Η φράση «corrosion of metal» περιέχει πολλά περισσότερα από το όνομα ενός δημοφιλούς ροκ συγκροτήματος. Η διάβρωση καταστρέφει αμετάκλητα το μέταλλο, μετατρέποντάς το σε σκόνη: από το σύνολο του σιδήρου που παράγεται στον κόσμο, το 10% θα καταρρεύσει εντελώς την ίδια χρονιά. Η κατάσταση με το ρωσικό μέταλλο μοιάζει κάπως έτσι - όλο το μέταλλο που λιώνεται ετησίως σε κάθε έκτη υψικάμινο στη χώρα μας γίνεται σκουριασμένη σκόνη πριν από το τέλος του χρόνου.
Η έκφραση "κοστίζει μια όμορφη δεκάρα" σε σχέση με τη διάβρωση μετάλλων είναι κάτι παραπάνω από αληθινή - η ετήσια ζημιά που προκαλείται από τη διάβρωση είναι τουλάχιστον το 4% του ετήσιου εισοδήματος οποιασδήποτε ανεπτυγμένης χώρας και στη Ρωσία το ποσό της ζημιάς υπολογίζεται σε δέκα αριθμούς . Τι προκαλεί λοιπόν τις διεργασίες διάβρωσης των μετάλλων και πώς να τις αντιμετωπίσουμε;
Τι είναι η διάβρωση μετάλλων
Καταστροφή μετάλλων ως αποτέλεσμα ηλεκτροχημικής αλληλεπίδρασης (διάλυση σε περιβάλλον αέρα ή νερού που περιέχει υγρασία - ηλεκτρολύτης) ή χημική (σχηματισμός μεταλλικών ενώσεων με χημικούς παράγοντες υψηλής επιθετικότητας) με το εξωτερικό περιβάλλον. Η διαδικασία διάβρωσης στα μέταλλα μπορεί να αναπτυχθεί μόνο σε ορισμένες περιοχές της επιφάνειας (τοπική διάβρωση), να καλύψει ολόκληρη την επιφάνεια (ομοιόμορφη διάβρωση) ή να καταστρέψει το μέταλλο κατά μήκος των ορίων των κόκκων (διακοκκώδης διάβρωση).
Το μέταλλο υπό την επίδραση του οξυγόνου και του νερού γίνεται μια χαλαρή ανοιχτό καφέ σκόνη, περισσότερο γνωστή ως σκουριά (Fe 2 O 3 · H 2 O).
Χημική διάβρωση
Αυτή η διαδικασία συμβαίνει σε μέσα που δεν είναι αγωγοί ηλεκτρικού ρεύματος (ξηρά αέρια, οργανικά υγρά - προϊόντα πετρελαίου, αλκοόλες κ.λπ.), και η ένταση της διάβρωσης αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας - ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται ένα φιλμ οξειδίου στην επιφάνεια των μετάλλων.
Απολύτως όλα τα μέταλλα, τόσο τα σιδηρούχα όσο και τα μη σιδηρούχα, υπόκεινται σε χημική διάβρωση. Τα ενεργά μη σιδηρούχα μέταλλα (για παράδειγμα, το αλουμίνιο) υπό την επίδραση της διάβρωσης καλύπτονται με μια μεμβράνη οξειδίου που εμποδίζει τη βαθιά οξείδωση και προστατεύει το μέταλλο. Και ένα τόσο χαμηλό ενεργό μέταλλο όπως ο χαλκός, υπό την επίδραση της υγρασίας του αέρα, αποκτά μια πρασινωπή επίστρωση - πατίνα. Επιπλέον, η μεμβράνη οξειδίου προστατεύει το μέταλλο από τη διάβρωση όχι σε όλες τις περιπτώσεις - μόνο εάν η κρυσταλλική-χημική δομή της προκύπτουσας μεμβράνης είναι σύμφωνη με τη δομή του μετάλλου, διαφορετικά η μεμβράνη δεν θα βοηθήσει με κανέναν τρόπο.
Τα κράματα υπόκεινται σε διαφορετικό τύπο διάβρωσης: ορισμένα στοιχεία κραμάτων δεν οξειδώνονται, αλλά μειώνονται (για παράδειγμα, σε συνδυασμό υψηλής θερμοκρασίας και πίεσης στους χάλυβες, τα καρβίδια μειώνονται με υδρογόνο), ενώ τα κράματα χάνουν εντελώς τα απαραίτητα χαρακτηριστικά .
Ηλεκτροχημική διάβρωση
Η διαδικασία ηλεκτροχημικής διάβρωσης δεν απαιτεί υποχρεωτική βύθιση του μετάλλου στον ηλεκτρολύτη - αρκεί ένα λεπτό ηλεκτρολυτικό φιλμ στην επιφάνειά του (τα ηλεκτρολυτικά διαλύματα συχνά εμποτίζουν το περιβάλλον που περιβάλλει το μέταλλο (σκυρόδεμα, χώμα κ.λπ.)). Η πιο κοινή αιτία ηλεκτροχημικής διάβρωσης είναι η ευρεία χρήση οικιακών και τεχνικών αλάτων (χλωριούχο νάτριο και κάλιο) για την αφαίρεση πάγου και χιονιού στους δρόμους το χειμώνα - τα αυτοκίνητα και οι υπόγειες επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας επηρεάζονται ιδιαίτερα (σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία, ετήσιες απώλειες στις Ηνωμένες Πολιτείες από τη χρήση αλάτων το χειμώνα είναι 2,5 δισεκατομμύρια δολάρια).
Συμβαίνει το εξής: τα μέταλλα (κράματα) χάνουν μερικά από τα άτομα τους (περνούν στο ηλεκτρολυτικό διάλυμα με τη μορφή ιόντων), τα ηλεκτρόνια που αντικαθιστούν τα χαμένα άτομα φορτίζουν το μέταλλο με αρνητικό φορτίο, ενώ ο ηλεκτρολύτης έχει θετικό φορτίο. Σχηματίζεται ένα γαλβανικό ζεύγος: το μέταλλο καταστρέφεται, σταδιακά όλα τα σωματίδια του γίνονται μέρος του διαλύματος. Η ηλεκτροχημική διάβρωση μπορεί να προκληθεί από αδέσποτα ρεύματα που συμβαίνουν όταν μέρος του ρεύματος διαρρέει από ένα ηλεκτρικό κύκλωμα σε υδατικά διαλύματα ή στο έδαφος και από εκεί σε μεταλλική κατασκευή. Σε εκείνα τα μέρη όπου τα αδέσποτα ρεύματα εξέρχονται από τις μεταλλικές κατασκευές πίσω στο νερό ή στο έδαφος, συμβαίνει η καταστροφή των μετάλλων. Ιδιαίτερα συχνά, αδέσποτα ρεύματα συμβαίνουν σε μέρη όπου κινούνται επίγεια ηλεκτρικά οχήματα (για παράδειγμα, τραμ και ηλεκτρικές σιδηροδρομικές μηχανές). Σε μόλις ένα χρόνο, τα αδέσποτα ρεύματα με ισχύ 1Α μπορούν να διαλύσουν σίδηρο - 9,1 kg, ψευδάργυρο - 10,7 kg, μόλυβδο - 33,4 kg.
Άλλες αιτίες διάβρωσης μετάλλων
Η ακτινοβολία, τα απόβλητα μικροοργανισμών και βακτηρίων συμβάλλουν στην ανάπτυξη διαβρωτικών διεργασιών. Η διάβρωση που προκαλείται από θαλάσσιους μικροοργανισμούς προκαλεί βλάβη στον πυθμένα των θαλάσσιων σκαφών και οι διαδικασίες διάβρωσης που προκαλούνται από βακτήρια έχουν ακόμη και το δικό τους όνομα - βιοδιάβρωση.
Η συνδυασμένη επίδραση των μηχανικών τάσεων και του εξωτερικού περιβάλλοντος επιταχύνει σημαντικά τη διάβρωση των μετάλλων - η θερμική τους σταθερότητα μειώνεται, οι επιφανειακές μεμβράνες οξειδίων καταστρέφονται και η ηλεκτροχημική διάβρωση ενεργοποιείται σε εκείνα τα μέρη όπου εμφανίζονται ανομοιογένειες και ρωγμές.
Μέτρα για την προστασία των μετάλλων από τη διάβρωση
Αναπόφευκτη συνέπεια της τεχνολογικής προόδου είναι η ρύπανση του περιβάλλοντος μας, μια διαδικασία που επιταχύνει τη διάβρωση των μετάλλων καθώς το εξωτερικό περιβάλλον γίνεται όλο και πιο επιθετικό απέναντί τους. Δεν υπάρχουν τρόποι για την πλήρη εξάλειψη της καταστροφής μετάλλων από τη διάβρωση· το μόνο που μπορεί να γίνει είναι να επιβραδυνθεί όσο το δυνατόν περισσότερο αυτή η διαδικασία.
Για να ελαχιστοποιήσετε την καταστροφή των μετάλλων, μπορείτε να κάνετε τα εξής: μειώστε την επιθετικότητα του περιβάλλοντος που περιβάλλει το μεταλλικό προϊόν. αύξηση της αντίστασης του μετάλλου στη διάβρωση. εξαλείφουν την αλληλεπίδραση μεταξύ του μετάλλου και των ουσιών από το εξωτερικό περιβάλλον που εκδηλώνουν επιθετικότητα.
