видеть на автомобилях, решетках для гриля, садовой мебели и бытовых инструментах.

Коррозия также ведет к износу важной инфраструктуры, например усиленных стальными конструкциями дорожных развязок, опор линий электропередач, сооружений парковок и мостов. Одним словом, коррозия – это предмет, требующий дальнейшего исследования, чтобы можно было понять, как этот скрытый износ влияет на вашу жизнь.

Что такое коррозия?

Согласно EonCoat коррозия – это процесс разрушения материала, вызываемый химической реакцией со средой, в которой он находится. Коррозия металла возникает, когда его поверхность вступает в контакт с газом или жидкостью, при этом процесс ускоряется под воздействие высокой температуры, кислот и солей. (1)

Несмотря на то, что слово «коррозия» используется для описания разрушения металла, разрушению подвергаются все природные и искусственные материалы, а уровень загрязнений в воздухе может ускорить этот процесс.

Причина заключается в том, что взвешенные в воздухе загрязнения, такие как твердые примеси, образуются из-за химических реакций между жидкостями и твердыми веществами. Те же жидкости и твердые вещества, в том числе соль и углерод, могут взаимодействовать с молекулами металлов и ускорять износ.

Более того, компания Corrosion Doctors отнесла диоксид серы, образующийся из выбросов электростанций и автомобильных выхлопов, к одному из самых значимых источников коррозии. (2)

Высокое содержание диоксида серы может нанести вред деревьям и растениям, уничтожая листву и препятствуя их дальнейшему росту.

Но диоксид серы не только способствует износу металла и других материалов. Он также оказывает пагубное воздействие на здоровье человека. Агентство по охране окружающей среды США выяснило, что кратковременное воздействие оксида серы может привести к ухудшению симптомов астмы и вызвать затруднение дыхания. (3)

Исследование атмосферной коррозии проливает больше света

Проведенное недавно исследование атмосферной коррозии позволило пролить больше света на то, как взвешенные в воздухе загрязнения напрямую влияют на металл в среде промышленного города.

Исследователи начали свою работу с утверждения о том, что атмосферная коррозия металлов и их сплавов является обычным явлением в среде промышленного города из-за высокой концентрации коррозийных загрязняющих веществ в воздухе. (4)

Другими словами, исследователи сделали теоретическое заключение о том, что загрязнение воздуха в крупном городе ускоряет процесс коррозии и способствует ускоренному износу металлов по сравнению с более низким уровнем загрязнения.

Чтобы проверить эту теорию экспериментально, ученые разместили различные металлические образцы в среде промышленного города и оставили их там на 12 месяцев, чтобы определить воздействие взвешенных в воздухе загрязнений на скорость коррозии. В городе, где проводились испытания, был выбран район с высоким уровнем загрязнений.

Исследование показало, что металлы корродировали намного быстрее зимой, когда уровни загрязнения были самыми высокими. Увеличение загрязнения было вызвано повышением объемов выбросов близлежащих теплоэлектростанций, а также выхлопами автомобилей и отопительных печей, которые широко использовались из-за холодной зимы.

Самыми распространенными загрязнениями, которые ускоряли коррозию были диоксид серы, пыль и влажность.

Последствия коррозии

Какие последствия коррозии могут повлиять на нашу ежедневную жизнь?

  • Компания Vortex Energy Saver определила несколько прямых последствий коррозии, в том числе: (5)
  • Повреждение коммерческих самолетов, которые могут привести к возникновению проблем в полете
  • Повреждение нефтепроводов, которые могут вызывать дорогостоящие и опасные разрывы, причиняющее значительный вред окружающей среде.
  • Повреждение опор мостов, из-за которых возможно обрушение моста Выброс вредных загрязнений из-за коррозии железа, которые загрязняют воздух
  • Затраты на ремонт или замену вышедшего из строя бытового оборудования

«Мы знаем, что многие коммерческие отрасли, например нефтегазовая, строительная отрасли и производство электроники, уязвимы для воздействия коррозии», – заявил Трент Тиль (Trent Thiel) руководитель сегмента молекулярной фильтрации компании Camfil USA

. «Без применения методов контроля высока вероятность отказа оборудования или выход из строя конструкции, которые могут иметь катастрофические последствия. Вот почему молекулярная фильтрация так важна для удаления вызывающих коррозию веществ из воздуха и обеспечения целостности конструкций».

Предотвращение коррозии дома

Есть несколько способов предотвращения коррозии дома. Во-первых, можно нанести материалы для обработки поверхностей на все металлические предметы, чтобы защитить их от взвешенных в воздухе загрязнений. Во-вторых, можно произвести оцинковку всех металлических изделий, что обеспечит им высокую устойчивость к коррозии. И в-третьих, можно потратиться на высокоэффективные воздушные фильтры, чтобы улучшить качество воздуха в помещениях и устранить вредные загрязнения, которые вызывают процесс коррозии.

What Is Corrosion?

Corrosion is the process of decay on a material caused by a chemical reaction with its environment. Corrosion of metal occurs when an exposed surface comes in contact with a gas or liquid, and the process is accelerated by exposure to warm temperature, acids, and salts.

 

Although the word ‘corrosion’ is used to describe the decay of metals, all natural and man-made materials are subject to decay, and the level of pollutants in the air can speed up this process.

 

The reason is that airborne contaminant such as corrosive particulate matter (PM) are created because of the chemical reactions between liquids and solids. These same liquids and solids, including salt and black carbon, can interact with the molecules within metals and accelerate decay.  Additionally, gaseous acidic contaminants have a major role in corrosion of materials, either directly or indirectly as precursors of corrosive particulate matter (PM).

 

In fact, sulfur dioxide that is generated by power plant and vehicle emissions is one of the biggest contributors to corrosion. Sulfur dioxide is particularly aggressive towards copper contacts used in electronic equipment.

 

High levels of sulfur dioxide can also damage trees and plants by destroying foliage and inhibiting future growth. A from Greenpeace also states that high levels of sulfur dioxide result in disastrous air pollution and premature deaths as well. (1)

 

In other words, sulfur dioxide doesn’t just help degrade metal and other materials; it also results in disastrous air pollution has some harmful health effects. The U.S. Environmental Protection Agency (EPA) has found that short-term exposure to sulfur dioxide can worsen asthma symptoms and make breathing difficult. (2)

 

Atmospheric Corrosion Study Sheds More Light

A recent atmospheric corrosion study has helped to shed more light about how airborne pollutants directly affect metals in an industrial city environment.

Researchers began with the thesis that atmospheric corrosion of metals and their alloys is very common in the industrial city environment due to the high concentration of corrosive pollutants in the air. (3)

In other words, researchers theorized that air pollution in a major city would accelerate the corrosion process and help degrade metals faster than if the pollution was at a lower level.

To test this theory, researchers exposed various metal samples to an industrial city environment for 12 months to determine the effect of airborne particulates on the rate of corrosion. They chose an area within the test city that had a high level of pollutants.

The study found that metals corroded at a much faster rate during the winter when pollution levels were at their highest. This increase in pollution was caused by higher emissions generated by nearby power plants and heating plants, as well as from vehicle emissions and heating furnaces that were in wide use due to the cold weather.

The most common pollutants that accelerated corrosion were sulfur dioxide, carbon dioxide, dust and humidity.

Additional contaminant resulting in high levels of corrosions include hydrogen sulfide generated by waste facilities, geothermal activity or anaerobic digestion of organic waste; nitrogen dioxide from traffic and combustion processes, hydrochloric acid, chlorine, acetic acid (the vinegar molecule) and process chemicals released to the environment. 

Corrosion Hazards for Electronic Equipment

Corrosion induced equipment failure has been a fact since the mechanical telephone switch centres in the beginning of the 19th century. 

The extensive use of computers and electronic equipment in today’s society together with increasing pollution, especially in large cities and in industrial locations put even higher demands on finding solutions to lower the risk of failure.

Currently, communication and data transfer facilities are of great importance. One way to reduce the cost for cooling is to use “free cooling” or “air-side economizers” which refers to systems that allow outdoor air to by filters pass into the room to provide direct cooling when outdoor temperature and humidity permits. Download our White paper on Corrosion Hazards for Electronic Equipment here. 

