Korozija in erozija kovin: vzroki in načini zaščite

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Kemični, mehanski in električni zunanji vplivi se pogosto pojavljajo v delovnih okoljih kovinskih izdelkov. Posledično lahko pri nepravilnem vzdrževanju takšnih elementov, pa tudi neupoštevanju varnostnih standardov, obstaja tveganje deformacije in poškodb struktur in delov. To je posledica nastajajočih procesov korozije in erozije kovin, ki dolgoročno prispevajo k popolnemu uničenju strukture izdelka.

Zakaj se pojavi rja

Pri korozivni reakciji nastanejo pogoji za strukturno uničenje kovinskih izdelkov s stikom s kemičnimi in elektrokemičnimi mediji. V prvem primeru pride material v stik z naftnimi derivati, premogom, soljo in drugimi minerali. Električni tok v tem primeru ni vključen. Glavni delovni medij je lahko suh plin ali neprevodna tekočina. Največji uničujoči učinek imajo lahke sorte.naftnih derivatov, kot sta kerozin in bencin. Zlasti na trup tankerja za prevoz na morju lahko vplivajo žveplove spojine in kisli ostanki v njihovi sestavi.

Pri elektrokemični koroziji obstaja tudi učinek toka. Kompleksno uničenje z erozijo kovin bo spremljala mehanska obraba. Situacijo lahko zaplete dejstvo, da bodo sami zunanji vplivi določeni z značilnostmi naravnega okolja - na primer v morski vodi lahko potekajo kemične reakcije z elektroliti. Kovinsko telo je po strukturi heterogen material, kar vodi v prisotnost mikrogalvanskih parov. Prav oni skupaj s kovinskimi deli konstrukcije delujejo kot anode in ustvarjajo pogoje za proces korozije.

Vzroki za erozijo

Na splošno se erozija nanaša na mehansko obrabo, zaradi katere se lahko izdelek spremeni v velikosti, obliki, teži in drugih lastnostih. Kaj je vzrok za erozijo kovin? Fizikalni procesi zunanjega vpliva, ki zmanjšujejo trdnost mikrovolumen površinske plasti konstrukcije ali ločenega dela. Poleg tega delujoči mediji niso le mehanski dejavniki, kot je neposreden stik s trdimi abrazivi.

To so lahko termični, plinski in kemično aktivni mediji in lahko delujejo samostojno in kot dodatnafaktor obrabe. Na primer, tokovi plina prispevajo k gibanju trdnih delcev v krogotoku za dovajanje delovnih mešanic po cevovodu, kar ima posreden destruktivni učinek na kovinske površine.

Metode za zaščito kovin pred korozijo

Praksa kaže, da je 80 % pogojev za zaščito materialov pred korozijo določenih v fazi priprave površine. Preostalih 20% je že zagotovljenih med delovanjem. Približno enako razmerje učinkovitosti zaščitnih ukrepov opazimo pri eroziji kovin, če se uporabljajo sredstva za zmanjšanje obrabe obdelovancev.

Glavna področja protikorozijske zaščite vključujejo strukturno, pasivno in aktivno. Zaščita konstrukcije je posledica uporabe posebnih zlitin na osnovi nerjavnega jekla, jekla Corten in neželeznih kovin. Aktivne metode vključujejo spreminjanje strukture materiala z dvojno električno plastjo - metodo elektrokemične zaščite. Kar zadeva pasivne metode, vključujejo uporabo posebnih premazov, ki preprečujejo nastanek korozivnega elementa.

Različice toplotne obdelave kovin

Skupina metod za tehnološko obdelavo kovinskih surovcev, ki se osredotoča tudi na strukturno spremembo površinskega sloja za zaščito pred korozijsko poškodbo. Razlikujejo se naslednje vrste takšne obdelave:

• Žarjenje. Toplotna obdelava, pri kateri se kovina segreje, čemur sledi postopno hlajenje.
• Utrjevanje. ATjekla in njihove zlitine lahko služijo kot ciljni izdelki. Med strjevanjem se struktura prekristalizira, po držanju materiala pri kritični temperaturi pa sledi hlajenje. V delu, ki je bil podvržen takšni obdelavi, se oblikuje neravnotežna struktura, ki je omejevalni dejavnik pri izbiri te metode.
• Počitnice. Alternativni način toplotne obdelave kovine glede na utrjevanje, ki lahko deluje tudi kot pomožni korak pri spreminjanju strukture. Vsekakor se med njegovo izvedbo odstranijo prevelike napetosti jekla, kar vodi do povečanja protikorozijskih lastnosti.
• Normalizacija. Obdelava podobna žarjenju. Razlika je v tem, da med žarjenjem poteka hlajenje v peči, med normalizacijo pa na zraku.

Metode za zaščito kovin pred erozijo

Glavna smer pri zaščiti kovinskih materialov pred erozijo je razvoj posebnih premazov. Zlasti metalizacija v obliki nanašanja protikorozijske zlitine na obdelovanec poveča kemične in mehanske lastnosti strukture. Posledično se obraba zmanjša in zasnova dela lahko ohrani svoje prejšnje zmogljivosti.

Razvijajo se tudi nekovinski premazi, odporni proti obrabi za posebne aplikacije. Na primer, erozijo kovin, ki nastane pri drgnjenju površin, pogosto najdemo v delih vozil. Za tovrstno zaščito se uporabljajo diamantu podobne, keramične in kombinirane spojine s povečano trdnostjo in trdoto.

Lastnostizaščita pred plinsko erozijo

V tem primeru poudarek ni na mehanski zaščiti delov, temveč na kemično-fizični izolaciji. Uporabljajo se lahko tako posebni načini zadrževanja in skladiščenja materialov kot tudi posebna maziva, ki preprečujejo erozijo kovin. Zaščita in preprečevanje obrabe se zanašata tudi na toplotno izolacijo.

V tej smeri se uporabljajo materiali, kot sta čisti krom in nairit znamke NT. Pomanjkljivost kroma je, da je zanj značilna pomanjkanje žilavosti in duktilnosti. Zaradi tega se le redko uporablja kot element strukturne izolacije. Kar zadeva nairit, se na njegovi osnovi izdelujejo mešanice tekočine za gumiranje, skozi katere se tvorijo monolitna tesnila, odporna proti obrabi.

Način zaščite s termičnim brizganjem

To je vsestranska zaščitna tehnologija, ki je primerna tako za preprečevanje korozije kot za izolacijo mehanske obrabe. Tehnika njegove uporabe je v tem, da se cinkovi delci nanesejo na površino dela s plinskim curkom. Za razliko od drugih metod metalizacije ta metoda tvori zaščitno plast debeline do deset mikronov. Tako so preprečeni erozijski procesi, ki se pojavljajo v vozliščih inženirske opreme, pa tudi v transportnih omrežjih in večjih naftovodih.

Sklep

Procesi negativnega vpliva na kovinske konstrukcije prisilijo podjetja v porabovelike vsote za njihovo vzdrževanje. Hkrati so najučinkovitejša zaščitna sredstva praviloma dražja. Po drugi strani pa lahko s predhodnimi študijami pogojev uporabe izdelkov za tveganje nastanka rje ali erozije kovin takšne stroške zmanjšamo. Dejstvo je, da so številne tehnične in zaščitne lastnosti kritičnih struktur določenih v fazi izbire zlitin. Z legiranjem in vnašanjem modificirajočih dodatkov v fazi izdelave dela mu je mogoče zagotoviti optimalne zaščitne lastnosti.