Για χιλιάδες χρόνια, η ανθρωπότητα έχει δοκιμάσει πολλούς τρόπους για να προστατεύσει τα μεταλλικά προϊόντα από τη χημική διάβρωση, μερικοί από αυτούς χρησιμοποιούνται ακόμα και σήμερα: επικάλυψη με γράσο ή λάδι, άλλα μέταλλα που διαβρώνονται σε μικρότερο βαθμό (η πιο αρχαία μέθοδος, η οποία είναι περισσότερο από 2 χιλιάδων ετών, είναι επικασσιτέρωση (επικάλυψη κασσίτερου)).
Αντιδιαβρωτική προστασία με μη μεταλλικές επιστρώσεις
Μη μεταλλικές επικαλύψεις - χρώματα (αλκυδ, λάδι και σμάλτο), βερνίκια (συνθετικά, ασφαλτικά και πίσσα) και πολυμερή σχηματίζουν ένα προστατευτικό φιλμ στην επιφάνεια των μετάλλων, αποκλείοντας (με την ακεραιότητά του) την επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον και την υγρασία.
Η χρήση χρωμάτων και βερνικιών είναι πλεονεκτική στο ότι αυτές οι προστατευτικές επικαλύψεις μπορούν να εφαρμοστούν απευθείας στο εργοτάξιο συναρμολόγησης και κατασκευής. Οι μέθοδοι εφαρμογής χρωμάτων και βερνικιών είναι απλές και επιδεκτικές μηχανοποίησης, οι κατεστραμμένες επικαλύψεις μπορούν να αποκατασταθούν "επιτόπου" - κατά τη λειτουργία, αυτά τα υλικά έχουν σχετικά χαμηλό κόστος και η κατανάλωσή τους ανά μονάδα επιφάνειας είναι μικρή. Ωστόσο, η αποτελεσματικότητά τους εξαρτάται από την τήρηση πολλών προϋποθέσεων: συμμόρφωση με τις κλιματικές συνθήκες στις οποίες θα λειτουργήσει η μεταλλική κατασκευή. την ανάγκη χρήσης αποκλειστικά χρωμάτων και βερνικιών υψηλής ποιότητας. αυστηρή τήρηση της τεχνολογίας εφαρμογής σε μεταλλικές επιφάνειες. Τα χρώματα και τα βερνίκια εφαρμόζονται καλύτερα σε πολλές στρώσεις - η ποσότητα τους θα παρέχει την καλύτερη προστασία από την ατμοσφαιρική δράση στη μεταλλική επιφάνεια.
Πολυμερή όπως οι εποξειδικές ρητίνες και το πολυστυρένιο, το πολυβινυλοχλωρίδιο και το πολυαιθυλένιο μπορούν να λειτουργήσουν ως προστατευτικές επικαλύψεις έναντι της διάβρωσης. Στις κατασκευαστικές εργασίες, τα ενσωματωμένα μέρη από οπλισμένο σκυρόδεμα καλύπτονται με επιστρώσεις από μείγμα τσιμέντου και υπερχλωροβινυλίου, τσιμέντου και πολυστυρενίου.
Προστασία του σιδήρου από τη διάβρωση από επιστρώσεις από άλλα μέταλλα
Υπάρχουν δύο τύποι επικαλύψεων αναστολέων μετάλλων - προστατευτικές (επικαλύψεις ψευδαργύρου, αλουμινίου και καδμίου) και ανθεκτικές στη διάβρωση (επιχρίσματα ασήμι, χαλκό, νικέλιο, χρώμιο και μόλυβδο). Οι αναστολείς εφαρμόζονται χημικά: η πρώτη ομάδα μετάλλων έχει υψηλή ηλεκτραρνητικότητα σε σχέση με τον σίδηρο, η δεύτερη - μεγάλη ηλεκτροθετικότητα. Το πιο διαδεδομένο στην καθημερινότητά μας είναι οι μεταλλικές επικαλύψεις σιδήρου με κασσίτερο (λευκοσιδηρόπλασμα, τενεκεδένια δοχεία κατασκευάζονται από αυτό) και ψευδάργυρο (γαλβανισμένο σίδερο - στέγες), που λαμβάνονται με το τράβηγμα λαμαρίνας μέσα από ένα τήγμα ενός από αυτά τα μέταλλα.
Τα εξαρτήματα από χυτοσίδηρο και χάλυβα, καθώς και οι σωλήνες νερού είναι συχνά γαλβανισμένα - αυτή η λειτουργία αυξάνει σημαντικά την αντοχή τους στη διάβρωση, αλλά μόνο σε κρύο νερό (όταν το ζεστό νερό είναι καλωδιωμένο, οι γαλβανισμένοι σωλήνες φθείρονται πιο γρήγορα από τους μη γαλβανισμένους). Παρά την αποτελεσματικότητα του γαλβανισμού, δεν παρέχει τέλεια προστασία - η επίστρωση ψευδαργύρου συχνά περιέχει ρωγμές, οι οποίες απαιτούν προκαταρκτική επινικελίωση μεταλλικών επιφανειών (επινικελίωση) για την εξάλειψή τους. Οι επικαλύψεις ψευδαργύρου δεν επιτρέπουν την εφαρμογή χρωμάτων και βερνικιών πάνω τους - δεν υπάρχει σταθερή επίστρωση.
Η καλύτερη λύση για αντιδιαβρωτική προστασία είναι η επίστρωση αλουμινίου. Αυτό το μέταλλο έχει χαμηλότερο ειδικό βάρος, πράγμα που σημαίνει ότι καταναλώνεται λιγότερο, οι αλουμινένιες επιφάνειες μπορούν να βαφτούν και το στρώμα βαφής θα είναι σταθερό. Επιπλέον, η επίστρωση αλουμινίου, σε σύγκριση με τη γαλβανισμένη επίστρωση, είναι πιο ανθεκτική σε επιθετικά περιβάλλοντα. Η αλουμίνιση δεν είναι πολύ συνηθισμένη λόγω της δυσκολίας εφαρμογής αυτής της επίστρωσης σε μεταλλικό φύλλο - το αλουμίνιο σε τηγμένη κατάσταση παρουσιάζει υψηλή επιθετικότητα προς άλλα μέταλλα (για το λόγο αυτό, το τήγμα αλουμινίου δεν μπορεί να διατηρηθεί σε λουτρό χάλυβα). Ίσως αυτό το πρόβλημα να λυθεί πλήρως στο πολύ εγγύς μέλλον - ο αρχικός τρόπος εκτέλεσης της αλουμινοποίησης βρέθηκε από Ρώσους επιστήμονες. Η ουσία της ανάπτυξης δεν είναι να βυθιστεί το φύλλο χάλυβα στο τήγμα αλουμινίου, αλλά να ανυψωθεί το υγρό αλουμίνιο στο φύλλο χάλυβα.
Βελτίωση της αντοχής στη διάβρωση με την προσθήκη πρόσθετων κραμάτων στα κράματα χάλυβα
Η εισαγωγή χρωμίου, τιτανίου, μαγγανίου, νικελίου και χαλκού στο κράμα χάλυβα καθιστά δυνατή την απόκτηση κραματοποιημένου χάλυβα με υψηλές αντιδιαβρωτικές ιδιότητες. Η υψηλή αναλογία χρωμίου προσδίδει ιδιαίτερη αντοχή στο κράμα χάλυβα, λόγω της οποίας σχηματίζεται ένα φιλμ οξειδίου υψηλής πυκνότητας στην επιφάνεια των κατασκευών. Η εισαγωγή χαλκού (από 0,2% σε 0,5%) στη σύνθεση χάλυβα χαμηλού κράματος και άνθρακα καθιστά δυνατή την αύξηση της αντοχής τους στη διάβρωση κατά 1,5-2 φορές. Τα πρόσθετα κράματος εισάγονται στη σύνθεση του χάλυβα σύμφωνα με τον κανόνα Tammann: υψηλή αντοχή στη διάβρωση επιτυγχάνεται όταν υπάρχει ένα άτομο του μετάλλου κράματος για οκτώ άτομα σιδήρου.
Μέτρα για την αντιμετώπιση της ηλεκτροχημικής διάβρωσης
Για τη μείωση του, είναι απαραίτητο να μειωθεί η διαβρωτική δραστηριότητα του μέσου με την εισαγωγή μη μεταλλικών αναστολέων και να μειωθεί ο αριθμός των συστατικών που μπορούν να ξεκινήσουν μια ηλεκτροχημική αντίδραση. Με αυτόν τον τρόπο θα υπάρξει μείωση της οξύτητας των εδαφών και των υδατικών διαλυμάτων σε επαφή με μέταλλα. Για να μειωθεί η διάβρωση του σιδήρου (των κραμάτων του), καθώς και ο ορείχαλκος, ο χαλκός, ο μόλυβδος και ο ψευδάργυρος, το διοξείδιο του άνθρακα και το οξυγόνο πρέπει να αφαιρεθούν από τα υδατικά διαλύματα. Στη βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας, τα χλωρίδια απομακρύνονται από το νερό, γεγονός που μπορεί να επηρεάσει την τοπική διάβρωση. Το ασβέστιο του εδάφους μπορεί να μειώσει την οξύτητά του.
Προστασία από αδέσποτο ρεύμα
Είναι δυνατό να μειωθεί η ηλεκτρική διάβρωση των υπόγειων βοηθητικών εγκαταστάσεων και των θαμμένων μεταλλικών κατασκευών με την επιφύλαξη πολλών κανόνων:
- το τμήμα της κατασκευής που χρησιμεύει ως πηγή αδέσποτου ρεύματος πρέπει να συνδέεται με μεταλλικό αγωγό στη ράγα του τραμ.
- Οι διαδρομές του δικτύου θέρμανσης θα πρέπει να βρίσκονται στη μέγιστη απόσταση από τους σιδηροδρόμους στους οποίους κινούνται οι ηλεκτρικές μεταφορές, ώστε να ελαχιστοποιηθεί ο αριθμός των διασταυρώσεων τους.
- τη χρήση ηλεκτρικά μονωτικών στηρίξεων σωλήνων για την αύξηση της παροδικής αντίστασης μεταξύ του εδάφους και των σωληνώσεων.
- στις εισόδους σε αντικείμενα (πιθανές πηγές αδέσποτων ρευμάτων), είναι απαραίτητο να εγκαταστήσετε μονωτικές φλάντζες.
- σε εξαρτήματα με φλάντζα και αντισταθμιστές κουτιών πλήρωσης, εγκαταστήστε αγώγιμους διαμήκους βραχυκυκλωτήρες - για να αυξήσετε τη διαμήκη ηλεκτρική αγωγιμότητα στο προστατευμένο τμήμα των αγωγών.
- για να εξισωθούν τα δυναμικά των αγωγών που βρίσκονται παράλληλα, είναι απαραίτητο να τοποθετηθούν εγκάρσιοι ηλεκτρικοί βραχυκυκλωτήρες σε παρακείμενα τμήματα.
Η προστασία μεταλλικών αντικειμένων που διαθέτουν μόνωση, καθώς και μικρών μεταλλικών κατασκευών, πραγματοποιείται με χρήση προστατευτικού που λειτουργεί ως άνοδος. Το υλικό για το προστατευτικό είναι ένα από τα ενεργά μέταλλα (ψευδάργυρος, μαγνήσιο, αλουμίνιο και τα κράματά τους) - αναλαμβάνει το μεγαλύτερο μέρος της ηλεκτροχημικής διάβρωσης, καταρρέοντας και διατηρώντας την κύρια δομή. Μια άνοδος μαγνησίου, για παράδειγμα, παρέχει προστασία για 8 km αγωγού.
Abdyuzhanov Rustam, ειδικά για το rmnt.ru
Η διάβρωση μετάλλων είναι μια ευρέως διαδεδομένη αιτία που καθιστά διάφορα μεταλλικά μέρη άχρηστα. Η διάβρωση μετάλλων (ή η σκουριά) είναι η καταστροφή του μετάλλου υπό την επίδραση φυσικών και χημικών παραγόντων. Οι παράγοντες που προκαλούν τη διάβρωση περιλαμβάνουν τη φυσική κατακρήμνιση, το νερό, τη θερμοκρασία, τον αέρα, διάφορα αλκάλια και οξέα κ.λπ.
1
Η διάβρωση μετάλλων γίνεται σοβαρό πρόβλημα στις κατασκευές, στο σπίτι και στη βιομηχανία. Τις περισσότερες φορές, οι σχεδιαστές προβλέπουν την προστασία των μεταλλικών επιφανειών από τη σκουριά, αλλά μερικές φορές η σκουριά εμφανίζεται σε μη προστατευμένες επιφάνειες και σε ειδικά επεξεργασμένα μέρη.
Τα κράματα μετάλλων αποτελούν τη βάση της ανθρώπινης ζωής, τον περιβάλλουν σχεδόν παντού: στο σπίτι, στη δουλειά, στη διαδικασία αναψυχής. Οι άνθρωποι δεν παρατηρούν πάντα μεταλλικά πράγματα και λεπτομέρειες, αλλά τα συνοδεύουν συνεχώς. Διάφορα κράματα και καθαρά μέταλλα είναι οι πιο παραγόμενες ουσίες στον πλανήτη μας. Η σύγχρονη βιομηχανία παράγει διάφορα κράματα 20 φορές περισσότερα (κατά βάρος) από όλα τα άλλα υλικά. Αν και τα μέταλλα θεωρούνται από τις πιο ανθεκτικές ουσίες στη Γη, μπορεί να διασπαστούν και να χάσουν τα χαρακτηριστικά τους ως αποτέλεσμα των διεργασιών σκουριάς. Υπό την επίδραση του νερού, του αέρα και άλλων παραγόντων, συμβαίνει η διαδικασία οξείδωσης των μετάλλων, η οποία ονομάζεται διάβρωση. Παρά το γεγονός ότι όχι μόνο το μέταλλο, αλλά και τα πετρώματα μπορούν να διαβρωθούν, οι διεργασίες που σχετίζονται ειδικά με τα μέταλλα θα εξεταστούν παρακάτω. Εδώ αξίζει να δοθεί προσοχή στο γεγονός ότι ορισμένα κράματα ή μέταλλα είναι πιο ευαίσθητα στη διάβρωση από άλλα. Αυτό οφείλεται στην ταχύτητα της διαδικασίας οξείδωσης.
Διαδικασία οξείδωσης μετάλλων
Η πιο κοινή ουσία στα κράματα είναι ο σίδηρος. Η διάβρωση του σιδήρου περιγράφεται με την ακόλουθη χημική εξίσωση: 3O 2 +2H 2 O+4Fe=2Fe 2 O 3 . H 2 O. Το οξείδιο του σιδήρου που προκύπτει είναι αυτή η κόκκινη σκουριά που χαλάει τα αντικείμενα. Εξετάστε όμως τους τύπους διάβρωσης:
- Διάβρωση υδρογόνου. Πρακτικά δεν εμφανίζεται σε μεταλλικές επιφάνειες (αν και θεωρητικά είναι δυνατό). Ως εκ τούτου, δεν θα περιγραφεί.
- διάβρωση οξυγόνου. Παρόμοιο με το υδρογόνο.
- Χημική ουσία. Η αντίδραση συμβαίνει λόγω της δράσης ενός μετάλλου με κάποιο παράγοντα (για παράδειγμα, αέρας 3O 2 + 4Fe \u003d 2Fe 2 O 3) και προχωρά χωρίς το σχηματισμό ηλεκτροχημικών διεργασιών. Έτσι, μετά την έκθεση στο οξυγόνο, εμφανίζεται ένα φιλμ οξειδίου στην επιφάνεια. Σε ορισμένα μέταλλα, μια τέτοια μεμβράνη είναι αρκετά ισχυρή και όχι μόνο προστατεύει το στοιχείο από καταστροφικές διεργασίες, αλλά αυξάνει επίσης την αντοχή του (για παράδειγμα, αλουμίνιο ή ψευδάργυρο). Σε ορισμένα μέταλλα, ένα τέτοιο φιλμ απολεπίζεται (καταστρέφεται) πολύ γρήγορα, για παράδειγμα, σε νάτριο ή κάλιο. Και τα περισσότερα μέταλλα καταστρέφονται μάλλον αργά (σίδηρος, χυτοσίδηρος κ.λπ.). Έτσι, για παράδειγμα, εμφανίζεται διάβρωση του χυτοσιδήρου. Πιο συχνά, η σκουριά εμφανίζεται όταν το κράμα έρχεται σε επαφή με θείο, οξυγόνο και χλώριο. Ακροφύσια, εξαρτήματα κ.λπ. σκουριάζουν λόγω χημικής διάβρωσης.
- Ηλεκτροχημική διάβρωση του σιδήρου. Αυτός ο τύπος σκουριάς εμφανίζεται σε μέσα που άγουν τον ηλεκτρισμό (αγωγοί). Ο χρόνος καταστροφής διαφόρων υλικών κατά τις ηλεκτροχημικές αντιδράσεις είναι διαφορετικός. Ηλεκτροχημικές αντιδράσεις παρατηρούνται σε περιπτώσεις επαφής μετάλλων που βρίσκονται σε απόσταση σε σειρά τάσεων. Για παράδειγμα, ένα προϊόν από χάλυβα έχει συγκόλληση / στερέωση χαλκού. Όταν μπαίνει νερό στις συνδέσεις, τα χάλκινα μέρη θα είναι κάθοδοι και ο χάλυβας θα είναι η άνοδος (κάθε σημείο έχει το δικό του ηλεκτρικό δυναμικό). Ο ρυθμός τέτοιων διεργασιών εξαρτάται από την ποσότητα και τη σύνθεση του ηλεκτρολύτη. Οι αντιδράσεις απαιτούν την παρουσία 2 διαφορετικών μετάλλων και ενός ηλεκτρικά αγώγιμου μέσου. Σε αυτή την περίπτωση, η καταστροφή των κραμάτων είναι ευθέως ανάλογη με την τρέχουσα αντοχή. Όσο μεγαλύτερο είναι το ρεύμα, τόσο πιο γρήγορη είναι η αντίδραση, τόσο πιο γρήγορη είναι η αντίδραση, τόσο πιο γρήγορη είναι η καταστροφή. Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι ακαθαρσίες κραμάτων χρησιμεύουν ως κάθοδοι.
Ηλεκτροχημική διάβρωση του σιδήρου
Αξίζει επίσης να σημειωθούν τα υποείδη που εμφανίζονται κατά τη διάρκεια της σκουριάς (δεν θα περιγράψουμε, θα παραθέσουμε μόνο): υπόγεια, ατμοσφαιρικά, αέρια, με διαφορετικούς τύπους βύθισης, συνεχής, επαφής, που προκαλείται από τριβή κ.λπ. Όλα τα υποείδη μπορούν να αποδοθούν σε χημική ή ηλεκτροχημική σκουριά.
2
Κατά την κατασκευή, η διάβρωση του οπλισμού και των συγκολλημένων κατασκευών είναι συχνή. Η διάβρωση συμβαίνει συχνά λόγω ακατάλληλης αποθήκευσης υλικού ή αδυναμίας εκτέλεσης επεξεργασίας ράβδων. Η διάβρωση του οπλισμού είναι αρκετά επικίνδυνη, καθώς ο οπλισμός τοποθετείται για να ενισχύσει τις κατασκευές και είναι δυνατή η κατάρρευση ως αποτέλεσμα της καταστροφής των ράβδων. Η διάβρωση των συγκολλήσεων δεν είναι λιγότερο επικίνδυνη από τη διάβρωση του οπλισμού. Αυτό θα αποδυναμώσει επίσης σημαντικά τη ραφή και μπορεί να οδηγήσει σε σχίσιμο. Υπάρχουν πολλά παραδείγματα όταν η σκουριά σε φέρουσες κατασκευές οδηγεί σε κατάρρευση εγκαταστάσεων.
Άλλες περιπτώσεις σκουριάς που είναι συνηθισμένες στην καθημερινή ζωή είναι οι ζημιές σε οικιακά εργαλεία (μαχαίρια, μαχαιροπίρουνα, εργαλεία), ζημιές σε μεταλλικές κατασκευές, ζημιές σε οχήματα (τόσο στη γη, στον αέρα και στο νερό) κ.λπ.
Ίσως τα πιο συνηθισμένα σκουριασμένα αντικείμενα είναι τα κλειδιά, τα μαχαίρια και τα εργαλεία. Όλα αυτά τα αντικείμενα εκτίθενται σε σκουριά λόγω του γεγονότος ότι η προστατευτική επίστρωση αφαιρείται με τριβή, η οποία εκθέτει τη βάση.
Η βάση υπόκειται σε διαδικασίες καταστροφής λόγω επαφής με επιθετικά μέσα (ειδικά μαχαίρια και εργαλεία).
Καταστροφή λόγω επαφής με επιθετικά μέσα
Παρεμπιπτόντως, η καταστροφή των πραγμάτων που χρησιμοποιούνται συχνά στην καθημερινή ζωή μπορεί να παρατηρηθεί σχεδόν παντού και τακτικά, την ίδια στιγμή, ορισμένα μεταλλικά αντικείμενα ή κατασκευές μπορούν να σκουριάσουν για δεκαετίες και να εκτελέσουν σωστά τις λειτουργίες τους. Για παράδειγμα, ένα σιδηροπρίονο, το οποίο χρησιμοποιήθηκε συχνά για να πριονίσει κορμούς και έμεινε για ένα μήνα σε ένα υπόστεγο, σκουριάζει γρήγορα και μπορεί να σπάσει κατά τη λειτουργία, και ένας στύλος με οδική πινακίδα μπορεί να σκουριάσει για δέκα ή και περισσότερα χρόνια και να μην καταρρεύσει.
Επομένως, όλα τα μεταλλικά αντικείμενα πρέπει να προστατεύονται από τη διάβρωση. Υπάρχουν πολλές μέθοδοι προστασίας, αλλά όλα αυτά είναι χημεία. Η επιλογή μιας τέτοιας προστασίας εξαρτάται από τον τύπο της επιφάνειας και τον καταστροφικό παράγοντα που ενεργεί σε αυτήν.
Για να γίνει αυτό, η επιφάνεια καθαρίζεται επιμελώς από βρωμιά και σκόνη, ώστε να αποκλειστεί η πιθανότητα να μην πέσει η προστατευτική επίστρωση στην επιφάνεια. Στη συνέχεια γίνεται απολίπανση (για ορισμένους τύπους κράματος ή μετάλλου και για ορισμένες προστατευτικές επιστρώσεις αυτό είναι απαραίτητο), μετά από την οποία εφαρμόζεται προστατευτική στρώση. Τις περισσότερες φορές, η προστασία παρέχεται από χρώματα και βερνίκια. Ανάλογα με το μέταλλο και τους παράγοντες, χρησιμοποιούνται διαφορετικά βερνίκια, χρώματα και αστάρια.
Μια άλλη επιλογή είναι να εφαρμόσετε ένα λεπτό προστατευτικό στρώμα από άλλο υλικό. Συνήθως αυτή η μέθοδος εφαρμόζεται στην παραγωγή (για παράδειγμα, γαλβανισμός). Ως αποτέλεσμα, ο καταναλωτής πρακτικά δεν χρειάζεται να κάνει τίποτα μετά την αγορά του προϊόντος.
Εφαρμογή λεπτού προστατευτικού στρώματος
Μια άλλη επιλογή είναι η δημιουργία ειδικών κραμάτων που δεν οξειδώνονται (για παράδειγμα, ο ανοξείδωτος χάλυβας), αλλά δεν εγγυώνται 100% προστασία, επιπλέον, ορισμένα πράγματα που κατασκευάζονται από τέτοια υλικά οξειδώνονται.
Σημαντικές παράμετροι των προστατευτικών στρωμάτων είναι το πάχος, η διάρκεια ζωής και ο ρυθμός καταστροφής υπό ενεργές δυσμενείς επιπτώσεις. Κατά την εφαρμογή μιας προστατευτικής επίστρωσης, είναι εξαιρετικά σημαντικό να ταιριάζει ακριβώς στο επιτρεπόμενο πάχος στρώσης. Συνήθως οι κατασκευαστές χρωμάτων και βερνικιών το αναγράφουν στη συσκευασία. Έτσι, εάν το στρώμα είναι μεγαλύτερο από το μέγιστο επιτρεπόμενο, τότε αυτό θα προκαλέσει υπερβολική δαπάνη του βερνικιού (βαφή) και το στρώμα μπορεί να καταρρεύσει υπό ισχυρή μηχανική καταπόνηση, ένα λεπτότερο στρώμα μπορεί να φθαρεί και να μειώσει την περίοδο προστασίας της βάσης.
Το σωστά επιλεγμένο προστατευτικό υλικό και η σωστή εφαρμογή στην επιφάνεια εγγυάται 80% ότι το εξάρτημα δεν θα υποστεί διάβρωση.
3
Πολλοί άνθρωποι στην καθημερινή ζωή δεν σκέφτονται πώς να προστατεύσουν τα υπάρχοντά τους από τη σίκαλη. Και παρουσιάζουν πρόβλημα με τη μορφή κατεστραμμένου αντικειμένου. Πώς να λύσετε αυτό το πρόβλημα σωστά;
Αφαίρεση σκουριάς από ένα εξάρτημα
Για να αποκαταστήσετε ένα πράγμα ή μέρος από τη σκουριά, το πρώτο βήμα είναι να αφαιρέσετε όλη την κόκκινη πλάκα σε μια καθαρή επιφάνεια. Αφαιρείται με γυαλόχαρτο, λίμες, ισχυρά αντιδραστήρια (οξέα ή αλκάλια), αλλά ποτά όπως η Coca-Cola αξίζουν ιδιαίτερη φήμη σε αυτό. Για να γίνει αυτό, το πράγμα βυθίζεται εντελώς σε ένα δοχείο με ένα θαυματουργό υγρό και αφήνεται για λίγο (από αρκετές ώρες έως αρκετές ημέρες - ο χρόνος εξαρτάται από το πράγμα και την κατεστραμμένη περιοχή).
Κόκκινες κηλίδες σε προϊόντα χάλυβα
Σύμφωνα με τον ΟΗΕ, κάθε χώρα χάνει ετησίως από 0,5 έως 7-8% του ακαθάριστου εθνικού προϊόντος λόγω της διάβρωσης. Το παράδοξο είναι ότι οι λιγότερο ανεπτυγμένες χώρες χάνουν λιγότερα από τις ανεπτυγμένες. Και το 30% όλων των κατασκευασμένων προϊόντων χάλυβα στον πλανήτη χρησιμοποιούνται για την αντικατάσταση των σκουριασμένων. Επομένως, συνιστάται ιδιαίτερα να λάβετε σοβαρά υπόψη αυτό το ζήτημα.
Επικίνδυνος εχθρός - σκουριά! Όσο ισχυρό κι αν είναι το μέταλλο, η σκουριά θα το ξεπεράσει. Ακούστε για αυτήν την ιστορία. Στην αρχαιότητα, ένας άτυχος βασιλιάς διέταξε να κρύψει πολλά διάφορα όπλα στα υγρά κελάρια του φρουρίου: χαλύβδινα σπαθιά, όπλα, κανόνια, κανονιοβολίδες. Μόνο που δεν διέταξε να βάλουν εκεί μπαρούτι, για να μην γίνει υγρό. Και με το σίδερο, λένε, δεν θα γίνει τίποτα. Ευτυχώς, δεν υπήρξε πόλεμος για πολύ καιρό και τα όπλα βρίσκονταν στο υπόγειο για πολλά χρόνια.
Ο βασιλιάς συγκεντρώθηκε για πόλεμο και διέταξε να οπλίσουν τους νεαρούς νεοσύλλεκτους. Οι βαριές πόρτες άνοιξαν, τα μαχητικά σπαθιά βγήκαν από το υπόγειο - φαίνονται, αλλά είναι όλα σκουριασμένα. Άρχισαν να καθαρίζουν - τα σπαθιά έγιναν πιο λεπτά από τα μαχαίρια κουζίνας. Που χωράνε αυτά! Πήραν τα όπλα - ήταν επίσης σκουριασμένα. Από αυτά, πυροβολείτε - θα σκάσουν στα χέρια σας. Ήρθε η ώρα για τα όπλα. Με πυρήνες. Άρχισαν να αφαιρούν τη σκουριά από πάνω τους. Το καθάρισαν τόσο πολύ που οι κόκκοι σε μέγεθος καρπούζι έγιναν μικρότεροι από πατάτα. Πώς να γεμίσετε τέτοια όπλα; Τα όπλα είναι υπέροχα για αυτούς τώρα, όχι σε μέγεθος. Έπρεπε να ακυρώσω το ταξίδι μου! Συνοψίζοντας υγρασία, υγρασία.
Και αυτή η ιστορία συνέβη πρόσφατα. Ένα τρακτέρ περπατούσε στον πάγο και προσγειώθηκε σε μια χιονισμένη αψιθιά. Ο οδηγός του τρακτέρ σώθηκε, αλλά το τρακτέρ βυθίστηκε. Μόλις ένα χρόνο αργότερα κατάφεραν να σηκώσουν ένα βαρύ αυτοκίνητο. Το καθάρισα από τη σκουριά για αρκετή ώρα, αλλά δεν ήταν δυνατή η εκκίνηση του κινητήρα μέχρι να αντικατασταθούν πολλά από τα εξαρτήματά του που είχαν σκουριάσει στο νερό με καινούργια.
Πού αλλού σκουριάζει ο σίδηρος;
Μακάρι να σκουριάζει στο νερό! Αλλά το μέταλλο σκουριάζει ακόμα και σε μια καυτή έρημο. Γύρω -όσο και να κοιτάξεις- δεν θα βρεις ούτε σταγόνα νερό. Αλλά υπάρχουν πάντα μικροσκοπικά, εντελώς αόρατα σωματίδια υγρασίας στον αέρα. Και αυτή η μικρότητα είναι αρκετή για να αρχίσει σταδιακά το μέταλλο να σκουριάζει. Και σε ένα υγρό κλίμα, φυσικά, καταρρέει πολύ πιο γρήγορα.
Πόσο σίδηρο καταστρέφει η σκουριά; Η απάντηση είναι έτοιμη. Σε δέκα χρόνια, η σκουριά τρώει τόσο μέταλλο όσο παράγουν όλα τα μεταλλουργικά εργοστάσια στον κόσμο σε ένα χρόνο. Αποδεικνύεται ότι η σκουριά τρώει εκατομμύρια τόνους μετάλλου! Εδώ ο κόσμος της έχει κηρύξει από καιρό τον πόλεμο! Πώς είσαι ? Σωστά, βάλε λαστιχένιες μπότες και αδιάβροχα και ακόμα καλύτερα κρύψου κάτω από τη στέγη. Το ίδιο συμβαίνει και με το μέταλλο. Αυτοκίνητα, εργαλειομηχανές είναι κρυμμένα κάτω από υπόστεγα, κάτω από τις στέγες συνεργείων.
Προστασία από τη σκουριά και τη διάβρωση μετάλλων
Τοποθετούν έναν αγωγό αερίου, έναν αγωγό πετρελαίου, έναν αγωγό νερού - βάζουν αδιάβροχο αδιάβροχο στους σωλήνες - τυλίγονται με πίσσα ή χαρτί.
Τι γίνεται με τα αυτοκίνητα; Άλλωστε δεν είναι βαμμένα μόνο με κομψά, έντονα χρώματα για ομορφιά. Αν και το στρώμα βαφής είναι λεπτό, προστατεύει καλά από την υγρασία και επομένως από τη σκουριά. Για αυτό, βάφονται γέφυρες και βαγόνια και πλοία και στέγες ...
Αλλά όχι μόνο το χρώμα μπορεί να προστατεύσει το μέταλλο, αλλά το σίδερο μπορεί να καλυφθεί με ένα λεπτό στρώμα άλλου, πιο ανθεκτικού μετάλλου - ψευδάργυρου. Και η οροφή γίνεται αμέσως πιο ανθεκτική. Τα τενεκεδένια κουτιά είναι και σιδερένια - τενεκεδένια. Εδώ, ένα λεπτό στρώμα λιωμένου κασσίτερου εφαρμόζεται στο σίδερο.
Υπάρχουν πολλοί άλλοι τρόποι για την προστασία του μετάλλου από τη σκουριά και οι επιστήμονες αναζητούν νέους, πιο αξιόπιστους.
Τι κοινό έχουν ένα σκουριασμένο καρφί, μια σκουριασμένη γέφυρα ή ένας σιδερένιος φράκτης που στάζει; Γιατί σκουριάζουν γενικά οι δομές σιδήρου και τα προϊόντα σιδήρου; Τι είναι ακριβώς η σκουριά; Θα προσπαθήσουμε να απαντήσουμε σε αυτές τις ερωτήσεις στο άρθρο μας. Εξετάστε τις αιτίες της σκουριάς των μετάλλων και τρόπους προστασίας από αυτό το φυσικό φαινόμενο που είναι επιβλαβές για εμάς.
Αιτίες σκουριάς
Όλα ξεκινούν με την εξόρυξη μετάλλων. Όχι μόνο ο σίδηρος, αλλά και, για παράδειγμα, το μαγνήσιο - εξορύσσεται αρχικά με τη μορφή μεταλλεύματος. Τα μεταλλεύματα αλουμινίου, μαγγανίου, σιδήρου, μαγνησίου δεν περιέχουν καθαρά μέταλλα, αλλά τις χημικές ενώσεις τους: ανθρακικά, οξείδια, σουλφίδια, υδροξείδια.
Πρόκειται για χημικές ενώσεις μετάλλων με άνθρακα, οξυγόνο, θείο, νερό κ.λπ. Καθαρά μέταλλα στη φύση μία, δύο φορές και μετρημένα - πλατίνα, χρυσός, ασήμι - ευγενή μέταλλα - βρίσκονται σε μορφή μετάλλων σε ελεύθερη κατάσταση, και δεν τείνουν έντονα στο σχηματισμό χημικών ενώσεων.
Ωστόσο, τα περισσότερα μέταλλα εξακολουθούν να μην είναι ελεύθερα υπό φυσικές συνθήκες και για να απελευθερωθούν από τις αρχικές ενώσεις, είναι απαραίτητο να λιώσουν τα μεταλλεύματα, μειώνοντας έτσι τα καθαρά μέταλλα.
Αλλά με την τήξη μεταλλεύματος που περιέχει μέταλλο, παρόλο που παίρνουμε το μέταλλο στην καθαρή του μορφή, αυτό εξακολουθεί να είναι μια ασταθής κατάσταση, κάθε άλλο παρά φυσική. Για το λόγο αυτό, το καθαρό μέταλλο, υπό κανονικές περιβαλλοντικές συνθήκες, τείνει να επανέλθει στην αρχική του κατάσταση, δηλαδή να οξειδωθεί, και αυτό είναι η διάβρωση του μετάλλου.
Έτσι, η διάβρωση είναι μια φυσική διαδικασία καταστροφής των μετάλλων που συμβαίνει υπό συνθήκες αλληλεπίδρασής τους με το περιβάλλον. Συγκεκριμένα, η σκουριά είναι η διαδικασία σχηματισμού του υδροξειδίου του σιδήρου Fe (OH) 3, που συμβαίνει παρουσία νερού.
Αλλά το φυσικό γεγονός παίζει στα χέρια των ανθρώπων ότι η οξειδωτική αντίδραση δεν εξελίσσεται πολύ γρήγορα στην οικεία σε εμάς ατμόσφαιρα, πηγαίνει με πολύ χαμηλή ταχύτητα, έτσι οι γέφυρες και τα αεροπλάνα δεν καταρρέουν αμέσως και οι γλάστρες δεν θρυμματίζονται πριν τα μάτια σε κόκκινη σκόνη. Επιπλέον, η διάβρωση μπορεί, καταρχήν, να επιβραδυνθεί καταφεύγοντας σε ορισμένα παραδοσιακά κόλπα.
Για παράδειγμα, ο ανοξείδωτος χάλυβας δεν σκουριάζει, αν και αποτελείται από σίδηρο επιρρεπή στην οξείδωση, ωστόσο δεν επικαλύπτεται με κόκκινο υδροξείδιο. Το θέμα εδώ είναι ότι ο ανοξείδωτος χάλυβας δεν είναι καθαρός σίδηρος, ο ανοξείδωτος χάλυβας είναι ένα κράμα σιδήρου και ένα άλλο μέταλλο, κυρίως χρώμιο.
Εκτός από χρώμιο, ο χάλυβας μπορεί να περιέχει νικέλιο, μολυβδαίνιο, τιτάνιο, νιόβιο, θείο, φώσφορο κ.λπ. Η προσθήκη πρόσθετων στοιχείων σε κράματα που είναι υπεύθυνα για ορισμένες ιδιότητες των κραμάτων που προκύπτουν ονομάζεται κράμα.
Τρόποι προστασίας από τη διάβρωση
Όπως σημειώσαμε παραπάνω, το κύριο στοιχείο κράματος που προστίθεται στον συνηθισμένο χάλυβα για να του δώσει αντιδιαβρωτικές ιδιότητες είναι το χρώμιο. Το χρώμιο οξειδώνεται πιο γρήγορα από τον σίδηρο, δηλαδή δέχεται το χτύπημα. Στην επιφάνεια του ανοξείδωτου χάλυβα, λοιπόν, εμφανίζεται πρώτα μια προστατευτική μεμβράνη από οξείδιο του χρωμίου, που είναι σκούρου χρώματος και όχι τόσο χαλαρή όσο η κανονική σκουριά του σιδήρου.
Το οξείδιο του χρωμίου δεν επιτρέπει να περάσουν επιθετικά ιόντα από το περιβάλλον επιβλαβή για τον σίδηρο και το μέταλλο προστατεύεται από τη διάβρωση, όπως μια ισχυρή σφραγισμένη προστατευτική στολή. Δηλαδή, το φιλμ οξειδίου σε αυτή την περίπτωση έχει προστατευτική λειτουργία.
Η ποσότητα χρωμίου στον ανοξείδωτο χάλυβα, κατά κανόνα, δεν είναι μικρότερη από 13%, ο ανοξείδωτος χάλυβας περιέχει ελαφρώς λιγότερο νικέλιο και άλλα πρόσθετα κραμάτων υπάρχουν σε πολύ μικρότερες ποσότητες.
Χάρη στις προστατευτικές μεμβράνες που είναι οι πρώτες που δέχονται τις επιπτώσεις του περιβάλλοντος, πολλά μέταλλα είναι ανθεκτικά στη διάβρωση σε διάφορα περιβάλλοντα. Για παράδειγμα, ένα κουτάλι, ένα πιάτο ή ένα τηγάνι από αλουμίνιο δεν γυαλίζει ποτέ πολύ· αν κοιτάξετε προσεκτικά, έχουν μια λευκή απόχρωση. Αυτό είναι απλώς οξείδιο του αλουμινίου, το οποίο σχηματίζεται όταν το καθαρό αλουμίνιο έρχεται σε επαφή με τον αέρα και στη συνέχεια προστατεύει το μέταλλο από τη διάβρωση.
Μια μεμβράνη οξειδίου εμφανίζεται μόνη της και αν καθαρίσετε ένα ταψί αλουμινίου με γυαλόχαρτο, τότε μετά από λίγα δευτερόλεπτα γυαλάδας η επιφάνεια θα γίνει ξανά λευκή - το αλουμίνιο στην καθαρισμένη επιφάνεια θα οξειδωθεί ξανά υπό τη δράση του ατμοσφαιρικού οξυγόνου.
Δεδομένου ότι το φιλμ οξειδίου του αλουμινίου σχηματίζεται πάνω του από μόνο του, χωρίς ειδικά τεχνολογικά κόλπα, ονομάζεται παθητικό φιλμ. Τέτοια μέταλλα, πάνω στα οποία σχηματίζεται φυσικά ένα φιλμ οξειδίου, ονομάζονται παθητικοποιημένα. Συγκεκριμένα, το αλουμίνιο είναι ένα παθητικοποιημένο μέταλλο.
Ορισμένα μέταλλα μεταφέρονται βίαια σε παθητική κατάσταση, για παράδειγμα, το υψηλότερο οξείδιο του σιδήρου - το Fe2O3 είναι ικανό να προστατεύει τον σίδηρο και τα κράματά του στον αέρα σε υψηλές θερμοκρασίες και ακόμη και στο νερό, για το οποίο ούτε το κόκκινο υδροξείδιο ούτε τα κατώτερα οξείδια του ίδιου σιδήρου μπορούν να καυχηθούν. του.
Υπάρχουν αποχρώσεις στο φαινόμενο της παθητικοποίησης. Για παράδειγμα, σε ισχυρό θειικό οξύ, ο άμεσα παθητικοποιημένος χάλυβας είναι ανθεκτικός στη διάβρωση και σε ένα ασθενές διάλυμα θειικού οξέος, η διάβρωση θα αρχίσει αμέσως.
Γιατί συμβαίνει αυτό? Η απάντηση στο φαινομενικό παράδοξο είναι ότι σε ένα ισχυρό οξύ, ένα παθητικό φιλμ σχηματίζεται αμέσως στην επιφάνεια του ανοξείδωτου χάλυβα, καθώς το οξύ υψηλότερης συγκέντρωσης έχει έντονες οξειδωτικές ιδιότητες.
Ταυτόχρονα, ένα ασθενές οξύ δεν οξειδώνει τον χάλυβα αρκετά γρήγορα και δεν σχηματίζεται προστατευτική μεμβράνη, απλώς αρχίζει η διάβρωση. Σε τέτοιες περιπτώσεις, όταν το οξειδωτικό μέσο δεν είναι επαρκώς επιθετικό, για να επιτευχθεί το αποτέλεσμα παθητικοποίησης, χρησιμοποιούνται ειδικά χημικά πρόσθετα (αναστολείς, αναστολείς διάβρωσης) που βοηθούν στο σχηματισμό παθητικής μεμβράνης στην μεταλλική επιφάνεια.
Δεδομένου ότι δεν είναι όλα τα μέταλλα επιρρεπή στο σχηματισμό παθητικών μεμβρανών στην επιφάνειά τους, έστω και με τη βία, η προσθήκη παραγόντων ελέγχου σε ένα οξειδωτικό περιβάλλον απλώς οδηγεί σε προληπτική συγκράτηση του μετάλλου υπό συνθήκες αναγωγής, όταν η οξείδωση καταστέλλεται ενεργητικά, δηλαδή στο παρουσία ενός πρόσθετου σε ένα επιθετικό περιβάλλον, αποδεικνύεται ενεργειακά δυσμενής .
Υπάρχει ένας άλλος τρόπος να διατηρήσετε το μέταλλο σε συνθήκες αναγωγής, εάν δεν είναι δυνατό να χρησιμοποιήσετε έναν αναστολέα - να εφαρμόσετε μια πιο ενεργή επίστρωση: ένας γαλβανισμένος κάδος δεν σκουριάζει, καθώς ο ψευδάργυρος της επίστρωσης διαβρώνεται κατά την επαφή με το περιβάλλον πριν από ο σίδηρος, δηλαδή, δέχεται το χτύπημα στον εαυτό του, καθώς είναι πιο ενεργό μέταλλο, ο ψευδάργυρος είναι πιο πιθανό να εισέλθει σε χημική αντίδραση.
Ο πυθμένας ενός πλοίου προστατεύεται συχνά με τον ίδιο τρόπο: ένα κομμάτι πέλματος προσαρμόζεται σε αυτό, και στη συνέχεια το πέλμα καταστρέφεται και το κάτω μέρος παραμένει άθικτο.
Η ηλεκτροχημική αντιδιαβρωτική προστασία των υπόγειων βοηθητικών εγκαταστάσεων είναι επίσης ένας πολύ συνηθισμένος τρόπος για την καταπολέμηση του σχηματισμού σκουριάς σε αυτά. Οι συνθήκες ανάκτησης δημιουργούνται εφαρμόζοντας ένα αρνητικό δυναμικό καθόδου στο μέταλλο και σε αυτόν τον τρόπο, η διαδικασία οξείδωσης μετάλλου δεν μπορεί πλέον να προχωρήσει απλά ενεργειακά.
Θα μπορούσε κανείς να ρωτήσει γιατί οι επιφάνειες που κινδυνεύουν από διάβρωση απλώς δεν βάφονται με χρώμα, γιατί να μην επισμάλουν το τμήμα που είναι ευάλωτο στη διάβρωση κάθε φορά; Γιατί υπάρχουν διαφορετικοί τρόποι;
Η απάντηση είναι απλή. Το σμάλτο μπορεί να καταστραφεί, για παράδειγμα, το χρώμα του αυτοκινήτου μπορεί να σπάσει σε δυσδιάκριτο μέρος και το σώμα θα αρχίσει να σκουριάζει σταδιακά αλλά συνεχώς, καθώς ενώσεις θείου, άλατα, νερό, οξυγόνο αέρα θα ρέουν σε αυτό το μέρος και ως αποτέλεσμα, το σώμα θα καταρρεύσει.
Για να αποτρέψουν μια τέτοια εξέλιξη γεγονότων, καταφεύγουν σε πρόσθετη αντιδιαβρωτική θεραπεία του σώματος. Ένα αυτοκίνητο δεν είναι ένα εμαγιέ πιάτο, το οποίο, αν το σμάλτο καταστραφεί, μπορεί απλά να πεταχτεί και να αγοράσει ένα καινούργιο.
Τρέχουσα κατάσταση πραγμάτων
Παρά τη φαινομενική γνώση και επεξεργασία του φαινομένου της διάβρωσης, παρά τις ευέλικτες μεθόδους προστασίας που χρησιμοποιούνται, η διάβρωση εξακολουθεί να αποτελεί έναν συγκεκριμένο κίνδυνο. Οι αγωγοί καταστρέφονται και αυτό οδηγεί σε εκπομπές πετρελαίου και αερίου, πτώση αεροπλάνων, συντριβή τρένων. Η φύση είναι πιο περίπλοκη από ό,τι μπορεί να φαίνεται με την πρώτη ματιά, και η ανθρωπότητα έχει ακόμα πολλές πτυχές της διάβρωσης να εξερευνήσει.
Έτσι, ακόμη και τα ανθεκτικά στη διάβρωση κράματα είναι ανθεκτικά μόνο σε ορισμένες προβλέψιμες συνθήκες για τις οποίες προορίζονταν αρχικά. Για παράδειγμα, οι ανοξείδωτοι χάλυβες δεν ανέχονται τα χλωρίδια και επηρεάζονται από αυτά - παρουσιάζονται διάβρωση, διάτρηση και διακρυσταλλική διάβρωση.
Εξωτερικά, χωρίς ίχνος σκουριάς, η δομή μπορεί ξαφνικά να καταρρεύσει εάν στο εσωτερικό σχηματιστούν μικρές, αλλά πολύ βαθιές βλάβες. Οι μικρορωγμές που διαπερνούν το πάχος του μετάλλου είναι αόρατες από το εξωτερικό.
Ακόμη και ένα κράμα που δεν υπόκειται σε διάβρωση μπορεί ξαφνικά να ραγίσει όταν βρίσκεται υπό παρατεταμένη μηχανική καταπόνηση - απλώς μια τεράστια ρωγμή θα καταστρέψει ξαφνικά τη δομή. Αυτό έχει ήδη συμβεί σε όλο τον κόσμο με μεταλλικές κατασκευές κτιρίων, μηχανήματα, ακόμη και αεροπλάνα και ελικόπτερα.
Αντρέι Πόβνι
MOU Γυμνάσιο στο χωριό Novopavlovka
Περιοχή Petrovsk-Zabaykalsky του Zabaikalsky Krai
Ερευνητική εργασία με θέμα:
Γιατί είναι σκουριασμένο το νερό;
Η εργασία έγινε από μαθητή της Β' τάξης
Ιονίνσκι Ντμίτρι,
Novopavlovka
ΕΙΣΑΓΩΓΗ | |
Θεωρητικό μέρος | |
Τι είναι η σκουριά | |
Ο ρόλος των μετάλλων στην ανθρώπινη ζωή | |
Πρακτικό μέρος | |
ΕΜΠΕΙΡΙΑ 1. «Σε ποιο νερό σκουριάζουν τα μέταλλα πιο γρήγορα» | |
ΕΜΠΕΙΡΙΑ 2. «Σε ποιο περιβάλλον σκουριάζουν τα μέταλλα πιο γρήγορα» | |
ΕΜΠΕΙΡΙΑ 3. "Πώς διαφορετικά μέταλλα αντιστέκονται στη διάβρωση" | |
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ | |
ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΜΕΝΗΣ ΛΟΓΟΤΕΧΝΙΑΣ |
ΕΙΣΑΓΩΓΗ
Παρατήρησα ότι αν το νερό δεν αντληθεί από το πηγάδι για κάποιο χρονικό διάστημα, τότε γίνεται κιτρινωπό χρώμα. Αναρωτιόμουν γιατί κιτρινίζει το νερό; Έμαθα από τον μπαμπά μου ότι ήταν σκουριά.
Στόχος της εργασίας: μάθετε γιατί σχηματίζεται σκουριά στο σίδερο, σε ποια διαλύματα σχηματίζεται σκουριά και μάθετε μεθόδους προστασίας από τη σκουριά.
Για να επιτευχθεί αυτός ο στόχος, είναι απαραίτητο να λυθούν μια σειρά από καθήκοντα:
Μάθετε τι είναι η σκουριά, γιατί εμφανίζεται (θεωρητικά).
· Από εμπειρία, πάρτε σκουριά σε σιδερένια καρφιά στο σπίτι σε διάφορα περιβάλλοντα.
· Αναλύστε και συγκρίνετε τα αποτελέσματα των παρατηρήσεων αυτού του πειράματος και εξάγετε συμπεράσματα.
Αντικείμενο μελέτης: σιδερένιο καρφί σε δοκιμαστικούς σωλήνες με διάφορα διαλύματα.
Ερευνητικές μέθοδοι:
μελέτη της λογοτεχνίας?
Παρατηρήσεις
ανάλυση των ληφθέντων δεδομένων·
γενίκευση.
έβαλα μπροστά υπόθεση:ο σίδηρος καταστρέφεται, δηλαδή σκουριάζει, σε τυχόν διαλύματα.
Για τη διεξαγωγή αυτής της μελέτης, η δασκάλα μου Lyudmila Sergeevna και εγώ μελετήσαμε ειδική λογοτεχνία (οι συγγραφείς αναφέρονται στον κατάλογο των αναφορών). Με τη συμμετοχή της οικογένειάς μου έστησα πειράματα, παρατήρησα, ανέλυσα και έβγαλα συμπεράσματα.
ΚΥΡΙΩΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ
Θεωρητικό μέρος
Τι είναι η σκουριά
Αρχικά, διάβασα στο επεξηγηματικό λεξικό του Ozhegov τι είναι η σκουριά;
RZAVCHINA, - s, f.
1. Κοκκινοκαφέ επίστρωση σιδήρου, που σχηματίζεται ως αποτέλεσμα οξείδωσης και οδηγεί στην καταστροφή του μετάλλου, καθώς και ίχνος σε κάτι. από μια τέτοια επίθεση. Κάποιο ποτάμι εμφανίστηκε στην ψυχή μου.(μτφρ.: κάτι διαβρωτικό, βασανιστικό).
2. Καφέ μεμβράνη σε νερό βάλτου.
Jpg" width="252" height="237">
Η σκουριά εμφανίζεται όταν η ατμόσφαιρα αλληλεπιδρά με το σίδηρο. Η διαδικασία σχηματισμού του ονομάζεται σκουριά ή διάβρωση. Η διάβρωση είναι η αυθόρμητη καταστροφή των μετάλλων ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης με το περιβάλλον. Η διαδικασία σκουριάς του σιδήρου ξεκινά μόνο όταν υπάρχει υγρασία στον αέρα. Όταν μια σταγόνα νερού χτυπήσει την επιφάνεια ενός προϊόντος σιδήρου, μετά από λίγο, μπορείτε να παρατηρήσετε μια αλλαγή στο χρώμα του. Η σταγόνα γίνεται θολή και σταδιακά γίνεται καφέ. Αυτό υποδηλώνει την εμφάνιση προϊόντων διάβρωσης σιδήρου στο σημείο επαφής του νερού με την επιφάνεια.
Ο ρόλος των μετάλλων στην ανθρώπινη ζωή
Στην καθημερινή ζωή, τα μέταλλα χρησιμοποιούνται παντού. Ζούμε στον κόσμο των μετάλλων. Στο σπίτι, στο δρόμο, στο λεωφορείο - παντού μας περιβάλλουν μεταλλικά αντικείμενα. Απλώς δεν μπορούμε να φανταστούμε τη ζωή μας χωρίς αυτούς.
Σίδερο- χημικό στοιχείο, ασημί-λευκό μέταλλο. Στην καθαρή του μορφή, πρακτικά δεν χρησιμοποιείται λόγω της χαμηλής αντοχής του. Κατά κανόνα, χρησιμοποιούνται κράματα με βάση το σίδηρο - χάλυβας και χυτοσίδηρος.
Ατσάλιείναι ο σημαντικότερος τύπος κραμάτων σιδήρου. Διακρίνεται από τον καθαρό σίδηρο από περιεκτικότητα σε άνθρακα μικρότερη από 2%, αλλά αυτή η μικρή προσθήκη είναι που δίνει στο κράμα μια σκληρότητα που δεν έχει ο σίδηρος. Το τεχνικό και οικονομικό επίπεδο ανάπτυξης του κράτους εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το πόσο χάλυβας τήκεται στη χώρα κατά κεφαλήν.
Αλουμίνιοχρησιμοποιείται στην κατασκευή αεροσκαφών γιατί είναι πολύ δυνατό και ελαφρύ. Σε αντίθεση με το σίδηρο, το αλουμίνιο δεν φοβάται την υγρασία και δεν σκουριάζει, επομένως τα προϊόντα που κατασκευάζονται από αυτό δεν χρειάζονται προστατευτικές επικαλύψεις.
Ψευδάργυροςχρησιμεύει ως πρόσθετο στον χαλκό, αλλά χρησιμοποιείται συχνά στην καθαρή του μορφή. Ο ψευδάργυρος έχει καλές ιδιότητες χύτευσης, επομένως εξαρτήματα για διάφορα μηχανήματα χυτεύονται από αυτόν. Συνήθως βλέπουμε αυτό το μπλε-λευκό μέταλλο με ένα χαρακτηριστικό διάστικτο σχέδιο σε νέους σωλήνες αποχέτευσης και μεταλλικούς κάδους. Όλα αυτά τα προϊόντα είναι κατασκευασμένα από το λεγόμενο σίδερο στέγης - μαλακό φύλλο χάλυβα επικαλυμμένο με ένα λεπτό στρώμα ψευδαργύρου. Προστατεύει το βασικό μέταλλο από τη σκουριά. Αυτός ο σίδηρος ονομάζεται γαλβανισμένος.
ΧαλκόςΕίναι πολύ πλαστικό και μεταφέρει το ηλεκτρικό ρεύμα καλύτερα από άλλα μέταλλα (με εξαίρεση το πολύτιμο ασήμι). Αυτές οι ιδιότητες επιτρέπουν τη χρήση του σε ηλεκτρικά καλώδια. Εδώ θεωρείται το νούμερο ένα μέταλλο.
Ασήμι. Οι αρχαίοι τροχίσκοι, οι σιδηρουργοί και οι κοσμηματοπώλες εκτιμούσαν αυτό το μέταλλο για την απαλότητα και την ευκαμψία του στην επεξεργασία. Από την εποχή της αρχαίας Ελλάδας μέχρι τις αρχές αυτού του αιώνα, το μεγαλύτερο μέρος του εξορυσσόμενου αργύρου πήγαινε στην κοπή νομισμάτων και το υπόλοιπο στην κατασκευή κοσμημάτων, μαχαιροπήρουνων και σκευών. Σήμερα, το ασήμι εκτιμάται επίσης για το γεγονός ότι άγει τον ηλεκτρισμό καλύτερα από οποιοδήποτε μέταλλο. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιείται ευρέως στην ηλεκτρική μηχανική. Πολύ ασήμι πηγαίνει στην κατασκευή μπαταριών, αλλά ακόμα περισσότερο - στην παραγωγή φωτογραφιών και υλικών φιλμ. Το μέταλλο έχει ένα ακόμη πλεονέκτημα: σκοτώνει παθογόνα μικρόβια. Ως εκ τούτου, παρασκευάζονται φάρμακα στη βάση του, με τα οποία πλένονται πυώδεις πληγές, βακτηριοκτόνο χαρτί εμποτισμένο με ενώσεις αργύρου εφαρμόζεται στο σώμα για την επούλωση μικρών πληγών. Το ασήμι χρησιμοποιείται επίσης σε εργοστάσια καθρεφτών.
Τα κράματα με βάση το σίδηρο υποφέρουν περισσότερο από τη διάβρωση. «Η σκουριά τρώει το σίδερο» είναι ένα παλιό αλλά αληθινό ρητό. Περίπου το 10% του εξορυσσόμενου μετάλλου χάνεται για πάντα. Η διάβρωση ακολουθείται από τη διάβρωση - την καταστροφή μεταλλικών προϊόντων. Μετά από αυτό, το μέταλλο δεν είναι πλέον κατάλληλο. Κι όμως, τα 2/3 των μετάλλων επιστρέφουν στην παραγωγή μετά την εκ νέου τήξη τους σε φούρνους ανοιχτής εστίας. Γι' αυτό είναι σημαντικό να συλλέγετε παλιοσίδερα.
Αποφάσισα να πειραματιστώ με σιδερένια καρφιά τοποθετώντας τα σε διάφορα περιβάλλοντα.
Πρακτικό μέρος
ΕΜΠΕΙΡΙΑ 1. Σε ποιο νερό σκουριάζουν πιο γρήγορα τα μέταλλα;
Σκοπός εμπειρίας: μάθετε σε ποιο νερό σκουριάζει το σίδερο πιο γρήγορα
Πήρα νερό από 4 πηγές (από πηγάδι, από ποτάμι, αποσταγμένο, χιόνι) και έβαλα πανομοιότυπα σιδερένια καρφιά σε αυτό. Στις ίδιες συνθήκες ήταν και οι τράπεζες με νερό. Μετά από 2 ημέρες, το νερό έγινε κίτρινο, μετά από μια εβδομάδα, εμφανίστηκε σκουριά στα νύχια, μετά από ένα μήνα, το στρώμα σκουριάς μεγάλωσε σημαντικά. Σκουριά σχηματίστηκε σε όλα τα νύχια, ανεξάρτητα από την πηγή νερού που βρίσκονταν.
Νερό πηγαδιού | Νερό από το ποτάμι | Απεσταγμένο νερό | ||
Βάλτε τα νύχια στο νερό |
||||
Το νερό έγινε κίτρινο | Το νερό έγινε κίτρινο | Το νερό έγινε κίτρινο | Το νερό έγινε κίτρινο |
|
Σκουριά στο νύχι | Σκουριά στο νύχι | Σκουριά στο νύχι | Σκουριά στο νύχι |
|
Το στρώμα της σκουριάς μεγαλώνει | Το στρώμα της σκουριάς μεγαλώνει | Το στρώμα της σκουριάς μεγαλώνει | Το στρώμα της σκουριάς μεγαλώνει |
συμπέρασμα: σχηματίζεται σκουριά στο σίδερο σε οποιοδήποτε νερό.
ΕΜΠΕΙΡΙΑ 2. «Σε ποιο περιβάλλον σκουριάζουν πιο γρήγορα τα μέταλλα»
Στόχος εμπειρία: μάθετε σε ποιο περιβάλλον το σίδερο σκουριάζει πιο γρήγορα
Αποφάσισα να μάθω σε ποιο περιβάλλον σκουριάζει πιο γρήγορα το σίδερο. Για να γίνει αυτό, πήραμε 4 δοχεία νερό από το πηγάδι. Στο πρώτο πρόσθεσα αλάτι, στο δεύτερο ζάχαρη, στο τρίτο σόδα και στο τέταρτο ξύδι. Σε κάθε βάζο χαμήλωσε ένα σιδερένιο καρφί.
Μετά από 2 μέρες:
ένα μικρό κίτρινο ίζημα εμφανίστηκε στο νερό με αλάτι, το ίδιο το διάλυμα παρέμεινε διαφανές.
το διάλυμα με τη ζάχαρη έγινε κίτρινο.
Ένα διάλυμα με διάφανο ξύδι στα τοιχώματα των φυσαλίδων του βάζου.
Ενα μήνα αργότερα:
ένα στρώμα κρυστάλλων σκουριάς και αλατιού στο νύχι εμφανίστηκε στο νερό με αλάτι.
Το διάλυμα με τη ζάχαρη έχει λαμπρύνει, δεν υπάρχει σκουριά.
Δεν υπήρξαν αλλαγές στο νερό με σόδα.
Το διάλυμα ξιδιού είναι σκούρο καφέ, στο κάτω μέρος του βάζου υπάρχουν σωματίδια ενός νυχιού.
Νερό με ζάχαρη | Θαλασσινό νερό | Νερό με σόδα | Νερό με ξύδι |
|
Βάλτε τα νύχια σε διάφορα διαλύματα |
||||
Το διάλυμα έγινε κίτρινο | Μικρό κίτρινο ίζημα, διαυγές διάλυμα | Χωρίς αλλαγές | Το διάλυμα είναι διαφανές, υπάρχουν φυσαλίδες στα τοιχώματα του βάζου |
|
Το διάλυμα φωτίστηκε, δεν υπάρχει σκουριά | Στο νύχι εμφανίστηκε ένα στρώμα από κρυστάλλους σκουριάς και αλατιού | Χωρίς αλλαγές | Το διάλυμα είναι σκούρο καφέ, στο κάτω μέρος του βάζου υπάρχουν σωματίδια ενός νυχιού |
συμπέρασμα: δεν σχηματίζεται σκουριά σε αλκαλικό περιβάλλον. σε όξινο περιβάλλον, ο σίδηρος καταστρέφεται.
ΕΜΠΕΙΡΙΑ 3 . "Πώς τα διαφορετικά μέταλλα αντιστέκονται στη διάβρωση"
Σκοπός εμπειρίας: μάθετε αν σχηματίζεται σκουριά σε άλλα μέταλλα
Ήθελα να μάθω αν σχηματίζεται σκουριά σε άλλα μέταλλα. Πήρα 4 διαφορετικά μέταλλα (χαλκό, αλουμίνιο, ψευδάργυρο, σίδηρο) και τα έβαλα σε νερό. Ξεχωριστά βάλτε ένα βαμμένο σιδερένιο καρφί μέσα στο νερό. Μετά από 2 ημέρες, το νερό με το σίδερο σκουριάστηκε και δεν σχηματίστηκε σκουριά σε άλλα μέταλλα ούτε μετά από ένα μήνα. Το νερό με βαμμένο καρφί δεν σκουριάζει.
συμπέρασμα: η σκουριά σχηματίζεται μόνο όταν το νερό αλληλεπιδρά με το σίδηρο.
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ
Κατά τη διάρκεια της έρευνάς μου, προσπάθησα να μάθω γιατί σχηματίζεται σκουριά στο σίδηρο, σε ποια διαλύματα σχηματίζεται η σκουριά και να ανακαλύψω μεθόδους προστασίας από τη σκουριά. Το παράδειγμα της μελέτης δείχνει ότι το νερό είναι ένα ευνοϊκό περιβάλλον για την εμφάνιση σκουριάς, από ποια πηγή και αν προέρχεται. Ένα αλκαλικό περιβάλλον είναι ευνοϊκό για την προστασία του σιδήρου από τη σκουριά. Σε όξινο περιβάλλον, ο σίδηρος διασπάται πιο γρήγορα. Ο σίδηρος μπορεί να διατηρηθεί εάν δεν επιτρέπεται να έρθει σε επαφή με το νερό, γι 'αυτό είναι απαραίτητο να πραγματοποιηθεί χρώση.
ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΜΕΝΗΣ ΛΟΓΟΤΕΧΝΙΑΣ
2. Μεγάλη εγκυκλοπαίδεια «Γιατί».- Μ.: «ROSMEN», 2006
3. Γνωρίζω τον κόσμο. AST, 1999
- Σε επαφή με 0
- Google+ 0
- Εντάξει 0
- Facebook 0
