ما هي المكونات البيئية التي تسبب التآكل؟ التأثير البيئي أثناء التشغيل

تصنيف أنواع التآكل

تتميز عمليات التآكل بتوزيع واسع وتنوع في الظروف والبيئات التي تحدث فيها. ولذلك لا يوجد حتى الآن تصنيف موحد وشامل لحدوث حالات التآكل.

اعتمادا على نوع البيئة العدوانية التي تحدث فيها عملية التدمير، يمكن أن يكون التآكل من الأنواع التالية:

• تآكل الغاز
• التآكل الجوي
• التآكل في غير الشوارد.
• التآكل في الشوارد.
• التآكل الحيوي.
• التآكل تحت تأثير التيارات الشاردة.

حسب ظروف عملية التآكل يتم تمييز الأنواع التالية:

• تآكل الاتصال
• التآكل بسبب الغمر الجزئي.
• التآكل الكامل الغمر.
• التآكل أثناء الغمر بالتناوب.
• تآكل الاحتكاك
• تآكل الإجهاد.

حسب طبيعة التدمير:

يتم التصنيف الرئيسي وفقًا لآلية العملية. هناك نوعان:

• التآكل الكيميائي
• التآكل الكهروكيميائي.

تآكل المواد غير المعدنية

عندما تصبح ظروف التشغيل أكثر شدة (زيادة درجة الحرارة، والإجهاد الميكانيكي، والعدوانية البيئية، وما إلى ذلك)، تتعرض المواد غير المعدنية أيضًا لتأثيرات البيئة. وفيما يتعلق بهذا، بدأ استخدام مصطلح "التآكل" فيما يتعلق بهذه المواد، على سبيل المثال، "تآكل الخرسانة والخرسانة المسلحة"، "تآكل البلاستيك والمطاط". يشير هذا إلى تدميرها وفقدان خصائصها التشغيلية نتيجة للتفاعل الكيميائي أو الفيزيائي الكيميائي مع البيئة. ولكن ينبغي أن يؤخذ في الاعتبار أن آليات وحركية العمليات الخاصة بالمعادن وغير المعدنية ستكون مختلفة.

تآكل المعادن

الصدأ هو النوع الأكثر شيوعا من التآكل.

تآكل المعدن.

تآكل المعادن هو تدمير المعادن بسبب تفاعلها الكيميائي أو الكهروكيميائي مع البيئة المسببة للتآكل. بالنسبة لعملية التآكل، ينبغي استخدام مصطلح "عملية التآكل"، وبالنسبة لنتيجة العملية، يجب استخدام مصطلح "تدمير التآكل". يتم استخدام تكوين الأزواج الجلفانية بشكل مفيد لإنشاء البطاريات والمراكم. من ناحية أخرى، فإن تشكيل مثل هذا الزوج يؤدي إلى عملية غير مواتية، ضحيتها عدد من المعادن - التآكل. يشير التآكل إلى التدمير الكهروكيميائي أو الكيميائي للمادة المعدنية التي تحدث على السطح. في أغلب الأحيان، أثناء التآكل، يتأكسد المعدن لتشكيل أيونات معدنية، والتي، مع مزيد من التحولات، تنتج منتجات تآكل مختلفة. يمكن أن يحدث التآكل إما عن طريق عملية كيميائية أو كهروكيميائية. وبناء على ذلك، يتم التمييز بين التآكل الكيميائي والكهروكيميائي للمعادن.

أنواع التآكل

التآكل الكهروكيميائي

يسمى تدمير المعدن تحت تأثير العناصر الجلفانية الناشئة في بيئة قابلة للتآكل بالتآكل الكهروكيميائي. لا ينبغي الخلط بين تآكل مادة متجانسة، على سبيل المثال، صدأ الحديد، وما إلى ذلك، والتآكل الكهروكيميائي. التآكل الكهروكيميائي(معظم قائمة موحدةيتطلب التآكل) دائمًا وجود إلكتروليت (المكثفات، مياه الأمطار، وما إلى ذلك) التي تكون الأقطاب الكهربائية على اتصال بها - إما عناصر مختلفة من بنية المادة، أو مادتين متلامستين مختلفتين مع إمكانات الأكسدة والاختزال المختلفة. إذا أذيبت أيونات الأملاح والأحماض ونحوها في الماء، فإن موصليتها الكهربائية تزداد وتزداد سرعة العملية.

عنصر تآكل

عندما يتلامس معدنان لهما إمكانات الأكسدة والاختزال المختلفة ويتم غمرهما في محلول إلكتروليت، على سبيل المثال، مياه الأمطار مع ثاني أكسيد الكربون المذاب CO 2، يتم تشكيل خلية كلفانية، تسمى خلية التآكل. إنها ليست أكثر من خلية كلفانية مغلقة. إنه يذيب ببطء المواد المعدنية ذات احتمالية الأكسدة والاختزال المنخفضة؛ القطب الثاني في الزوج، كقاعدة عامة، لا يتآكل. هذا النوع من التآكل مميز بشكل خاص للمعادن ذات الإمكانات السلبية العالية. وبالتالي، فإن كمية صغيرة جدًا من الشوائب الموجودة على سطح المعدن مع إمكانية الأكسدة والاختزال العالية تكون كافية بالفعل لتكوين عنصر مسبب للتآكل. المناطق المعرضة للخطر بشكل خاص هي المناطق التي تتلامس فيها المعادن ذات الإمكانات المختلفة، مثل اللحامات أو المسامير.

إذا كان القطب المذاب مقاومًا للتآكل، فستتباطأ عملية التآكل. هذا هو الأساس، على سبيل المثال، لحماية منتجات الحديد من التآكل عن طريق الجلفنة - الزنك لديه إمكانات سلبية أكثر من الحديد، لذلك، في مثل هذا الزوج، يتم تقليل الحديد، ويجب أن يتآكل الزنك. ومع ذلك، بسبب تكوين طبقة أكسيد على سطح الزنك، تتباطأ عملية التآكل بشكل كبير.

تآكل الهيدروجين والأكسجين

إذا حدث اختزال لأيونات H 3 O + أو جزيئات الماء H 2 O، فإنهم يتحدثون عن تآكل الهيدروجين أو التآكل مع إزالة استقطاب الهيدروجين. يحدث تخفيض الأيونات وفقًا للمخطط التالي:

2H 3 O + + 2e − → 2H 2 O + H 2

2H 2 O + 2e − → 2OH − + H 2

إذا لم يتم إطلاق الهيدروجين، وهو ما يحدث غالبًا في بيئة محايدة أو شديدة القلوية، فسيتم تقليل الأكسجين ونتحدث عن تآكل الأكسجين أو التآكل مع إزالة استقطاب الأكسجين:

يا 2 + 2H 2 O + 4e − → 4OH −

يمكن أن يتشكل العنصر المتآكل ليس فقط عندما يتلامس معدنان مختلفان. ويتكون عنصر التآكل أيضًا في حالة معدن واحد، على سبيل المثال، إذا كان هيكل السطح غير متجانس.

التآكل الكيميائي

التآكل الكيميائي هو تفاعل سطح المعدن مع بيئة قابلة للتآكل، ولا يصاحبه حدوث عمليات كهروكيميائية عند حدود الطور. وفي هذه الحالة، تحدث تفاعلات أكسدة المعدن واختزال المكون المؤكسد للبيئة المسببة للتآكل في فعل واحد. على سبيل المثال، تكوين الترسبات عندما تتفاعل المواد التي أساسها الحديد مع الأكسجين عند درجات حرارة عالية:

4Fe + 3O2 → 2Fe2O3

أثناء التآكل الكهروكيميائي، لا يحدث تأين ذرات المعدن واختزال المكون المؤكسد في البيئة المسببة للتآكل في فعل واحد وتعتمد معدلاتهما على جهد القطب الكهربائي للمعدن (على سبيل المثال، صدأ الفولاذ في مياه البحر).

أنواع التآكل

• تآكل الغاز
• التآكل الجوي
• التآكل الجزئي الغمر
• تآكل خط الماء
• التآكل مغمورة بالكامل
• التآكل تحت الغمر بالتناوب
• التآكل تحت الأرض
• التآكل الحيوي
• التآكل عن طريق التيار الخارجي
• طائشة التآكل الحالي
• تآكل الاتصال
• تآكل الاحتكاك
• التآكل المزعج
• التآكل الكامل
• التآكل الموحد
• التآكل غير المتكافئ
• التآكل المحلي
• التآكل تحت السطح
• تأليب التآكل
• بقع التآكل
• من خلال التآكل
• تآكل الطبقة
• التآكل الخيطي
• التآكل الهيكلي
• تآكل بين الخلايا الحبيبية
• التآكل الانتقائي
• الرسم البياني للحديد الزهر
• إزالة الزنك
• تآكل الشقوق
• تآكل السكين
• قرحة التآكل
• تكسير التآكل
• تآكل الإجهاد
• التعب التآكل
• حد التعب التآكل
• هشاشة التآكل

المضادة للتآكل

يتسبب التآكل في خسائر تقدر بمليارات الدولارات كل عام، ويعد حل هذه المشكلة مهمة مهمة. الضرر الرئيسي الناجم عن التآكل ليس فقدان المعدن في حد ذاته، ولكن التكلفة الهائلة للمنتجات التي دمرها التآكل. ولهذا السبب فإن الخسائر السنوية الناتجة عنه في الدول الصناعية كبيرة جدًا. ولا يمكن تحديد الخسائر الحقيقية الناتجة عن ذلك من خلال تقييم الخسائر المباشرة فقط، والتي تشمل تكلفة الهيكل المنهار، وتكلفة استبدال المعدات، وتكلفة تدابير الحماية من التآكل. الضرر الأكبر يأتي من الخسائر غير المباشرة. وتشمل هذه فترات توقف المعدات عند استبدال الأجزاء والتجمعات المتآكلة، وتسرب المنتج، وتعطيل العمليات التكنولوجية.

يتم ضمان الحماية المثالية من التآكل بنسبة 80% من خلال الإعداد المناسب للسطح، و20% فقط من خلال جودة الدهانات والورنيشات المستخدمة وطريقة تطبيقها. . الطريقة الأكثر إنتاجية وفعالية لإعداد السطح قبل مزيد من الحماية للركيزة هي التفجير الكاشطة.

عادة، هناك ثلاثة مجالات لطرق الحماية من التآكل:

1. الهيكلي
2. نشيط
3. سلبي

لمنع التآكل، يتم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ وفولاذ كورتين والمعادن غير الحديدية كمواد هيكلية. عند تصميم الهياكل، يحاولون عزلها قدر الإمكان عن البيئات المسببة للتآكل، وذلك باستخدام المواد اللاصقة، والمواد المانعة للتسرب، والحشيات المطاطية.

تهدف الأساليب النشطة لمكافحة التآكل إلى تغيير هيكل الطبقة الكهربائية المزدوجة. يتم تطبيق مجال كهربائي ثابت باستخدام مصدر تيار مباشر، ويتم اختيار الجهد من أجل زيادة إمكانات القطب الكهربائي للمعدن المحمي. هناك طريقة أخرى وهي استخدام الأنود المضحي، وهو مادة أكثر نشاطًا سيتم تدميرها، مما يحمي المنتج الذي تتم حمايته.

كحماية ضد التآكل، تطبيق أي الطلاءاتمما يمنع تكوين عنصر تآكل (الطريقة السلبية).

تآكل الأكسجين للحديد المجلفن

تآكل الأكسجين للحديد المطلي بالقصدير

يجب أن يمنع طلاء الطلاء وطلاء البوليمر والمينا أولاً وقبل كل شيء وصول الأكسجين والرطوبة. غالبًا ما يتم أيضًا استخدام طلاء الفولاذ، على سبيل المثال، بمعادن أخرى مثل الزنك والقصدير والكروم والنيكل. يحمي طلاء الزنك الفولاذ حتى عندما يتم تدمير الطلاء جزئيًا. يتمتع الزنك بإمكانية أكثر سلبية ويتآكل أولاً. أيونات Zn2+ سامة. ويستخدم في صناعة العلب القصدير المطلي بطبقة من القصدير. على عكس الصفيحة المجلفنة، عندما يتم تدمير طبقة القصدير، يبدأ الحديد في التآكل، وبشكل أكثر كثافة، لأن القصدير لديه إمكانات أكثر إيجابية. هناك طريقة أخرى لحماية المعدن من التآكل وهي استخدام قطب كهربائي وقائي ذو إمكانات سلبية عالية، على سبيل المثال، مصنوع من الزنك أو المغنيسيوم. لهذا الغرض، يتم إنشاء عنصر التآكل خصيصا. ويعمل المعدن المحمي ككاثود، ويسمى هذا النوع من الحماية بالحماية الكاثودية. يُسمى قطب الذوبان، وفقًا لذلك، أنود الحماية المضحية. تستخدم هذه الطريقة لحماية السفن البحرية والجسور ومحطات الغلايات والأنابيب تحت الأرض من التآكل. لحماية بدن السفينة الجانب الخارجييتم تأمين العلب بألواح الزنك.

إذا قارنت إمكانات الزنك والمغنيسيوم مع الحديد، فإن لديهم إمكانات أكثر سلبية. ومع ذلك، فإنها تتآكل بشكل أبطأ بسبب تكوين طبقة أكسيد واقية على السطح، والتي تحمي المعدن من المزيد من التآكل. تشكيل مثل هذا الفيلم يسمى التخميل المعدني. في الألومنيوم يتم تعزيزه عن طريق أكسدة أنوديك (أنودة). عند إضافة كمية صغيرة من الكروم إلى الفولاذ، يتكون فيلم أكسيد على سطح المعدن. محتوى الكروم في الفولاذ المقاوم للصدأ أكثر من 12 بالمائة.

نظام الجلفنة الباردة

تم تصميم نظام الجلفنة على البارد لتعزيز الخصائص المضادة للتآكل للطلاء المعقد متعدد الطبقات. يوفر النظام حماية كاثودية كاملة (أو كلفانية) للأسطح الحديدية من التآكل في البيئات العدوانية المختلفة

يتوفر نظام الجلفنة على البارد في عبوة واحدة أو اثنتين أو ثلاث عبوات ويتضمن:

• الموثق - التركيبات المعتمدة على المطاط المكلور، سيليكات الإيثيل، البوليسترين، الايبوكسي، يوريتان، الألكيد (المعدلة) معروفة؛
• حشو مضاد للتآكل - مسحوق الزنك ("غبار الزنك")، يحتوي على أكثر من 95٪ من الزنك المعدني، بحجم جسيمات أقل من 10 ميكرون و الحد الأدنى من الدرجةأكسدة؛
• مقسى (في أنظمة ثنائية وثلاثية)

يتم توفير أنظمة الجلفنة الباردة ذات العبوة الواحدة جاهزة للاستخدام وتتطلب فقط خلطًا شاملاً للتركيبة قبل التطبيق. يمكن توفير الأنظمة المكونة من عبوتين وثلاث عبوات في عدة عبوات وتتطلب عمليات إضافية لتحضير التركيبة قبل التطبيق (خلط المادة الرابطة، والحشو، والمقوي).

بعد التحضير (أنظمة ثنائية وثلاثية)، تطبيق التركيبة على السطح المعدني المحمي بفرشاة أو بكرة أو رش وتجفيف هوائي أو بدون هواء، يتم تشكيل طلاء مضاد للتآكل مملوء بالزنك على السطح المعدني - أ طبقة بوليمر-زنك تحتفظ بجميع خصائص طلاء البوليمر الذي تم استخدامه كمواد رابطة، وفي الوقت نفسه تمتلك جميع المزايا الوقائية لطلاء الزنك التقليدي.

مميزات نظام الجلفنة الباردة مقارنة بطريقة الجلفنة الساخنة:

1. البساطة وكثافة العمالة الأقل لتقنية تطبيق طلاء الزنك الواقي. ليست هناك حاجة إلى معدات خاصة لتطبيق الطلاء.
2. إمكانية الحماية ضد التآكل للهياكل المعدنية من أي حجم، سواء في ظروف المصنع أو الحقل.
3. إمكانية تصحيح الأضرار الكاشطة للطلاء والعيوب التي تحدث أثناء لحام الهياكل المعدنية مباشرة في الموقع.
4. عملية طلاء صديقة للبيئة: لا حاجة للقيام بالعمل في متجر ساخن.
5. إنشاء طبقة زنك مرنة على سطح الحديد (والتي لا تشكل شقوقًا صغيرة عند ثني المنتج المعدني).

يتم استخدام نظام الجلفنة على البارد في جميع أنواع الصناعة وفي الحياة اليومية، حيث تكون هناك حاجة إلى حماية موثوقة ودائمة للأسطح الحديدية من التآكل.

بالإضافة إلى استخدامه كطبقة أولية في طلاء معقد متعدد الطبقات، يمكن استخدام نظام الجلفنة الباردة كطلاء مستقل مضاد للتآكل للأسطح المعدنية.

الرش الحراري

لمكافحة التآكل، يتم استخدام طرق الرش الحراري أيضا.
باستخدام الرش الحراري، يتم إنشاء طبقة من معدن / سبيكة أخرى على سطح المعدن، وهو أكثر مقاومة للتآكل (العازلة) أو، على العكس من ذلك، أقل مقاومة (واقية). تسمح لك هذه الطبقة بإيقاف تآكل المعدن المحمي. جوهر الطريقة هو كما يلي: يتم تطبيق جزيئات خليط معدني على سطح المنتج بنفث غاز بسرعة عالية، مما يؤدي إلى تكوين طبقة واقية بسمك عشرات إلى مئات الميكرونات. يستخدم الرش الحراري أيضًا لإطالة عمر مكونات المعدات البالية: بدءًا من ترميم رفوف التوجيه في ورش تصليح السيارات وحتى شركات إنتاج النفط.

طلاء الزنك الانتشار الحراري

(غوست 9.316-2006). لتشغيل المنتجات المعدنية في بيئات عدوانية، من الضروري توفير حماية أكثر متانة ضد التآكل لسطح المنتجات المعدنية. يعتبر طلاء الزنك بالانتشار الحراري أنوديًا بالنسبة للمعادن الحديدية ويحمي الفولاذ كهروكيميائيًا من التآكل. إنه يتمتع بالتصاق قوي بالمعدن الأساسي بسبب الانتشار المتبادل للحديد والزنك في المراحل المعدنية السطحية، لذلك لا يحدث تقشير وتقطيع الطلاء أثناء الصدمات والأحمال الميكانيكية وتشوهات المنتجات المعالجة.

يتم استخدام الجلفنة الانتشارية، التي تتم من الطور البخاري أو الغازي عند درجات حرارة عالية (375-850 درجة مئوية)، أو باستخدام الخلخلة (الفراغ) - عند درجات حرارة من 250 درجة مئوية، لطلاء المثبتات والأنابيب والتجهيزات وغيرها من الهياكل. يزيد بشكل كبير من مقاومة منتجات الصلب والحديد الزهر في البيئات التي تحتوي على كبريتيد الهيدروجين (بما في ذلك ضد تكسير تآكل كبريتيد الهيدروجين)، والجو الصناعي، ومياه البحر، وما إلى ذلك. ويعتمد سمك طبقة الانتشار على درجة الحرارة والوقت وطريقة الجلفنة ويمكن أن يكون 0.01 -1.5 ملم. تسمح العملية الحديثة لجلفنة الانتشار بتكوين طلاء على الأسطح الملولبة للمثبتات، دون تعقيد عمليات الشد اللاحقة. الصلابة الدقيقة لطبقة الطلاء Hμ = 4000 - 5000 ميجا باسكال. يزيد طلاء الزنك المنتشر أيضًا بشكل كبير من مقاومة الحرارة لمنتجات الفولاذ والحديد الزهر، عند درجات حرارة تصل إلى 700 درجة مئوية. من الممكن الحصول على طلاءات الزنك المنتشرة والتي تستخدم لتحسين خصائص أدائها.

الجلفنة

الجلفنة هي عملية وضع الزنك أو سبائكه على منتج معدني لإضفاء بعض الخصائص الفيزيائية والكيميائية على سطحه، وفي المقام الأول مقاومة عالية للتآكل. الجلفنة هي عملية المعدنة الأكثر شيوعًا واقتصادية المستخدمة لحماية الحديد وسبائكه من التآكل الجوي. ويتم إنفاق ما يقرب من 40% من إنتاج الزنك العالمي لهذه الأغراض. يجب أن يكون سمك الطلاء أكبر، وكلما كانت البيئة أكثر عدوانية، وطول عمر الخدمة المتوقع. تخضع الصفائح الفولاذية والأشرطة والأسلاك والمثبتات وأجزاء الآلات والأدوات وخطوط الأنابيب والهياكل المعدنية الأخرى للجلفنة. طلاء الزنك عادة ليس له غرض زخرفي؛ يكتسب العرض بعض التحسن بعد تخميل المنتجات المجلفنة في محاليل الكرومات أو الفوسفات، والتي تعطي الطلاءات لون قوس قزح. الأكثر استخدامًا هو الشريط المجلفن، الذي يتم إنتاجه على خطوط جلفنة أوتوماتيكية بالغمس الساخن، أي عن طريق الغمر في الزنك المنصهر. تتيح طرق الرش والتعدين طلاء المنتجات من أي حجم (على سبيل المثال، أبراج نقل الطاقة، والخزانات، والهياكل المعدنية للجسور، وحواجز الطرق). تتم الجلفنة كهربائيا بشكل رئيسي من الشوارد الحمضية والقلوية السيانيد. إضافات خاصة تجعل من الممكن الحصول على طلاءات لامعة.

الأضرار الاقتصادية الناجمة عن التآكل

الخسائر الاقتصادية الناجمة عن تآكل المعادن هائلة. وفي الولايات المتحدة، وفقا لأحدث بيانات الجمعية الوطنية للتآكل، بلغت الأضرار الناجمة عن التآكل وتكاليف مكافحته 3.1% من الناتج المحلي الإجمالي (276 مليار دولار). وفي ألمانيا، بلغ هذا الضرر 2.8% من الناتج المحلي الإجمالي. ووفقا لخبراء من مختلف البلدان، تتراوح هذه الخسائر في البلدان الصناعية بين 2 إلى 4% من الناتج القومي الإجمالي. وفي الوقت نفسه، تصل الخسائر المعدنية، بما في ذلك كتلة الهياكل والمنتجات والمعدات المعدنية الفاشلة، إلى ما بين 10% إلى 20% من إنتاج الصلب السنوي.

انهيار الجسر الفضي.

يعد الصدأ أحد الأسباب الأكثر شيوعًا لفشل الجسور. نظرًا لأن حجم الصدأ أكبر بكثير من الكتلة الأصلية للحديد، فإن تراكمه يمكن أن يؤدي إلى عدم تناسق الأجزاء الهيكلية مع بعضها البعض. وقد تسبب هذا في تدمير جسر نهر ميانوس في عام 1983 عندما صدأت محامل آلية الرفع من الداخل. توفي ثلاثة سائقين عندما سقطوا في النهر. وأظهرت التحقيقات أن بالوعة الطريق مسدودة ولم يتم تنظيفها، كما تسللت مياه الصرف الصحي إلى دعامات الجسر. في 15 ديسمبر 1967، انهار الجسر الفضي الذي يربط بوينت بليزانت بولاية فرجينيا الغربية وكانوجا بولاية أوهايو بشكل غير متوقع في نهر أوهايو. وعند الانهيار كانت هناك 37 سيارة تتحرك على الجسر، وسقطت 31 منها مع الجسر. قُتل ستة وأربعون شخصًا وأصيب تسعة بجروح خطيرة. وبالإضافة إلى الخسائر في الأرواح والإصابات، تم تدمير طريق النقل الرئيسي بين وست فرجينيا وأوهايو. وكان سبب الانهيار هو التآكل.

تم تدمير جسر كينزو في ولاية بنسلفانيا في إعصار عام 2003 في المقام الأول بسبب صدأ البراغي المركزية الرئيسية، مما قلل بشكل كبير من استقراره.

أنظر أيضا

ملحوظات

روابط

• "التفجير: دليل لتنظيف السفع الكاشطة عالي الكفاءة" - إيكاترينبرج: OOO Publishing House Origami، 2007-216 ص، ISBN 978-5-9901098-1-0

التآكل الكيميائي هو عملية تتكون من تدمير المعدن عند التفاعل مع بيئة خارجية عدوانية. لا علاقة للنوع الكيميائي لعمليات التآكل بتأثيرات التيار الكهربائي. مع هذا النوع من التآكل يحدث تفاعل مؤكسد، حيث تكون المادة المدمرة في نفس الوقت مخفضًا للعناصر البيئية.

يشمل تصنيف أنواع البيئات العدوانية نوعين من التدمير المعدني:

• التآكل الكيميائي في السوائل غير المنحل بالكهرباء.
• تآكل الغاز الكيميائي.

تآكل الغاز

النوع الأكثر شيوعًا من التآكل الكيميائي هو التآكل الغازي، وهو عملية تآكل تحدث في الغازات عند درجات حرارة مرتفعة. هذه المشكلة نموذجية لتشغيل العديد من أنواع المعدات التكنولوجية وقطع الغيار (تجهيزات الأفران، والمحركات، والتوربينات، وما إلى ذلك). بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام درجات حرارة عالية جدًا عند معالجة المعادن تحت ضغط عالٍ (التسخين قبل الدرفلة، والختم، والتزوير، والعمليات الحرارية، وما إلى ذلك).

يتم تحديد خصوصيات حالة المعادن عند درجات الحرارة المرتفعة من خلال اثنين من خصائصها - مقاومة الحرارة ومقاومة الحرارة. المقاومة للحرارة هي درجة ثبات الخواص الميكانيكية للمعدن عند درجات حرارة عالية جدًا. يشير استقرار الخواص الميكانيكية إلى الحفاظ على القوة على مدى فترة طويلة من الزمن ومقاومة الزحف. المقاومة للحرارة هي مقاومة المعدن للنشاط التآكل للغازات عند درجات حرارة مرتفعة.

يتم تحديد معدل تطور تآكل الغاز من خلال عدد من المؤشرات، بما في ذلك:

• درجة حرارة الغلاف الجوي
• المكونات المدرجة في المعدن أو السبائك؛
• معلمات البيئة التي توجد فيها الغازات؛
• مدة الاتصال ببيئة الغاز.
• خصائص المنتجات المسببة للتآكل.

تتأثر عملية التآكل بشكل أكبر بخصائص ومعلمات طبقة الأكسيد التي تظهر على سطح المعدن. يمكن تقسيم تكوين الأكسيد ترتيبًا زمنيًا إلى مرحلتين:

• امتزاز جزيئات الأكسجين على سطح معدني يتفاعل مع الغلاف الجوي؛
• ملامسة سطح معدني للغاز، مما يؤدي إلى تكوين مركب كيميائي.

تتميز المرحلة الأولى بظهور الرابطة الأيونية، نتيجة تفاعل الأكسجين مع ذرات السطح، عندما تأخذ ذرة الأكسجين زوجا من الإلكترونات من المعدن. الرابطة الناتجة قوية بشكل استثنائي - فهي أكبر من رابطة الأكسجين مع المعدن الموجود في الأكسيد.

تفسير هذا الارتباط يكمن في عمل المجال الذري على الأكسجين. بمجرد ملء السطح المعدني بعامل مؤكسد (وهذا يحدث بسرعة كبيرة)، في درجات حرارة منخفضة، وذلك بفضل قوة فان دير فال، يبدأ امتصاص الجزيئات المؤكسدة. نتيجة التفاعل هي ظهور طبقة رقيقة أحادية الجزيئية، والتي تصبح أكثر سمكًا بمرور الوقت، مما يعقد وصول الأكسجين.

في المرحلة الثانية، يحدث تفاعل كيميائي، يقوم خلاله العنصر المؤكسد للوسط بأخذ إلكترونات التكافؤ من المعدن. التآكل الكيميائي هو النتيجة النهائية للتفاعل.

خصائص فيلم أكسيد

يشمل تصنيف أفلام الأكسيد ثلاثة أنواع:

• رقيقة (غير مرئية بدون أجهزة خاصة)؛
• متوسطة (ألوان مشوهة)؛
• سميكة (مرئية للعين المجردة).

يتمتع فيلم الأكسيد الناتج بقدرات وقائية - فهو يبطئ أو حتى يمنع تطور التآكل الكيميائي تمامًا. كما أن وجود طبقة أكسيد يزيد من مقاومة المعدن للحرارة.

ومع ذلك، فإن الفيلم الفعال حقًا يجب أن يستوفي عددًا من الخصائص:

• تكون غير مسامية.
• لديك هيكل مستمر.
• لها خصائص لاصقة جيدة.
• تختلف في الخمول الكيميائي بالنسبة للغلاف الجوي.
• تكون صلبة ومقاومة للارتداء.

أحد الشروط المذكورة أعلاه - الهيكل المستمر - له أهمية خاصة. حالة الاستمرارية هي زيادة حجم جزيئات فيلم الأكسيد عن حجم ذرات المعدن. الاستمرارية هي قدرة الأكسيد على تغطية كامل سطح المعدن بطبقة مستمرة. إذا لم يتم استيفاء هذا الشرط، فلا يمكن اعتبار الفيلم واقيًا. ومع ذلك، هناك استثناءات لهذه القاعدة: بالنسبة لبعض المعادن، على سبيل المثال، المغنيسيوم والعناصر الأرضية القلوية (باستثناء البريليوم)، فإن الاستمرارية ليست مؤشرا حاسما.

يتم استخدام عدة تقنيات لتحديد سمك طبقة الأكسيد. يمكن تحديد الصفات الوقائية للفيلم في وقت تكوينه. للقيام بذلك، يتم دراسة معدل أكسدة المعادن ومعلمات معدل التغير مع مرور الوقت.

بالنسبة للأكسيد المتكون بالفعل، يتم استخدام طريقة أخرى، والتي تتكون من دراسة سمك الفيلم وخصائصه الوقائية. للقيام بذلك، يتم تطبيق كاشف على السطح. بعد ذلك، يسجل الخبراء الوقت الذي يستغرقه الكاشف للاختراق، وبناءً على البيانات التي تم الحصول عليها، يتوصلون إلى نتيجة حول سمك الفيلم.

ملحوظة! حتى فيلم الأكسيد المتشكل بالكامل يستمر في التفاعل مع البيئة المؤكسدة والمعدن.

معدل تطور التآكل

تعتمد الكثافة التي يتطور بها التآكل الكيميائي على نظام درجة الحرارة. في درجات الحرارة المرتفعة، تتطور عمليات الأكسدة بسرعة أكبر. علاوة على ذلك، فإن تقليل دور العامل الديناميكي الحراري في التفاعل لا يؤثر على العملية.

التبريد والتدفئة المتغيرة لهما أهمية كبيرة. بسبب الإجهاد الحراري، تظهر الشقوق في فيلم الأكسيد. من خلال الثقوب، يصل العنصر المؤكسد إلى السطح. ونتيجة لذلك، يتم تشكيل طبقة جديدة من فيلم الأكسيد، وتتقشر الطبقة القديمة.

تلعب مكونات البيئة الغازية أيضًا دورًا مهمًا. هذا العامل فردي لأنواع مختلفة من المعادن ويتوافق مع تقلبات درجات الحرارة. على سبيل المثال، يتآكل النحاس بسرعة إذا تلامس مع الأكسجين، ولكنه مقاوم لهذه العملية في بيئة أكسيد الكبريت. أما بالنسبة للنيكل، على العكس من ذلك، فإن أكسيد الكبريت مدمر، ويلاحظ الاستقرار في الأكسجين وثاني أكسيد الكربون والبيئة المائية. لكن الكروم مقاوم لجميع البيئات المذكورة أعلاه.

ملحوظة! إذا تجاوز مستوى ضغط تفكك الأكسيد ضغط العنصر المؤكسد، تتوقف عملية الأكسدة ويكتسب المعدن الاستقرار الديناميكي الحراري.

يتأثر معدل تفاعل الأكسدة أيضًا بمكونات السبيكة. على سبيل المثال، لا يساهم المنغنيز والكبريت والنيكل والفوسفور بأي شكل من الأشكال في أكسدة الحديد. لكن الألومنيوم والسيليكون والكروم تجعل العملية أبطأ. يؤدي الكوبالت والنحاس والبريليوم والتيتانيوم إلى إبطاء أكسدة الحديد بشكل أكبر. ستساعد إضافات الفاناديوم والتنغستن والموليبدينوم في جعل العملية أكثر كثافة، وهو ما يفسره قابلية هذه المعادن وتقلبها. تحدث تفاعلات الأكسدة بشكل أبطأ مع البنية الأوستنيتية، لأنها أكثر تكيفًا مع درجات الحرارة المرتفعة.

العامل الآخر الذي يعتمد عليه معدل التآكل هو خصائص السطح المعالج. سطح أملسيتأكسد بشكل أبطأ وغير متساوٍ - بشكل أسرع.

التآكل في السوائل غير المنحل بالكهرباء

تشتمل الوسائط السائلة غير الموصلة (أي السوائل غير المنحل بالكهرباء) على مواد عضوية مثل:

• البنزين؛
• الكلوروفورم.
• الكحوليات.
• رابع كلوريد الكربون؛
• الفينول.
• زيت؛
• بنزين؛
• الكيروسين، الخ.

بالإضافة إلى ذلك، تعتبر الكميات الصغيرة من السوائل غير العضوية، مثل البروم السائل والكبريت المنصهر، سوائل غير إلكتروليتية.

تجدر الإشارة إلى أن المذيبات العضوية نفسها لا تتفاعل مع المعادن، ومع ذلك، في وجود كمية صغيرة من الشوائب، تحدث عملية تفاعل مكثفة.

العناصر المحتوية على الكبريت في الزيت تزيد من معدل التآكل. كما أن درجات الحرارة المرتفعة ووجود الأكسجين في السائل يؤدي إلى تكثيف عمليات التآكل. تعمل الرطوبة على تكثيف تطور التآكل وفقًا للمبدأ الكهروميكانيكي.

هناك عامل آخر في التطور السريع للتآكل وهو البروم السائل. في درجات الحرارة العاديةوهو مدمر بشكل خاص للفولاذ عالي الكربون والألومنيوم والتيتانيوم. تأثير البروم على الحديد والنيكل أقل أهمية. يظهر الرصاص والفضة والتنتالوم والبلاتين أكبر مقاومة للبروم السائل.

يتفاعل الكبريت المنصهر بقوة مع جميع المعادن تقريبًا، خاصة مع الرصاص والقصدير والنحاس. للكبريت تأثير أقل على الفولاذ الكربوني والتيتانيوم ويدمر الألومنيوم بالكامل تقريبًا.

يتم تنفيذ تدابير الحماية للهياكل المعدنية الموجودة في البيئات السائلة غير الموصلة للكهرباء عن طريق إضافة معادن مقاومة لبيئة معينة (على سبيل المثال، الفولاذ الذي يحتوي على نسبة عالية من الكروم). كما يتم استخدام الطلاءات الواقية الخاصة (على سبيل المثال، في البيئات التي يوجد بها الكثير من الكبريت، يتم استخدام طلاءات الألومنيوم).

طرق الحماية من التآكل

تشمل طرق التحكم في التآكل ما يلي:

يعتمد اختيار مادة معينة على الكفاءة المحتملة (بما في ذلك التكنولوجية والمالية) لاستخدامها.

تعتمد المبادئ الحديثة لحماية المعادن على الطرق التالية:

1. تحسين المقاومة الكيميائية للمواد. لقد أثبتت المواد المقاومة للمواد الكيميائية (البلاستيك عالي البوليمر والزجاج والسيراميك) نفسها بنجاح.
2. عزل المواد من البيئة العدوانية.
3. الحد من عدوانية البيئة التكنولوجية. ومن أمثلة هذه الإجراءات تحييد وإزالة الحموضة في البيئات المسببة للتآكل، فضلا عن استخدام مثبطات مختلفة.
4. الحماية الكهروكيميائية (تطبيق التيار الخارجي).

تنقسم الطرق المذكورة أعلاه إلى مجموعتين:

1. يتم تطبيق تعزيز المقاومة الكيميائية والعزل قبل وضع الهيكل الفولاذي في الخدمة.
2. يتم استخدام الحد من عدوانية البيئة والحماية الكهروكيميائية بالفعل في عملية استخدام المنتجات المعدنية. إن استخدام هاتين التقنيتين يجعل من الممكن إدخال طرق جديدة للحماية، ونتيجة لذلك يتم توفير الحماية من خلال ظروف التشغيل المتغيرة.

إحدى الطرق الأكثر استخدامًا لحماية المعادن - الطلاء الجلفاني المضاد للتآكل - ليست مربحة اقتصاديًا للمساحات الكبيرة. السبب هو ارتفاع التكاليفللعملية التحضيرية.

يحتل المكان الرائد بين طرق الحماية طلاء المعادن بالدهانات والورنيش. تعود شعبية هذه الطريقة في مكافحة التآكل إلى مجموعة من العوامل:

• خصائص وقائية عالية (كراهية الماء، تنافر السوائل، انخفاض نفاذية الغاز والبخار)؛
• قابلية التصنيع
• فرص وافرة للحلول الزخرفية.
• قابلية الصيانة؛
• التبرير الاقتصادي.

وفي الوقت نفسه، فإن استخدام المواد المتاحة على نطاق واسع لا يخلو من عيوبه:

• ترطيب غير كامل للسطح المعدني.
• ضعف التصاق الطلاء بالمعدن الأساسي، مما يؤدي إلى تراكم المنحل بالكهرباء تحت الطلاء المضاد للتآكل، وبالتالي يعزز التآكل؛
• المسامية مما يؤدي إلى زيادة نفاذية الرطوبة.

ومع ذلك، فإن السطح المطلي يحمي المعدن من عمليات التآكل حتى مع حدوث تلف جزئي للفيلم، في حين أن الطلاءات الجلفانية غير الكاملة يمكن أن تؤدي إلى تسريع التآكل.

الطلاءات السيليكات العضوية

لا ينطبق التآكل الكيميائي عمليا على مواد السيليكات العضوية. تكمن أسباب ذلك في زيادة الثبات الكيميائي لهذه التركيبات، ومقاومتها للضوء، وخصائصها الكارهة للماء، وانخفاض امتصاص الماء. السيليكات العضوية أيضًا مقاومة لدرجات الحرارة المنخفضة ولها خصائص لاصقة جيدة ومقاومة للتآكل.

مشاكل تدمير المعادن بسبب التآكل لا تختفي، على الرغم من تطور التقنيات لمكافحتها. والسبب هو الزيادة المستمرة في حجم إنتاج المعادن وظروف التشغيل المتزايدة الصعوبة للمنتجات المصنوعة منها. من المستحيل حل المشكلة بالكامل في هذه المرحلة، لذلك تركز جهود العلماء على إيجاد طرق لإبطاء عمليات التآكل.

تآكل المعادن (من اللاتينية المتأخرة corrosio - التآكل) هو تفاعل فيزيائي وكيميائي بين مادة معدنية والبيئة، مما يؤدي إلى تدهور في خصائص أداء المادة أو البيئة أو النظام الفني الذي هي أجزاء منه.

أساس تآكل المعدن هو التفاعل الكيميائي بين المادة والبيئة أو بين مكوناتها، والذي يحدث عند حدود الطور. هذه العملية عفوية وأيضا نتيجةتفاعلات الأكسدة والاختزالمع المكونات البيئية. تسمى المواد الكيميائية التي تدمر مواد البناء عدوانية. يمكن أن تكون البيئة العدوانية عبارة عن هواء جوي وماء ومحاليل مختلفة من المواد الكيميائية والغازات. وتتكثف عملية التدمير المادي في وجود ولو كمية قليلة من الأحماض أو الأملاح في الماء، وفي التربة في وجود الأملاح في مياه التربة وتقلبات منسوب المياه الجوفية.

تصنف عمليات التآكل:

1) وفقا لظروف التآكل،

2) حسب آلية العملية،

3) طبيعة تدمير التآكل.

بواسطة ظروف التآكلوهي متنوعة للغاية، وهناك عدة أنواع من التآكل.

تعتبر البيئات المسببة للتآكل والدمار الذي تسببه مميزة للغاية بحيث يتم تصنيف عمليات التآكل التي تحدث فيها أيضًا حسب اسم هذه البيئات. لذلك، يسلطون الضوء تآكل الغاز، أي. التآكل الكيميائيتحت تأثير الغازات الساخنة (عند درجات حرارة أعلى بكثير من نقطة الندى).

بعض الحالات نموذجية التآكل الكهروكيميائي(بشكل أساسي مع الاختزال الكاثودي للأكسجين) في البيئات الطبيعية: الغلاف الجوي- في الهواء النظيف أو الملوث مع رطوبة كافية لتشكيل طبقة إلكتروليتية على سطح المعدن (خاصة في وجود غازات عدوانية، مثل ثاني أكسيد الكربون، والكلور 2، أو الهباء الجوي للأحماض والأملاح وما إلى ذلك)؛ البحرية - تحت تأثير مياه البحر وتحت الأرض - في التربة والتربات.

تآكل الإجهاديتطور في مجال الأحمال الميكانيكية الشد أو الانحناء، وكذلك التشوهات المتبقية أو الضغوط الحرارية، وكقاعدة عامة، يؤدي إلى تكسير التآكل عبر البلورات، والتي، على سبيل المثال، الكابلات الفولاذية والينابيع تخضع للظروف الجوية، والكربون والفولاذ المقاوم للصدأ في محطات توليد الطاقة البخارية عالي القوة سبائك التيتانيومفي مياه البحر، الخ.

تحت الأحمال المتناوبة قد تظهر التعب التآكل، معبرًا عنه بانخفاض حاد إلى حد ما في حد إجهاد المعدن في ظل وجود بيئة مسببة للتآكل. تآكل التآكل(أو تآكل الاحتكاك) يمثل التآكل المتسارع للمعدن تحت التأثير المتزامن للعوامل المسببة للتآكل والكاشطة (الاحتكاك المنزلق، وتدفق الجزيئات الكاشطة، وما إلى ذلك).

فيما يتعلق به، يحدث تآكل التجويف أثناء أنظمة التجويف لتدفق وسط عدواني حول المعدن، عندما يؤدي الظهور المستمر و"الانهيار" لفقاعات فراغ صغيرة إلى إنشاء تيار من الصدمات الهيدروليكية الدقيقة المدمرة التي تؤثر على سطح المعدن. يمكن النظر في مجموعة متنوعة قريبة التآكل المزعج، يتم ملاحظتها عند نقاط التلامس بين الأجزاء المضغوطة أو المتدحرجة بإحكام، إذا حدثت إزاحات القص المجهرية نتيجة للاهتزازات بين أسطحها.

يؤدي تسرب التيار الكهربائي عبر حدود المعدن مع بيئة عدوانية، اعتمادًا على طبيعة واتجاه التسرب، إلى تفاعلات أنودية وكاثودية إضافية يمكن أن تؤدي بشكل مباشر أو غير مباشر إلى تدمير محلي أو عام سريع للمعدن ( التآكل الحالي طائش). يمكن أن يحدث تدمير مماثل، موضعي بالقرب من جهة الاتصال، عن طريق التلامس في المنحل بالكهرباء من معدنين مختلفين يشكلان خلية كلفانية مغلقة - تآكل الاتصال.

في الفجوات الضيقة بين الأجزاء، وكذلك تحت طبقة فضفاضة أو تراكم، حيث يخترق المنحل بالكهرباء، ولكن من الصعب الوصول إلى الأكسجين اللازم لتخميل المعدن، يمكن أن يتطور تآكل الشق، حيث يحدث انحلال المعدن بشكل رئيسي في الفجوة، وتحدث التفاعلات الكاثودية جزئيًا أو كليًا بجانبه على السطح المفتوح.

ومن المعتاد أيضًا تسليط الضوء التآكل البيولوجي، والذي يحدث تحت تأثير نفايات البكتيريا والكائنات الحية الأخرى، و التآكل الإشعاعي- عند التعرض للإشعاع المشع.

1 . تآكل الغاز- تآكل المعادن في الغازات عند درجات حرارة عالية (على سبيل المثال، أكسدة وإزالة الكربنة من الفولاذ عند تسخينه)؛

2. التآكل الجوي- تآكل المعادن في جو الهواء، وكذلك أي غاز رطب (على سبيل المثال، صدأ الهياكل الفولاذية في ورشة العمل أو في الهواء الطلق)؛

التآكل الجوي هو أكثر أنواع التآكل شيوعًا. حوالي 80% من الهياكل المعدنية تعمل في الظروف الجوية.
العامل الرئيسي الذي يحدد آلية ومعدل التآكل الجوي هو درجة ترطيب السطح المعدني. بناءً على درجة الرطوبة، هناك ثلاثة أنواع رئيسية من التآكل الجوي:

• التآكل الجوي الرطب– التآكل في وجود طبقة مرئية من الماء على سطح المعدن (سمك الطبقة من 1 ميكرومتر إلى 1 مم). يُلاحظ التآكل من هذا النوع عند رطوبة هواء نسبية تبلغ حوالي 100٪، عندما يحدث تكثيف قطرات الماء على السطح المعدني، وكذلك عندما يضرب الماء السطح مباشرة (المطر، المعالجة المائية السطحية، وما إلى ذلك)؛
  
• التآكل الجوي الرطب- التآكل في وجود طبقة رقيقة غير مرئية من الماء على سطح المعدن، والتي تتشكل نتيجة الشعرية أو الامتزاز أو التكثيف الكيميائي عند رطوبة هواء نسبية أقل من 100% (سمك الغشاء من 10 إلى 1000 نانومتر)؛
  
• التآكل الجوي الجاف- التآكل في وجود طبقة امتزاز رقيقة جدًا من الماء على سطح المعدن (بترتيب عدة طبقات جزيئية بسماكة إجمالية تتراوح من 1 إلى 10 نانومتر)، والتي لا يمكن حتى الآن اعتبارها مستمرة ولها خصائص المنحل بالكهرباء .
  

من الواضح أن الحد الأدنى من الشروطيحدث التآكل أثناء التآكل الجوي الجاف، والذي يحدث من خلال آلية التآكل الكيميائي.

مع زيادة سمك طبقة الماء، يحدث انتقال لآلية التآكل من المادة الكيميائية إلى الكهروكيميائية، وهو ما يتوافق مع زيادة سريعة في معدل عملية التآكل.

ومن الاعتماد أعلاه يتضح أن الحد الأقصى لمعدل التآكل يتوافق مع حدود المنطقتين II و III، ثم يلاحظ تباطؤ طفيف في التآكل بسبب صعوبة انتشار الأكسجين عبر طبقة الماء السميكة. حتى طبقات الماء الأكثر سمكًا على سطح المعدن (القسم الرابع) تؤدي فقط إلى تباطؤ طفيف في التآكل، لأنها ستؤثر على انتشار الأكسجين بدرجة أقل.

من الناحية العملية، ليس من الممكن دائمًا التمييز بين هذه المراحل الثلاث للتآكل الجوي بشكل واضح، نظرًا لأنه من الممكن الانتقال من نوع إلى آخر اعتمادًا على الظروف الخارجية. لذلك، على سبيل المثال، فإن الهيكل المعدني الذي تآكل بواسطة آلية التآكل الجاف، مع زيادة رطوبة الهواء، سيبدأ في التآكل بواسطة آلية التآكل الرطب، ومع هطول الأمطار، سيحدث التآكل الرطب بالفعل. عندما تجف الرطوبة، سوف تنعكس العملية.

يتأثر معدل التآكل الجوي للمعادن بعدد من العوامل. يجب أن تؤخذ في الاعتبار مدة ترطيب السطح، والتي يتم تحديدها بشكل أساسي من خلال رطوبة الهواء النسبية. علاوة على ذلك، في معظم الحالات العملية، يزداد معدل تآكل المعدن بشكل حاد فقط عند الوصول إلى قيمة حرجة معينة من الرطوبة النسبية، والتي تظهر عندها طبقة مستمرة من الرطوبة على سطح المعدن نتيجة لتكثيف الماء من الهواء. .

يوضح الشكل تأثير رطوبة الهواء النسبية على معدل التآكل الجوي للفولاذ الكربوني، وقد تم الحصول على اعتماد الزيادة في كتلة منتجات التآكل m على رطوبة الهواء النسبية W عن طريق تعريض عينات الصلب في جو يحتوي على 0.01 % SO2 لمدة 55 يوما.

إن الشوائب الموجودة في الهواء SO 2، H 2 S، NH 3، HCl وغيرها لها تأثير قوي جداً على معدل تآكل الغلاف الجوي، فبذوبانها في طبقة الماء، فإنها تزيد من التوصيل الكهربائي و

يمكن للجزيئات الصلبة من الغلاف الجوي المتساقطة على سطح المعدن، عند ذوبانها، أن تعمل كشوائب ضارة (NaCl، Na 2 SO 4)، أو على شكل جزيئات صلبة تسهل تكثيف الرطوبة على السطح (جزيئات الفحم، الغبار، المواد الكاشطة). الجسيمات، الخ).

من الناحية العملية، من الصعب تحديد تأثير العوامل الفردية على معدل تآكل المعدن في ظل ظروف تشغيل محددة، ولكن يمكن تقديره تقريبًا بناءً على الخصائص العامة للغلاف الجوي (يتم التقييم بالوحدات النسبية):

قاري جاف - 1-9
البحر النظيف - 38
الصناعية البحرية - 50
الصناعية - 65
الصناعية الملوثة بشدة – 100.

3 .التآكل السائل- تآكل المعادن في وسط سائل : في غير المنحل بالكهرباء(البروم، الكبريت المنصهر، المذيبات العضوية، الوقود السائل) وفي الإلكتروليت (الحمض، القلوي، الملح، التآكل البحري، النهري، التآكل في الأملاح المنصهرة والقلويات). اعتمادا على ظروف تفاعل البيئة مع المعدن، هناك تآكل سائل للمعدن تحت الغمر الكامل والجزئي والمتغير، تآكل على طول خط الماء (بالقرب من الحد الفاصل بين جزء المعدن المغمور وغير المغمور في البيئة المسببة للتآكل) )، التآكل في بيئة تآكل غير مثارة (هادئة) ومثارة (متحركة)؛

4. التآكل تحت الأرض- تآكل المعادن في التربة والتربة (على سبيل المثال، صدأ خطوط الأنابيب الفولاذية تحت الأرض)؛

آليتها كهروكيميائية. تآكل المعادن. يحدث التآكل تحت الأرض بسبب ثلاثة عوامل: عدوانية التربة والتربة (تآكل التربة) المسببة للتآكل، وعمل التيارات الشاردة ونشاط الكائنات الحية الدقيقة.

يتم تحديد عدوانية التآكل للتربة والتربة من خلال بنيتها الحبيبية. تكوين، يدق كهربائي المقاومة، والرطوبة، ونفاذية الهواء، ودرجة الحموضة، وما إلى ذلك. عادة، يتم تقييم عدوانية التربة المسببة للتآكل بالنسبة للفولاذ الكربوني من خلال المواصفات. كهربائي مقاومة التربة، متوسط ​​كثافة تيار الكاثود عندما يتم إزاحة جهد القطب بمقدار 100 مللي فولت سالبًا عن احتمال تآكل الفولاذ؛ فيما يتعلق بالألمنيوم، يتم تقييم نشاط تآكل التربة من خلال محتوى أيونات الكلور والحديد، وقيمة الرقم الهيدروجيني، فيما يتعلق بالرصاص - من خلال محتوى أيونات النترات، والدبال، وقيمة الرقم الهيدروجيني.

5. التآكل الحيوي- تآكل المعادن تحت تأثير النشاط الحيوي للكائنات الحية الدقيقة (على سبيل المثال، زيادة تآكل الفولاذ في التربة بواسطة البكتيريا التي تقلل الكبريتات)؛

التآكل الحيوي للهياكل الموجودة تحت الأرض يرجع بشكل رئيسي إلى النشاط الحيوي للبكتيريا المختزلة للكبريتات والمؤكسدة للكبريت والحديد والتي يتم تحديد وجودها عن طريق البكتريولوجية. دراسات عينات التربة. توجد البكتيريا المختزلة للكبريتات في جميع أنواع التربة، لكن التآكل الحيوي يحدث بمعدل ملحوظ فقط عندما يحتوي الماء (أو التربة) على 105-106 بكتيريا قابلة للحياة لكل 1 مل (أو 1 جم).

6. معالتآكل الهيكلي- التآكل المرتبط بعدم التجانس الهيكلي للمعدن (على سبيل المثال، تسريع عملية التآكل في محاليل H 2 S0 4 أو حمض الهيدروكلوريك عن طريق شوائب الكاثود: كربيدات في الفولاذ، والجرافيت في الحديد الزهر، وCuA1 3 بين المعادن في دورالومين)؛

7. التآكل عن طريق التيار الخارجي- التآكل الكهروكيميائي للمعادن تحت تأثير التيار من مصدر خارجي (على سبيل المثال، انحلال التأريض الأنودي الفولاذي لمحطة الحماية الكاثودية لخط أنابيب تحت الأرض)؛

التآكل عن طريق التيار الخارجي

8. طائشة التآكل الحالي- التآكل الكهروكيميائي للمعادن (على سبيل المثال، خط أنابيب تحت الأرض) تحت تأثير التيار الشارد؛

المصادر الرئيسية للتيارات الشاردة في الأرض هي الكهرباء. السكك الحديديةالتيار المباشر، الترام، مترو الأنفاق، النقل الكهربائي للمناجم، خطوط كهرباء التيار المباشر عبر نظام الأسلاك الأرضية. تسبب التيارات الشاردة أكبر قدر من الدمار في تلك الأماكن من الهيكل تحت الأرض حيث يتدفق التيار من الهيكل إلى الأرض (ما يسمى بمناطق الأنود)، وتبلغ خسائر الحديد الناجمة عن التآكل بواسطة التيارات الشاردة 9.1 كجم / سنة.

للمعادن تحت الأرض يمكن للهياكل أن تتدفق تيارات تصل إلى مئات الأمبيرات، وفي حالة وجود تلف في الطبقة الواقية، تكون كثافة التيار المتدفقة من الهيكل في منطقة الأنود عالية جدًا بحيث تتشكل في الجدران خلال فترة قصيرة من خلال التلف من الهيكل. ولذلك، في وجود مناطق انوديك أو متناوبة على المعادن تحت الأرض. في الهياكل، عادة ما يكون التآكل الناتج عن التيارات الشاردة أكثر خطورة من تآكل التربة.

9. تآكل الاتصال- التآكل الكهروكيميائي الناجم عن ملامسة المعادن ذات الإمكانات الثابتة المختلفة في إلكتروليت معين (على سبيل المثال، التآكل في مياه البحر للأجزاء المصنوعة من سبائك الألومنيوم التي تتلامس مع أجزاء النحاس).

يمكن أن يحدث التآكل التلامسي في الإلكتروليتات ذات الموصلية الكهربائية العالية في الحالات الخاصة التالية:

في اتصال مع سبائك الصلب منخفضة ماركات مختلفةإذا كان أحدها مخلوطًا بالنحاس و (أو) النيكل؛


عند إدخال هذه العناصر في اللحامات أثناء عملية لحام الفولاذ غير المخلوط بهذه العناصر؛


عند التعرض لهياكل مصنوعة من الفولاذ غير المخلوط بالنحاس والنيكل، وكذلك الفولاذ المجلفن أو سبائك الألومنيوم، والغبار الذي يحتوي على معادن ثقيلة أو أكاسيدها، وهيدروكسيداتها، وأملاحها؛ المواد المدرجة هي كاثودات فيما يتعلق بالطلاءات الواقية من الفولاذ والألمنيوم والمعادن؛


إذا تعرضت الهياكل المصنوعة من المواد المذكورة لتسربات المياه من الأجزاء النحاسية المتآكلة؛


عندما يصل غبار الجرافيت أو خام الحديد أو فتات فحم الكوك إلى سطح الهياكل المصنوعة من الفولاذ المجلفن أو سبائك الألومنيوم؛


عندما تتلامس سبائك الألومنيوم مع بعضها البعض، إذا كانت إحدى السبائك (الكاثود) مخلوطة بالنحاس، والأخرى (أنوديك) ¾ ليست كذلك؛

10. تآكل الشق- زيادة التآكل في الشقوق والفجوات بين المعادن (على سبيل المثال، في الوصلات الملولبة ذات الحواف للهياكل الفولاذية الموجودة في الماء)، وكذلك في أماكن التلامس الفضفاض للمعادن مع المواد غير المعدنية الخاملة للتآكل. متأصلة في هياكل الفولاذ المقاوم للصدأ في البيئات السائلة العدوانية، حيث تكون المواد الموجودة خارج الشقوق والفجوات الضيقة مستقرة بسبب حالتها السلبية، أي. بسبب تكوين طبقة واقية على سطحها؛

11. تآكل الإجهاد- تآكل المعادن عند التعرض المتزامن للبيئة المسببة للتآكل والضغط الميكانيكي. اعتمادًا على طبيعة الأحمال، قد يحدث تآكل تحت حمل ثابت (على سبيل المثال، تآكل معدن غلايات البخار) وتآكل تحت حمل متغير (على سبيل المثال، تآكل محاور وقضبان المضخات، النوابض، الحبال الفولاذية) ); التعرض المتزامن للبيئة المسببة للتآكل وأحمال الشد المتناوبة أو الدورية غالباً ما يسبب إجهاد التآكل - انخفاض في حد التعب للمعدن؛

12. التجويف المسببة للتآكل- تدمير المعادن الناجم عن التآكل وتأثيرات التأثير المتزامنة بيئة خارجية(على سبيل المثال، تدمير شفرات المروحة للسفن البحرية)؛

التجويف- (من اللاتينية cavitas - الفراغ) - تكون تجاويف في السائل (فقاعات التجويف، أو الكهوف) المملوءة بالغاز أو البخار أو خليط منهما. يحدث التجويف نتيجة لانخفاض موضعي في الضغط في السائل، والذي يمكن أن يحدث مع زيادة سرعته (التجويف الهيدروديناميكي). تتحرك مع التدفق إلى منطقة ذات ضغط أعلى أو خلال نصف دورة الضغط، تنهار فقاعة التجويف، وتنبعث منها موجة صدمة.

التجويف غير مرغوب فيه في كثير من الحالات. في الأجهزة مثل المراوح والمضخات، يسبب التجويف الكثير من الضوضاء ويدمر المكونات ويسبب الاهتزاز ويقلل الكفاءة.

عندما يتم تدمير فقاعات التجويف، تتركز طاقة السائل بكميات صغيرة جدًا. وهكذا تتشكل أماكن ارتفاع درجة الحرارة وتنشأ موجات صدمية وهي مصادر للضوضاء. عندما تنهار التجاويف، يتم إطلاق الكثير من الطاقة، مما قد يسبب أضرارًا كبيرة. التجويف يمكن أن يدمر أي مادة تقريبًا. العواقب الناجمة عن تدمير التجاويف تؤدي إلى تآكل كبير عناصرويمكن أن يقلل بشكل كبير من عمر المروحة والمضخة.

لمنع التجويف

• اختيار مادة مقاومة لهذا النوع من التآكل (فولاذ الموليبدينوم)؛
  
• تقليل خشونة السطح.
  
• تقليل اضطراب التدفق، وتقليل عدد المنعطفات، وجعلها أكثر سلاسة؛
  
• لا تسمح بالتأثير المباشر للطائرة المسببة للتآكل على جدار الجهاز باستخدام العاكسات والشقوق النفاثة؛
  
• تنقية الغازات والسوائل من الشوائب الصلبة؛
  
• لا تسمح للآلات الهيدروليكية بالعمل في وضع التجويف؛
  
• إجراء مراقبة منهجية لتآكل المواد.
  

13. تآكل الاحتكاك(تآكل التآكل) - تدمير المعدن الناجم عن التأثير المتزامن للبيئة المسببة للتآكل والاحتكاك (على سبيل المثال، تدمير مجلة العمود أثناء الاحتكاك بمحمل تغسله مياه البحر)؛

14. التآكل المزعج- تآكل المعادن أثناء الحركة التذبذبية لسطحين بالنسبة لبعضهما البعض في ظل ظروف التعرض لبيئة تآكل (على سبيل المثال، تدمير سطحين من الأجزاء المعدنية لآلة مرتبطة بإحكام بواسطة البراغي نتيجة الاهتزاز في جو مؤكسد) تحتوي على الأكسجين).

بواسطة آلية العمليةالتمييز بين التآكل الكيميائي والكهروكيميائي للمعادن:

1. التآكل الكيميائي- تفاعل المعدن مع البيئة المسببة للتآكل، حيث تحدث أكسدة المعدن واختزال المكون المؤكسد للبيئة المسببة للتآكل في فعل واحد. ومن أمثلة هذا النوع من التآكل التفاعلات التي تحدث عندما تتلامس الهياكل المعدنية مع الأكسجين أو الغازات المؤكسدة الأخرى عند درجات حرارة عالية (أكثر من 100 درجة مئوية):

2 Fe + O 2 = FeO؛

4FeO + 3O2 = 2Fe2O3.

إذا، نتيجة للتآكل الكيميائي، يتم تشكيل فيلم أكسيد مستمر، والذي لديه التصاق قوي بما فيه الكفاية على سطح الهيكل المعدني، فإن وصول الأكسجين إلى المعدن أمر صعب، ويتباطأ التآكل ثم يتوقف. طبقة الأكسيد المسامية التي لا تلتصق جيدًا بسطح الهيكل لا تحمي المعدن من التآكل. عندما يكون حجم الأكسيد أكبر من حجم المعدن الذي دخل في تفاعل الأكسدة ويكون للأكسيد التصاق كافٍ بسطح الهيكل المعدني، فإن مثل هذا الفيلم يحمي المعدن جيدًا من المزيد من التدمير. يتراوح سمك طبقة الأكسيد الواقية من عدة طبقات جزيئية (5-10)x10 –5 مم إلى عدة ميكرونات.

تحدث أكسدة مواد الهياكل المعدنية الملامسة لبيئة الغاز في الغلايات ومداخن غرف الغلايات وسخانات المياه التي تعمل بالوقود الغازي والمبادلات الحرارية التي تعمل بالوقود السائل والصلب. إذا لم تحتوي البيئة الغازية على ثاني أكسيد الكبريت أو أي شوائب عدوانية أخرى، وحدث تفاعل الهياكل المعدنية مع البيئة عند درجة حرارة ثابتة في جميع أنحاء مستوى الهيكل بأكمله، فإن فيلم الأكسيد السميك نسبيًا سيكون بمثابة حماية موثوقة إلى حد ما ضد مزيد من التآكل. ولكن نظرًا لاختلاف التمدد الحراري للمعدن والأكسيد، فإن فيلم الأكسيد يتقشر في بعض الأماكن، مما يخلق الظروف الملائمة لمزيد من التآكل.

يمكن أن يحدث التآكل الغازي للهياكل الفولاذية ليس فقط بسبب الأكسدة، ولكن أيضًا بسبب عمليات الاختزال. عندما يتم تسخين الهياكل الفولاذية بشدة تحت ضغط عالٍ في بيئة تحتوي على الهيدروجين، ينتشر الأخير في حجم الفولاذ ويدمر المادة من خلال آلية مزدوجة - إزالة الكربون بسبب تفاعل الهيدروجين مع الكربون

Fe3OC + 2H2 = 3Fe + CH4O

وإضفاء خصائص الهشاشة على الفولاذ بسبب ذوبان الهيدروجين فيه - "هشاشة الهيدروجين".

2. التآكل الكهروكيميائي- تفاعل المعدن مع البيئة المسببة للتآكل (محلول الإلكتروليت) حيث يحدث تأين ذرات المعدن واختزال المكون المؤكسد للبيئة المسببة للتآكل في أكثر من فعل وتعتمد سرعتهما على جهد القطب الكهربائي للمعدن ( على سبيل المثال، صدأ الفولاذ في مياه البحر).

عند ملامسة الهواء، تظهر طبقة رقيقة من الرطوبة على سطح الهيكل، حيث تذوب الشوائب الموجودة في الهواء، مثل ثاني أكسيد الكربون. في هذه الحالة، يتم تشكيل المحاليل التي تعزز التآكل الكهروكيميائي. مناطق مختلفة من سطح أي معدن لها إمكانات مختلفة.

قد تكون أسباب ذلك وجود شوائب في المعدن، ومعالجة مختلفة لأقسامه الفردية، والظروف غير المتكافئة (البيئة) التي توجد بها أقسام مختلفة من سطح المعدن. في هذه الحالة، تصبح مناطق سطح المعدن ذات الإمكانات الكهربية الأكبر أنودات وتذوب.

يعد التآكل الكهروكيميائي ظاهرة معقدة تتكون من عدة عمليات أولية. في الأقسام الأنودية، تحدث عملية أنوديك - تمر أيونات المعادن (Me) إلى المحلول، وتنتقل الإلكترونات الزائدة (e) المتبقية في المعدن إلى قسم الكاثود. في مناطق الكاثود من سطح المعدن، يتم امتصاص الإلكترونات الزائدة بواسطة الأيونات أو الذرات أو جزيئات الإلكتروليت (مزيلات الاستقطاب)، والتي يتم تقليلها:

ه + د → [دي]،

حيث D هو مزيل الاستقطاب؛ ه - الإلكترون.

تعتمد شدة العملية الكهروكيميائية للتآكل على معدل التفاعل الأنودي، الذي يمر فيه أيون المعدن من الشبكة البلورية إلى محلول الإلكتروليت، والتفاعل الكاثودي، الذي يتكون من استيعاب الإلكترونات المنبعثة أثناء التفاعل الأنودي.

يتم تحديد إمكانية انتقال أيون المعدن إلى المنحل بالكهرباء من خلال قوة الرابطة مع الإلكترونات الموجودة في فجوات الشبكة البلورية. كلما كانت الرابطة بين الإلكترونات والذرات أقوى، زادت صعوبة انتقال أيون المعدن إلى المنحل بالكهرباء. تحتوي الإلكتروليتات على جزيئات موجبة الشحنة - الكاتيونات وأخرى سالبة الشحنة - الأنيونات. الأنيونات والكاتيونات تربط جزيئات الماء بنفسها.

يحدد هيكل جزيئات الماء قطبيتها. يحدث التفاعل الكهروستاتيكي بين الأيونات المشحونة وجزيئات الماء القطبي، ونتيجة لذلك تتجه جزيئات الماء القطبي بطريقة معينة حول الأنيونات والكاتيونات.

عندما تمر أيونات المعادن من الشبكة البلورية إلى محلول الإلكتروليت، يتم إطلاق عدد مكافئ من الإلكترونات. وهكذا، عند واجهة المعدن بالكهرباء، يتم تشكيل طبقة كهربائية مزدوجة، حيث يتم شحن المعدن بشكل سلبي ويتم شحن المنحل بالكهرباء بشكل إيجابي؛ تحدث قفزة محتملة.

تتميز قدرة أيونات المعادن على المرور إلى محلول إلكتروليت من خلال جهد القطب، وهو خاصية الطاقة للطبقة الكهربائية المزدوجة.

عندما تصل هذه الطبقة إلى فرق الجهد، يتوقف انتقال الأيونات إلى المحلول (تحدث حالة التوازن).

مخطط التآكل: K، K’ - منحنيات الاستقطاب الكاثودي؛ A، A' - منحنيات الاستقطاب الأنودي.

بواسطة طبيعة تدمير التآكلتتميز الأنواع التالية من التآكل:

1. مستمر،أو التآكل العام، يغطي كامل سطح المعدن المعرض لبيئة تآكل معينة. يعد التآكل الكامل أمرًا نموذجيًا بالنسبة للطلاءات الواقية من الفولاذ والألمنيوم والزنك والألمنيوم في أي بيئة لا تكون فيها مقاومة التآكل للمادة أو طلاء المعدن عالية بدرجة كافية.

يتميز هذا النوع من التآكل باختراق تدريجي منتظم نسبيًا لعمق المعدن على كامل السطح، أي انخفاض في سمك المقطع العرضي للعنصر أو سمك الطبقة المعدنية الواقية.

أثناء التآكل في البيئات المحايدة والقلوية قليلاً والحمضية قليلاً، تتم تغطية العناصر الهيكلية بطبقة مرئية من منتجات التآكل، وبعد إزالتها ميكانيكيًا، يصبح سطح الهياكل خشنًا، ولكن بدون تقرحات واضحة ونقاط تآكل. والشقوق. أثناء التآكل في البيئات الحمضية (وللزنك والألومنيوم، في القلوية)، قد لا تتشكل طبقة مرئية من منتجات التآكل.

المناطق الأكثر عرضة لهذا النوع من التآكل هي، كقاعدة عامة، الشقوق الضيقة والفجوات والأسطح الموجودة أسفل رؤوس البراغي والصواميل وغيرها من المناطق التي يتراكم فيها الغبار والرطوبة، وذلك لأن المدة الفعلية للتآكل في هذه المناطق أطول من على الأسطح المفتوحة.

يحدث التآكل الكامل:

* زي مُوحد، والذي يستمر بنفس السرعة على كامل سطح المعدن (على سبيل المثال، تآكل الفولاذ الكربوني في محاليل H 2 S0 4)؛

* غير متساوي, الذي يتدفق بسرعات مختلفة مناطق مختلفةالأسطح المعدنية (على سبيل المثال، تآكل الفولاذ الكربوني في مياه البحر)؛

* انتخابية, حيث يتم تدمير أحد المكونات الهيكلية للسبيكة (جرافيت الحديد الزهر) أو أحد مكونات السبيكة (إزالة الزنك من النحاس الأصفر).

2. التآكل المحليتغطي المناطق الفردية من السطح المعدني.

التآكل المحلييحدث:

* بقع التآكلهي سمة من سمات طلاءات الألمنيوم والألمنيوم والزنك في البيئات التي تكون فيها مقاومتها للتآكل قريبة من المستوى الأمثل، والعوامل العشوائية فقط هي التي يمكن أن تسبب انتهاكًا محليًا لاستقرار المادة.

يتميز هذا النوع من التآكل بعمق اختراق التآكل الصغير مقارنة بالأبعاد العرضية (السطحية) لآفات التآكل. المناطق المتضررة مغطاة بمنتجات التآكل كما هو الحال مع التآكل الكامل. عند تحديد هذا النوع من التآكل، من الضروري تحديد أسباب ومصادر الزيادات المحلية المؤقتة في عدوانية البيئة بسبب دخول الوسائط السائلة (المكثفات، الرطوبة الجوية أثناء التسربات، وما إلى ذلك) على سطح الهيكل ، التراكم المحلي أو ترسب الأملاح والغبار وما إلى ذلك.

* تآكل قرحة المعدةتتميز بشكل أساسي بالكربون والفولاذ منخفض الكربون (بدرجة أقل - لطلاءات الألمنيوم والألمنيوم والزنك) عند تشغيل الهياكل في البيئات السائلة والتربة.

غالبًا ما يرتبط تآكل الحفرة للصلب منخفض السبائك في ظل الظروف الجوية ببنية معدنية غير مواتية، أي مع زيادة كمية الشوائب غير المعدنية، وخاصة الكبريتيدات التي تحتوي على نسبة عالية من المنغنيز.

يتميز تآكل الحفرة بظهور أضرار فردية أو متعددة على سطح الهيكل، حيث يمكن مقارنة عمقها وأبعادها العرضية (من أجزاء الملليمتر إلى عدة ملليمترات).

عادة ما يكون مصحوبًا بتكوين طبقات سميكة من منتجات التآكل تغطي كامل سطح المعدن أو مناطق كبيرة حول قرح فردية كبيرة (نموذجية لتآكل الهياكل الفولاذية غير المحمية في التربة). يتحول تآكل الحفرة في هياكل الألواح ، وكذلك العناصر الهيكلية المصنوعة من الأنابيب ذات الجدران الرقيقة والعناصر المستطيلة من قسم مغلق ، بمرور الوقت إلى التآكل مع تكوين ثقوب في الجدران يصل سمكها إلى عدة ملليمترات.

القرحة هي مركزات إجهاد حادة ويمكن أن تبدأ في بدء شقوق التعب والكسور الهشة. ولتقدير معدل التآكل الحفري والتنبؤ بتطوره في الفترة اللاحقة، يتم تحديد متوسط ​​معدل اختراق التآكل في أعمق الحفر وعدد الحفر لكل وحدة سطحية. يجب استخدام هذه البيانات في المستقبل عند حساب قدرة تحمل العناصر الهيكلية.

* تأليب التآكلسمة من سبائك الألومنيوم، بما في ذلك بأكسيد، والفولاذ المقاوم للصدأ. نادرًا ما يتعرض الفولاذ ذو السبائك المنخفضة لهذا النوع من التآكل.

عمليا المتطلبات المسبقةتطور التآكل هو تأثير الكلوريدات، التي يمكن أن تدخل سطح الهياكل في أي مرحلة، من إنتاج المعادن (تخليل المنتجات المدرفلة) إلى التشغيل (على شكل أملاح، رذاذ، غبار).

عند اكتشاف التآكل الحفري، من الضروري التعرف على مصادر الكلوريدات وإمكانية إزالة تأثيرها على المعدن. التآكل الحفري هو تدمير على شكل حفر فردية صغيرة (لا يزيد قطرها عن 1-2 مم) وعميقة (عمق أكبر من الأبعاد العرضية).

* من خلال التآكلالذي يسبب تدمير المعدن بالكامل (على سبيل المثال، مع تآكل الصفائح المعدنية أو تأليبها)؛

* التآكل الخيطي، تنتشر على شكل خيوط بشكل رئيسي تحت الطلاءات الواقية غير المعدنية (على سبيل المثال، على الفولاذ الكربوني تحت طبقة ورنيش)؛

* التآكل تحت السطحبدءاً من السطح، ولكن في الغالب يمتد تحت سطح المعدن بحيث تتركز منتجات التدمير والتآكل في مناطق معينة داخل المعدن؛ غالبًا ما يؤدي التآكل تحت السطح إلى انتفاخ المعدن وتفككه (على سبيل المثال، ظهور تقرحات على السطح
صفائح معدنية مدرفلة ذات نوعية رديئة بسبب التآكل أو الحفر) ؛

* تآكل بين الخلايا الحبيبيةوهي خاصية مميزة للفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك الألومنيوم المتصلبة، خاصة في مناطق اللحام، وتتميز بتوزيع موحد نسبيًا للشقوق المتعددة على مساحات واسعة من سطح الهياكل. عادة ما يكون عمق الشقوق أقل من حجمها على السطح. في كل مرحلة من مراحل تطور هذا النوع من التآكل، تنشأ الشقوق في وقت واحد تقريبًا من مصادر عديدة، والتي ليس من الضروري ربطها بالضغوط الداخلية أو التشغيلية. تحت المجهر الضوئي، على المقاطع العرضية المصنوعة من عينات مختارة، يمكن ملاحظة أن الشقوق تنتشر فقط على طول حدود الحبيبات المعدنية. قد تتفتت الحبوب والكتل الفردية، مما يؤدي إلى تقرحات وتقشير سطحي. يؤدي هذا النوع من التآكل إلى فقدان سريع للقوة والليونة في المعدن؛

* تآكل السكين- التآكل المعدني الموضعي، والذي يكون على شكل سكين مقطوع في منطقة الانصهار للمفاصل الملحومة في بيئات شديدة العدوانية (على سبيل المثال، حالات تآكل اللحامات من فولاذ الكروم والنيكل X18N10 مع زيادة المحتوىالكربون في HN0 قوي 3).

* تكسير التآكل- نوع من الكسر شبه الهش للصلب وسبائك الألومنيوم عالية القوة تحت التعرض المتزامن لضغوط الشد الساكنة والبيئات العدوانية؛ تتميز بتكوين شقوق مفردة ومتعددة مرتبطة بتركيز ضغوط العمل الرئيسية والداخلية. يمكن أن تنتشر الشقوق بين البلورات أو على طول جسم الحبوب، ولكن بسرعة أكبر في المستوى الطبيعي للضغوط المؤثرة عنها في مستوى السطح.

يتعرض الكربون والفولاذ منخفض السبائك ذات القوة العادية والعالية لهذا النوع من التآكل كميات محدودةالبيئات: المحاليل الساخنة للقلويات والنترات ومخاليط ثاني أكسيد الكربون - CO 2 - H 2 - H 2 O وفي البيئات التي تحتوي على الأمونيا أو كبريتيد الهيدروجين. يمكن أن يحدث تشقق التآكل في الفولاذ عالي القوة، مثل البراغي عالية القوة، وسبائك الألومنيوم عالية القوة في ظل الظروف الجوية وفي مجموعة متنوعة من البيئات السائلة.

عند التحقق من حقيقة أن الهيكل قد تضرر بسبب تشقق التآكل، فمن الضروري التأكد من عدم وجود علامات على أشكال أخرى من الفشل شبه الهش (الهشاشة الباردة، والتعب).

* هشاشة التآكلالتي اكتسبها المعدن نتيجة للتآكل (على سبيل المثال، تقصف الهيدروجين للأنابيب المصنوعة من الفولاذ عالي القوة في ظروف آبار نفط كبريتيد الهيدروجين)؛ ينبغي فهم الهشاشة على أنها خاصية انهيار المادة دون امتصاص ملحوظ للطاقة الميكانيكية في شكل لا رجعة فيه.

التقييم الكمي للتآكل. يتم تقدير معدل التآكل العام بفقد المعدن لكل وحدة مساحة من التآكل , على سبيل المثال، في جم / م 2 ․ ح،أو بمعدل اختراق التآكل، أي عن طريق انخفاض من جانب واحد في سمك المعدن الذي لم يمسه ( ص)، على سبيل المثال، في ملم/سنة.

مع تآكل موحد ص = 8,75ك/ ρ، أين ρ - كثافة المعادن جم/سم3 .بالنسبة للتآكل غير المستوي والموضعي، يتم تقييم الحد الأقصى للاختراق. وفقًا لـ GOST 13819-68، تم إنشاء مقياس مكون من 10 نقاط لمقاومة التآكل العامة (انظر الجدول). في حالات خاصة، يمكن تقييم K. من خلال مؤشرات أخرى (فقدان القوة الميكانيكية والليونة، وزيادة المقاومة الكهربائية، وانخفاض الانعكاس، وما إلى ذلك)، والتي يتم اختيارها وفقًا لنوع K. والغرض من المنتج أو الهيكل.

مقياس مكون من 10 نقاط لتقييم المقاومة العامة للتآكل للمعادن

عند اختيار المواد المقاومة لمختلف البيئات العدوانية في ظروف محددة معينة، استخدم الجداول المرجعية للتآكل والمقاومة الكيميائية للمواد أو قم بإجراء اختبارات التآكل المختبرية والشاملة (مباشرة في الموقع وفي ظروف الاستخدام المستقبلي) للعينات، كما وكذلك الوحدات والأجهزة شبه الصناعية بأكملها. تسمى الاختبارات في ظل ظروف أكثر صرامة من الظروف التشغيلية بالتسارع.

تطبيق طرق مختلفة لحماية المعادنضد التآكل يسمح إلى حد ما بتقليل فقدان المعدن من التآكل. اعتمادا على أسباب التآكل، يتم تمييز طرق الحماية التالية.

1) معالجة البيئة الخارجية التي يحدث فيها التآكل. جوهر الطريقة هو إما إزالة تلك المواد التي تعمل كمزيل الاستقطاب من البيئة، أو عزل المعدن عن مزيل الاستقطاب. على سبيل المثال، يتم استخدام مواد خاصة أو غليان لإزالة الأكسجين من الماء.

تسمى إزالة الأكسجين من البيئة المسببة للتآكل بنزع الهواء. يمكن إبطاء عملية التآكل قدر الإمكان عن طريق إدخال مواد خاصة في البيئة - مثبطات. تُستخدم مثبطات الطور المتطاير والبخار على نطاق واسع، والتي تحمي المنتجات المصنوعة من المعادن الحديدية وغير الحديدية من التآكل الجوي أثناء التخزين والنقل وما إلى ذلك.

تُستخدم الموانع عند إزالة الترسبات الكلسية من الغلايات البخارية، لإزالة الترسبات الكلسية من الأجزاء المستخدمة، وكذلك عند تخزين ونقل حمض الهيدروكلوريك في حاويات فولاذية. الثيوريا (الاسم الكيميائي: ثنائي أميد كبريتيد الكربون C(NH 2) 2 S)، ثنائي إيثيل أمين، ميثينامين (CH 2) 6 N 4) ومشتقات الأمينات الأخرى تستخدم كمثبطات عضوية.

تستخدم السيليكات (المركبات المعدنية مع السيليكون Si)، والنتريت (المركبات مع النيتروجين N)، وثنائي كرومات الفلزات القلوية، وما إلى ذلك كمثبطات غير عضوية. آلية عمل المثبطات هي أن جزيئاتها يتم امتصاصها على سطح المعدن، مما يمنع حدوث عمليات القطب الكهربائي.

2) الطلاءات الواقية. لعزل المعدن عن البيئة، يتم تطبيق أنواع مختلفة من الطلاء عليه: الورنيش والدهانات والطلاءات المعدنية. الأكثر شيوعا هي الطلاء والطلاءات الورنيش، لكنها الخصائص الميكانيكيةأقل بكثير من تلك المعدنية. يمكن تقسيم الأخير، بحكم طبيعة عملهم الوقائي، إلى أنوديك وكاثودي.

الطلاءات انوديك. إذا تم طلاء المعدن بمعدن آخر أكثر سالبية كهربية، فإنه إذا نشأت ظروف التآكل الكهروكيميائي، فسيتم تدمير الطلاء، لأن سيكون بمثابة الأنود. مثال على الطلاء الأنودي هو الكروم المطبق على الحديد.

طلاءات الكاثود. يتمتع طلاء الكاثود بإمكانية إلكترود قياسية تكون أكثر إيجابية من تلك الموجودة في المعدن الذي تتم حمايته. وطالما أن طبقة الطلاء تعزل المعدن عن البيئة، فلا يحدث تآكل كهروكيميائي. في حالة تلف استمرارية طلاء الكاثود، فإنه يتوقف عن حماية المعدن من التآكل. علاوة على ذلك، فإنه يزيد من تآكل المعدن الأساسي، لأنه في الزوجين الجلفانيين الناتجين، يكون الأنود هو المعدن الأساسي الذي سيتم تدميره. ومن الأمثلة على ذلك طلاء القصدير على الحديد (الحديد المعلب).

وبالتالي، عند مقارنة خصائص الطلاءات الأنودية والكاثودية، يمكننا أن نستنتج أن الطلاءات الأنودية هي الأكثر فعالية. فهي تحمي المعدن الأساسي حتى لو تضررت سلامة الطلاء، في حين أن الطلاءات الكاثودية تحمي المعدن ميكانيكيًا فقط.

3) الحماية الكهروكيميائية. هناك نوعان الحماية الكهروكيميائية: الكاثود والحامي. في كلتا الحالتين، يتم تهيئة الظروف لظهور إمكانات كهربية عالية على المعدن المحمي.

حماية المداس . يتم دمج المنتج المحمي من التآكل مع خردة معدنية من معدن أكثر سالبية كهربية (حامي). وهذا بمثابة إنشاء خلية كلفانية يكون فيها الحامي هو الأنود وسيتم تدميره. على سبيل المثال، لحماية الهياكل الموجودة تحت الأرض (خطوط الأنابيب)، يتم دفن الخردة المعدنية (الحامي) على مسافة ما منها، وربطها بالهيكل.

الحماية الكاثودية يختلف عن الحامي في أن الهيكل المحمي الموجود في المنحل بالكهرباء (ماء التربة) متصل بكاثود مصدر تيار خارجي. يتم وضع قطعة من الخردة المعدنية في نفس البيئة، وهي متصلة بأنود مصدر تيار خارجي. يتم تدمير الخردة المعدنية، وبالتالي حماية الهيكل المحمي من التدمير.

في كثير من الحالات، يتم حماية المعدن من التآكل بواسطة طبقة أكسيد ثابتة تتشكل على سطحه (على سبيل المثال، يتكون Al 2 O 3 على سطح الألومنيوم، مما يمنع المزيد من أكسدة المعدن). ومع ذلك، فإن بعض الأيونات، مثل Cl-، تدمر هذه الأفلام وبالتالي تزيد من التآكل.

التآكل المعدني يسبب ضررا اقتصاديا كبيرا. تعاني البشرية من خسائر مادية فادحة نتيجة تآكل خطوط الأنابيب وأجزاء الآلات والسفن والجسور والهياكل البحرية والمعدات التكنولوجية.

يؤدي التآكل إلى انخفاض موثوقية المعدات: الأجهزة ضغط مرتفع، غلايات بخارية، حاويات معدنية للمواد السامة و المواد المشعةوشفرات التوربينات والدوارات وأجزاء الطائرات وما إلى ذلك. مع الأخذ في الاعتبار التآكل المحتمل، فمن الضروري المبالغة في تقدير قوة هذه المنتجات، مما يعني زيادة استهلاك المعادن، الأمر الذي يؤدي إلى تكاليف اقتصادية إضافية. يؤدي التآكل إلى توقف الإنتاج بسبب استبدال المعدات الفاشلة، وفقدان المواد الخام والمنتجات (تسرب النفط والغازات والمياه)، وتكاليف الطاقة للتغلب على المقاومة الإضافية الناجمة عن انخفاض المقاطع العرضية لخطوط الأنابيب بسبب الترسيب من الصدأ ومنتجات التآكل الأخرى. يؤدي التآكل أيضًا إلى تلوث المنتج، وبالتالي انخفاض جودته.

تبلغ تكلفة التعويض عن الخسائر المرتبطة بالتآكل مليارات الروبلات سنويًا. حسب الخبراء أن تكلفة الخسائر المرتبطة بالتآكل في البلدان المتقدمة تبلغ 3...4% من الدخل القومي الإجمالي.

خلال فترة طويلة من العمل المكثف في الصناعة المعدنية، تم صهر كمية كبيرة من المعدن وتحويلها إلى منتجات. هذا المعدن يتآكل باستمرار. وقد تطور الوضع إلى أن خسائر المعادن الناجمة عن التآكل في العالم تصل بالفعل إلى حوالي 30% من إنتاجها السنوي. يُعتقد أن 10٪ من المعدن المتآكل يُفقد (بشكل رئيسي في شكل صدأ) إلى الأبد. ربما سيتم في المستقبل إنشاء توازن يتم فيه فقد نفس الكمية تقريبًا من المعدن من التآكل والتي سيتم صهرها مرة أخرى. ومن كل ما قيل يتبع ذلك المشكلة الأكثر أهميةهو إيجاد طرق جديدة وتحسين القديمة للحماية من التآكل.

فهرس

كوزلوفسكي أ.س. تسقيف. – م: “الثانوية العليا” 1972

أكيموف جي في، أساسيات عقيدة التآكل وحماية المعادن، م، 1946؛

توماشوف إن دي، نظرية التآكل وحماية المعادن، م، 1959؛

إيفانز يو بي، تآكل وأكسدة المعادن، العابرة. من الإنجليزية، م.، 1962؛

روزنفيلد I.L.، تآكل المعادن في الغلاف الجوي، M.، 1960؛

تآكل المعدنأو سبيكة تحدث، كقاعدة عامة، عند حدود الطور، أي عند حدود ملامسة المادة الصلبة للغاز أو السائل.

تنقسم عمليات التآكل إلى الأنواع التالية: حسب آلية تفاعل المعدن مع البيئة؛ حسب نوع البيئة المسببة للتآكل. حسب نوع الضرر الناتج عن التآكل على السطح. حسب حجم المعدن المدمر؛ بطبيعة التأثيرات الإضافية التي يتعرض لها المعدن في وقت واحد مع عمل البيئة المسببة للتآكل.

وفقا لآلية تفاعل المعدن مع البيئة، يتم تمييز التآكل الكيميائي والكهروكيميائي.

يُصنف التآكل الذي يحدث تحت تأثير النشاط الحيوي للكائنات الحية الدقيقة على أنه تآكل بيولوجي، ويسمى التآكل الذي يحدث تحت تأثير الإشعاع الإشعاعي بالتآكل الإشعاعي.

وفقا لنوع البيئة المسببة للتآكل المشاركة في تدمير التآكل لمعدن أو سبيكة، فإنها تميز بين التآكل في السوائل غير المنحل بالكهرباء، والتآكل في المحاليل وذوبان الشوارد الكهربائية، والغاز، والغلاف الجوي، والتآكل تحت الأرض (التربة)، والتآكل الحالي الشارد، إلخ.

اعتمادًا على طبيعة التغير في سطح المعدن أو السبيكة أو درجة التغير في خواصها الفيزيائية والميكانيكية، أثناء عملية التآكل، وبغض النظر عن خصائص البيئة، يمكن أن يكون ضرر التآكل من عدة أنواع.

1. إذا غطى التآكل كامل سطح المعدن فإن هذا النوع من التدمير يسمى - التآكل الكامل. يشير التآكل المستمر إلى تدمير المعادن والسبائك تحت تأثير الأحماض والقلويات والجو. يمكن أن يكون التآكل المستمر منتظمًا، أي أن تدمير المعدن يحدث بنفس المعدل على السطح بأكمله، وغير متساوٍ، عندما يكون معدل التآكل في مناطق فردية من السطح ليس هو نفسه. مثال على التآكل المنتظم هو التآكل الناتج عن تفاعل النحاس مع حمض النيتريك، والحديد مع حمض الهيدروكلوريك، والزنك مع حمض الكبريتيك، والألمنيوم مع المحاليل القلوية. في هذه الحالات، لا تبقى منتجات التآكل على سطح المعدن. تتآكل أنابيب الحديد بالمثل في الهواء الطلق. من السهل معرفة ذلك إذا قمت بإزالة طبقة الصدأ؛ ويوجد أسفله سطح معدني خشن، موزع بالتساوي في جميع أنحاء الأنبوب.

2. سبائك بعض المعادن تكون عرضة لـ - التآكل الانتقائي، عندما يتم تدمير أحد العناصر أو أحد هياكل السبيكة، بينما يبقى الباقي دون تغيير تقريبًا. عندما يتلامس النحاس مع حمض الكبريتيك، يحدث تآكل انتقائي للمكونات - تآكل الزنك، ويتم إثراء السبيكة بالنحاس. من السهل ملاحظة هذا التدمير، لأن احمرار سطح المنتج يحدث بسبب زيادة تركيز النحاس في السبيكة. مع التآكل الانتقائي الهيكلي، يحدث في الغالب تدمير أي هيكل واحد من السبيكة؛ على سبيل المثال، عندما يتلامس الفولاذ مع الأحماض، يتم تدمير الفريت، لكن كربيد الحديد يبقى دون تغيير. الحديد الزهر معرض بشكل خاص لهذا النوع من التآكل.

3. للتآكل المحليعلى سطح المعدن توجد آفات على شكل بقع فردية وتقرحات ونقاط. اعتمادًا على طبيعة الآفات، يحدث التآكل الموضعي على شكل بقع، أي آفات ليست عميقة جدًا في سمك المعدن؛ تقرحات - آفات متعمقة بعمق في سمك المعدن؛ نقاط، في بعض الأحيان بالكاد تكون مرئية للعين، ولكنها تخترق المعدن بعمق. يعد التآكل على شكل حفر وبقع خطيرًا جدًا بالنسبة لمثل هذه الهياكل حيث من المهم الحفاظ على ظروف الضيق وعدم النفاذية (الخزانات والأجهزة وخطوط الأنابيب المستخدمة في الصناعة الكيميائية).

4. التآكل تحت السطحيبدأ من السطح المعدني في الحالات التي يتم فيها تدمير الطبقة الواقية (الأغشية، والأكاسيد، وما إلى ذلك) في مناطق معينة. في هذه الحالة، يحدث التدمير بشكل رئيسي تحت الطلاء، وتتركز منتجات التآكل داخل المعدن. غالبًا ما يتسبب التآكل تحت السطح في تورم المعدن وتصفيته. ولا يمكن تحديده إلا تحت المجهر.

5. تآكل الشقوق- تدمير المعدن تحت الحشيات، في الفجوات، والسحابات الملولبة، والمفاصل المثبتة، وما إلى ذلك. وغالبا ما يتطور في منطقة الهيكل الموجود في الفجوة (الكراك).

6. التآكل الحبيبي- تدمير المعدن على طول حدود البلورات (الحبيبات) مع فقدان قوته الميكانيكية، مظهرلا يتغير المعدن، ولكن يتم تدميره بسهولة إلى بلورات فردية تحت الضغط الميكانيكي. يتم تفسير ذلك من خلال تكوين منتجات تآكل فضفاضة ومنخفضة القوة بين حبيبات المعدن أو السبائك. فولاذ الكروم والكروم والنيكل وسبائك النيكل والألومنيوم معرضة لهذا النوع من التآكل. لتجنب التآكل الحبيبي، تم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ في السنوات الأخيرة محتوى مخفضيتم إدخال صانعي الكربون أو الكربيد في تركيبتها - التيتانيوم والتنتالوم والنيوبيوم (5-8 أضعاف كمية محتوى الكربون).

عندما يتعرض المعدن أو السبائك في وقت واحد لبيئات شديدة العدوانية وضغوط الشد الميكانيكية، فمن الممكن حدوث تشققات بسبب التآكل، أو تآكل عبر الحبيبات. في هذه الحالة، يحدث التدمير ليس فقط على طول حدود البلورات، ولكن البلورات المعدنية نفسها مقسمة إلى أجزاء. هذا جدا نظرة خطيرةالتآكل، خاصة بالنسبة للهياكل التي تتحمل الأحمال الميكانيكية (الجسور، المحاور، الكابلات، النوابض، الأوتوكلاف، الغلايات البخارية، محركات الاحتراق الداخلي، توربينات المياه والبخار، إلخ).

تكسير التآكليعتمد على تصميم المعدات، وطبيعة البيئة العدوانية، وهيكل وهيكل المعدن أو السبائك، ودرجة الحرارة، وما إلى ذلك. على سبيل المثال، يحدث تكسير تآكل الفولاذ الكربوني في كثير من الأحيان في البيئات القلوية عند درجات حرارة عالية؛ الفولاذ المقاوم للصدأ - في محاليل الكلوريدات وكبريتات النحاس وحمض الأرثوفوسفوريك؛ سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم - تحت تأثير مياه البحر؛ التيتانيوم وسبائكه - تحت تأثير حمض النيتريك المركز ومحاليل اليود في الميثانول.

تجدر الإشارة إلى أنه اعتمادًا على طبيعة المعدن أو السبائك وخصائص البيئة العدوانية، هناك إجهاد حرج غالبًا ما يُلاحظ فوقه تشقق التآكل.

بناءً على طبيعة التأثيرات الإضافية التي يتعرض لها المعدن، بالتزامن مع التعرض لبيئة عدوانية، يمكن التمييز بين التآكل الإجهادي والتآكل الاحتكاكي وتآكل التجويف.

7. تآكل الإجهاد- التآكل عند التعرض المتزامن لبيئة قابلة للتآكل والضغط الدائم أو المؤقت. يؤدي التأثير المتزامن لضغوط الشد الدورية والبيئة المسببة للتآكل إلى إجهاد التآكل، أي حدوث تدمير مبكر للمعدن. يمكن تمثيل هذه العملية على النحو التالي: أولاً، يظهر تآكل موضعي على سطح المنتج على شكل تقرحات، تبدأ في العمل كمكثف للإجهاد؛ وتكون قيمة الإجهاد القصوى في الجزء السفلي من التقرحات، والتي لها إمكانات سلبية أكثر من الجدران، ونتيجة لذلك سيتم تدمير المعدن بعمق، وسوف تتحول القرحة إلى صدع. مهاوي المروحة عرضة لهذا النوع من التآكل. نوابض السيارات، والحبال، واللفائف المبردة من مصانع الدرفلة، وما إلى ذلك.

8. تآكل الاحتكاك- تدمير المعادن الناجم عن التأثير المتزامن للبيئة المسببة للتآكل والاحتكاك. عندما يتحرك سطحان بشكل متذبذب بالنسبة لبعضهما البعض في ظل ظروف التعرض لبيئة مسببة للتآكل، يحدث التآكل التآكل أو التآكل المزعج. يمكن القضاء على التآكل الناتج عن الاحتكاك أو الاهتزاز عن طريق الاختيار الصحيح للمواد الهيكلية، وتقليل معامل الاحتكاك، واستخدام الطلاءات، وما إلى ذلك.

9. تآكل الغاز- هذا هو التآكل الكيميائي للمعادن في بيئة غازية مع الحد الأدنى من محتوى الرطوبة (عادة لا يزيد عن 0.1٪) أو في درجات حرارة عالية. يحدث هذا النوع من التآكل بشكل متكرر في الصناعات الكيميائية والبتروكيماوية. على سبيل المثال، في إنتاج حامض الكبريتيك في مرحلة أكسدة ثاني أكسيد الكبريت، في تصنيع الأمونيا، في إنتاج حامض النيتريك وكلوريد الهيدروجين، في عمليات تخليق الكحوليات العضوية، تكسير النفط، الخ.

10. التآكل الجويهو تآكل المعادن في جو من الهواء أو أي غاز رطب.

11. التآكل تحت الأرض- وهذا هو تآكل المعادن في التربة والأتربة.

12. تآكل الاتصالهو نوع من التآكل الناجم عن ملامسة المعادن ذات الإمكانات الثابتة المختلفة في إلكتروليت معين.

التآكل هو تدمير المعادن والسيراميك والخشب وغيرها من المواد نتيجة للتفاعل الكيميائي أو الفيزيائي الكيميائي. أما أسباب حدوث مثل هذا التأثير غير المرغوب فهي مختلفة. في معظم الحالات، يكون هذا عدم استقرار هيكلي للتأثيرات البيئية الديناميكية الحرارية. دعونا نلقي نظرة فاحصة على ما هو التآكل. ويجب أيضًا أخذ أنواع التآكل بعين الاعتبار، ولن يضر الحديث عن الحماية منه.

بعض المعلومات العامة

لقد اعتدنا على سماع مصطلح "الصدأ" الذي يستخدم في حالة تآكل المعادن والسبائك. هناك أيضًا شيء يسمى "الشيخوخة"، وهو ما يميز البوليمرات. في الأساس، إنه نفس الشيء. وخير مثال على ذلك هو شيخوخة المنتجات المطاطية بسبب التفاعل النشط مع الأكسجين. بالإضافة إلى ذلك، يتم تدمير بعض العناصر البلاستيكية عن طريق التعرض، ويعتمد معدل التآكل بشكل مباشر على الظروف التي يوجد فيها الجسم. وبالتالي، فإن الصدأ الموجود على المنتج المعدني سوف ينتشر بشكل أسرع كلما ارتفعت درجة الحرارة. تؤثر الرطوبة أيضًا: فكلما ارتفعت، أصبحت غير صالحة لمزيد من الاستخدام بشكل أسرع. لقد ثبت تجريبيًا أن ما يقرب من 10 بالمائة من المنتجات المعدنية يتم شطبها بشكل لا رجعة فيه، ويقع اللوم على التآكل. وتختلف أنواع التآكل ويتم تصنيفها حسب نوع البيئة وطبيعة الدورة وغيرها. دعونا ننظر إليهم بمزيد من التفصيل.

تصنيف

يوجد حاليًا أكثر من عشرين خيارًا للصدأ. سنقدم فقط أبسط أنواع التآكل. تقليديا، يمكن تقسيمها إلى المجموعات التالية:

• التآكل الكيميائي هو عملية تفاعل مع بيئة مسببة للتآكل، حيث يحدث اختزال العامل المؤكسد في فعل واحد. لا يتم فصل المعدن والعامل المؤكسد مكانيًا.
• التآكل الكهروكيميائي هو عملية تفاعل المعدن مع تأين الذرات واختزال العامل المؤكسد في أعمال مختلفة، ولكن معدله يعتمد إلى حد كبير على جهد القطب.
• التآكل الغازي - الصدأ الكيميائي للمعادن مع الحد الأدنى من محتوى الرطوبة (لا يزيد عن 0.1 بالمائة) و/أو درجات الحرارة المرتفعة في بيئة غازية. غالبًا ما يوجد هذا النوع في الصناعات الكيميائية وتكرير النفط.

بالإضافة إلى ذلك، لا يزال هناك عدد كبير من عمليات الصدأ. كلهم من التآكل. تشمل أنواع التآكل، بالإضافة إلى تلك الموصوفة أعلاه، الصدأ البيولوجي، والإشعاعي، والجوي، والتلامسي، والمحلي، والمستهدف، وما إلى ذلك.

التآكل الكهروكيميائي وخصائصه

مع هذا النوع من التدمير، تحدث العملية عندما يتلامس المعدن مع المنحل بالكهرباء. هذا الأخير يمكن أن يكون المكثفات أو مياه الأمطار. كلما زاد عدد الأملاح والأحماض التي يحتوي عليها السائل، زادت الموصلية الكهربائية، وبالتالي سرعة العملية. أما أماكن الهياكل المعدنية الأكثر عرضة للتآكل فهي المسامير والوصلات الملحومة وأماكن التلف الميكانيكي. إذا كانت الخصائص الهيكلية لسبائك الحديد تجعلها مقاومة للصدأ، فإن العملية تتباطأ إلى حد ما، ولكنها لا تزال مستمرة. ومن الأمثلة الصارخة على ذلك الجلفنة. والحقيقة هي أن الزنك لديه إمكانات سلبية أكثر من الحديد. لهذا السبب البسيط، يتم استعادة سبائك الحديد، ولكن تتآكل سبائك الزنك. ومع ذلك، فإن وجود طبقة أكسيد على السطح يبطئ عملية التدمير بشكل كبير. بالطبع، جميع أنواع التآكل الكهروكيميائي خطيرة للغاية، وفي بعض الأحيان يكون من المستحيل محاربتها.

التآكل الكيميائي

هذا التغيير في المعدن شائع جدًا. ومن الأمثلة الصارخة على ذلك ظهور الحجم نتيجة تفاعل المنتجات المعدنية مع الأكسجين. تعمل درجة الحرارة المرتفعة في هذه الحالة كمسرع للعملية، ويمكن أن تشارك فيها السوائل مثل الماء والأملاح والأحماض والقلويات والمحاليل الملحية. إذا تحدثنا عن مواد مثل النحاس أو الزنك، فإن أكسدتها تؤدي إلى تكوين طبقة مقاومة لمزيد من التآكل. منتجات الصلب تشكل أكاسيد الحديد. تؤدي التطورات الإضافية إلى ظهور الصدأ، الذي لا يوفر أي حماية ضد المزيد من التدمير، بل على العكس من ذلك، يساهم فيه. حاليا، يتم القضاء على جميع أنواع التآكل الكيميائي باستخدام الجلفنة. ويمكن أيضًا استخدام وسائل حماية أخرى.

أنواع تآكل الخرسانة

يمكن أن تكون التغييرات في الهيكل وزيادة هشاشة الخرسانة تحت تأثير البيئة من ثلاثة أنواع:

• يعد تدمير أجزاء من الحجر الأسمنتي أحد أكثر أنواع التآكل شيوعًا. ويحدث ذلك عندما يتعرض منتج خرساني بشكل منهجي لهطول الأمطار والسوائل الأخرى. ونتيجة لذلك، يتم غسل هيدرات أكسيد الكالسيوم وتعطل البنية.
• التفاعل مع الأحماض. إذا تلامس حجر الأسمنت مع الأحماض، يتم تشكيل بيكربونات الكالسيوم - وهو عنصر كيميائي عدواني لمنتج خرساني.
• تبلور المواد قليلة الذوبان. وهذا يعني في جوهره التآكل الحيوي. خلاصة القول هي أن الكائنات الحية الدقيقة (الجراثيم والفطريات) تدخل المسام وتتطور هناك، مما يؤدي إلى تدميرها.

التآكل: أنواع وطرق الحماية

وقد دفعت الخسائر السنوية بمليارات الدولارات الناس إلى مكافحة هذه الآثار الضارة. يمكننا أن نقول بثقة أن جميع أنواع التآكل تؤدي إلى فقدان ليس المعدن نفسه، ولكن الهياكل المعدنية القيمة، والتي يكلف بناءها الكثير من المال. من الصعب القول ما إذا كان من الممكن توفير الحماية بنسبة 100%. رغم ذلك، متى التحضير المناسبيمكن تحقيق السطح الذي يتكون من التفجير الكاشطة نتائج جيدة. يحمي طلاء الطلاء بشكل موثوق من التآكل الكهروكيميائي عند تطبيقه بشكل صحيح. وسوف تحمي المعالجة السطحية الخاصة بشكل موثوق من تدمير المعادن تحت الأرض.

طرق السيطرة الإيجابية والسلبية

الجوهر الأساليب النشطةهو تغيير هيكل المجال الكهربائي المزدوج. لهذا، يتم استخدام مصدر تيار مباشر. يجب تحديد الجهد بطريقة تزيد المنتج المراد حمايته. هناك طريقة أخرى شائعة للغاية وهي الأنود "القرابي". إنه ينهار ويحمي المادة الأساسية.

تتضمن الحماية السلبية استخدام الطلاء والورنيش. وتتمثل المهمة الرئيسية في منع الرطوبة والأكسجين تمامًا من دخول السطح المحمي. كما ذكرنا سابقًا، من المنطقي استخدام طلاء الزنك أو النحاس أو النيكل. حتى الطبقة المدمرة جزئيًا ستحمي المعدن من الصدأ. وبطبيعة الحال، فإن هذه الأنواع من الحماية ضد التآكل المعدني تكون فعالة فقط عندما لا يكون السطح به عيوب مرئية في شكل شقوق ورقائق وما شابه ذلك.

الجلفنة بالتفصيل

لقد نظرنا بالفعل إلى الأنواع الرئيسية للتآكل، والآن أود أن أتحدث عن أفضل طرق الحماية. واحدة من هذه هي الجلفنة. يكمن جوهرها في حقيقة أن الزنك أو سبائكه يتم تطبيقها على السطح المعالج، مما يعطي السطح بعضًا الخصائص الفيزيائية والكيميائية. ومن الجدير بالذكر أن هذه الطريقة تعتبر من أكثر الطرق اقتصادا وفعالية، وذلك على الرغم من أن ما يقرب من 40 في المائة من الإنتاج العالمي لهذا العنصر يتم إنفاقه على تعدين الزنك. يمكن جلفنة الصفائح الفولاذية، والمثبتات، وكذلك الأدوات والهياكل المعدنية الأخرى. الشيء المثير للاهتمام هو أنه باستخدام المعدنة أو الرش يمكنك حماية منتج من أي حجم وشكل. ليس للزنك أي غرض زخرفي، على الرغم من أنه بمساعدة بعض الإضافات الخاصة يصبح من الممكن الحصول على أسطح لامعة. من حيث المبدأ، هذا المعدن قادر على توفير أقصى قدر من الحماية في البيئات العدوانية.

خاتمة

لذلك أخبرناك عن ما هو التآكل. كما تم النظر في أنواع التآكل. الآن أنت تعرف كيفية حماية السطح من الصدأ المبكر. على العموم، يعد هذا أمرًا بسيطًا للغاية، ولكن مكان وكيفية استخدام المنتج له أهمية كبيرة. إذا تعرض باستمرار للأحمال الديناميكية والاهتزازية، فهناك احتمال كبير لحدوث تشققات في الطلاء، والتي من خلالها ستدخل الرطوبة إلى المعدن، ونتيجة لذلك سوف تتدهور تدريجياً. ومع ذلك، فإن استخدام مختلف الحشيات المطاطية ومانعات التسرب في المناطق التي تتفاعل فيها المنتجات المعدنية يمكن أن يؤدي إلى إطالة عمر الطلاء قليلاً.

حسنا، هذا كل ما في هذا الموضوع. تذكر أن الفشل المبكر للهيكل بسبب التآكل يمكن أن يؤدي إلى عواقب غير متوقعة. في المؤسسة، من الممكن حدوث أضرار مادية كبيرة وخسائر بشرية نتيجة لصدأ الهيكل المعدني الداعم.