Shkalla e korrozionit është një parametër shumëfaktorial që varet si nga kushtet e jashtme mjedisore ashtu edhe nga vetitë e brendshme të materialit. Në dokumentacionin normativ dhe teknik, ekzistojnë kufizime të caktuara në vlerat e lejuara të shkatërrimit të metaleve gjatë funksionimit të pajisjeve dhe strukturave të ndërtimit për të siguruar funksionimin e tyre pa probleme. Në inxhinieri, nuk ka asnjë metodë universale për përcaktimin e shkallës së korrozionit. Kjo është për shkak të kompleksitetit të marrjes parasysh të të gjithë faktorëve. Metoda më e besueshme është studimi i historisë së funksionimit të objektit.
Kriteret
Aktualisht, disa shkallë korrozioni përdoren në projektimin inxhinierik:
- Sipas metodës së vlerësimit të drejtpërdrejtë: zvogëlimi i masës së një pjese metalike për njësi sipërfaqe - treguesi i peshës (i matur në gram për 1 m2 për 1 orë); thellësia e dëmtimit (ose përshkueshmëria e procesit të korrozionit), mm/vit; sasia e fazës së gazit të çliruar të produkteve të korrozionit; gjatësia e kohës gjatë së cilës shfaqet dëmtimi i parë i korrozionit; numri i qendrave të korrozionit për njësi sipërfaqesipërfaqet që u shfaqën gjatë një periudhe të caktuar kohe.
- Vlerësuar në mënyrë indirekte: forca e rrymës korrozioni elektrokimik; rezistenca elektrike; ndryshim në karakteristikat fizike dhe mekanike.
Treguesi i parë i vlerësimit të drejtpërdrejtë është më i zakonshmi.
Formulat e llogaritjes
Në rastin e përgjithshëm, humbja e peshës që përcakton shkallën e korrozionit të metalit gjendet me formulën e mëposhtme:
Vkp=q/(St), ku q është ulja e masës së metalit, g;
S – sipërfaqja nga e cila u transferua materiali, m2;
t – periudha kohore, orët
Për fletë metalike dhe predha të bëra prej saj, përcaktoni indeksin e thellësisë (mm/vit):
H=m/t, m është thellësia e depërtimit në metal.
Ekziston marrëdhënia e mëposhtme midis treguesve të parë dhe të dytë të përshkruar më sipër:
H=8, 76Vkp/ρ, ku ρ është dendësia e materialit.
Faktorët kryesorë që ndikojnë në shkallën e korrozionit
Grupet e mëposhtme të faktorëve ndikojnë në shkallën e shkatërrimit të metaleve:
- e brendshme, e lidhur me natyrën fizike dhe kimike të materialit (struktura fazore, përbërja kimike, vrazhdësia e sipërfaqes së pjesës, sforcimet e mbetura dhe operative në material dhe të tjera);
- e jashtme (kushtet mjedisore, shpejtësia e lëvizjes së një mediumi gërryes, temperatura, përbërja e atmosferës, prania e frenuesve ose stimuluesve dhe të tjera);
- mekanike (zhvillimi i çarjeve korrozioni, shkatërrimi i metalit nën veprimin e ngarkesave ciklike,kavitacioni dhe korrozioni frenues);
- veçoritë e projektimit (përzgjedhja e shkallës së metalit, boshllëqet midis pjesëve, kërkesat për ashpërsi).
Vetitë fizike dhe kimike
Faktorët më të rëndësishëm të korrozionit të brendshëm janë si më poshtë:
- Stabilitet termodinamik. Për përcaktimin e tij në tretësirat ujore përdoren diagramet e referencës Pourbaix, përgjatë boshtit të abshisave të së cilës është shënuar pH e mjedisit dhe përgjatë boshtit të ordinatave, potenciali redoks. Një zhvendosje e mundshme në drejtimin pozitiv nënkupton stabilitet më të madh të materialit. Paraprakisht, ai përcaktohet si potenciali normal i ekuilibrit të metalit. Në realitet, materialet gërryen me shpejtësi të ndryshme.
- Pozicioni i një atomi në tabelën periodike të elementeve kimike. Metalet më të ndjeshme ndaj korrozionit janë metalet alkali dhe alkaline tokësore. Shkalla e korrozionit zvogëlohet me rritjen e numrit atomik.