Created 24 января 2019 г.

что это и как с ней бороться

Коррозия - процесс разрушения металла под воздействием влаги, агрессивных веществ, с которым контактирует покрытие или изделие в процессе эксплуатации. Это явление распространено, его можно увидеть дома, на улице и на работе. Когда металл оказывается в щелочной, кислой среде начинается окисление, которое со временем преобразуется в ржавчину. Другими словами, происходит химическая коррозия.

Сегодня поговорим о другом типе коррозии, которая образуется из-за "блуждающих токов". Именно она появляется на кранах, полотенцесушителях и прочем сантехническом оборудовании. Разрушение металла "блуждающими токами" называют электрохимической коррозией.

Этому коррозийному процессу подвержены многие металлы, включая надёжную и долговечную нержавеющую сталь. Под воздействием электромеханического влияния изделие быстро теряет привлекательность, происходит разрушение швов, соединений, стенок металла. В результате возникает угроза аварийных ситуаций, вплоть до серьезных протечек, грозящих соседям снизу затоплением и порчей имущества.

Как определить электрохимическую коррозию

Рассмотрим пример образования признаков электрохимкоррозии на полотенцесушителе.

Оборудование производят из всевозможного сырья. Лучшим вариантом считаются модели из нержавейки, так как эксплуатационный период такого изделия гораздо продолжительней, нежели срок использования аналогов из других металлов. Однако, нержавеющая сталь не всегда способна справиться с агрессивным воздействием электрохимической коррозии.

На начальный процесс разрушения указывают практически незаметные пятна ржавчины, которая образуется на поверхности изделия, далее они добавляют в размерах, а значит - процесс прогрессирует и становится глубже.

Если очистить ржавчину грубым абразивом, то под ней прячется черная точка, говорящая об активном развитии разрушения. Так, ржавчина "поедает" металл снаружи и изнутри, создавая небольшое отверстие. В подобных случаях повреждениям подвергаются все изделие, включая фитинги. Коррозия, как правило, начинает развиваться на слабых участках, которыми являются сварные швы.

Если ржавчина обнаружена на изделии, изготовленном из стали высокого класса, то наверняка проблема заключается в наличии в воде электричества.

Электрохимкоррозия работает при поддержке "помощников", например, хлора, который используется предприятиями для обеззараживания воды, окислителя кислорода, солей кальция, магния и прочие вещества. Ржавчина активно распространяется под воздействием горячей воды - если жидкость внутри трубы нагревается свыше 70°С, разрушающее действие ускоряется.

Почему появляется коррозия?

Чтобы понимать всю схему появления ржавчины на сантехническом оборудовании, стоит знать, откуда в воде появляется электричество.

Среди причин:

  1. Если дом относится к старым постройкам, в нем может быть нереализованным качественное заземление, которое обязательно, если в квартире установлено множество бытовых приборов и современная сантехника, например, ванна с гидромассажем, водонагреватели и пр. Заземление обеспечивает безопасность использования техники.

    При эксплуатации оборудования, которое имеет те или иные дефекты, происходит утечка токов, которые отправляются в стояки и взаимодействуют с водой. Таким образом появляются точечные "пробои", которые провоцируют образование ржавчины.

    Если заземление выполнено в соответствии с нормативами, подобные неприятности не появятся.

  2. Если в доме проживают любители сэкономить на оплате коммунальных счетов за электроэнергию, появляется проблема электрохимической коррозии. Так, недобросовестные жильцы используют стояк как нулевой провод или же применяют специальные приборы, чтобы "скрутить" показатели счетчика электроэнергии. В результате этих и других манипуляций высоки риски образования коррозийных процессов. Также ситуация небезопасна для жизни - при прикосновении к трубе существует риск удара током.
  3. Разница потенциалов между металлами провоцирует образование неприятности. Токи возникают, если два разных металла плотно контактируют друг с другом. Если проектирование дома выполнено с соблюдением норм и стандартов, подобной проблемы возникнуть не должно, ведь токопроводящие компоненты подвергаются заземлению. Защитные меры способствуют уравниванию потенциалов.
  4. Сегодня широко распространены новые материалы, используемые для изготовления труб и сантехнического оборудования: металлопластик, полиэтилен и пр. Вместе с этим появились и новые проблемы. Так, если при замене части трубы применяется пластиковый аналог, может образоваться разница потенциалов, способствующая появлению "блуждающих токов". Несмотря на то, что пластик относится к группе диэлектриков, он находится в водной среде, которая становится проводником - появление ржавчины в этом случае практически неизбежно.
  5. Образованию токов подвержены не только стояки, но и коммуникации, находящиеся под землей. Блуждающее электричество, находящееся в них, может попасть и в квартиру. На подземные системы оказывают воздействие электрический транспорт (трамвай, троллейбус, поезда метро). Появляются токи утечки, а устранить проблему смогут только эксплуатирующие компании, обязанные проводить тщательные проверки.
  6. Проблемы нередко возникают, если невдалеке от труб, отвечающих за подачу воды и отопление, присутствует электропроводка с некачественной изоляцией. Повреждения провоцируют появление токов, которые блуждают по трубам водоснабжения.
  7. Среди причин коррозии - статическое электричество, накапливающееся на металле при контакте с водой.

Произвести контроль над соответствием рекомендованных норм и соблюдением правил монтажа и использования оборудования в высотном доме не представляется возможным. Зачастую подобные работы выполняют мастера без опыта или с его минимальным наличием.

Как следствие - аварийные ситуации и неприятные последствия для жильцов дома. Если полотенцесушитель подвергается коррозии, вы можете не иметь к этому отношения, а также не приостановите процесс из-за разрушения инженерного оборудования по причинам, независящим от вас.

Как предотвратить электрохимическую коррозию

Существует несколько мер, которые помогут предотвратить разрушение металла:

  1. Приобретая полотенцесушитель, откажитесь от его установки. Работу стоит доверить опытным мастерам, которые имеют допуск к проведению подобных мероприятий.
  2. Конструкции в обязательном порядке нуждается в заземлении, что особенно актуально для тех, кто врезал пластиковые трубы, расположенные между общим стояком и полотенцесушителем.

Для заземления оборудования можно предпринять несколько вариантов:

  1. Если стояк и его элементы изготовлены из металла, необходимо соединить стояк, например, с помощью хомута и медного провода, сечение которого не меньше 4 мм2. Затем от стояка горячего водоснабжения подключаются проводом к PE-шине и электрическому щиту, находящемуся на этаже. Для обеспечения полной безопасности при эксплуатации полотенцесушителя проводят заземления других токопроводящих объектов, включая ванны, изготовленные из нержавеющей стали и чугуна.
  2. Когда стояк и его компоненты изготовлены из полимеров, необходимо установить металлическую вставку, отвечающую диаметру трубы. Деталь вставляют между соединением полотенцесушителя и шаровым краном. На вставку монтируют зажим заземления. Используя провод из меди, подключаются к электрощиту.
  3. В случае, когда стояк состоит из пластиковых и металлических элементов, устанавливают вставку из металла между монтируемым оборудованием и шаровым краном. На нее крепят зажим и посредством медного кабеля подключаются к щиту.
  4. Еще одно решение задачи - установка системы для уравнивания потенциалов. Монтаж выполняют непосредственно в ванной. Такой шаг позволит избежать коррозии, а также минимизирует риски, связанные с ударом тока. Если за систему водоснабжения отвечают трубы из полимеров, то к ближайшему электрощиту также выполняются подключение заземляющих повод.
  5. В продаже представлено множество моделей полотенцесушителей. Эксперты рекомендуют не приобретать слишком дешевые конструкции. Для безопасной и длительной эксплуатации стоит обратить внимание на оборудование, снабженное защитой от "блуждающих токов". Полотенцесушители работают на базе полимера, которым обрабатывают внутреннюю часть трубы. Он ликвидирует контакт воды с металлом.
  6. Полимер полностью безопасен, так как не содержит вредных веществ, способных навредить человеку. Он не боится чрезмерно высокой температуры, не подвержен разрушению. Стоимость подобной продукции немногим выше стандартных изделий, при этом срок службы превышает период работы аналогов в несколько раз.
  7. Электрическая коррозия устраняется также заменой оборудования на электрическое. В этом случае нагрев полотенцесушителя начинается при подключении устройства к розетке. Как правило, на корпусе присутствует кнопка, позволяющая включать или отключать его. Это хорошее решение для многих людей, ищущих безопасный и долговечный вариант. Прибор функционирует автономно, не зависит от работоспособности системы водоснабжения, а значит - вы сможет прогреть помещение и высушить вещи даже в том случае, если горячей воды в кране нет. Минус прибора - потребление электроэнергии, за которую придется платить.

