Korózia a erózia kovov: príčiny a spôsoby ochrany

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

V prevádzkových prostrediach kovových výrobkov sa často vyskytujú chemické, mechanické a elektrické vonkajšie vplyvy. V dôsledku toho môže pri nesprávnej údržbe takýchto prvkov, ako aj pri ignorovaní bezpečnostných noriem, hroziť riziko deformácie a poškodenia konštrukcií a častí. Je to spôsobené vznikajúcimi procesmi korózie a erózie kovov, ktoré z dlhodobého hľadiska prispievajú k úplnému zničeniu štruktúry produktu.

Prečo sa objavuje hrdza

Pri korozívnej reakcii sa kontaktom s chemickými a elektrochemickými médiami vytvárajú podmienky pre štrukturálnu deštrukciu kovových výrobkov. V prvom prípade prichádza materiál do kontaktu s ropnými produktmi, uhlím, soľou a inými minerálmi. V tomto prípade nejde o elektrický prúd. Hlavným prevádzkovým médiom môže byť suchý plyn alebo nevodivá kvapalina. Svetlé odrody majú najväčší deštruktívny účinok.ropné produkty ako petrolej a benzín. Najmä trup pobrežného prepravného tankera môže byť ovplyvnený zlúčeninami síry a kyslými zvyškami prítomnými v ich zložení.

Pri elektrochemickej korózii pôsobí aj prúd. Komplexné zničenie s eróziou kovu bude sprevádzané mechanickým opotrebovaním. Situáciu môže skomplikovať fakt, že samotné vonkajšie vplyvy budú determinované charakteristikami prírodného prostredia – napríklad v morskej vode môžu prebiehať chemické reakcie s elektrolytmi. Samotné kovové telo je štruktúrne heterogénny materiál, čo vedie k prítomnosti mikrogalvanických párov. Práve ony spolu s kovovými časťami konštrukcie fungujú ako anódy a vytvárajú podmienky pre proces korózie.

Príčiny erózie

Vo všeobecnosti sa erózia týka mechanického opotrebovania, v dôsledku ktorého sa môže meniť veľkosť, tvar, hmotnosť a iné vlastnosti výrobku. Čo je príčinou erózie kovu? Fyzikálne procesy vonkajšieho vplyvu, ktoré znižujú pevnosť mikroobjemov povrchovej vrstvy konštrukcie alebo samostatnej časti. Navyše pôsobiacimi médiami nie sú len mechanické faktory, ako je priamy kontakt s tvrdými abrazívami.

Môžu to byť tepelné, plynové a chemicky aktívne médiá a môžu pôsobiť nezávisle aj ako doplnkovéfaktor opotrebovania. Napríklad prúdenie plynu prispieva k pohybu pevných častíc v okruhu na dodávku pracovných zmesí potrubím, čo má nepriamy deštruktívny účinok na kovové povrchy.

Metódy na ochranu kovov pred koróziou

Prax ukazuje, že 80 % podmienok na ochranu materiálov pred koróziou je stanovených v štádiu prípravy povrchu. Zvyšných 20% je už poskytnutých počas prevádzky. Približne rovnaký pomer účinnosti ochranných opatrení je pozorovaný pri erózii kovov, kedy sa používajú prostriedky na minimalizáciu opotrebovania obrobkov.

Hlavné oblasti antikoróznej ochrany zahŕňajú štrukturálnu, pasívnu a aktívnu. Konštrukčná ochrana je spôsobená použitím špeciálnych zliatin na báze nehrdzavejúcej ocele, ocele Corten a neželezných kovov. Aktívne metódy zahŕňajú zmenu štruktúry materiálu dvojitou elektrickou vrstvou - spôsob elektrochemickej ochrany. Pokiaľ ide o pasívne metódy, zahŕňajú použitie špeciálnych náterov, ktoré zabraňujú tvorbe korozívneho prvku.