- Struktura kristalore. Ka një efekt të paqartë në shkatërrim. Vetë struktura me kokërr të trashë nuk çon në një rritje të korrozionit, por është e favorshme për zhvillimin e shkatërrimit selektiv ndërgranular të kufijve të kokrrizave. Metalet dhe lidhjet me një shpërndarje homogjene të fazave gërryhen në mënyrë të barabartë, ndërsa ato me shpërndarje jo uniforme gërryhen sipas një mekanizmi fokal. Rregullimi i ndërsjellë i fazave kryen funksionin e anodës dhe katodës në një mjedis agresiv.
- Inhomogjeniteti energjetik i atomeve në rrjetën kristalore. Atomet me energjinë më të lartë janë të vendosura në qoshet e fytyravemikrovrazhdësitë dhe janë qendra aktive të tretjes gjatë korrozionit kimik. Prandaj, përpunimi i kujdesshëm i pjesëve metalike (bluarje, lustrim, përfundim) rrit rezistencën ndaj korrozionit. Ky efekt shpjegohet gjithashtu nga formimi i filmave oksidi më të dendur dhe më të vazhdueshëm në sipërfaqe të lëmuara.
Ndikimi i aciditetit mesatar
Në procesin e korrozionit kimik, përqendrimi i joneve të hidrogjenit ndikon në pikat e mëposhtme:
- tretësira e produkteve të korrozionit;
- formimi i filmave mbrojtës oksid;
- shkalla e shkatërrimit të metaleve.
Kur pH është në intervalin 4-10 njësi (tretësirë acidike), korrozioni i hekurit varet nga intensiteti i depërtimit të oksigjenit në sipërfaqen e objektit. Në tretësirat alkaline, shkalla e korrozionit fillimisht zvogëlohet për shkak të pasivimit të sipërfaqes, dhe më pas, në pH >13, rritet si rezultat i shpërbërjes së filmit të oksidit mbrojtës.
Për çdo lloj metali ka varësinë e tij të intensitetit të shkatërrimit nga aciditeti i tretësirës. Metalet fisnike (Pt, Ag, Au) janë rezistente ndaj korrozionit në një mjedis acid. Zn, Al shkatërrohen me shpejtësi si në acide ashtu edhe në alkale. Ni dhe Cd janë rezistente ndaj alkaleve, por korrodohen lehtësisht në acide.
Përbërja dhe përqendrimi i tretësirave neutrale
Shkalla e korrozionit në tretësirat neutrale varet më shumë nga vetitë e kripës dhe përqendrimi i saj:
- Gjatë hidrolizës së kripërave nënë një mjedis gërryes, formohen jone që veprojnë si aktivizues ose ngadalësues (frenues) të shkatërrimit të metaleve.
- Ato komponime që rrisin pH gjithashtu rrisin shpejtësinë e procesit shkatërrues (për shembull, hiri i sodës), dhe ato që ulin aciditetin e ulin atë (klorur amoniumi).
- Në prani të klorureve dhe sulfateve në tretësirë, shkatërrimi aktivizohet derisa të arrihet një përqendrim i caktuar i kripërave (që shpjegohet me intensifikimin e procesit të anodës nën ndikimin e joneve të klorurit dhe squfurit), dhe pastaj gradualisht zvogëlohet për shkak të një rënie në tretshmërinë e oksigjenit.
Disa lloje kripërash janë në gjendje të formojnë një shtresë të patretshme (për shembull, fosfati i hekurit). Kjo ndihmon në mbrojtjen e metalit nga shkatërrimi i mëtejshëm. Kjo veti përdoret kur aplikohen neutralizues të ndryshkut.
frenuesit e korrozionit
Frenuesit (ose inhibitorët) e korrozionit ndryshojnë në mekanizmin e tyre të veprimit në procesin redoks:
- Anodë. Falë tyre, formohet një film pasiv. Ky grup përfshin komponime të bazuara në kromatet dhe bikromatet, nitratet dhe nitritet. Lloji i fundit i frenuesve përdoret për mbrojtjen ndërvepruese të pjesëve. Kur përdorni frenuesit anodikë të korrozionit, është e nevojshme që fillimisht të përcaktohet përqendrimi i tyre minimal mbrojtës, pasi shtimi në sasi të vogla mund të çojë në një rritje të shkallës së shkatërrimit.
- Katodë. Mekanizmi i veprimit të tyre bazohet në një ulje të përqendrimit të oksigjenit dhe, në përputhje me rrethanat, një ngadalësim të procesit katodik.