Важно! Если выбор пал на электрическое оборудование, следует знать, что оно имеет невысокую мощность, поэтому может работать от стационарного источника питания - розетки. Однако, учитывайте, что прибор работает в ванной, где преобладает высокая влажность, а значит его подключение должно проводиться через УЗО и автомат.

Мы попытались рассказать все самое важное об электрохимической коррозии и методах ее предотвращения/устранения. Вероятно, вы не столкнетесь с подобной проблемой, но, если она уже обнаружена, лучше сразу заявить о неприятности инженеру управляющей компании.

Специалист должен рассказать, какие меры стоит предпринять, какое оборудование станет оптимальным вариантом для вашей ванной комнаты. После установки инженер выполнит проверку полотенцесушителя на предмет герметичности, а также подпишет акт ввода прибора в эксплуатации.

Монтаж полотенцесушителя желательно поручить опытному мастеру, ведь от корректности установки во многом зависит долговечность прибора, а также безопасность и комфорт пользователей.

Что такое коррозия?

Сохранение инфраструктуры

Способность электрохимических процессов расщеплять соединения на элементы или создавать новые соединения может быть как разрушительной, так и продуктивной. Коррозия - это очень распространенный результат электрохимических реакций между материалами и веществами в окружающей их среде.

Коррозия - одно из самых разрушительных и дорогостоящих природных явлений, наблюдаемых сегодня.

Что такое коррозия?

Коррозия - опасная и чрезвычайно дорогостоящая проблема.Из-за этого могут рушиться здания и мосты, ломаться нефтепроводы, протекать химические заводы и затопляться ванные комнаты. Корродированные электрические контакты могут вызвать возгорание и другие проблемы, корродированные медицинские имплантаты могут привести к заражению крови, а загрязнение воздуха вызвало коррозию произведений искусства по всему миру. Коррозия угрожает безопасному удалению радиоактивных отходов, которые должны храниться в контейнерах в течение десятков тысяч лет.

Наиболее распространенные виды коррозии возникают в результате электрохимических реакций.Общая коррозия возникает, когда большинство или все атомы на одной и той же металлической поверхности окисляются, повреждая всю поверхность. Большинство металлов легко окисляются: они склонны терять электроны из-за кислорода (и других веществ) в воздухе или в воде. Когда кислород восстанавливается (приобретает электроны), он образует оксид с металлом.

Когда происходит восстановление и окисление различных металлов, контактирующих друг с другом, этот процесс называется гальванической коррозией. При электролитической коррозии, которая чаще всего возникает в электронном оборудовании, вода или другая влага попадает в ловушку между двумя электрическими контактами, между которыми прикладывается электрическое напряжение.Результат - непредусмотренная электролитическая ячейка.

Возьмите металлическую конструкцию, такую ​​как Статуя Свободы. Выглядит прочно и прочно. Однако, как почти все металлические предметы, он может стать нестабильным, поскольку вступает в реакцию с веществами в окружающей среде и портится. Иногда эта коррозия безвредна или даже полезна: зеленоватая патина, покрывающая медную кожу статуи, защищает находящийся под ней металл от погодных повреждений. Однако внутри статуи коррозия за эти годы нанесла серьезный ущерб.Его железный каркас и медная обшивка действовали как электроды огромного гальванического элемента, так что почти половина каркаса заржавела к 1986 году, к столетнему юбилею статуи.

Природная защита

Некоторые металлы приобретают естественную пассивность или устойчивость к коррозии. Это происходит, когда металл вступает в реакцию с кислородом воздуха или разъедает его. В результате получается тонкая оксидная пленка, которая блокирует склонность металла к дальнейшим реакциям. Примерами этого являются патина, образующаяся на меди, и выветривание некоторых скульптурных материалов.Защита не работает, если тонкая пленка повреждена или разрушена структурным напряжением - например, мостом - или царапинами или царапинами. В таких случаях материал может повторно пассивироваться, но если это невозможно, корродируют только части объекта. Тогда ущерб часто еще больше, потому что он сосредоточен в этих местах.

Вредную коррозию можно предотвратить множеством способов. Электрические токи могут образовывать пассивные пленки на металлах, которые обычно не имеют их. Некоторые металлы более стабильны в определенных средах, чем другие, и ученые изобрели сплавы, такие как нержавеющая сталь, для улучшения характеристик в определенных условиях.Некоторые металлы можно обрабатывать лазером, чтобы придать им некристаллическую структуру, устойчивую к коррозии. При гальванике железо или сталь покрывают более активным цинком; это образует гальванический элемент, в котором коррозирует цинк, а не железо. Другие металлы защищены гальваническим покрытием инертным или пассивирующим металлом. Неметаллические покрытия - пластмассы, краски и масла - также могут предотвратить коррозию.

Что такое коррозия? Давайте разберемся

Коррозия - это процесс разложения материала, вызванный химической реакцией с окружающей средой.Реакция обычно протекает в форме окисления. Коррозия металла происходит, когда открытая поверхность контактирует с газом или жидкостью, и этот процесс ускоряется воздействием высоких температур, кислот и солей. Большинство металлов подвержены коррозии, но все материалы подвержены деградации. Например, коррозия полимеров, используемых для изоляции покрытий на электропроводке, была проблемой в старых самолетах.

Углеродистая сталь

- это наиболее широко используемый материал в машиностроении, на который ежегодно приходится около 85% всего производства стали.Несмотря на то, что углеродистая сталь подвержена коррозии, она используется во всем: от ядерной энергетики и электростанций, работающих на ископаемом топливе, до нефтепереработки и нефтепереработки и трубопроводов.

Классификация коррозии

Коррозию можно разделить на три категории в зависимости от окружающей среды.

  • Атмосферная коррозия: Типы атмосфер описаны как сельские, промышленные или морские.
  • Водная коррозия: Трубы из углеродистой стали используются для транспортировки воды и часто погружаются в воду.Чем выше уровень кислотности воды, тем выше скорость коррозии.
  • Коррозия почвы: Скорость коррозии почвы на углеродистой стали варьируется. Наиболее агрессивными являются почвы с высоким содержанием влаги, высокой кислотностью, высоким содержанием растворенных солей и высокой электропроводностью. Узнайте, как защитить стальные изделия от этого типа коррозии с помощью EonCoat Weldable Coating.

Пример нитевидной коррозии

Типы коррозии

Это общие разновидности коррозии:

  • Общая агрессивная коррозия: Наиболее распространенная форма коррозии, общая агрессивная коррозия, возникает в результате электрической или электрохимической реакции, которая разрушает поверхность открытого металла, вызывая его ослабление до тех пор, пока он не выйдет из строя.
  • Локальная коррозия: Как следует из названия, локальная коррозия поражает одну часть металла. Существует три типа локальной коррозии:
    • Точечная коррозия является результатом образования небольшого отверстия в металле. Коррозия этой области приводит к повреждению металла и повреждению металла.
    • Щелевая коррозия часто происходит в застойной микросреде, например, под прокладками и зажимами, и может быть вызвана кислотностью или недостатком кислорода внутри щели.
    • Нитевидная коррозия возникает, когда вода проникает через покрытие, покрытое основанием или окрашенные поверхности. Этот вид коррозии начинается там, где есть небольшие изъяны покрытия. Со временем он распространяется и вызывает ослабление конструкции.
  • Гальваническая коррозия: Этот тип коррозии возникает, когда два отдельных металла помещаются в коррозионный электролит. Это создает гальваническую пару между металлами. Один металл теперь анод, а другой - катод.Металл, который является анодом, теперь корродирует быстрее, чем обычно, в то время как износ катода замедляется.
  • Растрескивание под воздействием окружающей среды: Этот тип коррозии является результатом ряда условий окружающей среды, таких как температура, химические вещества и напряжение. Существует четыре вида растрескивания под воздействием окружающей среды:
    • Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC)
    • Коррозионная усталость
    • Водородное растрескивание
    • Охрупчивание жидким металлом
  • Коррозия, вызванная потоком: Это происходит, когда ветер или вода растворяют защитный оксидный слой на поверхности металла, а затем подвергают металл разрушению.
  • Межкристаллитная коррозия: Межкристаллитная коррозия возникает, когда металл содержит примеси, что приводит к электрохимической или химической коррозии на границах зерен металла.
  • Расплав: Этот тип коррозии является результатом воздействия на определенный химический элемент сплава.
  • Фреттинг-коррозия: Это происходит при повторяющихся движениях поверхности, которые могут быть вызваны вибрацией.
  • Высокотемпературная коррозия Это вызвано коррозионными соединениями, образующимися при сгорании, а также может образовываться в результате сульфидирования, карбонизации и высокотемпературного окисления.