Odrody tepelného spracovania kovov

Skupina metód technologického spracovania kovových polotovarov, ktorá sa zameriava aj na štrukturálnu zmenu povrchovej vrstvy za účelom ochrany pred koróziou. Rozlišujú sa tieto typy takéhoto spracovania:

• Žíhanie. Tepelné spracovanie, pri ktorom sa kov zahrieva s následným postupným chladením.
• Kolenie. ATocele a ich zliatiny môžu slúžiť ako cieľové produkty. Počas vytvrdzovania štruktúra rekryštalizuje a po udržaní materiálu na kritickej teplote nasleduje ochladenie. V časti, ktorá prešla takýmto spracovaním, sa vytvorí nerovnovážna štruktúra, čo je limitujúcim faktorom pri výbere tejto metódy.
• Dovolenka. Alternatívny spôsob tepelného spracovania kovu vo vzťahu k kaleniu, ktorý môže pôsobiť aj ako pomocný krok pri zmene štruktúry. V každom prípade pri jeho realizácii dochádza k odstráneniu nadmerných pnutia ocele, čo vedie k zvýšeniu antikoróznych vlastností.
• Normalizácia. Spracovanie podobné žíhaniu. Rozdiel je v tom, že pri žíhaní prebieha chladenie v peci, kým pri normalizácii na vzduchu.

Metódy na ochranu kovov pred eróziou

Hlavným smerom v ochrane kovových materiálov pred eróziou je vývoj špeciálnych náterov. Najmä pokovovanie vo forme nanášania antikoróznej zliatiny na obrobok zvyšuje chemické a mechanické vlastnosti konštrukcie. Výsledkom je zníženie opotrebenia a dizajn dielu si môže zachovať predchádzajúci výkon.

Vyvíjajú sa aj nekovové povlaky odolné voči opotrebovaniu pre špecifické aplikácie. Napríklad erózia kovov, ktorá sa vytvára v podmienkach trecích povrchov, sa často vyskytuje v častiach vozidiel. Na tento druh ochrany sa používajú diamantové, keramické a kombinované zlúčeniny so zvýšenou pevnosťou a tvrdosťou.

Funkcieochrana proti plynovej erózii

V tomto prípade nie je dôraz kladený na mechanickú ochranu dielov, ale na chemicko-fyzikálnu izoláciu. Môžu sa použiť špeciálne spôsoby uchovávania a skladovania materiálov, ako aj špeciálne mazivá, ktoré zabraňujú erózii kovu. Ochrana a prevencia opotrebenia sa spoliehajú aj na tepelnú izoláciu.

V tomto smere sa používajú materiály ako čistý chróm a nairit značky NT. Nevýhodou chrómu je, že sa vyznačuje nedostatočnou húževnatosťou a ťažnosťou. Z tohto dôvodu sa zriedka používa ako prvok konštrukčnej izolácie. Čo sa týka nairitu, na jeho základe sa vyrábajú gumové tekuté zmesi, prostredníctvom ktorých sa vytvárajú monolitické tesnenia odolné voči opotrebovaniu.

Spôsob ochrany žiarovým nástrekom

Toto je všestranná ochranná technológia, ktorá je vhodná na ochranu proti korózii aj na izoláciu mechanického opotrebovania. Technika jeho aplikácie spočíva v tom, že častice zinku sa nanášajú na povrch dielu prúdom plynu. Na rozdiel od iných metód metalizácie vytvára táto metóda ochrannú vrstvu s hrúbkou až desiatok mikrónov. Tým sa zabráni eróznym procesom, ktoré sa vyskytujú v uzloch inžinierskych zariadení, ako aj v dopravných sieťach a veľkých ropovodov.

Záver

Procesy negatívneho vplyvu na kovové konštrukcie nútia prevádzkové spoločnosti utrácaťveľké sumy na ich údržbu. Zároveň sú najúčinnejšie prostriedky ochrany spravidla drahšie. Na druhej strane predbežné štúdie podmienok používania výrobkov na riziká tvorby hrdze alebo erózie kovu môžu takéto náklady minimalizovať. Faktom je, že mnohé technické a ochranné vlastnosti kritických štruktúr sú stanovené vo fáze výberu zliatiny. Legovaním a zavádzaním modifikujúcich prísad vo fáze výroby dielu je možné poskytnúť mu optimálne ochranné vlastnosti.