Что такое химическая коррозия и как ее устранить?

Что такое химическая коррозия и как ее устранить?

Что такое химическая коррозия и как ее устранить?

Химическая ржавчина — это процесс, состоящий в разрушении металла при взаимном действии с агрессивной окружающей средой. Химическая разновидность коррозийных процессов не имеет связи с влиянием электротока. При этом виде коррозии происходит окислительная реакция, где разрушаемый материал — одновременно восстановитель компонентов среды.

Классификация разновидности агрессивной среды включает два варианта разрушения металла:

  • химическая ржавчина в жидкостях-неэлектролитах;
  • химическая газовая ржавчина.

Газовая ржавчина

Наиболее частая разновидность химической коррозии — газовая — являет собой коррозийный процесс, происходящий в газах при очень высоких температурах. Указанная проблема свойственна для работы самых разных типов тех. оборудования и деталей (арматуры печей, двигателей, турбин и т.д.). Более того, очень высокие температуры используются при металлообработке под большим давлением (нагревание перед прокаткой, штамповкой, ковкой, термическими процессами и т.д.).

Специфики состояния металлов при очень высоких температурах обуславливаются 2-мя их качествами — жаропрочностью и жаростойкостью. Жаропрочность — это степень стойкости механических параметров металла при очень высоких температурах. Под стойкостью механических параметров понимается сохранение прочности на протяжении длительного времени и сопротивляемость ползучести. Жаростойкость — это стойкость металла к коррозионной активности газов в условиях очень высоких температур.

Скорость формирования газовой коррозии обуславливается рядом показателей, в числе которых:

  • температура атмосферы;
  • элементы, входящие в металл или сплав;
  • параметры среды, где есть газы;
  • длительность контактирования с газовой средой;
  • свойства коррозийных продуктов.

На коррозийный процесс больше воздействие предоставляют свойства и параметры оксидной пленки, появившейся на поверхности металла. Появление окисла можно хронологически поделить на 2 этапа:

  • адсорбция молекул кислорода на поверхности металла, взаимодействующей с атмосферой;
  • контактирование поверхности металла с газом, благодаря чему появляется химическое соединение.

Начальный этап отличается возникновением ионной связи, как правило взаимного действия кислорода и поверхностных атомов, когда кислородный атом забирает пару электроном у металла. Возникшая связь различается исключительной силой — она выше, чем связь кислорода с металлом в окисле.

Простое объяснение такой связи прячется в действии атомного поля на кислород. Как только металлическую поверхность наполняется окислителем (а это происходит довольно быстро), при низкой температуре, благодаря силе Ван-дер-Ваальса, начинается адсорбция окислительных молекул. Результат реакции — появление тончайшей мономолекулярной пленки, которая со временем становится толще, что затрудняет доступ кислорода.

На втором шаге происходит хим. реакция, в процессе которой окислительный компонент среды забирает у металла валентные электроны. Химическая ржавчина — итоговый результат реакции.

Характеристики оксидной пленки

Классификация оксидных пленок включает их три разновидности:

  • тонкие (неприметны без особых приборов);
  • средние (цвета побежалости);
  • толстые (заметны невооруженным взглядом).

Появившаяся оксидная пленка имеет защитные возможности — она тормозит либо даже полностью угнетает формирование химической коррозии. Также наличие оксидной пленки увеличивает жаростойкость металла.

Однако, на самом деле продуктивная пленка обязана отвечать ряду параметров:

  • быть не пористой;
  • иметь сплошную структуру;
  • владеть хорошими адгезивными качествами;
  • различаться химической инертностью в отношении с атмосферой;
  • быть твёрдой и износостойкой.

Одно из вышеуказанных условий — непрерывная структура имеет в особенности приоритетное значение. Требование сплошности — превышение объема молекул оксидной пленки над объемом атомов металла. Сплошность — это возможность окисла покрыть цельным слоем всю поверхность металла. При несоблюдении данного условия, пленка не считается защитной. Однако, из данного правила есть исключения: для некоторых металлов, к примеру, для магния и компонентов щелочно-земельной групп (исключая бериллий), сплошность не относится к критически важным показателям.