Предотвращение коррозии

Есть несколько методов, которые могут остановить или замедлить коррозию:

  • Изменение окружающей среды: Это просто изменение окружающей среды металла для уменьшения нежелательных химических реакций, таких как ограничение контакта с дождем или морской водой.
  • Выбор металла и состояние поверхности: понимание причин коррозии позволяет выбрать правильный тип металла. Мониторинг состояния поверхности, например трещин и щелей, может снизить скорость коррозии.
  • Катодная защита: Это электрохимический процесс, защищающий от гальванической коррозии (см. Выше). Нежелательные анодные участки на поверхности металла преобразуются в катодные участки под действием встречного тока.
  • Ингибиторы коррозии: Это химические вещества, которые вступают в реакцию с поверхностью металла или с газами в окружающей среде, вызывающими коррозию.
  • Покрытие: Металлическое покрытие, например гальваника, может замедлить коррозию и обеспечить привлекательный внешний вид поверхности.
  • Покрытия: Краски и другие органические покрытия могут защитить металлы от коррозионного воздействия газов окружающей среды. Это, пожалуй, лучшее решение.

Преимущества покрытий

Использование покрытий для предотвращения коррозии дает множество преимуществ. Вот некоторые из наиболее частых причин:

  • Покрытия можно наносить на месте, в отличие от цинкования.
  • Покрытия могут стабилизировать поверхность стали, чтобы она не реагировала на коррозионные факторы окружающей среды.
  • Покрытия могут покрывать основу, не оставляя зазоров для начала образования коррозии.
  • Покрытия
  • успешно используются в нефтегазовой отрасли, в том числе в резервуарах для хранения нефти и наружных поверхностях трубопроводов.
  • Покрытия
  • минимизируют время простоя, что экономит деньги в нефтегазовой отрасли.

Обычные покрытия, наносимые поверх поверхности углеродистой стали, - это одно, но покрытия, которые сочетаются со сталью и образуют сплав, являются революционными.

Коррозия - обзор | Темы ScienceDirect

Резюме

В этой главе мы представили набор новой номенклатуры, чтобы прояснить, что отказы и способ их понимания требуют литературы, выходящей далеко за рамки обычной терминологии, используемой в последнее время.Связь между FEMA и особенно важным механизмом коррозии, таким как MIC, можно понять только в том случае, если мы сможем точно определить, что означает отказ, не с чисто инженерной точки зрения, а с точки зрения стадии срока службы актива.

Новая номенклатура, которую мы ввели, по сути, является попыткой классифицировать и классифицировать то, что уже было доступно инженерам по коррозии и целостности как общеизвестные, без обозначения их. Наш подход можно оценить как систематизацию основных знаний и навыков, необходимых для более эффективного управления коррозией на практике.

Для упрощения ссылок мы заключили новую терминологию в круглые скобки.

FEMA может иметь два аспекта: первый аспект - это то, как инженеры должны бороться с коррозией в целом. Коррозия может ожидаться как в общем, технологическом оборудовании, так и во вспомогательном оборудовании, которое имеет важное значение как для поддержки процесса, так и для поддержания его безопасности (общее правило риска коррозии).

Поскольку коррозия является термодинамически предпочтительным процессом, необходимо учитывать два ее аспекта:

(1)

Контроль над ней, если возможно, с самого начала (предотвращение коррозии)

( 2)

Управление коррозией, которая уже имеет место на активе (контроль коррозии)

Что касается предотвращения коррозии, мы впервые упомянули возможность применения принципов ТРИЗ для открытия новых возможностей для разработки более инновационные решения и средства правовой защиты.

Любой актив может пройти три стадии в течение срока службы. Состояние пригодности к эксплуатации - это когда актив все еще работает и / или недавно внимательно рассматривался, то есть состояние, при котором актив демонстрирует максимальный уровень надежности для предполагаемой работы. Как только актив / оборудование вводится в эксплуатацию, оно также начинает подвергаться коррозии. Степень коррозии зависит от условий работы, а также от качества мониторинга коррозии. Этот естественный путь истечения срока надежности актива переведет актив в другое состояние, которое само по себе является противоречивым: актив не находится в идеальном состоянии функциональности, тем не менее, он используется, потому что процесс производства не может остановиться, если только не произойдет сбой. дело неуправляемой степени.Это противоречивое состояние называется «состояние псевдо-FSS». Однако в конечном итоге актив выйдет из строя, если ему не будут оказаны необходимые меры, пока он все еще находится в псевдо-FSS. Это состояние отказа называется «состоянием эффекта Цугцванга».

Инженерная важность может быть определена как функция «риска» и «стоимости». Таким образом, для коррозии важность будет определяться как «риск коррозии» и «стоимость коррозии».

Управление коррозией, сокращенно CM, представляет собой инженерно-технический подход к коррозии, который имеет дело с риском коррозии.С другой стороны, CKM - это управленческий подход, который учитывает стоимость коррозии и способы борьбы с ней.

Основные характеристики CM можно резюмировать следующим образом:

(1)

Согласно его определению, CM имеет дело с риском коррозии

(2)

CM не применимо только к одному конкретная отрасль: помимо нефтегазовой отрасли, CM может применяться в других отраслях, таких как, помимо прочего, горнодобывающая промышленность 10 и геотермальная промышленность 16 , например,

(3)

Каждая компания может принять собственную версию CM в зависимости от культуры и условий труда, а также имеющихся у него предпочтений.

Таким образом, в этой главе, помимо представления CKM, мы также представили наш подход к CM, который мы назвали «моделью CM Javaherdashti». Именно в этом контексте, по нашему профессиональному мнению, FEMA-MIC с инженерной точки зрения может быть применен.

Эти два подхода «CKM» и «Модель CM Javaherdashti» взаимосвязаны и не должны рассматриваться как проблемы, отличающиеся друг от друга и отделенные друг от друга: чтобы понять, как определить «систему коррозии» как часть «системы представляет интерес »и, следовательно, чтобы определить степень коррозии в нем (то есть подход CKM к определению системы коррозии), необходимо знать два принципа задействованных механизмов коррозии, а также последовательность, в которой происходят процессы коррозии.

Зная два вышеупомянутых принципа, можно не только определить систему коррозии, но и то, что необходимо для смягчения коррозии, какие и как должны быть определены ключевые показатели эффективности для мониторинга применения мер противодействия коррозии и были ли меры противодействия. не увенчались успехом, и что делать в плане процедуры обратной связи. Модель Джавхердашти, состоящая из четырех этапов (определение, применение, мониторинг и обратная связь), применима к интересующей системе для управления коррозией.В качестве примера мы привели пример применения модели Javaherdashti CM к кольцу пожаротушения и его проблемам с коррозией.

Однако коррозия - это не только техническая проблема: она требует участия менеджеров высшего и среднего звена. Суть - которую инженеры чаще всего упускают из виду - заключается в том, что независимо от того, насколько хороши их решения для конкретной проблемы коррозии, последнее слово остается за менеджером. Менеджер, в свою очередь, принимает решения, основанные не только на технических деталях, но и на экономии на этом (CKM).