- Mbrojtje. Këta frenues izolojnë sipërfaqen e metalit duke formuar komponime të patretshme që depozitohen si një shtresë mbrojtëse.
Grupi i fundit përfshin neutralizuesit e ndryshkut, të cilët përdoren gjithashtu për pastrimin e oksideve. Zakonisht ato përmbajnë acid fosforik. Nën ndikimin e tij, ndodh fosfatimi i metaleve - formimi i një shtrese të fortë mbrojtëse të fosfateve të patretshme. Neutralizuesit aplikohen me një pistoletë llak ose rul. Pas 25-30 minutash, sipërfaqja merr një ngjyrë të bardhë-gri. Pasi përbërja të thahet, aplikohen bojëra dhe llaqe.
Veprim mekanik
Rritja e korrozionit në një mjedis agresiv lehtësohet nga lloje të tilla të veprimit mekanik si:
- Sforcimet e brendshme (gjatë formimit ose trajtimit termik) dhe të jashtëm (nën ndikimin e një ngarkese të aplikuar nga jashtë). Si rezultat, ndodh johomogjeniteti elektrokimik, zvogëlohet qëndrueshmëria termodinamike e materialit dhe formohet çarje korrozioni. Veçanërisht i shpejtë është shkatërrimi nën ngarkesa tërheqëse (të çara formohen në plane pingule) në prani të anioneve oksiduese, për shembull, NaCl. Një shembull tipik i pajisjeve që i nënshtrohen këtij lloji shkatërrimi janë pjesët e kaldajave me avull.
- Veprim dinamik i alternuar, dridhje (lodhje nga korrozioni). Ka një rënie intensive në kufirin e lodhjes, formohen mikroçarje të shumta, të cilat më pas bashkohen në një të madhe. Numriciklet e dështimit në një masë më të madhe varet nga përbërja kimike dhe fazore e metaleve dhe lidhjeve. Boshtet e pompës, sustat, tehet e turbinës dhe pajisjet e tjera janë subjekt i një korrozioni të tillë.
- Fërkimi i pjesëve. Korrozioni i shpejtë është për shkak të konsumit mekanik të filmave mbrojtës në sipërfaqen e pjesës dhe ndërveprimit kimik me mjedisin. Në lëng, shkalla e shkatërrimit është më e ulët se në ajër.
- Ndikimi i kavitacionit. Kavitacioni ndodh kur vijueshmëria e rrjedhës së lëngut cenohet si rezultat i formimit të flluskave të vakumit që shemben dhe krijojnë një efekt pulsues. Si rezultat, ndodhin dëmtime të thella të natyrës lokale. Ky lloj korrozioni shihet shpesh në aparatet kimike.
Faktorët e Dizajnit
Gjatë projektimit të elementeve që funksionojnë në kushte agresive, duhet të merret parasysh që shkalla e korrozionit rritet në rastet e mëposhtme:
- kur metale të ndryshme vijnë në kontakt (sa më i madh të jetë diferenca në potencialin e elektrodës midis tyre, aq më e lartë është forca aktuale e procesit elektrokimik të shkatërrimit);
- në prani të përqendruesve të stresit mekanik (brazdat, brazda, vrima dhe të tjera);
- me pastërti të ulët të sipërfaqes së përpunuar, pasi kjo rezulton në çifte lokale galvanike me qark të shkurtër;
- me një ndryshim të rëndësishëm në temperaturën e pjesëve individuale të aparatit (formohen qeliza galvanike termike);
- në prani të zonave të ndenjura (slots, boshllëqe);
- kur formohetsforcimet e mbetura, veçanërisht në nyjet e salduara (për t'i eliminuar ato, është e nevojshme të sigurohet trajtim termik - pjekja).
Metodat e vlerësimit
Ka disa mënyra për të vlerësuar shkallën e shkatërrimit të metaleve në mjedise agresive:
- Laborator - testimi i mostrave në kushte të simuluara artificialisht afër reales. Avantazhi i tyre është se ju lejojnë të reduktoni kohën e studimit.
- Fusha - mbahet në kushte natyrore. Ata marrin një kohë të gjatë. Avantazhi i kësaj metode është marrja e informacionit për vetitë e metalit në kushtet e funksionimit të mëtejshëm.
- Testim në vend i objekteve metalike të përfunduara në mjedisin natyror.