Чтобы установить толщину оксидной пленки, применяются несколько методик. Защитные свойства пленки можно узнать в момент ее образования. Для этого изучаются скорость окисления металла, и параметры изменения скорости во времени.

Для уже сформированного окисла применяется другой способ, состоящий в исследовании толщины и защитных параметров пленки. Для этого на поверхность накладуется реагент. Дальше профессионалы фиксируют время, которое потребуется на вторжение реагента, и на основании обретенных данных делают вывод о толщине пленки.

Необходимо обратить свое внимание! Даже целиком сформировавшаяся оксидная пленка продолжает взаимодействовать с окислительной средой и металлом.

Скорость формирования коррозии

Интенсивность, с какой развивается химическая ржавчина, зависит от режима температур. При большой температуре окислительные процессы развиваются стремительнее. Причем снижение роли термодинамического фактора протекания реакции не оказывает воздействие на процесс.

Имеет большое значение охлаждение и переменный нагрев. Из-за термических стрессов в оксидной пленке возникают трещины. Через прорехи окислительный компонент проникает на поверхность. В результате появится новый слой оксидной пленки, а прежний — отслаивается.

Важную роль играют и элементы газовой среды. Данный момент индивидуален для различных видов металлов и согласуется с колебаниями температур. Например, медь быстро подчиняется коррозии, если она соприкасается с кислородом, но различается стойкостью к данному процессу в обстановке оксида серы. Для никеля же напротив, серный оксид губителен, а стойкость встречается в кислороде, диоксиде углерода и водной обстановке. А вот хром проявляет устойчивость ко всем указанным средам.

Необходимо обратить свое внимание! Если уровень давления диссоциации окисла превосходит давление окисляющего элемента, окислительный процесс останавливается и металл приобретает термодинамическую стойкость.

На скорость окислительной реакции воздействуют и элементы сплава. К примеру, марганец, сера, никель и фосфор совсем не помогают окислению железа. А вот алюминий, кремний и хром делают процесс более небыстрым. Еще крепче тормозят окисление железа кобальт, медь, бериллий и титан. Сделать процесс намного интенсивнее помогут добавки ванадия, вольфрама и молибдена, что поясняется легкоплавкостью и летучестью данных металлов. Намного более потихоньку окислительные реакции протекают при аустенитной структуре, потому как она намного более приспособлена к большим температурам.

Еще 1 фактор, от которого зависит скорость коррозии, — характеристика обработанной поверхности. Ровная поверхность окисляется очень медленно, а неравномерная — быстрее.

Ржавчина в жидкостях-неэлектролитах

К неэлектропроводным жидким средам (т.е. жидкостям-неэлектролитам) относят такие органические вещества, как:

  • бензол;
  • хлороформ;
  • спирты;
  • тетрахлорид углерода;
  • фенол;
  • нефть;
  • бензин;
  • керосин и т.д.

Более того, к жидкостям-неэлектролитам причисляют немного неорганических жидкостей, например как жидкий бром и расплавленная сера.

При этом необходимо заметить, что органические растворители уже сами по себе не вступают в реакцию с металлами, однако, если есть наличие малого объема примесей появляется активный процесс взаимного действия.

Набирают скорость коррозии находящиеся в нефти серосодержащие детали. Также, увеличивают процессы которые связаны с коррозией большие температуры и присутствие в жидкости кислорода. Влага интенсифицирует формирование коррозии в согласии с электромеханическим принципом.

Еще 1 фактор быстрого формирования коррозии — жидкий бром. При нормальных температурах он в особенности разрушительно действует на высокоуглеродистые стали, алюминий и титан. Менее значительно воздействие брома на железо и никель. Самую высокую стойкость к жидкому брому показывают свинец, серебро, тантал и платина.

Расплавленная сера вступает в агрессивную реакцию практически со всеми металлами, первым делом со свинцом, оловом и медью. На углеродистые марки стали и титан сера действует меньше и практически совсем разрушает алюминий.

Мероприятия по защите для конструкций из металла, присутствующих в неэлектропроводных жидких средах, проводят добавлением стойким к определенной обстановке металлов (к примеру, сталей с большим содержанием хрома). Также, используются особенные покрытия для защиты (к примеру, в обстановке, где содержится много серы, применяют металлические покрытия).

Способы защиты от ржавчины

Способы борьбы с коррозией включают:

  • отделку ключевого металла слоем защиты (к примеру, нанесение краски);
  • применение ингибиторов (к примеру, хроматов или арсенитов);
  • внедрение материалов, устойчивых к процессам коррозии.

Подбор определенного материала зависит от возможной эффективности (также инновационной и материальной) его применения.

Современные принципы защиты металла основываются на подобных методиках:

  1. Улучшение химической сопротивляемости материалов. Удачно себя зарекомендовали химически устойчивые материалы (высокополимерные пластики, стекло, керамика).
  2. Изолирование материала от агрессивной среды.
  3. Сокращение агрессивности инновационной среды. Для примера таких действий можно привести нейтрализацию и убирание кислотности в коррозийных средах, а еще применение самых разных ингибиторов.
  4. Электрохимическая защита (наложение внешнего тока).

Вышеуказанные методики делятся на две группы:

  1. Увеличение химической сопротивляемости и изолирование используются до того, как металлическая конструкция запускается в эксплуатирование.
  2. Сокращение агрессивности среды и электрохимическая защита применяются уже в процессе использования металлические изделия. Использование данных 2-ух методик даст вам возможность вводить современные способы защиты, из-за которых защита обеспечивается изменением условий эксплуатации.

Один из наиболее нередко используемых защитных способов металла — гальваническое покрытие против коррозии — экономически нерентабелен при существенных площадях поверхностей. Причина в высоких затратах на предварительный процесс.

Позицию лидера среди вариантов защиты занимает покрытие металлов лако-красочными материалами. Востребованность подобного способа борьбы с коррозией вызвана совокупностью определенных факторов:

  • высокие свойства защиты (гидрофобность, отталкивание жидкостей, маленькие газопроницаемость и проходимость пара);
  • технологичность;
  • большие возможности для декоративных решений;
  • возможность ремонта;
  • финансовая оправданность.

В то же время, применение широкодоступных материалов не лишено минусов:

  • неполное увлажнение поверхности металла;
  • нарушенное сцепление покрытия с ключевым металлом, что ведет к скапливанию электролита под покрытием против коррозии и, подобным образом, содействует коррозии;
  • пористость, приводящая к очень высокой проницаемости влаги.

И все же, покрытая краской поверхность оберегает металл от коррозии даже при фрагментарном повреждении пленки, в то время как несовершенные гальванические покрытия могут даже ускорять коррозию.

Органосиликатные покрытия

Для высококачественной защиты от ржавчины рекомендуется использование металлов с большим уровнем гидрофобности, непроницаемости в водных, газовых и паровых средах. К числу подобных материалов относятся органосиликаты.

Химическая ржавчина почти не распространяется на органосиликатные материалы. Причины этого кроются в очень высокой химической стойкости таких композиций, их прекрасной устойчивости к свету, гидрофобных качествах и невысоком водопоглощении. Также органосиликаты стойки к малым температурам, владеют хорошими адгезивными качествами и устойчивостью к износу.

Проблемы разрушения металлов из-за влияния коррозии не исчезают, не обращая внимания на формирование технологий борьбы с ними. Причина в систематическом возрастании производственных объемов металлов и все очень сложных эксплуатационных условий изделий из них. Целиком решить проблематику на этом этапе нельзя, благодаря этому усилия ученых сосредоточены на поисках возможностей по замедлению процессов ржавления.

Что такое когнитивная гипнотерапия и как она работает?


admin

Для отправки комментария необходимо авторизоваться.