Вот почему, если критерии проектирования рекомендовали использовать нержавеющую сталь 316L, менеджер может выбрать нержавеющую сталь 304, которая относительно менее дорога. Хотя менеджер таким образом снизил CAPEX проекта, он мог непреднамеренно увеличить OPEX.

Мы видели случаи, когда в качестве материала, который будет использоваться, была рекомендована углеродистая сталь с цементной футеровкой, руководитель проекта использовал нержавеющую сталь 316L. Нержавеющая сталь увеличила капитальные затраты проекта, однако руководитель проекта надеялся, что операционные затраты снизятся.Увы, из-за неправильного выбора материалов нержавеющая сталь 316L вышла из строя из-за неправильной практики гидроиспытаний.

Следовательно, помимо инженеров, менеджеры также должны ознакомиться с теми аспектами коррозии, которые не требуют технических знаний, а требуют управленческих знаний. Для этого мы разработали систему / теорию, которую мы назвали CKM. Возможно, самое простое определение CKM может заключаться в том, что это подход руководителя к проблеме коррозии, основанный на (1) выяснении экономико-экологических моделей потерь от коррозии в интересующей промышленной единице, а затем (2) перегруппировке семи ресурсы управления в соответствии с четырьмя принципами CKM.

Мы считаем, что инженерный и управленческий подходы FEMA могут составить вместе лучшую комбинацию, которая может быть предоставлена ​​инженерам и высшим менеджерам в отраслях для борьбы с коррозией более реальным и полезным способом.

Непосредственным преимуществом такого понимания FEMA будет подход, необходимый для FEMA-MIC, то есть виды отказов, их последствия, причины и анализ, относящиеся к коррозии в целом и микробной коррозии (MIC) в частности.

17.6 Коррозия - Химия

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Определить коррозию
  • Перечислите некоторые методы, используемые для предотвращения или замедления коррозии.

Коррозия обычно определяется как разложение металлов в результате электрохимического процесса. Образование ржавчины на железе, потускнение серебра и сине-зеленая патина на меди - все это примеры коррозии. Общие затраты на коррозию в Соединенных Штатах значительны и оцениваются более чем в полтриллиона долларов в год.

Статуя Свободы: меняя цвета

Статуя Свободы - достопримечательность, которую признает каждый американец. Статую Свободы легко узнать по ее высоте, положению и уникальному сине-зеленому цвету (рис. 1). Когда эта статуя впервые была доставлена ​​из Франции, она не имела зеленого цвета. Оно было коричневым, цвета его медной «кожи». Так как же Статуя Свободы изменила цвет? Изменение внешнего вида было прямым результатом коррозии. Медь, которая является основным компонентом статуи, медленно подвергалась окислению на воздухе.Окислительно-восстановительные реакции металлической меди в окружающей среде протекают в несколько стадий. Металлическая медь окисляется до оксида меди (I) (Cu 2 O), который имеет красный цвет, а затем до оксида меди (II), который имеет черный цвет

[латекс] \ begin {array} {r @ {{} \ longrightarrow {}} ll} 2 \ text {Cu} (s) \; + \; \ frac {1} {2} \ text {O} _2 (g) & \ text {Cu} _2 \ text {O} (s) & (\ text {red}) \\ [0.5em] \ text {Cu} _2 \ text {O} (s) \; + \ ; \ frac {1} {2} \ text {O} _2 (g) & 2 \ text {CuO} (s) & (\ text {black}) \ end {array} [/ latex]

Уголь, часто содержащий большое количество серы, активно сжигался в начале прошлого века.В результате триоксид серы, диоксид углерода и вода реагировали с CuO

.

[латекс] \ begin {array} {r @ {{} = {}} ll} 2 \ text {CuO} (s) \; + \; \ text {CO} _2 (g) \; + \; \ текст {H} _2 \ text {O} (l) & \ text {Cu} _2 \ text {CO} _3 (\ text {OH}) _ 2 (s) & (\ text {зеленый}) \\ [0.5em ] 3 \ text {CuO} (s) \; + \; 2 \ text {CO} _2 (g) \; + \; \ text {H} _2 \ text {O} (l) & \ text {Cu} _2 (\ text {CO} _3) _2 (\ text {OH}) _ 2 (s) & (\ text {blue}) \\ [0.5em] 4 \ text {CuO} (s) \; + \; \ текст {SO} _3 (g) \; + \; 3 \ text {H} _2 \ text {O} (l) & \ text {Cu} _4 \ text {SO} _4 (\ text {OH}) _ 6 ( s) & (\ text {зеленый}) \ end {array} [/ latex]

Эти три соединения ответственны за характерную сине-зеленую патину, наблюдаемую сегодня.К счастью, патина создала защитный слой на поверхности, предотвращающий дальнейшую коррозию медной пленки. Формирование защитного слоя - это форма пассивации, которая обсуждается далее в следующей главе.

Рис. 1. (a) Статуя Свободы покрыта медной кожей и изначально была коричневой, как показано на этой картине. (б) Воздействие элементов привело к образованию сине-зеленой патины, наблюдаемой сегодня.

Пожалуй, самый известный пример коррозии - образование ржавчины на железе.{+} (водн.) [/ латекс]

Количество молекул воды варьируется, поэтому оно представлено как x . В отличие от патины на меди, образование ржавчины не создает защитного слоя, поэтому коррозия железа продолжается, поскольку ржавчина отслаивается и подвергает свежее железо воздействию атмосферы.

Рис. 2. Когда краска поцарапана на окрашенной железной поверхности, возникает коррозия и начинает образовываться ржавчина. Скорость самопроизвольной реакции увеличивается в присутствии электролитов, таких как хлорид натрия, используемый на дорогах для таяния льда и снега или в соленой воде.

Один из способов уберечь железо от коррозии - это держать его в краске. Слой краски предотвращает попадание воды и кислорода, необходимых для образования ржавчины, на утюг. Пока краска остается неповрежденной, утюг защищен от коррозии.

Другие стратегии включают сплавление железа с другими металлами. Например, нержавеющая сталь - это в основном железо с небольшим содержанием хрома. Хром имеет тенденцию собираться у поверхности, где он образует оксидный слой, защищающий железо.

Оцинкованное железо или оцинкованное железо использует другую стратегию. Цинк окисляется легче, чем железо, потому что цинк имеет более низкий восстановительный потенциал. Поскольку цинк имеет более низкий восстановительный потенциал, это более активный металл. Таким образом, даже если цинковое покрытие поцарапано, цинк все равно будет окисляться раньше железа. Это говорит о том, что этот подход должен работать с другими активными металлами.

Еще один важный способ защиты металла - это сделать его катодом в гальваническом элементе.Это катодная защита и может использоваться не только для железа, но и для других металлов. Например, ржавление подземных резервуаров для хранения железа и труб можно предотвратить или значительно уменьшить, подключив их к более активному металлу, такому как цинк или магний (рис. 3). Это также используется для защиты металлических частей водонагревателей. Более активные металлы (более низкий потенциал восстановления) называются расходуемыми анодами , потому что по мере их использования они коррозируют (окисляются) на аноде.Защищаемый металл служит катодом и поэтому не окисляется (не корродирует). Когда аноды подвергаются надлежащему контролю и периодически заменяются, полезный срок службы резервуара для хранения железа может быть значительно увеличен.

Рис. 3. Одним из способов защиты подземного резервуара для хранения железа является катодная защита. Использование в качестве анода активного металла, такого как цинк или магний, эффективно превращает резервуар для хранения в катод, предотвращая его коррозию (окисление).

