ما هي المكونات البيئية التي تسبب التآكل. تأثير البيئة أثناء التشغيل

تصنيف أنواع التآكل

تتميز عمليات التآكل بتوزيع واسع ومجموعة متنوعة من الظروف والبيئات التي تحدث فيها. لذلك ، لا يوجد تصنيف واحد وشامل لحالات التآكل التي تحدث حتى الآن.

وفقًا لنوع الوسائط العدوانية التي تحدث فيها عملية التدمير ، يمكن أن يكون التآكل من الأنواع التالية:

• تآكل الغاز
• تآكل الغلاف الجوي
• تآكل في غير المنحلات بالكهرباء.
• تآكل في المنحلات بالكهرباء.
• تآكل حيوي.
• التآكل بسبب التيارات الشاردة.

حسب ظروف عملية التآكل يتم تمييز الأنواع التالية:

• تآكل الاتصال
• التآكل عند الغمر غير الكامل ؛
• التآكل عند الغمر الكامل ؛
• التآكل أثناء الغمر المتغير ؛
• تآكل الاحتكاك
• تآكل الإجهاد.

حسب طبيعة الدمار:

يتم التصنيف الرئيسي وفقًا لآلية العملية. هناك نوعان:

• تآكل كيميائي
• التآكل الكهروكيميائي.

تآكل المواد غير المعدنية

عندما تصبح ظروف التشغيل أكثر شدة (زيادة درجة الحرارة ، الإجهاد الميكانيكي ، عدوانية البيئة ، إلخ) ، تتعرض المواد غير المعدنية أيضًا لتأثير البيئة. في هذا الصدد ، بدأ تطبيق مصطلح "التآكل" على هذه المواد ، على سبيل المثال ، "تآكل الخرسانة والخرسانة المسلحة" ، "تآكل البلاستيك والمطاط". يشير هذا إلى تدميرها وفقدان الخصائص التشغيلية نتيجة للتفاعل الكيميائي أو الفيزيائي الكيميائي مع البيئة. ولكن يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن آليات وحركية عمليات اللافلزات والمعادن ستكون مختلفة.

تآكل المعادن

الصدأ هو أكثر أنواع التآكل شيوعًا.

تآكل المعدن.

تآكل المعادن هو تدمير المعادن بسبب تفاعلها الكيميائي أو الكهروكيميائي مع بيئة تآكل. بالنسبة لعملية التآكل ، يجب استخدام مصطلح "عملية التآكل" ، ولنتيجة العملية ، "التآكل المسبّب للتآكل". يستخدم تشكيل الأزواج الجلفانية بشكل مفيد لإنشاء البطاريات والمراكم. من ناحية أخرى ، يؤدي تكوين مثل هذا الزوج إلى عملية غير مواتية ، ضحيتها عدد من المعادن - التآكل. يُفهم التآكل على أنه التدمير الكهروكيميائي أو الكيميائي لمادة معدنية يحدث على السطح. في أغلب الأحيان ، أثناء التآكل ، يتأكسد المعدن بتكوين أيونات معدنية ، والتي ، عند إجراء المزيد من التحولات ، تنتج منتجات تآكل مختلفة. يمكن أن يحدث التآكل بسبب كل من العمليات الكيميائية والكهروكيميائية. وفقًا لذلك ، هناك تآكل كيميائي وكهروكيميائي للمعادن.

أنواع التآكل

التآكل الكهروكيميائي

يسمى تدمير المعدن تحت تأثير الخلايا الجلفانية الناشئة في بيئة أكالة بالتآكل الكهروكيميائي. يجب عدم الخلط بينه وبين التآكل الكهروكيميائي ، تآكل مادة متجانسة ، مثل صدأ الحديد أو ما شابه. التآكل الكهروكيميائي(معظم قائمة موحدةالتآكل) يتطلب دائمًا وجود إلكتروليت (مكثف ، ومياه مطر ، وما إلى ذلك) تكون فيه الأقطاب الكهربائية على اتصال - إما عناصر مختلفة من بنية المادة ، أو مادتين مختلفتين متلامستين مع إمكانات الأكسدة والاختزال المختلفة. إذا تم إذابة أيونات الأملاح أو الأحماض أو ما في حكمها في الماء ، تزداد موصليةها الكهربية ويزداد معدل العملية.

عنصر تآكل

عندما يتلامس معدنان لهما إمكانات مختلفة للأكسدة والاختزال ويتم غمرهما في محلول إلكتروليت ، مثل مياه الأمطار مع ثاني أكسيد الكربون المذاب CO 2 ، يتم تكوين خلية كلفانية ، تسمى خلية التآكل. إنها ليست أكثر من خلية كلفانية مغلقة. في ذلك ، يحدث انحلال بطيء لمادة معدنية ذات إمكانات أكسدة منخفضة ؛ القطب الثاني في زوج ، كقاعدة عامة ، لا يتآكل. هذا النوع من التآكل هو سمة خاصة للمعادن ذات الإمكانات السلبية العالية. وبالتالي ، فإن كمية صغيرة جدًا من الشوائب الموجودة على سطح المعدن ذات إمكانية الأكسدة العالية كافية بالفعل لظهور عنصر تآكل. معرضة للخطر بشكل خاص هي الأماكن التي تتلامس فيها المعادن ذات الإمكانات المختلفة ، مثل اللحامات أو المسامير.

إذا كان القطب الكهربي المذاب مقاومًا للتآكل ، فإن عملية التآكل تتباطأ. هذا هو الأساس ، على سبيل المثال ، لحماية منتجات الحديد من التآكل عن طريق الجلفنة - للزنك إمكانات سلبية أكثر من الحديد ، وبالتالي ، في مثل هذا الزوج ، يتم تقليل الحديد ، ويجب أن يتآكل الزنك. ومع ذلك ، نظرًا لتشكيل فيلم أكسيد على سطح الزنك ، فإن عملية التآكل تتباطأ بشكل كبير.

تآكل الهيدروجين والأكسجين

إذا كان هناك انخفاض في أيونات H 3 O + أو جزيئات الماء H 2 O ، فإنهم يتحدثون عن تآكل الهيدروجين أو التآكل مع إزالة استقطاب الهيدروجين. يحدث استرداد 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 ، والذي يحدث غالبًا في بيئة محايدة أو قلوية بشدة ، يحدث تقليل الأكسجين ويشار إليه باسم تآكل الأكسجين أو تآكل الأكسجين الناتج عن إزالة الاستقطاب:

O 2 + 2H 2 O + 4e - → 4OH -

لا يمكن أن يتكون العنصر المسبب للتآكل فقط عندما يتلامس معدنان مختلفان. يتشكل عنصر تآكل أيضًا في حالة وجود معدن واحد ، إذا كان ، على سبيل المثال ، بنية السطح غير متجانسة.

التآكل الكيميائي

التآكل الكيميائي هو تفاعل سطح معدني مع وسط تآكل ، والذي لا يصاحبه حدوث عمليات كهروكيميائية عند حدود المرحلة. في هذه الحالة ، تستمر تفاعلات أكسدة المعدن واختزال المكون المؤكسد للوسيط المسبب للتآكل في فعل واحد. على سبيل المثال ، تكوين المقياس عند تعرض المواد القائمة على الحديد للأكسجين عند درجة حرارة عالية:

4Fe + 3O 2 → 2Fe 2 O 3

أثناء التآكل الكهروكيميائي ، لا يحدث تأين ذرات المعدن وتقليل المكون المؤكسد لوسط التآكل بفعل واحد ، وتعتمد معدلاتهما على جهد القطب الكهربائي للمعدن (على سبيل المثال ، صدأ الفولاذ في مياه البحر).

أنواع التآكل

• تآكل الغاز
• تآكل الغلاف الجوي
• التآكل عن طريق الغمر الجزئي
• تآكل في خط الماء
• التآكل عند الغمر الكامل
• التآكل تحت الغمر المتغير
• تآكل تحت الأرض
• التآكل البيولوجي
• التآكل بالتيار الخارجي
• تآكل التيار الشارد
• تآكل الاتصال
• تآكل الاحتكاك
• قلق من التآكل
• تآكل مستمر
• تآكل موحد
• تآكل غير مستوي
• تآكل موضعي
• تآكل تحت السطح
• تأليب
• تآكل وصمة عار
• من خلال التآكل
• تآكل الطبقات
• تآكل خيطي
• التآكل الإنشائي
• تآكل بين الخلايا الحبيبية
• التآكل الانتقائي (الانتقائي)
• رسم بياني من الحديد الزهر
• التذمر
• تآكل شق
• تآكل السكين
• قرحة التآكل
• تكسير التآكل الإجهادي
• تآكل الإجهاد
• التعب الناتج عن التآكل
• حد إجهاد التآكل
• هشاشة التآكل

التحكم في التآكل

ينتج عن التآكل خسائر بمليارات الدولارات كل عام ، وحل هذه المشكلة مهمة مهمة. الضرر الرئيسي الناجم عن التآكل ليس فقدان المعدن بحد ذاته ، ولكن التكلفة الهائلة للمنتجات التي دمرها التآكل. هذا هو السبب في أن الخسائر السنوية في البلدان الصناعية كبيرة للغاية. لا يمكن تحديد الخسائر الحقيقية الناتجة عن ذلك من خلال تقييم الخسائر المباشرة فقط ، والتي تشمل تكلفة الهيكل المنهار ، وتكلفة استبدال المعدات ، وتكاليف تدابير الحماية من التآكل. المزيد من الضرر هو الخسائر غير المباشرة. هذه هي أوقات تعطل المعدات عند استبدال الأجزاء والتجمعات المتآكلة ، وتسرب المنتجات ، وتعطيل العمليات التكنولوجية.

الحماية المثالية من التآكل مضمونة بنسبة 80٪ من خلال الإعداد المناسب للسطح ، و 20٪ فقط من خلال جودة الدهانات المستخدمة وطريقة تطبيقها. . الطريقة الأكثر إنتاجية وفعالية لتحضير السطح قبل مزيد من الحماية للركيزة هي السفع الكاشطة.

عادة ما توجد ثلاثة مجالات من طرق 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 الهيكل ، يحاولون عزل أكبر قدر ممكن عن دخول البيئة المسببة للتآكل ، باستخدام المواد اللاصقة ، ومانعات التسرب ، وحشيات المطاط.

تهدف طرق التحكم في التآكل النشط إلى تغيير هيكل الطبقة المزدوجة الكهربائية. يتم تطبيق مجال كهربائي ثابت باستخدام مصدر تيار ثابت ، ويتم تحديد الجهد من أجل زيادة جهد القطب للمعدن المحمي. طريقة أخرى هي استخدام الأنود الذبيحي ، وهو مادة أكثر نشاطًا من شأنها أن تتكسر ، وتحمي العنصر الذي يتم حمايته.

كحماية ضد التآكل ، وتطبيق أي الطلاءات، مما يمنع تكوين عنصر تآكل (طريقة سلبية).

تآكل الحديد المجلفن بالأكسجين

تآكل أكسجين الحديد المطلي بالقصدير

يجب أن يمنع طلاء الطلاء وطلاء البوليمر والمينا قبل كل شيء وصول الأكسجين والرطوبة. غالبًا ما يتم تطبيق طلاء أيضًا ، على سبيل المثال الفولاذ مع معادن أخرى مثل الزنك والقصدير والكروم والنيكل. يحمي طلاء الزنك الفولاذ حتى في حالة تلف الطلاء جزئيًا. الزنك لديه إمكانات سلبية أكثر ويتآكل أولاً. أيونات الزنك 2+ سامة. في صناعة العلب ، يتم استخدام القصدير المطلي بطبقة من القصدير. على عكس الصفيحة المجلفنة ، عندما يتم تدمير طبقة القصدير ، يبدأ الحديد في التآكل ، علاوة على ذلك ، بشكل مكثف ، لأن للقصدير إمكانات أكثر إيجابية. هناك إمكانية أخرى لحماية المعدن من التآكل وهي استخدام قطب كهربائي واقٍ ذي جهد سلبي كبير ، على سبيل المثال ، مصنوع من الزنك أو المغنيسيوم. لهذا ، يتم إنشاء عنصر التآكل خصيصًا. يعمل المعدن المحمي ككاثود ، وهذا النوع من الحماية يسمى الحماية الكاثودية. يسمى القطب القابل للذوبان ، على التوالي ، أنود حماية الذبيحة. تستخدم هذه الطريقة لحماية السفن والجسور ومصانع الغلايات والأنابيب الموجودة تحت الأرض من التآكل. لحماية بدن السفينة الخارجيتم إصلاح العلب بألواح الزنك.