Коррозия - это разрушение металла, вызванное электрохимическим процессом.Ежегодно тратятся большие суммы денег на устранение последствий или предотвращение коррозии. Некоторые металлы, такие как алюминий и медь, образуют защитный слой при коррозии на воздухе. Тонкий слой, который образуется на поверхности металла, предотвращает контакт кислорода с большим количеством атомов металла и, таким образом, «защищает» оставшийся металл от дальнейшей коррозии. Железо разъедает (образует ржавчину) под воздействием воды и кислорода. Ржавчина, образующаяся на металлическом железе, отслаивается, обнажая свежий металл, который также подвергается коррозии.Один из способов предотвратить или замедлить коррозию - нанести на металл покрытие. Покрытие предотвращает контакт воды и кислорода с металлом. Краска или другие покрытия замедляют коррозию, но они неэффективны после царапин. Оцинкованное или оцинкованное железо использует тот факт, что цинк более склонен к окислению, чем железо. Пока покрытие остается, даже если оно поцарапано, цинк будет окисляться раньше железа. Еще один метод защиты металлов - катодная защита. В этом методе легко окисляемый и недорогой металл, часто цинк или магний (расходуемый анод), электрически соединяется с металлом, который необходимо защищать.Более активный металл - это расходуемый анод, который является анодом в гальванической ячейке. «Защищенный» металл - это катод, и он остается неокисленным. Одним из преимуществ катодной защиты является то, что расходуемый анод можно контролировать и при необходимости заменять.

Химия: упражнения в конце главы

  1. Какой элемент каждой пары металлов более подвержен коррозии (окислению)?

    (а) Mg или Ca

    (б) Au или Hg

    (c) Fe или Zn

    (d) Ag или Pt

  2. Рассмотрим следующие металлы: Ag, Au, Mg, Ni и Zn.{\ circ} = -0,477 \; \ text {V}) [/ latex], и все же, когда оба подвергаются воздействию окружающей среды, необработанный алюминий имеет очень хорошую коррозионную стойкость, в то время как коррозионная стойкость необработанного железа оставляет желать лучшего. Объясните это наблюдение.
  3. Если образец железа и образец цинка соприкасаются, цинк разъедает, а железо - нет. Если образец железа соприкасается с образцом меди, железо разъедает, а медь - нет. Объясните этот феномен.
  4. Предположим, у вас есть три разных металла: A, B и C.{\ circ} = -3.04 \; \ text {V} [/ latex], который, кажется, может защитить все другие металлы, перечисленные в стандартной таблице восстановительного потенциала?

Глоссарий

катодная защита
способ защиты металла с помощью расходуемого анода и эффективного получения металла, который требует защиты катода, тем самым предотвращая его окисление
коррозия
Разложение металла в результате электрохимического процесса
оцинкованное железо
способ защиты железа путем покрытия его цинком, который окисляется раньше железа; оцинкованное железо
расходуемый анод
более активный и недорогой металл, используемый в качестве анода в катодной защите; часто из магния или цинка

Решения

Ответы на упражнения в конце главы по химии

2.Mg и Zn

4. Оба примера включают катодную защиту. (Жертвенный) анод - это металл, который коррозирует (окисляется или вступает в реакцию). В случае железа (-0,447 В) и цинка (-0,7618 В) цинк имеет более отрицательный стандартный восстановительный потенциал и поэтому служит анодом. В случае железа и меди (0,34 В) железо имеет меньший стандартный восстановительный потенциал и поэтому подвергается коррозии (служит анодом).

6. Хотя восстановительный потенциал лития делает его способным защищать другие металлы, этот высокий потенциал также указывает на то, насколько литий реакционноспособен; он будет иметь спонтанную реакцию с большинством веществ.Это означает, что литий будет быстро реагировать с другими веществами, даже с теми, которые не окисляют металл, который он пытается защитить. Такая реактивность означает, что расходуемый анод будет быстро истощаться и его нужно будет часто заменять. (Необязательная дополнительная причина: опасность возгорания в присутствии воды.)

Что такое коррозия? Причины и предотвращение по дизайну

Коррозия обходится миру в 2,5 триллиона долларов (это триллион с Т) согласно NACE, что составляет примерно 3,4% мирового ВВП.Тем не менее, средний человек не понимает, что такое коррозия.

Коррозия - это химическая или электрохимическая реакция между металлом и окружающей средой. Выплавленное железо и другие металлы, используемые в зданиях, оборудовании и транспортных средствах, имеют более высокое содержание энергии, чем их аналоги в природе, такие как оксид железа. В результате такие металлы, как железо и сталь, нестабильны и имеют тенденцию к коррозии до своего естественного состояния при соединении с другими элементами. Со временем они соединяются с кислородом с образованием оксида железа, т.е.е. ржавчина или коррозия.

Но что на самом деле вызывает коррозию?

Причины коррозии

Для возникновения электрохимического процесса коррозии должны присутствовать четыре ингредиента, то есть коррозионная ячейка. Должны присутствовать все четыре этих элемента:

  • Анод: участок металла, на котором происходит окисление (коррозия)
  • Катод: участок металла, на котором не образуется коррозия
  • Металлический путь: обеспечивает поток электронов от анода к катоду
  • Электролит: жидкость, которая содержит заряженные частицы и позволяет ионам течь от катода к аноду

Взаимодействие между этими четырьмя компонентами известно как коррозионная ячейка.

Три компонента коррозии уже присутствуют в в большинстве металлов: анод, катод и металлический путь. Не хватает только электролита, поступающего из атмосферы, или химикатов. Когда электролит присутствует, электроны текут от анода к катоду, а ионы текут от катода к аноду через электролит, замыкая электрическую цепь. Ионы, протекающие от катода к аноду, вызывают коррозию анода и повреждение металла.

Электролиты обычно представляют собой хлорид натрия и соединения кальция. Хлоридные соединения обычно содержатся в морской воде, дожде, тумане и тумане, а также в дорожных солях и чистящих химикатах. Не так часто, но соединения серы и азота можно найти в мазуте и угле.

Все это говорит о том, что вода является наиболее частым виновником коррозии.

Конструктивная защита от коррозии

Коррозия предотвращается путем удаления одного из этих компонентов из ячейки для защиты от коррозии.Пока один из этих компонентов отсутствует, электрическая цепь не может быть замкнута, и не может возникнуть коррозия.

Существует несколько методов борьбы с коррозией. В идеале защита от коррозии встроена в конструкцию любого строящегося объекта.

Некоторые материалы устойчивы к коррозии, например золото и платина. Другие сплавы, такие как нержавеющая сталь, никель, хром и медь, противостоят коррозии, образуя естественные пленки, которые действуют как барьеры между металлом и окружающей средой.Выбор материалов, которые по своей природе устойчивы или невосприимчивы к коррозии, снизит затраты и ущерб, связанный с коррозией.

Проблемы геометрического дизайна также могут вызвать коррозию. К наиболее частым проблемам геометрического дизайна относятся:

  • Водоотделители
  • Щели
  • Острые кромки
  • Недоступные зоны
  • Срезанные кромки
  • Крепеж
  • Блуждающие токи

Хотя всегда рекомендуется проектирование с целью предотвращения коррозии, коррозия неизбежна в любом применении.Осмотр и техническое обслуживание необходимы для предотвращения структурных повреждений зданий, транспортных средств и оборудования, подверженных коррозии.

Коррозия | Безграничная химия

Коррозия

Коррозия возникает при разрушении металлов в результате химических процессов.

Цели обучения

Обсудить общие причины коррозии металлической поверхности

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Коррозия - это двухэтапный процесс, для которого требуются три вещи: металлическая поверхность, электролит и кислород.
  • В процессе коррозии поверхностные атомы металла растворяются в водном растворе, оставляя металл с избытком отрицательного заряда. Образующиеся ионы удаляются подходящим акцептором электронов.
  • Коррозия - это металлы, которые самопроизвольно возвращаются в форму своей руды в процессе окисления.
  • Электропроводящие свойства металла позволяют окислению и восстановлению протекать на отдельных участках поверхности металла.
Ключевые термины
  • коррозия : Химическая эрозия, особенно окисление.

Когда материалы портятся в результате химических процессов, они подвергаются коррозии. Коррозия обычно обсуждается применительно к металлам, которые подвержены электрохимической коррозии. Этот вид коррозии представляет собой двухэтапный процесс, для которого требуются три вещи: металлическая поверхность, электролит и кислород. В процессе коррозии атом металла на поверхности растворяется в водном растворе, оставляя металл с избыточными отрицательно заряженными ионами.Эти образующиеся ионы удаляются подходящим акцептором электронов. Коррозию можно рассматривать как самопроизвольное возвращение металлов в свои руды в процессе окисления.

Проводящие свойства металла позволяют стадиям окисления и восстановления, которые происходят во время коррозии, происходить на отдельных участках поверхности металла. Проводимость позволяет электронам течь из анодной в катодную области металла.

В системе коррозии подверженный коррозии металл действует как анод короткозамкнутой электрохимической ячейки:

[латекс] \ text {Fe} (\ text {s}) \ rightarrow \ text {Fe} ^ {2+} (\ text {aq}) + 2 \ text {e} ^ - [/ latex]

Коррозия - это неприятность : На этой фотографии железного моста через реку Нанду в Хайнане, Китай, показаны доказательства повреждений, вызванных коррозией.- \ rightarrow \ text {M} (\ text {s}) [/ latex]

На этой катодной ступени M - металл.

Насколько подвержен коррозии тот или иной металл, можно определить по его восстановительному потенциалу. Чем выше восстановительный потенциал металла, тем меньше вероятность его окисления.

Коррозия - обычная неприятность с реальными ударами. Мы видим его последствия в ржавых каркасах автомобилей, прорыве водопровода и разрушении мостов.

Предотвращение коррозии

Предотвращение коррозии снижает как экономический, так и связанный с безопасностью ущерб, связанный с технологическим процессом.

Цели обучения

Обсудите общие профилактические меры, которые можно предпринять против коррозии металлической поверхности

Основные выводы

Ключевые моменты
    • Для возникновения коррозии необходимы три вещи: электролит, открытая металлическая поверхность и акцептор электронов.
    • Коррозию можно предотвратить, сняв одно из этих условий.
    • Покрытие металлической поверхности краской или эмалью создает барьер между металлом и влагой окружающей среды.
    • Процесс покрытия металлической поверхности другим металлом, который с большей вероятностью окисляется, называется жертвенным покрытием.

Ключевые термины
  • электролит : Вещество, которое в растворе или в расплавленном состоянии ионизирует и проводит электричество.
  • жертвенное покрытие : Металлическое покрытие, которое подвержено окислению с большей вероятностью, чем металл, который оно защищает.
  • гальваника : для электрохимического покрытия тонким слоем металла; к гальванике.

Анализ коррозии

Мы узнали, что для анодной и катодной стадий коррозии необходимы три вещи: электролит, открытая металлическая поверхность и акцептор электронов. Отсюда следует, что мы можем предотвратить коррозию, удалив одно из этих важных условий. Самое простое условие для удаления - это оголенная металлическая поверхность.

Создание физического барьера

Покрытие металлической поверхности краской или эмалью создает барьер между металлом и влагой в окружающей среде, тем самым устраняя возможность контакта кислорода и влаги с металлом.

Жертвенные покрытия

Процесс покрытия металлической поверхности другим металлом, который с большей вероятностью окисляется, называется жертвенным покрытием. Сталь из сплава железа, подверженная коррозии, обычно покрывается цинком, более активным металлом, в процессе, известном как цинкование. Коррозия жертвенного цинка приводит к его окислению; железо восстанавливается, что делает его катодным и препятствует его коррозии.

Оцинкованная поверхность : Защита сплавов железа покрытием из более активного металла посредством процесса цинкования предотвращает коррозию сплавов.

Контраст с предыдущим сценарием можно увидеть, когда железо или железный сплав покрывают менее активным металлом, например оловом. Пока оловянное покрытие остается неповрежденным, коррозия невозможна. Однако, если оловянное покрытие ухудшится, обнажая лежащий под ним металл, произойдет коррозия. Это связано с тем, что обнаженное железо подвергается окислению и становится анодным. Олово принимает электроны от окисленного железа, и соблюдаются три критерия коррозии.

Катодная защита

Еще один способ защиты от коррозии - создание постоянного отрицательного электрического заряда на металле.Этот метод называется катодной защитой. Катодная защита воспроизводит эффекты жертвенного покрытия, но с более активным металлом. Источником отрицательного заряда обычно является внешний источник постоянного тока. Катодная защита используется, в частности, для защиты подземных топливных баков и трубопроводов.

Пассивация

Пассивация - это процесс, при котором на металлической поверхности образуется тонкая пленка продуктов коррозии, служащая барьером против окисления.На формирование пассивирующего слоя влияют pH окружающей среды, температура и химические условия. Статуя Свободы, например, покрыта сине-зеленой патиной, вызванной несколькими химическими реакциями, которая защищает металлическую медь под ней.

Анодирование

Анодирование - это еще одна обработка поверхности, защищающая от коррозии. Защищаемый металл покрывается специальным веществом, а электрохимические условия регулируются таким образом, чтобы в оксидной пленке металла появлялись однородные поры шириной несколько нанометров.Эти поры позволяют образовываться оксидной пленке, более толстой, чем пассивирующий слой. Полученный защитный слой очень твердый и очень эластичный.

Жертвенная защита анода

По тому же принципу, что и временное пленочное покрытие, расходуемый анод, сделанный из металла, более активного, чем металл, который вы хотите защитить, можно использовать для предотвращения коррозии металлических конструкций, находящихся под водой или под землей. Жертвенный анод подвергнется коррозии раньше, чем металл, который он защищает. Однако, как только расходуемый анод подвергнется коррозии, его необходимо заменить; в противном случае металл, который она защищает, тоже начнет разъедать.

Катодная защита предотвращает коррозию : Гальванический расходный анод, прикрепленный к корпусу корабля; Здесь протекторный анод показывает коррозию, а металл, к которому он прикреплен, - нет. Анод, кусок более электрохимически «активного» металла, прикрепляется к уязвимой поверхности металла, где он подвергается воздействию электролита; потенциал уязвимой поверхности поляризован, чтобы быть более отрицательным, пока поверхность не будет иметь однородный потенциал. На этом этапе устраняется движущая сила реакции коррозии с защищаемой поверхностью.Гальванический анод продолжает корродировать, расходуя материал анода, пока в конечном итоге его не нужно будет заменить, но катодный материал защищен.

Коррозия представляет реальную угрозу целостности личного имущества, а также мостов, дорог и другой общественной инфраструктуры. Понимание и реализация стратегий предотвращения коррозии уменьшит как экономический ущерб, так и ущерб, связанный с безопасностью, связанный с процессом.

Коррозия | Химия

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

К концу этого модуля вы сможете:

  • Определить коррозию
  • Перечислите некоторые методы, используемые для предотвращения или замедления коррозии.

Коррозия обычно определяется как разложение металлов в результате электрохимического процесса.Образование ржавчины на железе, потускнение серебра и сине-зеленая патина на меди - все это примеры коррозии. Общие затраты на коррозию в Соединенных Штатах значительны и оцениваются более чем в полтриллиона долларов в год.

Статуя Свободы: меняя цвета

Статуя Свободы - достопримечательность, которую признает каждый американец. Статую Свободы легко узнать по ее высоте, положению и уникальному сине-зеленому цвету (рис. 1). Когда эта статуя впервые была доставлена ​​из Франции, она не имела зеленого цвета.Оно было коричневым, цвета его медной «кожи». Так как же Статуя Свободы изменила цвет? Изменение внешнего вида было прямым результатом коррозии. Медь, которая является основным компонентом статуи, медленно подвергалась окислению на воздухе. Окислительно-восстановительные реакции металлической меди в окружающей среде протекают в несколько стадий. Металлическая медь окисляется до оксида меди (I) (Cu 2 O), который имеет красный цвет, а затем до оксида меди (II), который имеет черный цвет.

2Cu ( s ) + [латекс] \ frac {1} {2} [/ latex] O 2 ( г ) ⟶ Cu 2 O ( s ) (красный)
Cu 2 O ( s ) + [латекс] \ frac {1} {2} [/ latex] O 2 ( г ) ⟶ 2CuO ( s ) (черный)

Уголь, часто содержащий большое количество серы, активно сжигался в начале прошлого века.В результате триоксид серы, диоксид углерода и вода реагировали с CuO

.