إذا قارنا إمكانات الزنك والمغنيسيوم بالحديد ، فإن لديهم إمكانات سلبية أكثر. ولكن مع ذلك ، فإنها تتآكل بشكل أبطأ بسبب تكوين طبقة أكسيد واقية على السطح ، مما يحمي المعدن من المزيد من التآكل. يسمى تشكيل مثل هذا الفيلم التخميل المعدني. في الألومنيوم ، يتم تقويته عن طريق أكسدة أنوديك (أنودة). عند إضافة كمية صغيرة من الكروم إلى الفولاذ ، تتشكل طبقة أكسيد على سطح المعدن. محتوى الكروم في الفولاذ المقاوم للصدأ أكثر من 12 بالمائة.

نظام الجلفنة على البارد

تم تصميم نظام الجلفنة على البارد لتعزيز خصائص مقاومة التآكل لطلاء معقد متعدد الطبقات. يوفر النظام حماية كاثودية (أو جلفانية) كاملة لأسطح الحديد ضد التآكل في مختلف البيئات العدوانية

يتوفر نظام الجلفنة على البارد في عبوات واحدة أو عبوتين أو ثلاث عبوات وتشمل:

• مادة رابطة - تُعرف التركيبات على المطاط المكلور ، وسيليكات الإيثيل ، والبوليسترين ، والإيبوكسي ، واليوريتان ، والألكيد (المعدل) ؛
• حشو مضاد للتآكل - مسحوق الزنك ("غبار الزنك") ، بمحتوى يزيد عن 95٪ من الزنك المعدني ، بحجم جزيئات أقل من 10 ميكرون و الحد الأدنى من الدرجةأكسدة.؛
• مقوي (في أنظمة ثنائية وثلاثية)

يتم توفير أنظمة الجلفنة على البارد ذات العبوة الواحدة جاهزة للاستخدام ولا تتطلب سوى خلط دقيق للتركيب قبل التطبيق. يمكن توفير أنظمة ثنائية وثلاثية العبوات في عبوات متعددة وتتطلب خطوات تحضير إضافية قبل التطبيق (خلط الخلط ، الحشو ، المقوي).

بعد التحضير (أنظمة ثنائية وثلاثية) ، يتم تطبيق التركيبة على السطح المعدني المحمي بفرشاة أو بكرة أو رش وتجفيف هوائي أو بدون تهوية ، يتم تشكيل طلاء مضاد للتآكل غني بالزنك على السطح المعدني - أ فيلم البوليمر والزنك الذي يحتفظ بجميع خصائص طلاء البوليمر الذي تم استخدامه كمواد رابطة ، وفي نفس الوقت يتمتع بجميع المزايا الوقائية لطلاء الزنك التقليدي.

مميزات نظام الجلفنة على البارد مقارنة بطريقة الجلفنة الساخنة:

1. البساطة وأقل صعوبة في استخدام تقنية طلاء الزنك الواقي. لا يتطلب الطلاء معدات خاصة.
2. إمكانية الحماية ضد التآكل للهياكل المعدنية مهما كان حجمها سواء في المصنع أو في الميدان.
3. إمكانية التصحيح المباشر على البقعة للضرر الكاشطة للطلاء والعيوب التي تحدث أثناء لحام الهياكل المعدنية.
4. عملية طلاء صديقة للبيئة: لا حاجة للعمل في متجر ساخن.
5. تكوين طبقة مرنة من الزنك على سطح الحديد (والتي لا تشكل شقوقًا دقيقة عند ثني المنتج المعدني).

يستخدم نظام الجلفنة على البارد في جميع أنواع الصناعات وفي الحياة اليومية ، حيث يتطلب الأمر حماية موثوقة ودائمة لأسطح الحديد من التآكل.

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

الرش الحراري

تستخدم طرق الرش الحراري أيضًا لمكافحة التآكل.
بمساعدة الرش الحراري ، يتم إنشاء طبقة من معدن / سبيكة أخرى على سطح المعدن ، والتي تتمتع بمقاومة أعلى للتآكل (عازلة) أو العكس بالعكس أقل مقاومة (مداس). تسمح لك هذه الطبقة بإيقاف تآكل المعدن المحمي. جوهر الطريقة هو كما يلي: يتم تطبيق جزيئات خليط معدني على سطح المنتج بسرعة عالية مع نفاثة غازية ، ونتيجة لذلك يتم تكوين طبقة واقية بسمك عشرات إلى مئات الميكرونات. يتم استخدام الرش الحراري أيضًا لإطالة عمر القطع البالية من المعدات ، من إعادة بناء رف التوجيه في ورش إصلاح السيارات إلى شركات النفط.

طلاء الزنك بالانتشار الحراري

(GOST 9.316-2006). لتشغيل المنتجات المعدنية في البيئات العدوانية ، يلزم توفير حماية أكثر ثباتًا ضد التآكل لسطح المنتجات المعدنية. طلاء الزنك بالانتشار الحراري هو أنوديك فيما يتعلق بالمعادن الحديدية ويحمي الصلب من التآكل كهربائياً. لها التصاق قوي (التصاق) بالمعدن الأساسي بسبب الانتشار المتبادل للحديد والزنك في الأطوار المعدنية السطحية ، لذلك لا يوجد تقشير وتقطيع للطلاءات تحت التأثير والضغط الميكانيكي وتشوه المنتجات المعالجة.

يتم استخدام الجلفنة بالانتشار ، التي يتم إجراؤها من طور بخار أو غاز عند درجات حرارة عالية (375-850 درجة مئوية) ، أو باستخدام فراغ (تفريغ) - عند درجة حرارة 250 درجة مئوية ، لتغليف السحابات والأنابيب والتجهيزات وغيرها الهياكل. يزيد بشكل كبير من مقاومة الفولاذ ومنتجات الحديد الزهر في البيئات التي تحتوي على كبريتيد الهيدروجين (بما في ذلك ضد تكسير كبريتيد الهيدروجين) ، والغلاف الجوي الصناعي ، ومياه البحر ، وما إلى ذلك. تعتمد سماكة طبقة الانتشار على درجة الحرارة والوقت وطريقة الجلفنة ويمكن أن تكون 0.01 -1 ، 5 ملم. تتيح العملية الحديثة لانتشار الجلفنة تشكيل طلاء على الأسطح الملولبة للمثبتات ، دون تعقيد تكوينها اللاحق. الصلادة الدقيقة لطبقة الطلاء Hμ = 4000-5000 ميجا باسكال. يزيد طلاء الزنك المنتشر بشكل كبير من المقاومة الحرارية لمنتجات الصلب والحديد الزهر ، عند درجات حرارة تصل إلى 700 درجة مئوية. من الممكن الحصول على طلاء الزنك المخلوط المنتشر لتحسين خصائص خدمتها.

الجلفنة

الجلفنة هي عملية تطبيق الزنك أو سبائكه على منتج معدني لإعطاء سطحه خصائص فيزيائية وكيميائية معينة ، ومقاومة عالية للتآكل في المقام الأول. الجلفنة هي عملية الطلاء الأكثر شيوعًا واقتصادية المستخدمة لحماية الحديد وسبائكه من التآكل الجوي. يتم 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 والمشابك وأجزاء من الآلات والأجهزة وخطوط الأنابيب والهياكل المعدنية الأخرى للجلفنة. عادة لا يكون لطلاء الزنك غرض زخرفي ؛ يكتسب بعض التحسن في العرض التقديمي بعد تخميل المنتجات المجلفنة في محاليل الكرومات أو الفوسفات ، مما يعطي الطلاء لونًا قزحيًا. يتم إنتاج الشريط المجلفن الأكثر استخدامًا على خطوط جلفنة آلية بالغمس الساخن ، أي عن طريق الغمس في الزنك المصهور. تسمح طرق الرش والطلاء بطلاء أي منتج بأي حجم (مثل صواري الطاقة ، الخزانات ، الجسور الفولاذية ، حواجز الحماية). يتم إجراء الجلفنة الإلكتروليتية بشكل أساسي من إلكتروليتات السيانيد الحمضية والقلوية ؛ تسمح لك الإضافات الخاصة بالحصول على طلاء لامع.

الضرر الاقتصادي من التآكل

الخسائر الاقتصادية من تآكل المعادن هائلة. في الولايات المتحدة ، وفقًا لأحدث بيانات NACE ، بلغت أضرار التآكل وتكلفة مكافحته 3.1٪ من الناتج المحلي الإجمالي (276 مليار دولار). في ألمانيا ، بلغت هذه الأضرار 2.8٪ من الناتج المحلي الإجمالي. وفقًا لخبراء من مختلف البلدان ، تتراوح هذه الخسائر في البلدان الصناعية من 2 إلى 4 ٪ من الناتج القومي الإجمالي. في الوقت نفسه ، تتراوح خسائر المعادن ، بما في ذلك كتلة الهياكل المعدنية الفاشلة ، والمنتجات ، والمعدات ، من 10 إلى 20 ٪ من إنتاج الصلب السنوي.

انهيار الجسر الفضي.

الصدأ هو أحد الأسباب الأكثر شيوعًا لفشل الجسر. نظرًا لأن حجم الصدأ أكبر بكثير من الكتلة الأصلية للحديد ، فإن تراكمه يمكن أن يؤدي إلى عدم تناسق الأجزاء الهيكلية مع بعضها البعض. كان هذا سبب تدمير الجسر فوق نهر ميانوس في عام 1983 ، عندما صدأت محامل آلية الرفع بالداخل. توفي ثلاثة سائقين في سقوط في النهر. وأظهرت التحقيقات أن جريان الطريق كان مسدودًا ولم يتم تنظيفه ، وأن مياه الصرف الصحي قد تسللت إلى أرصفة الجسر. في 15 ديسمبر 1967 ، انهار الجسر الفضي الذي يربط بين بوينت بليزانت ، وست فرجينيا ، وكاناوغا ، أوهايو ، فجأة في نهر أوهايو. وقت الانهيار ، كانت 37 سيارة تتحرك على طول الجسر ، سقط 31 منها مع الجسر. ولقي 46 شخصا مصرعهم وأصيب تسعة بجروح خطيرة. بالإضافة إلى الخسائر في الأرواح والإصابات ، تم تدمير طريق النقل الرئيسي بين وست فرجينيا وأوهايو. سبب الانهيار كان التآكل.

تم تدمير جسر Kinzoo في ولاية بنسلفانيا في إعصار عام 2003 في المقام الأول لأن البراغي المركزية الرئيسية تآكلت ، مما قلل بشكل كبير من استقراره.

أنظر أيضا

ملحوظات

الروابط

• "التفجير: دليل للتفجير عالي الأداء باستخدام مواد الكشط" - يكاترينبرج: Origami ID LLC، 2007-216 p.، ISBN 978-5-9901098-1-0

التآكل الكيميائي هو عملية تتكون من تدمير المعدن عند التفاعل مع بيئة خارجية عدوانية. لا علاقة للتنوع الكيميائي لعمليات التآكل بتأثير التيار الكهربائي. مع هذا النوع من التآكل ، يحدث تفاعل مؤكسد ، حيث تكون المادة التي يتم تدميرها في نفس الوقت عامل اختزال لعناصر البيئة.

يشمل تصنيف مجموعة متنوعة من البيئة العدوانية نوعين من تدمير المعادن:

• التآكل الكيميائي في السوائل غير المنحل بالكهرباء ؛
• تآكل الغازات الكيماوية.

تآكل الغاز

أكثر أنواع التآكل الكيميائي شيوعًا - الغاز - هو عملية تآكل تحدث في الغازات في درجات حرارة مرتفعة. هذه المشكلة نموذجية لتشغيل العديد من أنواع المعدات والأجزاء التكنولوجية (تجهيزات الفرن ، والمحركات ، والتوربينات ، وما إلى ذلك). بالإضافة إلى ذلك ، تُستخدم درجات الحرارة العالية جدًا في معالجة المعادن تحت ضغط عالٍ (التسخين قبل الدرفلة ، الختم ، الحدادة ، العمليات الحرارية ، إلخ).

يتم تحديد ميزات حالة المعادن عند درجات الحرارة المرتفعة من خلال خاصيتين لها - مقاومة الحرارة ومقاومة الحرارة. مقاومة الحرارة هي درجة ثبات الخواص الميكانيكية للمعدن في درجات حرارة عالية جدًا. في ظل استقرار الخواص الميكانيكية يعني الاحتفاظ بالقوة لفترة طويلة ومقاومة الزحف. المقاومة الحرارية هي مقاومة المعدن لنشاط الغازات المسببة للتآكل عند درجات الحرارة المرتفعة.

يتم تحديد معدل تطور تآكل الغاز من خلال عدد من المؤشرات منها:

• درجة حرارة الغلاف الجوي
• المكونات المدرجة في المعدن أو السبائك ؛
• معلمات البيئة التي توجد فيها الغازات ؛
• مدة التلامس مع الوسيط الغازي ؛
• خصائص المنتجات المسببة للتآكل.

تتأثر عملية التآكل بشكل أكبر بخصائص ومعلمات فيلم الأكسيد الذي يظهر على سطح المعدن. يمكن تقسيم تكوين الأكسيد زمنياً إلى مرحلتين:

• امتزاز جزيئات الأكسجين على سطح معدني يتفاعل مع الغلاف الجوي ؛
• ملامسة السطح المعدني للغاز ، مما ينتج عنه مركب كيميائي.

تتميز المرحلة الأولى بظهور رابطة أيونية ، نتيجة تفاعل الأكسجين وذرات السطح ، عندما تأخذ ذرة الأكسجين زوجًا من الإلكترونات من المعدن. تتميز الرابطة الناتجة بقوة استثنائية - فهي أكبر من رابطة الأكسجين بالمعدن الموجود في الأكسيد.

يكمن تفسير هذا الارتباط في تأثير المجال الذري على الأكسجين. بمجرد أن يمتلئ السطح المعدني بعامل مؤكسد (وهذا يحدث بسرعة كبيرة) ، في درجات حرارة منخفضة ، بسبب قوة فان دير فالس ، يبدأ امتزاز الجزيئات المؤكسدة. نتيجة التفاعل هي ظهور أنحف فيلم أحادي الجزيء ، والذي يصبح أكثر سمكًا بمرور الوقت ، مما يعقد الوصول إلى الأكسجين.

في المرحلة الثانية ، يحدث تفاعل كيميائي ، حيث يأخذ العنصر المؤكسد في الوسط إلكترونات التكافؤ من المعدن. التآكل الكيميائي هو النتيجة النهائية للتفاعل.

خصائص فيلم الأكسيد

يشمل تصنيف أفلام الأكسيد ثلاثة أنواع:

• نحيف (غير مرئي بدون أجهزة خاصة) ؛
• متوسط ​​(ألوان مزاج) ؛
• سميكة (مرئية للعين المجردة).

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

ومع ذلك ، يجب أن يفي الفيلم الفعال حقًا بعدد من الخصائص:

• تكون غير مسامية
• لها هيكل صلب
• لها خصائص لاصقة جيدة.
• تختلف في الخمول الكيميائي بالنسبة للغلاف الجوي ؛
• كن صلبًا ومقاومًا للاهتراء.

أحد الشروط المذكورة أعلاه - الهيكل الصلب له أهمية خاصة. شرط الاستمرارية هو زيادة حجم جزيئات فيلم الأكسيد على حجم ذرات المعدن. الاستمرارية هي قدرة الأكسيد على تغطية السطح المعدني بأكمله بطبقة متصلة. إذا لم يتم استيفاء هذا الشرط ، فلا يمكن اعتبار الفيلم وقائيًا. ومع ذلك ، هناك استثناءات لهذه القاعدة: بالنسبة لبعض المعادن ، على سبيل المثال ، بالنسبة للمغنيسيوم وعناصر من مجموعة الأرض 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 المعدن ، ومعلمات التغير في المعدل بمرور الوقت.

بالنسبة للأكسيد المتشكل بالفعل ، يتم استخدام طريقة أخرى ، تتكون في دراسة سمك وخصائص الحماية للفيلم. للقيام بذلك ، يتم تطبيق كاشف على السطح. بعد ذلك ، يحدد الخبراء الوقت الذي يستغرقه تغلغل الكاشف ، وبناءً على البيانات التي تم الحصول عليها ، يتوصلون إلى استنتاج حول سماكة الفيلم.

ملحوظة! حتى فيلم الأكسيد الذي تم تشكيله أخيرًا يستمر في التفاعل مع البيئة المؤكسدة والمعدن.

معدل تطور التآكل

معدل تطور التآكل الكيميائي يعتمد على نظام درجة الحرارة. في درجات الحرارة العالية ، تتطور العمليات المؤكسدة بسرعة أكبر. علاوة على ذلك ، فإن انخفاض دور العامل الديناميكي الحراري للتفاعل لا يؤثر على العملية.

من الأهمية بمكان التبريد والتدفئة المتغيرة. بسبب الضغوط الحرارية ، تظهر تشققات في طبقة الأكسيد. من خلال الثغرات ، يدخل العنصر المؤكسد إلى السطح. نتيجة لذلك ، يتم تكوين طبقة جديدة من فيلم الأكسيد ، وتتقشر الطبقة الأولى.

تلعب مكونات الوسط الغازي أيضًا دورًا مهمًا. هذا العامل فردي لأنواع مختلفة من المعادن ويتوافق مع تقلبات درجات الحرارة. على سبيل المثال ، يتآكل النحاس بسرعة إذا لامس الأكسجين ، ولكنه يقاوم هذه العملية في بيئة أكسيد الكبريت. بالنسبة للنيكل ، على العكس من ذلك ، فإن أكسيد الكبريت مدمر ، ويلاحظ الاستقرار في الأكسجين وثاني أكسيد الكربون والبيئة المائية. لكن الكروم مقاوم لجميع الوسائط المدرجة.

ملحوظة! إذا تجاوز مستوى ضغط تفكك الأكسيد ضغط عنصر الأكسدة ، تتوقف عملية الأكسدة ويصبح المعدن مستقرًا ديناميكيًا حراريًا.

تؤثر مكونات السبيكة أيضًا على معدل التفاعل التأكسدي. على سبيل المثال ، لا يفعل المنجنيز والكبريت والنيكل والفوسفور شيئًا لأكسدة الحديد. لكن الألمنيوم والسيليكون والكروم تجعل العملية أبطأ. يعمل الكوبالت والنحاس والبريليوم والتيتانيوم على إبطاء أكسدة الحديد بشكل أكبر. ستساعد إضافات الفاناديوم والتنغستن والموليبدينوم على جعل العملية أكثر كثافة ، وهو ما يفسره انصهار هذه المعادن وتقلبها. تستمر تفاعلات الأكسدة الأبطأ مع الهيكل الأوستنيتي ، حيث إنها أكثر تكيفًا مع درجات الحرارة المرتفعة.

عامل آخر يعتمد عليه معدل التآكل هو خصائص السطح المعالج. سطح أملسيتأكسد بشكل أبطأ وغير متساو - 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 ، إلخ.

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

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

تزيد العناصر المحتوية على الكبريت في الزيت من معدل التآكل. أيضًا ، يتم تعزيز عمليات التآكل من خلال درجات الحرارة المرتفعة ووجود الأكسجين في السائل. تعمل الرطوبة على تكثيف تطور التآكل وفقًا للمبدأ الكهروميكانيكي.

عامل آخر في التطور السريع للتآكل هو البروم السائل. في درجات الحرارة العاديةإنه مدمر بشكل خاص للفولاذ عالي الكربون والألمنيوم والتيتانيوم. تأثير البروم على الحديد والنيكل أقل أهمية. يُظهر الرصاص والفضة والتنتالوم والبلاتين أكبر مقاومة للبروم السائل.

يتفاعل الكبريت المنصهر بقوة مع جميع المعادن تقريبًا ، وخاصة الرصاص والقصدير والنحاس. يؤثر الكبريت على الفولاذ الكربوني وأقل تيتانيوم ويدمر الألمنيوم بشكل شبه كامل.

يتم تنفيذ إجراءات الحماية للهياكل المعدنية الموجودة في وسط سائل غير موصل عن طريق إضافة معادن مقاومة لبيئة معينة (على سبيل المثال ، الفولاذ الذي يحتوي على نسبة عالية من الكروم). أيضًا ، يتم استخدام الطلاءات الواقية الخاصة (على سبيل المثال ، في بيئة يوجد بها الكثير من الكبريت ، يتم استخدام طلاء الألمنيوم).

طرق الحماية من التآكل

تشمل طرق التحكم في التآكل ما يلي:

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

تستند المبادئ الحديثة لحماية المعادن على الطرق التالية:

1. تحسين المقاومة الكيميائية للمواد. أثبتت المواد المقاومة كيميائيًا (البلاستيك عالي البوليمر والزجاج والسيراميك) نجاحها.
2. عزل المادة عن البيئة العدوانية.
3. الحد من عدوانية البيئة التكنولوجية. تتضمن أمثلة هذه الإجراءات معادلة الحموضة وإزالتها في البيئات المسببة للتآكل ، بالإضافة إلى استخدام مثبطات مختلفة.
4. الحماية الكهروكيميائية (فرض التيار الخارجي).

الطرق المذكورة أعلاه مقسمة إلى مجموعتين:

1. يتم تطبيق تعزيز المقاومة الكيميائية والعزل قبل تشغيل الهيكل الفولاذي.
2. يتم استخدام الحد من عدوانية البيئة والحماية الكهروكيميائية بالفعل في عملية استخدام منتج معدني. يتيح استخدام هاتين الطريقتين تقديم طرق جديدة للحماية ، ونتيجة لذلك يتم توفير الحماية من خلال ظروف التشغيل المتغيرة.

واحدة من أكثر الطرق شيوعًا لحماية المعادن - الطلاء الجلفاني المضاد للتآكل - ليست مجدية اقتصاديًا لمساحات كبيرة من السطح. تسبب في ارتفاع التكاليفللعملية التحضيرية.

المكان الرائد بين طرق الحماية هو طلاء المعادن بالدهانات والورنيشات. تعود شعبية هذه الطريقة في مكافحة التآكل إلى مجموعة من عدة عوامل:

• خصائص وقائية عالية (كره الماء ، تنافر السوائل ، نفاذية الغاز المنخفضة ونفاذية البخار) ؛
• قابلية التصنيع.
• فرص كبيرة للحلول الزخرفية ؛
• قابلية الصيانة؛
• التبرير الاقتصادي.

في الوقت نفسه ، لا يخلو استخدام المواد المتاحة على نطاق واسع من العيوب:

• ترطيب غير كامل للسطح المعدني ؛
• ضعف التصاق الطلاء بالمعدن الأساسي ، مما يؤدي إلى تراكم الإلكتروليت تحت الطلاء المضاد للتآكل ، وبالتالي يساهم في 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 تسرع من التآكل.

طلاءات سيليكات عضوية

لا ينطبق التآكل الكيميائي عمليًا على مواد سيليكات العضوية. تكمن أسباب ذلك في زيادة الاستقرار الكيميائي لهذه التركيبات ، ومقاومتها للضوء ، وخصائصها الكارهة للماء ، وامتصاص الماء المنخفض. كما أن السيليكات العضوية مقاومة لدرجات الحرارة المنخفضة ولها خصائص لاصقة جيدة ومقاومة للتآكل.

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

تآكل المعادن (من التأكل اللاتيني المتأخر - التآكل) - التفاعل الفيزيائي والكيميائي لمادة معدنية والبيئة ، مما يؤدي إلى تدهور خصائص أداء المادة أو البيئة أو النظام التقني ، التي هي جزء منها.

يعتمد تآكل المعادن على تفاعل كيميائي بين المادة والوسط أو بين مكوناتهما ، والذي يحدث عند السطح البيني. هذه العملية عفوية وهي أيضًا نتيجةتفاعلات الأكسدة والاختزالمع المكونات البيئية. تسمى المواد الكيميائية التي تدمر مواد البناء بالعدوانية. يمكن أن يكون الوسط العدواني هو الهواء الجوي والماء والمحاليل المختلفة للمواد الكيميائية والغازات. يتم تعزيز عملية تدمير المادة في وجود حتى كمية صغيرة من الأحماض أو الأملاح في الماء ، في التربة في وجود الأملاح في مياه التربة والتقلبات في مستوى المياه الجوفية.

تصنف عمليات التآكل:

1) حسب ظروف التآكل ،

2) حسب آلية العملية ،

3) بسبب طبيعة الضرر الناتج عن التآكل.

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

تعد الوسائط المسببة للتآكل والدمار الذي تسببه من الخصائص المميزة لدرجة أن أسماء هذه الوسائط تستخدم لتصنيف عمليات التآكل التي تحدث فيها. نعم ، خصص تآكل الغاز، أي. تآكل كيميائيتحت تأثير الغازات الساخنة (عند درجة حرارة أعلى بكثير من نقطة الندى).

بعض الحالات نموذجية التآكل الكهروكيميائي(بشكل رئيسي مع تقليل الأكسجين الكاثودي) في البيئات الطبيعية: الغلاف الجوي- في الهواء النظيف أو الملوث بدرجة رطوبة كافية لتكوين طبقة إلكتروليت على سطح المعدن (خاصة في وجود غازات عدوانية ، مثل ثاني أكسيد الكربون ، أو الكلور 2 ، أو أيروسولات الأحماض والأملاح ، وما إلى ذلك) ؛ بحري - تحت تأثير مياه البحر والجوفية - في التربة والتربة.

تآكل الإجهاديتطور في مجال عمل الأحمال الميكانيكية الشد أو الانحناء ، وكذلك التشوهات الدائمة أو الضغوط الحرارية ، وكقاعدة عامة ، يؤدي إلى تكسير تآكل الإجهاد عبر الحبيبات ، والذي ، على سبيل المثال ، الكابلات والينابيع الفولاذية تخضع للغلاف الجوي الظروف ، الكربون والفولاذ المقاوم للصدأ في محطات توليد الطاقة البخارية ، عالية القوة سبائك التيتانيومفي مياه البحر ، إلخ.

تحت الأحمال المتناوبة ، يمكن أن يعبر عن نفسه التعب من التآكل، والذي يتم التعبير عنه في انخفاض حاد إلى حد ما في حد إجهاد المعدن في وجود بيئة تآكل. تآكل تآكل(أو تآكل الاحتكاك) عبارة عن تآكل متسارع للمعدن تحت تأثير متزامن لعوامل تآكل وكاشط معززين لبعضهما البعض (الاحتكاك المنزلق ، وتدفق الجسيمات الكاشطة ، وما إلى ذلك).

يحدث تآكل التجويف المرتبط به أثناء أنماط التجويف للتدفق حول معدن بوسط قوي ، عندما يؤدي التواجد المستمر و "الانهيار" لفقاعات الفراغ الصغيرة إلى حدوث تيار من الصدمات الهيدروليكية الدقيقة المدمرة التي تؤثر على سطح المعدن. يمكن اعتبار مجموعة متنوعة قريبة تآكل مزعج، يتم ملاحظتها عند نقاط التلامس للأجزاء المضغوطة بإحكام أو المتدحرجة واحدة فوق الأخرى ، إذا حدثت اهتزازات مجهرية نتيجة للاهتزازات بين أسطحها.

يتسبب تسرب التيار الكهربائي عبر حدود معدن مع بيئة عدوانية ، اعتمادًا على طبيعة واتجاه التسرب ، في تفاعلات أنودية وكاثودية إضافية يمكن أن تؤدي بشكل مباشر أو غير مباشر إلى التدمير الموضعي أو العام المتسارع للمعدن ( تآكل التيار الضال). يمكن أن يتسبب التدمير المماثل ، المتمركز بالقرب من جهة التلامس ، في حدوث تلامس في المنحل بالكهرباء لمعدنين غير متماثلين يشكلان خلية جلفانية مغلقة - تآكل الاتصال.

في الفجوات الضيقة بين الأجزاء ، وكذلك تحت الطلاء أو التراكم السائب ، حيث يخترق المنحل بالكهرباء ، ولكن يصعب الوصول إلى الأكسجين اللازم لتخميل المعدن ، تآكل شق، حيث يحدث انحلال المعدن بشكل أساسي في الفجوة ، وتستمر التفاعلات الكاثودية جزئيًا أو كليًا بجانبه على السطح المفتوح.

ومن المعتاد أيضًا الاستفراد تآكل بيولوجي، 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 الفولاذ ونزع الكربنة عند تسخينه) ؛

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

تآكل الغلاف الجوي هو أكثر أنواع التآكل شيوعًا ؛ حوالي 80٪ من الهياكل المعدنية تعمل في ظروف جوية.
العامل الرئيسي الذي يحدد آلية ومعدل التآكل الجوي هو درجة ترطيب سطح المعدن. هناك ثلاثة أنواع رئيسية من تآكل الغلاف الجوي حسب درجة الرطوبة:

• تآكل الغلاف الجوي الرطب- التآكل بوجود غشاء مائي مرئي على سطح المعدن (سمك الفيلم من 1 ميكرومتر إلى 1 مم). يُلاحظ حدوث تآكل من هذا النوع عند رطوبة هواء نسبية تبلغ حوالي 100٪ ، عندما يكون هناك قطرات تكاثف من الماء على سطح المعدن ، وكذلك عندما يضرب الماء السطح مباشرة (المطر ، المعالجة المائية السطحية ، إلخ) ؛
  
• تآكل الغلاف الجوي الرطب- التآكل في وجود طبقة رقيقة غير مرئية من الماء على سطح المعدن ، والتي تتكون نتيجة الشعيرات الدموية أو الامتزاز أو التكثيف الكيميائي عند الرطوبة النسبية للهواء أقل من 100٪ (سمك الفيلم من 10 إلى 1000 نانومتر) ؛
  
• تآكل الغلاف الجوي الجاف- التآكل في وجود طبقة امتصاص رقيقة جدًا من الماء على سطح المعدن (بترتيب طبقات جزيئية متعددة بسماكة إجمالية تتراوح من 1 إلى 10 نانومتر) ، والتي لا يمكن اعتبارها مستمرة ولها خصائص الإلكتروليت .
  

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

مع زيادة سمك غشاء الماء ، تتغير آلية التآكل من مادة كيميائية إلى كهروكيميائية ، وهو ما يتوافق مع زيادة سريعة في معدل عملية التآكل.

يمكن أن نرى من الاعتماد أعلاه أن الحد الأقصى لمعدل التآكل يتوافق مع حدود المناطق الثانية والثالثة ، ثم هناك بعض التباطؤ في التآكل بسبب صعوبة انتشار الأكسجين عبر طبقة الماء السميكة. حتى الطبقات السميكة من الماء 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 من التآكل الجوي بشكل واضح ، لأنه ، اعتمادًا على الظروف الخارجية ، يمكن الانتقال من نوع إلى آخر. لذلك ، على سبيل المثال ، الهيكل المعدني الذي تعرض للتآكل بواسطة آلية التآكل الجاف ، مع زيادة رطوبة الهواء ، سيبدأ في التآكل بواسطة آلية التآكل الرطب ، ومع هطول الأمطار ، سيحدث بالفعل التآكل الرطب. عندما تجف الرطوبة ، ستتغير العملية في الاتجاه المعاكس.

يتأثر معدل تآكل المعادن في الغلاف الجوي بعدد من العوامل. يجب اعتبار أهمها مدة ترطيب السطح ، والتي يتم تحديدها بشكل أساسي من خلال الرطوبة النسبية للهواء. في الوقت نفسه ، في معظم الحالات العملية ، يزداد معدل تآكل المعدن بشكل حاد فقط عند الوصول إلى قيمة حرجة معينة للرطوبة النسبية ، حيث يظهر فيلم مستمر من الرطوبة على سطح المعدن نتيجة لتكثف الماء من الهواء.

يظهر تأثير الرطوبة النسبية للهواء على معدل التآكل الجوي للفولاذ الكربوني في الشكل. تم الحصول على اعتماد الزيادة في كتلة منتجات التآكل م على الرطوبة النسبية للهواء W عن طريق تعريض عينات الصلب لجو يحتوي على 0.01٪ SO 2 لمدة 55 يومًا.

تؤثر الشوائب SO 2 ، H 2 S ، NH 3 ، HCl ، وما إلى ذلك ، الموجودة في الهواء بشكل كبير على معدل التآكل الجوي.

يمكن للجسيمات الصلبة من الغلاف الجوي التي تسقط على سطح المعدن ، عند إذابتها ، أن تعمل كشوائب ضارة (NaCl ، Na 2 SO 4) ، أو في شكل جزيئات صلبة تسهل تكثيف الرطوبة على السطح (جزيئات الفحم ، الغبار ، المواد الكاشطة الجسيمات ، وما إلى ذلك).

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 المعممة للغلاف الجوي (يتم تقديم التقدير بوحدات نسبية):

قاري جاف - 1-9
البحر نظيف - 38
الصناعة البحرية - 50
صناعي - 65
صناعية ملوثة بشدة - 100.

3 .تآكل سائل- تآكل المعادن في وسط سائل: في غير المنحل بالكهرباء(البروم ، الكبريت المنصهر ، المذيب العضوي ، الوقود السائل) وفي المنحل بالكهرباء (حمض ، قلوي ، ملح ، بحر ، تآكل الأنهار ، تآكل في الأملاح المنصهرة والقلويات). اعتمادًا على ظروف تفاعل الوسط مع المعدن ، يتميز التآكل السائل للمعدن بالغمر الكامل وغير الكامل والمتغير والتآكل على طول خط الماء (بالقرب من الحد الفاصل بين جزء المعدن المغمور وغير المغمور في الوسط المسبب للتآكل ) ، التآكل في وسط تآكل غير مخلوط (هادئ) ومختلط (متحرك) ؛

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

وفقًا لآليتها ، فهي كهروكيميائية. تآكل المعادن. ينتج التآكل تحت الأرض عن ثلاثة عوامل: التآكل العدواني للتربة والتربة (تآكل التربة) ، وعمل التيارات الشاردة ، والنشاط الحيوي للكائنات الحية الدقيقة.

يتم تحديد العدوانية المسببة للتآكل في التربة والتربة من خلال هيكلها ، قياس الحبيبات. تكوين ، عود. كهربائي المقاومة ، الرطوبة ، نفاذية الهواء ، الأس الهيدروجيني ، إلخ. عادة ، يتم تقييم عدوانية التربة للتآكل بالنسبة للفولاذ الكربوني عن طريق الضربات. كهربائي مقاومة التربة ، متوسط ​​كثافة تيار الكاثود عند إزاحة جهد القطب بمقدار 100 مللي فولت أكثر سلبية من احتمال تآكل الفولاذ ؛ فيما يتعلق بالألمنيوم ، يتم تقدير نشاط التآكل للتربة من خلال محتوى الكلور وأيونات الحديد فيها ، من خلال قيمة الأس الهيدروجيني ؛ فيما يتعلق بالرصاص ، من خلال محتوى أيونات النترات ، الدبال ، بقيمة الأس الهيدروجيني.

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

يحدث التآكل الحيوي للهياكل تحت الأرض بشكل رئيسي. النشاط الحيوي للبكتيريا المختزلة للكبريتات ، والكبريت المؤكسدة والحديد ، والتي تم إثبات وجودها من الناحية الجرثومية. دراسات أخذ عينات التربة. توجد بكتيريا تقليل الكبريتات في جميع أنواع التربة ، ولكن التآكل البيولوجي يحدث بمعدل ملحوظ فقط عندما تحتوي المياه (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 HCl عن طريق الادراج الكاثودية: الكربيدات في الفولاذ ، والجرافيت في الحديد الزهر ، والمركب المعدني CuA1 3 في دورالومين) ؛

7. التآكل بالتيار الخارجي- التآكل الكهروكيميائي للمعادن تحت تأثير التيار من مصدر خارجي (على سبيل المثال ، انحلال القطب الموجب الفولاذي التأريض لمحطة الحماية الكاثودية لخط الأنابيب تحت الأرض) ؛

التآكل بالتيار الخارجي

8. تآكل التيار الشارد- التآكل الكهروكيميائي للمعدن (على سبيل المثال ، خط الأنابيب تحت الأرض) تحت تأثير التيار الشارد ؛

المصادر الرئيسية للتيارات الشاردة في الأرض هي المكهربة cir. السكك الحديديةالتيار المباشر ، الترام ، المترو ، النقل الكهربائي للمناجم ، خطوط الطاقة الحالية المباشرة من خلال نظام الأسلاك الأرضية. تسبب التيارات الشاردة أكبر ضرر في تلك الأماكن من الهيكل تحت الأرض حيث يتدفق التيار من الهيكل إلى الأرض (ما يسمى بمناطق الأنود) ، ويبلغ فقدان الحديد من التآكل بواسطة التيارات الشاردة 9.1 كجم / سنة.

على المعدن تحت الأرض يمكن أن تتسبب الهياكل في تسرب تيارات تصل إلى مئات الأمبيرات ، وإذا كان هناك أضرار في الطلاء الواقي ، فإن كثافة التيار المتدفق من الهيكل في منطقة الأنود عالية جدًا بحيث تتشكل من خلال الأضرار في جدران الهيكل في فترة قصيرة . لذلك ، في وجود أنود أو مناطق متناوبة على المعدن تحت الأرض. عادة ما يكون تآكل الهياكل عن طريق التيارات الشاردة أكثر خطورة من تآكل التربة.

9. تآكل الاتصال- التآكل الكهروكيميائي الناجم عن ملامسة معادن لها إمكانات ثابتة مختلفة في إلكتروليت معين (على سبيل المثال ، التآكل في مياه البحر لأجزاء مصنوعة من سبائك الألومنيوم الملامسة لأجزاء نحاسية).

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

عند الاتصال سبائك الصلب منخفضة ماركات مختلفة، إذا كان أحدهما ممزوجًا بالنحاس و (أو) النيكل ؛


عندما يتم إدخال هذه العناصر في اللحامات أثناء لحام الفولاذ غير المخلوط بهذه العناصر ؛


عند التعرض لهياكل فولاذية غير مخلوطة بالنحاس والنيكل ، وكذلك الفولاذ المجلفن أو سبائك الألومنيوم ، والغبار المحتوي على معادن ثقيلة أو أكاسيدها ، وهيدروكسيداتها ، وأملاحها ؛ المواد المدرجة هي الكاثودات فيما يتعلق بالطلاء الواقي من الصلب والألومنيوم والمعادن ؛


عندما تتساقط قطرات الماء من الأجزاء النحاسية المتآكلة في الهياكل المصنوعة من المواد المدرجة ؛


عند وجود غبار الجرافيت أو خام الحديد ، تتسرب رقائق فحم الكوك على سطح الهياكل المصنوعة من الفولاذ المجلفن أو سبائك الألومنيوم ؛


عندما تتلامس سبائك الألومنيوم مع بعضها البعض ، إذا كانت سبيكة (كاثود) مخلوطة بالنحاس ، والأخرى (الأنود) ¾ ليست كذلك ؛

10. تآكل شق- زيادة التآكل في الشقوق والفجوات بين المعادن (على سبيل المثال ، في الوصلات الملولبة والحواف للهياكل الفولاذية في الماء) ، وكذلك في أماكن التلامس المعدني السائب مع مادة خاملة غير معدنية للتآكل. متأصل في الهياكل الفولاذية المقاومة للصدأ في البيئات السائلة العدوانية ، حيث تكون المواد الموجودة خارج الشقوق والفجوات الضيقة مستقرة بسبب الحالة السلبية ، أي بسبب تشكيل طبقة واقية على سطحها ؛

11. تآكل الإجهاد- تآكل المعادن مع التعرض المتزامن للبيئة المسببة للتآكل والضغوط الميكانيكية. اعتمادًا على طبيعة الأحمال ، قد يكون هناك تآكل تحت الحمل المستمر (على سبيل المثال ، تآكل معدن الغلايات البخارية) والتآكل تحت الحمل المتغير (على سبيل المثال ، تآكل المحاور وقضبان المضخات والينابيع والحبال الفولاذية) ؛ غالبًا ما يؤدي التعرض المتزامن لبيئة مسببة للتآكل وأحمال الشد المتناوبة أو الدورية إلى إجهاد التآكل - انخفاض في حد إجهاد المعدن ؛

12. تجويف أكّال- تدمير المعدن بسبب التآكل والصدمات المتزامنين بيئة خارجية(على سبيل المثال ، تدمير شفرات المروحة للسفن البحرية) ؛

التجويف- (من اللات. كافيتاس - الفراغ) - تكوين تجاويف (فقاعات تجويف أو تجاويف) في سائل مملوء بالغاز أو البخار أو خليط منهم. يحدث التجويف نتيجة لانخفاض موضعي في الضغط في السائل ، والذي يمكن أن يحدث مع زيادة سرعته (التجويف الهيدروديناميكي). عند الانتقال مع التدفق إلى منطقة ذات ضغط أعلى أو خلال نصف دورة من الانضغاط ، تنهار فقاعة التجويف ، بينما تنبعث منها موجة صدمة.

التجويف غير مرغوب فيه في كثير من الحالات. في الأجهزة مثل البراغي والمضخات ، يسبب التجويف الكثير من الضوضاء ، ويتلف مكوناتها ، ويسبب الاهتزازات ويقلل من الكفاءة.

عندما تنهار فقاعات التجويف ، تتركز طاقة السائل في أحجام صغيرة جدًا. نتيجة لذلك ، تتشكل النقاط الساخنة وتتولد موجات الصدمة ، وهي مصادر الضوضاء. عندما يتم تدمير الكهوف ، يتم إطلاق الكثير من الطاقة ، مما قد يتسبب في أضرار جسيمة. يمكن أن يدمر التجويف أي مادة تقريبًا. تؤدي العواقب الناتجة عن تدمير التجاويف إلى تآكل كبير الأجزاء المكونةويمكن أن تقصر بشكل كبير من عمر المروحة والمضخة.

لمنع التجويف

• اختر مادة مقاومة لهذا النوع من التآكل (فولاذ الموليبدينوم) ؛
  
• تقليل خشونة السطح
  
• تقليل اضطراب التدفق ، وتقليل عدد المنعطفات ، وجعلها أكثر سلاسة ؛
  
• لا تسمح بالتأثير المباشر لطائرة تآكل على جدار الجهاز ، باستخدام عاكسات ، فواصل نفاثة ؛
  
• تنقية الغازات والسوائل من الشوائب الصلبة ؛
  
• لا تسمح بتشغيل الآلات الهيدروليكية في وضع التجويف ؛
  
• إجراء مراقبة منهجية لارتداء المواد.
  

13. تآكل الاحتكاك(تآكل تآكل) - تدمير المعادن الناجم عن التعرض المتزامن لبيئة تآكل واحتكاك (على سبيل المثال ، تدمير مجلة العمود عند الاحتكاك بمحمل تغسله مياه البحر) ؛

14. قلق من التآكل- تآكل المعادن أثناء الحركة الاهتزازية لسطحين متعلقين ببعضهما البعض تحت تأثير البيئة المسببة للتآكل (على سبيل المثال ، تدمير سطحين من الأجزاء المعدنية لآلة متصلة بإحكام بواسطة البراغي نتيجة للاهتزاز في جو مؤكسد تحتوي على الأكسجين).

بواسطة آلية العمليةهناك تآكل كيميائي وكهروكيميائي للمعادن:

1. تآكل كيميائي- تفاعل معدن مع وسط تآكل ، يحدث فيه أكسدة المعدن واختزال المكون المؤكسد للوسط المسبب للتآكل بفعل واحد. أمثلة على هذا النوع من التآكل هي التفاعلات التي تحدث عندما تتلامس الهياكل المعدنية مع الأكسجين أو الغازات المؤكسدة الأخرى في درجات حرارة عالية (أكثر من 100 درجة مئوية):

2 Fe + O 2 \ u003d FeO ؛

4FeO + 3O 2 \ u003d 2Fe 2 O 3.

إذا تم تشكيل فيلم أكسيد مستمر نتيجة للتآكل الكيميائي ، وله التصاق قوي بما فيه الكفاية بسطح الهيكل المعدني ، فإن وصول الأكسجين إلى المعدن يعيق ، ويبطئ التآكل ، ثم يتوقف. فيلم أكسيد مسامي ضعيف الترابط على سطح الهيكل لا يحمي المعدن من التآكل. عندما يكون حجم الأكسيد أكبر من حجم المعدن الذي دخل في تفاعل الأكسدة ويكون للأكسيد التصاق كافٍ بسطح الهيكل المعدني ، فإن هذا الفيلم يحمي المعدن جيدًا من المزيد من التدمير. يتراوح سمك الفيلم الواقي من الأكسيد من عدة طبقات جزيئية (5-10) × 10-5 مم إلى عدة ميكرونات.

تحدث أكسدة مادة الهياكل المعدنية الملامسة لوسط الغاز في الغلايات ومداخن بيوت الغلايات وسخانات المياه التي تعمل بوقود الغاز والمبادلات الحرارية التي تعمل على الوقود السائل والصلب. إذا كان الوسط الغازي لا يحتوي على ثاني أكسيد الكبريت أو شوائب عدوانية أخرى ، وحدث تفاعل الهياكل المعدنية مع الوسيط عند درجة حرارة ثابتة على مستوى الهيكل بأكمله ، فإن فيلم أكسيد سميك نسبيًا سيكون بمثابة حماية موثوقة بدرجة كافية ضد مزيد من التآكل. ولكن نظرًا لاختلاف التمدد الحراري للمعدن والأكسيد ، فإن طبقة الأكسيد تتقشر في بعض الأماكن ، مما يخلق ظروفًا لمزيد من التآكل.

يمكن أن يحدث تآكل الغاز في الهياكل الفولاذية نتيجة ليس فقط لعمليات الأكسدة ، ولكن أيضًا نتيجة عمليات الاختزال. مع التسخين القوي للهياكل الفولاذية تحت ضغط عالٍ في وسط يحتوي على الهيدروجين ، ينتشر الأخير في حجم الفولاذ ويدمر المادة بآلية مزدوجة - نزع الكربنة بسبب تفاعل الهيدروجين مع الكربون

Fe 3 OC + 2H 2 \ u003d 3Fe + CH 4 O

وإضفاء خصائص هشة على الفولاذ بسبب انحلال الهيدروجين فيه - "التقصف الهيدروجين".

2. التآكل الكهروكيميائي- تفاعل معدن مع وسط تآكل (محلول إلكتروليت) ، حيث لا يحدث تأين ذرات المعدن واختزال المكون المؤكسد للوسط المسبب للتآكل بفعل واحد وتعتمد سرعته 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 الحلول التي تعزز التآكل الكهروكيميائي. الأجزاء المختلفة من سطح أي معدن لها إمكانات مختلفة.

قد تكون أسباب ذلك وجود شوائب في المعدن ، ومعالجة مختلفة لأقسامه الفردية ، وظروف غير متكافئة (بيئة) حيث توجد أقسام مختلفة من سطح المعدن. في هذه الحالة ، تصبح مناطق سطح المعدن ذات الإمكانات الكهربية الأكثر أنودات وتذوب.

التآكل الكهروكيميائي ظاهرة معقدة تتكون من عدة عمليات أولية. تحدث عملية الأنود في أقسام الأنود - تمر أيونات المعادن (Me) إلى المحلول ، وتتحرك الإلكترونات الزائدة (e) ، المتبقية في المعدن ، نحو قسم الكاثود. في أقسام الكاثود للسطح المعدني ، يتم امتصاص الإلكترونات الزائدة عن طريق الأيونات أو الذرات أو جزيئات الإلكتروليت (مزيلات الاستقطاب) ، والتي يتم تقليلها:

e + D → [De] ،

حيث D هو مزيل للاستقطاب ؛ البريد إلكترون.

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

يتم تحديد إمكانية انتقال أيون معدني إلى إلكتروليت من خلال قوة الرابطة مع الإلكترونات في فجوات الشبكة البلورية. كلما زادت قوة الرابطة بين الإلكترونات والذرات ، زادت صعوبة انتقال أيون المعدن إلى الإلكتروليت. تحتوي الإلكتروليتات على جسيمات موجبة الشحنة - كاتيونات وشحنة سالبة - الأنيونات. تربط الأنيونات والكاتيونات جزيئات الماء ببعضها البعض.

تحدد بنية جزيئات الماء قطبيتها. يحدث التفاعل الكهروستاتيكي بين الأيونات المشحونة وجزيئات الماء القطبية ، ونتيجة لذلك يتم توجيه جزيئات الماء القطبية بطريقة معينة حول الأنيونات والكاتيونات.

أثناء انتقال أيونات المعادن من الشبكة البلورية إلى محلول الإلكتروليت ، يتم إطلاق عدد مكافئ من الإلكترونات. وهكذا ، تتشكل طبقة كهربائية مزدوجة عند السطح البيني "المعدن بالكهرباء" ، حيث يكون المعدن مشحونًا سالبًا ، ويكون الإلكتروليت مشحونًا إيجابياً ؛ هناك قفزة محتملة.

تتميز قدرة أيونات المعادن على المرور إلى محلول الإلكتروليت بإمكانية القطب ، وهي خاصية الطاقة للطبقة الكهربائية المزدوجة.

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

مخطط التآكل: K ، K '- منحنيات استقطاب الكاثود ؛ A، A '- منحنيات الاستقطاب الانوديك.

بواسطة طبيعة أضرار التآكلهناك أنواع التآكل التالية:

1. صلب،أو تآكل عامتغطي كامل السطح المعدني المعرض لبيئة تآكل معينة. التآكل المستمر هو سمة من سمات الطلاءات الواقية للصلب والألمنيوم والزنك والألومنيوم في أي بيئة لا تكون فيها مقاومة التآكل لهذه المادة أو طلاء المعدن عالية بما فيه الكفاية.

يتميز هذا النوع من التآكل باختراق تدريجي موحد نسبيًا ، على السطح بالكامل ، في عمق المعدن ، أي انخفاض في سمك مقطع العنصر أو سمك الطلاء المعدني الواقي.

أثناء التآكل في البيئات المحايدة والقلوية قليلاً والحمضية قليلاً ، يتم تغطية العناصر الهيكلية بطبقة مرئية من منتجات التآكل ، وبعد الإزالة الميكانيكية للمعادن النقية ، يتضح أن سطح الهياكل يكون خشنًا ، ولكن بدون قرح واضحة ، تآكل النقاط والشقوق أثناء التآكل في البيئات الحمضية (والزنك والألمنيوم وفي البيئات القلوية) ، قد لا تتشكل طبقة مرئية من منتجات التآكل.

المناطق الأكثر عرضة لهذا النوع من التآكل ، كقاعدة عامة ، هي الشقوق الضيقة ، والفجوات ، والأسطح تحت رؤوس البراغي ، والصواميل ، ومناطق أخرى من تراكم الغبار ، والرطوبة ، وذلك بسبب المدة الفعلية للتآكل في هذه المناطق أطول من الأسطح المفتوحة.

يحدث التآكل الصلب:

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

* متفاوتة الذي يتدفق بسرعات مختلفة مناطق مختلفةالأسطح المعدنية (مثل تآكل الفولاذ الكربوني في مياه البحر) ؛

* انتخابي حيث يتم تدمير أحد المكونات الهيكلية للسبيكة (رسم بياني للحديد الزهر) أو أحد مكونات السبيكة (إزالة التزجيج من النحاس الأصفر).

2. تآكل محلي ،تغطي الأجزاء الفردية من سطح المعدن.

تآكل موضعييحدث:

* تآكل وصمة عارخصائص طلاء الألمنيوم والألمنيوم والزنك في البيئات التي تكون فيها مقاومة التآكل قريبة من المستوى الأمثل ، ويمكن أن تتسبب العوامل العشوائية فقط في حدوث انتهاك محلي لاستقرار المادة.

يتميز هذا النوع من التآكل بعمق اختراق صغير للتآكل مقارنة بالأبعاد العرضية (في السطح) لآفات التآكل. المناطق المتضررة مغطاة بمنتجات التآكل كما في حالة التآكل المستمر. عندما يتم تحديد هذا النوع من التآكل ، من الضروري تحديد أسباب ومصادر الزيادات المحلية المؤقتة في عدوانية البيئة بسبب دخول الوسائط السائلة (المكثفات ، الرطوبة الجوية أثناء التسريبات ، إلخ) على سطح التركيب والتراكم المحلي أو ترسب الأملاح والغبار وما إلى ذلك.

* تآكل قرحة المعدةمميزة بشكل أساسي للكربون والفولاذ منخفض الكربون (بدرجة أقل - لطلاء الألومنيوم والألمنيوم والزنك) عند تشغيل الهياكل في الوسائط السائلة والتربة.

غالبًا ما يرتبط تآكل تأليب الصلب منخفض السبائك تحت الظروف الجوية بهيكل معدني غير موات ، أي مع زيادة كمية الشوائب غير المعدنية ، وخاصة الكبريتيدات التي تحتوي على نسبة عالية من المنغنيز.

يتميز التآكل الهضمي بالظهور على سطح الهيكل لأضرار فردية أو متعددة ، يمكن مقارنة عمقها وأبعادها العرضية (من كسور المليمتر إلى عدة مليمترات).

عادة ما يكون مصحوبًا بتكوين طبقات سميكة من منتجات التآكل التي تغطي كامل سطح المعدن أو مناطقه الهامة حول حفر كبيرة فردية (نموذجية لتآكل الهياكل الفولاذية غير المحمية في التربة). التآكل التقرحي لهياكل الألواح ، وكذلك العناصر الهيكلية المصنوعة من أنابيب رقيقة الجدران وعناصر مستطيلة من قسم مغلق ، يتحول في النهاية إلى تآكل مع تكوين ثقوب في الجدران يصل سمكها إلى عدة مليمترات.

الحفر عبارة عن مركزات ضغط حادة ويمكن أن تكون البادئ في حدوث شقوق التعب والكسور الهشة. لتقييم معدل تأليب التآكل والتنبؤ بتطوره في الفترة اللاحقة ، يتم تحديد متوسط ​​معدلات اختراق التآكل في أعمق الحفر وعدد الحفر لكل وحدة سطح. يجب استخدام هذه البيانات في المستقبل عند حساب قدرة تحمل العناصر الهيكلية.

* تأليب (تأليب) تآكلمن خصائص سبائك الألومنيوم ، بما في ذلك الفولاذ المؤكسد والفولاذ المقاوم للصدأ. يتعرض الفولاذ منخفض السبائك للتآكل من هذا النوع نادر للغاية.

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

عند اكتشاف تأليب تآكل ، من الضروري تحديد مصادر الكلوريدات وطرق استبعاد تأثيرها على المعدن. تأليب التآكل هو تدمير في شكل قرح فردية صغيرة (لا يزيد قطرها عن 1-2 مم) وعميقة (عمق أكبر من الأبعاد العرضية).

* من خلال التآكل، مما يؤدي إلى تدمير المعدن من خلال (على سبيل المثال ، تأليب أو تأليب تآكل الصفائح المعدنية) ؛

* تآكل خيطي، تنتشر في شكل خيوط بشكل رئيسي تحت طبقات واقية غير معدنية (على سبيل المثال ، على الفولاذ الكربوني تحت طبقة ورنيش) ؛

* تآكل تحت السطح، بدءًا من السطح ، ولكن ينتشر بشكل أساسي تحت سطح المعدن بطريقة تتركز فيها نواتج التآكل والتدمير في بعض المناطق داخل المعدن ؛ غالبًا ما يتسبب التآكل تحت السطح في تورم المعادن وتفريغها (على سبيل المثال ، ظهور تقرحات على السطح
صفائح معدنية ملفوفة منخفضة الجودة أثناء التآكل أو التخليل) ؛

* تآكل بين الخلايا الحبيبيةمن خصائص الفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك الألومنيوم المصلدة ، خاصة في مناطق اللحام ، وتتميز بتوزيع موحد نسبيًا للشقوق المتعددة على مساحات كبيرة من سطح الهياكل. عادة ما يكون عمق الشقوق أقل من أبعادها على السطح. في كل مرحلة من مراحل تطور هذا النوع من التآكل ، تنشأ التشققات بشكل متزامن تقريبًا من العديد من المصادر ، والتي لا يكون ارتباطها بالضغوط الداخلية أو التشغيلية إلزاميًا. تحت المجهر الضوئي ، في مقاطع عرضية مصنوعة من عينات مختارة ، يمكن ملاحظة أن الشقوق تنتشر فقط على طول حدود الحبيبات المعدنية. يمكن أن تتفتت الحبوب والكتل المنفصلة ، مما يؤدي إلى تقرحات وتقشير سطحي. هذا النوع من التآكل يؤدي إلى فقدان سريع لقوة المعدن وليونة ؛

* تآكل السكين- التآكل الموضعي للمعدن ، والذي يكون على شكل قطع بسكين في منطقة الانصهار للوصلات الملحومة في البيئات شديدة العدوانية (على سبيل المثال ، حالات تآكل اللحامات من فولاذ الكروم والنيكل Kh18N10 مع محتوى عاليالكربون في HN0 3).

* تكسير التآكل الإجهادي- نوع الكسر شبه الهش للصلب وسبائك الألومنيوم عالية القوة تحت تأثير متزامن لضغوط الشد الاستاتيكية والوسائط المسببة للتآكل ؛ تتميز بتكوين شقوق مفردة ومتعددة مرتبطة بتركيز ضغوط العمل الرئيسية والداخلية. يمكن أن تنتشر التشققات بين البلورات أو على طول جسم الحبيبات ، ولكن بمعدل أعلى في المستوى الطبيعي لضغوط التمثيل مقارنة بمستوى السطح.

يخضع الكربون والفولاذ منخفض السبائك ذو القوة العادية والعالية لهذا النوع من التآكل في كمية محدودةالوسائط: المحاليل الساخنة من القلويات والنترات ومخاليط CO - CO 2 - H 2 - H 2 O وفي وسط يحتوي على الأمونيا أو كبريتيد الهيدروجين. يمكن أن يتطور تكسير التآكل الناتج عن الإجهاد للفولاذ عالي القوة ، مثل البراغي عالية القوة ، وسبائك الألومنيوم عالية القوة في الظروف الجوية وفي مختلف الوسائط السائلة.

عند إثبات حقيقة الضرر الذي لحق بالهيكل عن طريق التكسير التآكل ، من الضروري التأكد من عدم وجود علامات لأشكال أخرى من الكسر شبه الهش (هشاشة البرد ، والتعب).

* هشاشة التآكل، التي يكتسبها المعدن نتيجة للتآكل (على سبيل المثال ، تقصف الهيدروجين للأنابيب المصنوعة من الفولاذ عالي القوة في ظروف آبار زيت كبريتيد الهيدروجين) ؛ يجب أن يُفهم التقسيم على أنه خاصية للمادة التي تتحلل دون امتصاص ملموس للطاقة الميكانيكية في شكل لا رجوع فيه.

القياس الكمي للتآكل. يتم تقدير معدل التآكل العام بفقدان المعدن لكل وحدة مساحة من التآكل , على سبيل المثال ، في ز / م 2 ․ حأو بمعدل تغلغل التآكل ، أي انخفاض أحادي الجانب في سمك المعدن السليم ( ص) ، على سبيل المثال ، في مم / سنة.

مع تآكل موحد ص = 8,75ك / ρ، أين ρ - كثافة المعادن في ز / سم 3.بالنسبة للتآكل غير المتكافئ والمحلي ، يتم تقييم الحد الأقصى للاختراق. وفقًا لـ GOST 13819-68 ، تم إنشاء مقياس من 10 نقاط للمقاومة العامة للتآكل (انظر الجدول). في حالات خاصة ، يمكن أيضًا تقييم K. وفقًا لمؤشرات أخرى (فقدان القوة الميكانيكية واللدونة ، وزيادة المقاومة الكهربائية ، وانخفاض الانعكاسية ، وما إلى ذلك) ، والتي يتم اختيارها وفقًا لنوع K. والغرض من المنتج أو الهيكل.

مقياس من 10 نقاط لتقييم المقاومة الكلية للتآكل للمعادن

عند اختيار المواد المقاومة لمختلف الوسائط العدوانية في ظروف معينة معينة ، فإنهم يستخدمون جداول مرجعية للتآكل والمقاومة الكيميائية للمواد أو يقومون بإجراء اختبارات معملية وعلى نطاق كامل (مباشرة في الموقع وفي ظروف الاستخدام المستقبلي) للعينات ، مثل وكذلك الوحدات والأجهزة شبه الصناعية بأكملها. تسمى الاختبارات في ظل ظروف أكثر شدة من العمليات المتسارعة.

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

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

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

تُستخدم المثبطات عند تنظيف الغلايات البخارية من الحجم ، لإزالة القشور من الأجزاء المستخدمة ، وكذلك لتخزين ونقل حمض الهيدروكلوريك في حاويات فولاذية. كمثبطات عضوية ، يتم استخدام الثيوريا (الاسم الكيميائي - ثاني أكسيد الكربون C (NH 2) 2 S) ، ثنائي إيثيل أمين ، يوروتروبين (CH 2) 6 N 4) ومشتقات أمين أخرى.

تستخدم السيليكات (مركبات المعدن مع السيليكون Si) والنتريت (المركبات مع النيتروجين N) وثنائي كرومات الفلزات القلوية وما إلى ذلك كمثبطات غير عضوية. تتمثل آلية عمل المثبطات في امتزاز جزيئاتها على سطح المعدن ، مما يمنع حدوث عمليات الإلكترود.

2) الطلاءات الواقية. لعزل المعدن عن البيئة ، يتم تطبيق أنواع مختلفة من الطلاء عليه: الورنيش والدهانات والطلاء المعدني. الأكثر شيوعًا هي طلاء الدهان ، لكنهم الخواص الميكانيكيةأقل بكثير من المعادن. يمكن تقسيم الأخير ، وفقًا لطبيعة الإجراء الوقائي ، إلى أنود وكاثود.

طلاء الأنود. إذا كان المعدن مغطى بمعدن آخر أكثر كهرسلبية ، فإنه في حالة ظروف التآكل الكهروكيميائي ، سيتم تدمير الطلاء ، بسبب. سيكون بمثابة الأنود. مثال على طلاء أنودة هو الكروم المترسب على الحديد.

الطلاءات الكاثودية. جهد القطب القياسي للطلاء الكاثودي أكثر إيجابية من المعدن المحمي. طالما أن طبقة الطلاء تعزل المعدن عن البيئة ، لا يحدث التآكل الكهروكيميائي. إذا تم كسر استمرارية طلاء الكاثود ، فإنه يتوقف عن حماية المعدن من التآكل. علاوة على ذلك ، فإنه يزيد من تآكل المعدن الأساسي منذ ذلك الحين في الزوج الجلفاني الناتج ، الأنود هو المعدن الأساسي الذي سيتم تدميره. مثال على ذلك طلاء القصدير على الحديد (حديد معلب).

وبالتالي ، عند مقارنة خصائص الطلاءات الأنودية والكاثودية ، يمكن استنتاج أن الطلاءات الأنودية هي الأكثر فعالية. إنها تحمي المعدن الأساسي حتى لو تم اختراق سلامة الطلاء ، بينما تحمي الطلاءات الكاثودية المعدن ميكانيكيًا فقط.

3) الحماية الكهروكيميائية. هناك نوعان الحماية الكهروكيميائية: كاثودية ووقائية. في كلتا الحالتين ، يتم إنشاء ظروف لحدوث جهد كهربي عالي على المعدن المحمي.

الحماية الوقائية . يتم دمج المنتج المحمي من التآكل مع خردة معدنية من معدن أكثر كهرسلبية (مداس). هذا يعادل إنشاء خلية كلفانية يكون فيها الحامي أنودًا وسيتم تدميره. على سبيل المثال ، لحماية الهياكل تحت الأرض (خطوط الأنابيب) ، يتم دفن الخردة المعدنية (الواقية) على مسافة ما منها ، وربطها بالهيكل.

الحماية الكاثودية يختلف عن المداس في أن الهيكل المحمي ، الموجود في المنحل بالكهرباء (ماء التربة) ، متصل بالكاثود لمصدر تيار خارجي. يتم وضع قطعة من المعدن الخردة في نفس الوسيط ، وهو متصل بمصعد مصدر تيار خارجي. تتعرض الخردة المعدنية للتدمير ، وبالتالي حماية الهيكل المحمي من التدمير.

في كثير من الحالات ، يكون المعدن محميًا من التآكل بواسطة طبقة أكسيد مستقرة 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 الأغشية وبالتالي تزيد من التآكل.

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

يؤدي التآكل إلى انخفاض موثوقية تشغيل المعدات: الأجهزة ضغط مرتفعوالمراجل البخارية والحاويات المعدنية السامة و المواد المشعة، شفرات التوربينات والدوارات ، أجزاء الطائرات ، إلخ. مع الأخذ في الاعتبار التآكل المحتمل ، من الضروري المبالغة في تقدير قوة هذه المنتجات ، مما يعني زيادة استهلاك المعدن ، مما يؤدي إلى تكاليف اقتصادية إضافية. يؤدي التآكل إلى تعطل الإنتاج بسبب استبدال المعدات الفاشلة ، وفقدان المواد الخام والمنتجات (تسرب النفط والغازات والمياه) ، إلى تكاليف الطاقة للتغلب على المقاومة الإضافية الناجمة عن انخفاض أقسام التدفق في خطوط الأنابيب بسبب ترسب الصدأ ومنتجات التآكل الأخرى. يؤدي التآكل أيضًا إلى تلوث المنتجات ، وبالتالي إلى انخفاض جودتها.

تقدر تكلفة التعويض عن الخسائر المرتبطة بالتآكل بمليارات الروبلات في السنة. حسب الخبراء أن تكلفة الخسائر المرتبطة بالتآكل في البلدان المتقدمة تبلغ 3-4٪ من الدخل القومي الإجمالي.

خلال فترة طويلة من العمل المكثف للصناعة المعدنية ، تم صهر كمية هائلة من المعدن وتحويلها إلى منتجات. هذا المعدن يتآكل باستمرار. هناك حالة تجعل فقدان المعدن من التآكل في العالم بالفعل حوالي 30 ٪ من إنتاجه السنوي. يُعتقد أن 10٪ من المعدن المتآكل يُفقد (بشكل رئيسي في شكل صدأ) بشكل لا يمكن إصلاحه. ربما في المستقبل سيتم إنشاء توازن يتم فيه فقد نفس كمية المعدن تقريبًا من التآكل حيث سيتم صهرها مرة أخرى. من كل ما قيل ، يتبع ذلك مشكلة رئيسيةهو البحث عن طرق جديدة وتحسين الطرق القديمة للحماية من التآكل.

فهرس

كوزلوفسكي أ. تسقيف. - م: المدرسة العليا 1972

Akimov G.V. ، أساسيات عقيدة التآكل وحماية المعادن ، M. ، 1946 ؛

Tomashov N. D. ، نظرية التآكل وحماية المعادن ، M. ، 1959 ؛

Evans Yu. P.، تآكل وأكسدة المعادن ، العابرة. من الإنجليزية ، M. ، 1962 ؛

Rozenfeld I. L.، التآكل الجوي للمعادن، M.، 1960؛

تآكل المعدنأو السبيكة ، كقاعدة عامة ، عند حدود الطور ، أي عند حدود ملامسة مادة صلبة مع غاز أو سائل.

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 ؛ من طبيعة التأثيرات الإضافية التي يتعرض لها المعدن في نفس الوقت مع تأثير البيئة المسببة للتآكل.

وفقًا لآلية تفاعل المعدن مع البيئة ، يتميز التآكل الكيميائي والكهروكيميائي.

يشار إلى التآكل الذي يحدث تحت تأثير النشاط الحيوي للكائنات الحية الدقيقة على أنه التآكل البيولوجي ، ويستمر تحت تأثير الإشعاع المشع - إلى التآكل الإشعاعي.

التآكل في السوائل غير المنحل بالكهرباء ، التآكل في المحاليل وذوبان الإلكتروليت ، الغاز ، الغلاف الجوي ، التآكل تحت الأرض (التربة) ، التآكل بالتيار الشارد ، إلخ.

وفقًا لطبيعة التغيير في سطح المعدن أو السبيكة ، أو وفقًا لدرجة التغيير في خواصهما الفيزيائية والميكانيكية ، في عملية التآكل ، بغض النظر عن خصائص البيئة ، هناك عدة أنواع من التآكل ضرر.

1. إذا كان التآكل يغطي كامل سطح المعدن ، فإن هذا النوع من التدمير يسمى - تآكل مستمر. 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 الأجزاء الفردية من السطح غير متماثل. مثال على التآكل المنتظم هو التآكل في 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 ما إذا كانت طبقة الصدأ قد تمت إزالتها ؛ تحته ، تم العثور على سطح معدني خشن ، موزعة بالتساوي في جميع أنحاء الأنبوب.

2. سبائك بعض المعادن تخضع لـ - تآكل انتقائي، عندما يتم تدمير أحد العناصر أو أحد هياكل السبيكة ، بينما يظل الباقي دون تغيير عمليًا. عندما يتلامس النحاس مع حمض الكبريتيك ، يحدث تآكل انتقائي للمكونات - تآكل الزنك ، ويتم إثراء السبائك بالنحاس. من السهل ملاحظة هذا التدمير ، لأن سطح المنتج يحمر بسبب زيادة تركيز النحاس في السبيكة. مع التآكل الانتقائي للهيكل ، يحدث تدمير أي هيكل واحد من السبائك في الغالب ، على سبيل المثال ، عندما يتلامس الفولاذ مع الأحماض ، يتم تدمير الفريت ، بينما يبقى كربيد الحديد دون تغيير. المكاوي المصبوبة معرضة بشكل خاص لهذا النوع من التآكل.

3. مع التآكل المحليعلى سطح المعدن ، توجد الآفات في شكل بقع فردية ، قرح ، نقاط. اعتمادًا على طبيعة الآفات ، يحدث التآكل الموضعي في شكل بقع ، أي آفات ليست عميقة جدًا في سمك المعدن ؛ القرحة - الآفات تتعمق بقوة في سمك المعدن ؛ نقاط ، بالكاد تكون مرئية للعين أحيانًا ، لكنها تخترق المعدن بعمق. يعد التآكل على شكل حفر ونقاط خطيرًا جدًا لمثل هذه الهياكل ، حيث من المهم الحفاظ على ظروف الضيق وعدم النفاذية (الخزانات ، الأجهزة ، خطوط الأنابيب المستخدمة في الصناعة الكيميائية).

4. التآكل تحت السطحييبدأ من السطح المعدني في تلك الحالات عندما يتم تدمير الطبقة الواقية (الأفلام ، الأكاسيد ، إلخ) في مناطق منفصلة. في هذه الحالة ، يحدث التدمير بشكل أساسي تحت الطلاء ، وتتركز منتجات التآكل داخل المعدن. غالبًا ما يتسبب التآكل تحت السطحي في ظهور تقرحات وتفتيت المعدن. لا يمكن تحديده إلا تحت المجهر.

5. صدأ التآكل- تدمير المعدن تحت الحشوات ، في الفجوات ، السحابات الملولبة ، في الوصلات المبرشمة ، إلخ. غالبًا ما يتطور في منطقة الهيكل الموجود في الفجوة (الفتحة).

6. التآكل الحبيبي- تدمير المعدن على طول حدود البلورات (الحبوب) مع فقدان قوتها الميكانيكية ، مظهرلا يتغير المعدن ، لكن من السهل تدميره إلى بلورات منفصلة تحت تأثير ميكانيكي. يفسر ذلك من خلال تكوين منتجات تآكل سائبة منخفضة القوة بين حبيبات المعدن أو السبيكة. يؤثر هذا النوع من التآكل على الكروم والكروم والنيكل والنيكل وسبائك الألومنيوم. لتجنب التآكل الحبيبي ، في السنوات الأخيرة ، الفولاذ المقاوم للصدأ مع محتوى مخفضيتم إدخال صانعي الكربون أو الكربيد في تركيبتها - التيتانيوم ، التنتالوم ، النيوبيوم (في 5-8 أضعاف كمية محتوى الكربون).

مع التعرض المتزامن لمعدن أو سبيكة للوسائط شديدة العدوانية وضغوط الشد الميكانيكي ، يمكن حدوث تكسير التآكل أو التآكل عبر البلورات. في هذه الحالة ، لا يحدث التدمير فقط على طول حدود البلورات ، ولكن يتم تقسيم البلورات المعدنية نفسها إلى أجزاء. هذا جدا منظر خطيرالتآكل ، خاصة بالنسبة للهياكل التي تحمل أحمالًا ميكانيكية (الجسور ، المحاور ، الكابلات ، الينابيع ، الأوتوكلاف ، الغلايات البخارية ، محركات الاحتراق الداخلي ، التوربينات المائية والبخارية ، إلخ).

تكسير التآكل الإجهادييعتمد على تصميم المعدات ، وطبيعة البيئة العدوانية ، وهيكل المعدن أو السبيكة وهيكلها ، ودرجة الحرارة ، وما إلى ذلك. على سبيل المثال ، غالبًا ما يحدث تكسير تآكل الفولاذ الكربوني في الوسط القلوي في درجات حرارة عالية ؛ الفولاذ المقاوم للصدأ - في محاليل الكلوريدات وكبريتات النحاس وحمض الفوسفوريك ؛ سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم - تحت تأثير مياه البحر ؛ التيتانيوم وسبائكه - تحت تأثير حمض النيتريك المركز ومحاليل اليود في الميثانول.

وتجدر الإشارة إلى أنه ، اعتمادًا على طبيعة المعدن أو السبيكة وخصائص الوسط العدواني ، هناك إجهاد حرج ، غالبًا ما يُلاحظ تكسير التآكل فوقه.

وفقًا لطبيعة التأثيرات الإضافية التي يتعرض لها المعدن ، بالتزامن مع تأثير البيئة العدوانية ، يمكن التمييز بين التآكل الناتج عن الإجهاد والتآكل الاحتكاك والتآكل الناتج عن التجويف.

7. تآكل الإجهاد- هذا هو التآكل مع التعرض المتزامن لبيئة تآكل وضغوط دائمة أو مؤقتة. يتسبب العمل المتزامن لضغوط الشد الدورية والبيئة المسببة للتآكل في إجهاد التآكل ، أي حدوث تلف سابق لأوانه للمعدن. يمكن تمثيل هذه العملية على النحو التالي: أولاً ، يحدث التآكل الموضعي على سطح المنتج على شكل حفر ، والتي تبدأ في العمل كمكثف للضغط ، وستكون قيمة الإجهاد القصوى في أسفل الحفر ، والتي تحتوي على إمكانات سلبية أكثر من الجدران ، ونتيجة لذلك سوف يستمر تدمير المعدن بشكل أعمق ، وتتحول القرحة إلى صدع. تخضع أعمدة المروحة لهذا النوع من التآكل. نوابض السيارات ، الحبال ، البكرات المبردة لمصانع الدرفلة ، إلخ.

8. تآكل الاحتكاك- تدمير المعدن الناجم عن العمل المتزامن لبيئة تآكل واحتكاك. عندما يهتز سطحان بالنسبة لبعضهما البعض في بيئة تآكل ، يحدث التآكل أو التآكل المزعج. من الممكن القضاء على التآكل عن طريق الاحتكاك أو الاهتزاز عن طريق اختيار مواد البناء المناسبة ، وتقليل معامل الاحتكاك ، وتطبيق الطلاء ، إلخ.

9. تآكل الغاز- هذا هو التآكل الكيميائي للمعادن في وسط غازي عند الحد الأدنى من محتوى الرطوبة (عادة لا يزيد عن 0.1٪) أو عند درجات حرارة عالية. هذا النوع من التآكل شائع في الصناعة الكيميائية والبتروكيماوية. على سبيل المثال ، في إنتاج حامض الكبريتيك في مرحلة أكسدة ثاني أكسيد الكبريت ، في تخليق الأمونيا ، في إنتاج حمض النيتريك وكلوريد الهيدروجين ، في عمليات تخليق الكحوليات العضوية ، تكسير الزيت ، إلخ.

10. تآكل الغلاف الجوي- هذا هو تآكل المعادن في جو من الهواء أو أي غاز رطب.

11. تآكل تحت الأرض- هذا هو تآكل المعادن في التربة والتربة.

12. تآكل الاتصال- هو نوع من التآكل الناجم عن ملامسة معادن لها إمكانات ثابتة مختلفة في إلكتروليت معين.

التآكل هو تدمير المعادن والسيراميك والخشب والمواد الأخرى نتيجة تفاعل كيميائي أو فيزيائي-كيميائي. أما بالنسبة لأسباب مثل هذا التأثير غير المرغوب فيه ، فهي مختلفة. في معظم الحالات ، يعد هذا عدم استقرار هيكلي للتأثيرات الديناميكية الحرارية للبيئة. دعونا نلقي نظرة فاحصة على ماهية التآكل. يجب أيضًا مراعاة أنواع التآكل ، ولن يكون من الضروري التحدث عن الحماية ضده.

بعض المعلومات العامة

تعودنا سماع مصطلح "الصدأ" الذي يستخدم في حالة تآكل المعادن والسبائك. هناك أيضًا شيء مثل "الشيخوخة" - إنها سمة من سمات البوليمرات. في الأساس ، هم واحد ونفس الشيء. مثال حي على شيخوخة المنتجات المطاطية بسبب التفاعل النشط مع الأكسجين. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تدمير بعض العناصر البلاستيكية تحت تأثير التأثير ، ويعتمد معدل التآكل بشكل مباشر على الظروف التي يقع فيها الجسم. لذلك ، فإن الصدأ على منتج معدني ينتشر بشكل أسرع ، كلما ارتفعت درجة الحرارة. تؤثر الرطوبة أيضًا: فكلما ارتفعت ، كلما أصبحت غير مناسبة للاستخدام مرة أخرى. ثبت تجريبيا أن ما يقرب من 10 في المائة من المنتجات المعدنية يتم شطبها بشكل لا رجعة فيه ، والتآكل هو السبب. تختلف أنواع التآكل ويتم تصنيفها حسب نوع الوسائط وطبيعة التدفق وما شابه. دعونا ننظر إليهم بمزيد من التفصيل.

تصنيف

يوجد حاليًا أكثر من عشرين خيارًا من خيارات الصدأ. نقدم فقط الأنواع الأساسية من التآكل. تقليديا ، يمكن تقسيمها إلى المجموعات التالية:

• التآكل الكيميائي هو عملية تفاعل مع البيئة المسببة للتآكل ، حيث يتم تقليل عامل مؤكسد في فعل واحد. لا يتم فصل المعادن وعامل الأكسدة مكانيًا.
• التآكل الكهروكيميائي - تحدث عملية تفاعل المعدن مع تأين الذرات وتقليل عامل الأكسدة في أعمال مختلفة ، لكن المعدل يعتمد إلى حد كبير على جهد القطب.
• تآكل الغاز - الصدأ الكيميائي للمعدن عند أدنى محتوى رطوبة (لا يزيد عن 0.1 بالمائة) و ​​/ أو درجات حرارة عالية في بيئة غازية. في أغلب الأحيان ، يوجد هذا النوع في الصناعات الكيميائية وتكرير النفط.

بالإضافة إلى ذلك ، لا يزال هناك عدد كبير من عمليات الصدأ. كلهم تآكل. تشمل أنواع التآكل ، بالإضافة إلى تلك المذكورة أعلاه ، الصدأ البيولوجي ، والإشعاعي ، والجوي ، والتلامس ، والمحلي ، والصدأ المستهدف ، وما إلى ذلك.

التآكل الكهروكيميائي وخصائصه

مع هذا النوع من التدمير ، تستمر العملية عندما يتلامس المعدن مع المنحل بالكهرباء. يمكن أن يكون هذا الأخير متكثفًا أو مياه الأمطار. كلما زاد احتواء السائل على الأملاح والأحماض ، زادت الموصلية الكهربائية ، وبالتالي معدل العملية. أما بالنسبة لأماكن الهيكل المعدني الأكثر عرضة للتآكل ، فهذه هي المسامير ، والوصلات الملحومة ، وأماكن التلف الميكانيكي. إذا كانت الخصائص الهيكلية لسبائك الحديد تجعلها مقاومة للصدأ ، فإن العملية تتباطأ إلى حد ما ، لكنها لا تزال مستمرة. وخير مثال على ذلك هو الجلفنة. الحقيقة هي أن الزنك له إمكانات سلبية أكثر من الحديد. لهذا السبب البسيط ، تتعافى سبيكة الحديد ويتآكل الزنك. ومع ذلك ، فإن وجود فيلم أكسيد على السطح يبطئ بشكل كبير من عملية التدمير. بالطبع ، جميع أنواع التآكل الكهروكيميائي خطيرة للغاية وفي بعض الأحيان يكون من المستحيل محاربتها.

التآكل الكيميائي

مثل هذا التغيير في المعدن شائع جدًا. وخير مثال على ذلك هو ظهور المقياس نتيجة تفاعل المنتجات المعدنية مع الأكسجين. تعمل درجة الحرارة المرتفعة في هذه الحالة كمسرّع للعملية ، ويمكن أن تشارك فيها السوائل مثل الماء والأملاح والأحماض والقلويات ومحاليل الملح. إذا تحدثنا عن مواد مثل النحاس أو الزنك ، فإن أكسدة هذه المواد تؤدي إلى تكوين غشاء مقاوم لمزيد من التآكل. تشكل منتجات الصلب أكاسيد الحديد. يؤدي كذلك إلى ظهور الصدأ الذي لا يوفر أي حماية ضد المزيد من الدمار ولكنه يساهم في ذلك. حاليًا ، يتم التخلص من جميع أنواع التآكل الكيميائي عن طريق الجلفنة. قد يتم تطبيق وسائل حماية أخرى.

أنواع تآكل الخرسانة

يمكن أن يكون تغيير الهيكل وزيادة هشاشة الخرسانة تحت تأثير البيئة من ثلاثة أنواع:

• يعد تدمير أجزاء من الحجر الأسمنتي أحد أكثر أنواع التآكل شيوعًا. يحدث ذلك إذا تعرض المنتج الخرساني بشكل منهجي للترسيب والسوائل الأخرى. نتيجة لذلك ، يتم غسل هيدرات أكسيد الكالسيوم وتعطل الهيكل.
• التفاعل مع الأحماض. إذا كان حجر الأسمنت ملامسًا للأحماض ، فسيتم تكوين بيكربونات الكالسيوم - وهو عنصر كيميائي قوي لمنتج خرساني.
• تبلور المواد قليلة الذوبان. في الواقع ، يشير هذا إلى التآكل البيولوجي. خلاصة القول هي أن الكائنات الحية الدقيقة (الجراثيم والفطريات) تدخل المسام وتتطور هناك ، مما يؤدي إلى حدوث تدمير.

التآكل: أنواعه وطرق حمايته

أدت الخسائر السنوية بمليارات الدولارات إلى حقيقة أن الناس بدأوا في محاربة هذا التأثير الضار. من الآمن أن نقول إن جميع أنواع التآكل لا تؤدي إلى فقدان المعدن نفسه ، بل خسارة الهياكل المعدنية القيمة ، والتي يكلف بناؤها الكثير من المال. من الصعب تحديد ما إذا كان من الممكن توفير حماية بنسبة 100٪. ومع ذلك ، في التحضير المناسبيمكن تحقيق السطح ، والذي يتكون من تنظيف الانفجار الكاشطة نتائج جيدة. يحمي الطلاء بشكل موثوق من التآكل الكهروكيميائي إذا تم تطبيقه بشكل صحيح. وستحمي المعالجة السطحية الخاصة بشكل موثوق من تدمير المعدن تحت الأرض.

طرق النضال الإيجابية والسلبية

جوهر الأساليب النشطةهو تغيير هيكل المجال الكهربائي المزدوج. للقيام بذلك ، استخدم مصدر تيار مستمر. يجب اختيار الجهد بطريقة تزيد من حماية المنتج. طريقة أخرى شائعة للغاية هي الأنود "الذبيحة". ينهار ، ويحمي المادة الأساسية.

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

تفاصيل الجلفنة

لقد درسنا بالفعل الأنواع الرئيسية للتآكل ، والآن أود أن أتحدث عن أفضل طرق الحماية. واحد من هؤلاء هو الجلفنة. يكمن جوهرها في حقيقة أن الزنك أو سبائكه يتم تطبيقها على السطح المراد معالجته ، مما يعطي السطح بعضًا الخصائص الفيزيائية والكيميائية. وتجدر الإشارة إلى أن هذه الطريقة تعتبر من أكثر الطرق اقتصادا وفعالية ، على الرغم من حقيقة أن حوالي 40 في المائة من الإنتاج العالمي لهذا العنصر يتم إنفاقه على طلاء الزنك. يمكن جلفنة الصفائح الفولاذية والمثبتات وكذلك الأجهزة والهياكل المعدنية الأخرى. ومن المثير للاهتمام ، أنه بمساعدة الطلاء أو الرش ، يمكنك حماية منتج من أي حجم وشكل. ليس للزنك 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 قلنا لكم ما هو التآكل. كما تم النظر في أنواع التآكل. الآن أنت تعرف كيفية حماية السطح من الصدأ المبكر. بشكل عام ، من السهل جدًا القيام بذلك ، ولكن مكان وكيفية تشغيل المنتج له أهمية كبيرة. إذا تعرضت باستمرار لأحمال ديناميكية واهتزازية ، فهناك احتمال كبير لحدوث تشققات في الطلاء ، والتي من خلالها تدخل الرطوبة إلى المعدن ، مما يؤدي إلى انهيارها تدريجيًا. ومع ذلك ، فإن استخدام حشيات مانعة للتسرب ومانعات تسرب مطاطية مختلفة في مناطق التلامس من المعدن إلى المعدن يمكن أن يطيل عمر الطلاء قليلاً.

حسنًا ، هذا كل شيء في هذا الموضوع. اعلم أن الفشل الهيكلي المبكر بسبب التآكل يمكن أن يؤدي إلى عواقب غير متوقعة. في المؤسسة ، من المحتمل حدوث أضرار مادية كبيرة وخسائر بشرية نتيجة صدأ الهيكل المعدني الداعم.