2CuO ( с ) + CO 2 ( г ) + H 2 O ( л ) ⟶ Cu 2 CO 3 (OH) 2 ( с ) (зеленый )
3CuO ( с ) + 2CO 2 ( г ) + H 2 O ( л ) ⟶ Cu 2 (CO 3 ) 2 (OH) 2 ( s ) (синий)
4CuO ( s ) + SO 3 ( г ) + 3H 2 O ( л ) ⟶ Cu 4 SO 4 (OH) 6 ( с ) (зеленый)

Эти три соединения ответственны за характерную сине-зеленую патину, наблюдаемую сегодня.К счастью, патина создала защитный слой на поверхности, предотвращающий дальнейшую коррозию медной пленки. Формирование защитного слоя - это форма пассивации, которая обсуждается далее в следующей главе.

Рис. 1. (a) Статуя Свободы покрыта медной кожей и изначально была коричневой, как показано на этой картине. (б) Воздействие элементов привело к образованию сине-зеленой патины, наблюдаемой сегодня.

Пожалуй, самый известный пример коррозии - образование ржавчины на железе.Железо ржавеет под воздействием кислорода и воды. Основные этапы ржавления железа, по-видимому, включают следующее (рис. 2). Попадая в атмосферу, железо быстро окисляется.

анод: Fe ( с ) ⟶ Fe 2+ ( водн. ) + 2e - E ° Fe 2+ / Fe = -0,44 В

Электроны восстанавливают кислород воздуха в кислых растворах.

катод: O 2 ( г ) + 2H + ( водн. ) + 4e - ⟶ 2H 2 O ( l ) E ° O 2 / О 2 = +1.23 В

всего: 2Fe ( с ) + O 2 ( г ) + 4H + ( водн. ) ⟶ 2Fe 2+ ( водн. ) + 2H 2 O ( л ) E ° ячейка = +1,67 В

То, что мы называем ржавчиной, представляет собой гидратированный оксид железа (III), который образуется при дальнейшей реакции ионов железа (II) с кислородом.

4Fe 2+ ( водн. ) + O 2 ( г ) + (4 + 2 x ) H 2 O ( л ) ⟶ 2Fe 2 O 3 · x H 2 O ( s ) + 8H + ( водн. )

Количество молекул воды варьируется, поэтому оно представлено как x .В отличие от патины на меди, образование ржавчины не создает защитного слоя, поэтому коррозия железа продолжается, поскольку ржавчина отслаивается и подвергает свежее железо воздействию атмосферы.

Рис. 2. Как только краска поцарапана на окрашенной железной поверхности, возникает коррозия и начинает образовываться ржавчина. Скорость самопроизвольной реакции увеличивается в присутствии электролитов, таких как хлорид натрия, используемый на дорогах для таяния льда и снега или в соленой воде.

Один из способов уберечь железо от коррозии - это держать его в краске.Слой краски предотвращает попадание воды и кислорода, необходимых для образования ржавчины, на утюг. Пока краска остается неповрежденной, утюг защищен от коррозии.

Другие стратегии включают сплавление железа с другими металлами. Например, нержавеющая сталь - это в основном железо с небольшим содержанием хрома. Хром имеет тенденцию собираться у поверхности, где он образует оксидный слой, защищающий железо.

Оцинкованное железо или оцинкованное железо использует другую стратегию.Цинк окисляется легче, чем железо, потому что цинк имеет более низкий восстановительный потенциал. Поскольку цинк имеет более низкий восстановительный потенциал, это более активный металл. Таким образом, даже если цинковое покрытие поцарапано, цинк все равно будет окисляться раньше железа. Это говорит о том, что этот подход должен работать с другими активными металлами.

Еще один важный способ защиты металла - это сделать его катодом в гальваническом элементе. Это катодная защита и может использоваться не только для железа, но и для других металлов.Например, ржавление подземных резервуаров для хранения железа и труб можно предотвратить или значительно уменьшить, подключив их к более активному металлу, такому как цинк или магний (рис. 3). Это также используется для защиты металлических частей водонагревателей. Более активные металлы (более низкий потенциал восстановления) называются расходуемыми анодами , потому что по мере их использования они коррозируют (окисляются) на аноде. Защищаемый металл служит катодом и поэтому не окисляется (не корродирует). Когда аноды подвергаются надлежащему контролю и периодически заменяются, полезный срок службы резервуара для хранения железа может быть значительно увеличен.

Рис. 3. Одним из способов защиты подземного резервуара для хранения железа является катодная защита. Использование в качестве анода активного металла, такого как цинк или магний, эффективно превращает резервуар для хранения в катод, предотвращая его коррозию (окисление).

Ключевые концепции и резюме

Коррозия - это разрушение металла, вызванное электрохимическим процессом. Ежегодно тратятся большие суммы денег на устранение последствий или предотвращение коррозии. Некоторые металлы, такие как алюминий и медь, образуют защитный слой при коррозии на воздухе.Тонкий слой, который образуется на поверхности металла, предотвращает контакт кислорода с большим количеством атомов металла и, таким образом, «защищает» оставшийся металл от дальнейшей коррозии. Железо разъедает (образует ржавчину) под воздействием воды и кислорода. Ржавчина, образующаяся на металлическом железе, отслаивается, обнажая свежий металл, который также подвергается коррозии. Один из способов предотвратить или замедлить коррозию - нанести на металл покрытие. Покрытие предотвращает контакт воды и кислорода с металлом. Краска или другие покрытия замедляют коррозию, но они неэффективны после царапин.Оцинкованное или оцинкованное железо использует тот факт, что цинк более склонен к окислению, чем железо. Пока покрытие остается, даже если оно поцарапано, цинк будет окисляться раньше железа. Еще один метод защиты металлов - катодная защита. В этом методе легко окисляемый и недорогой металл, часто цинк или магний (расходуемый анод), электрически соединяется с металлом, который необходимо защищать. Более активный металл - это расходуемый анод, который является анодом в гальванической ячейке.«Защищенный» металл - это катод, и он остается неокисленным. Одним из преимуществ катодной защиты является то, что расходуемый анод можно контролировать и при необходимости заменять.

Химия: упражнения в конце главы

  1. Какой элемент каждой пары металлов более подвержен коррозии (окислению)?
    1. мг или Ca
    2. Au или Hg
    3. Fe или Zn
    4. Ag или Pt
  2. Рассмотрим следующие металлы: Ag, Au, Mg, Ni и Zn. Какой из этих металлов можно использовать в качестве расходуемого анода в катодной защите подземного стального резервуара для хранения? Сталь в основном состоит из железа, поэтому используйте −0.447 В в качестве стандартного понижающего потенциала для стали.
  3. Алюминий ( E Al 3+ / Al = -2,07 В) окисляется легче, чем железо (E∘ Fe 3+ / Fe = -0,477 В), и тем не менее, когда они оба при воздействии окружающей среды необработанный алюминий имеет очень хорошую коррозионную стойкость, в то время как коррозионная стойкость необработанного железа оставляет желать лучшего. Объясните это наблюдение.
  4. Если образец железа и образец цинка соприкасаются, цинк разъедает, а железо - нет.Если образец железа соприкасается с образцом меди, железо разъедает, а медь - нет. Объясните этот феномен.
  5. Предположим, у вас есть три разных металла: A, B и C. Когда металлы A и B соприкасаются, B корродирует, а A не корродирует. Когда металлы A и C соприкасаются, A корродирует, а C не корродирует. Основываясь на этой информации, какой металл подвергается коррозии, а какой не подвергается коррозии при контакте B и C?
  6. Почему жертвенный анод из металлического лития может быть плохим выбором, несмотря на то, что его E Li + / Li = −3.04 В, которое может защитить все другие металлы, перечисленные в стандартной таблице восстановительного потенциала?
Избранные ответы

2. Mg и Zn

4. Оба примера включают катодную защиту. (Жертвенный) анод - это металл, который коррозирует (окисляется или вступает в реакцию). В случае железа (-0,447 В) и цинка (-0,7618 В) цинк имеет более отрицательный стандартный восстановительный потенциал и поэтому служит анодом. В случае железа и меди (0,34 В) железо имеет меньший стандартный восстановительный потенциал и поэтому подвергается коррозии (служит анодом).

6. Хотя восстановительный потенциал лития делает его способным защищать другие металлы, этот высокий потенциал также указывает на то, насколько литий реакционноспособен; он будет иметь спонтанную реакцию с большинством веществ.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *