Πιστεύετε ότι η σκουριά είναι πρόβλημα για τους 15χρονους ιδιοκτήτες Zhiguli; Αλίμονο, τα αυτοκίνητα εγγύησης καλύπτονται επίσης με κόκκινες κηλίδες, ακόμα κι αν το αμάξωμα είναι γαλβανισμένο. Καταλαβαίνουμε πώς να φροντίζουμε σωστά το μέταλλο και αν είναι δυνατόν να το προστατέψουμε από τη διάβρωση μια για πάντα.
Τι είναι ένα σώμα; Η κατασκευή είναι κατασκευασμένη από λεπτή λαμαρίνα, με διαφορετικά κράματα και με πολλές συγκολλημένες ενώσεις. Και όμως δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι το σώμα χρησιμοποιείται ως "μείον" για το ενσωματωμένο δίκτυο, δηλαδή, μεταφέρει συνεχώς ρεύμα. Ναι, απλά πρέπει να σκουριάσει! Ας προσπαθήσουμε να καταλάβουμε τι συμβαίνει στο αμάξωμα του αυτοκινήτου και πώς να το αντιμετωπίσουμε.
Τι είναι η σκουριά;
Η διάβρωση του σιδήρου ή του χάλυβα είναι η διαδικασία οξείδωσης ενός μετάλλου με οξυγόνο παρουσία νερού. Η έξοδος είναι ενυδατωμένο οξείδιο σιδήρου - μια χαλαρή σκόνη που όλοι ονομάζουμε σκουριά.
Η καταστροφή του αμαξώματος του αυτοκινήτου χαρακτηρίζεται ως κλασικό παράδειγμα ηλεκτροχημικής διάβρωσης. Αλλά το νερό και ο αέρας είναι μόνο ένα μέρος του προβλήματος. Εκτός από τις συνήθεις χημικές διεργασίες, σημαντικό ρόλο σε αυτό παίζουν τα γαλβανικά ζεύγη που προκύπτουν μεταξύ ηλεκτροχημικά ανομοιογενών ζευγών επιφανειών.
Μπορώ ήδη να δω πώς μια βαριεστημένη έκφραση εμφανίζεται στα πρόσωπα των αναγνωστών ανθρωπιστικών επιστημών. Μην φοβάστε τον όρο "γαλβανικό ζευγάρι" - δεν βρισκόμαστε σε μια διάλεξη για τη χημεία και δεν θα δώσουμε σύνθετους τύπους. Αυτό ακριβώς το ζευγάρι σε μια συγκεκριμένη περίπτωση είναι απλώς ένας συνδυασμός δύο μετάλλων.
Τα μέταλλα, είναι σχεδόν σαν άνθρωποι. Δεν τους αρέσει όταν κάποιος άλλος τους αγκαλιάζει. Φανταστείτε τον εαυτό σας σε ένα λεωφορείο. Ένας τσαλακωμένος άντρας στριμώχτηκε κοντά σου, χθες γιόρταζε με φίλους κάποια Ημέρα ενός γυμναστή σε μεγάλο υψόμετρο. Αυτό είναι αυτό που ονομάζεται απαράδεκτο γαλβανικό ζευγάρι στη χημεία. Αλουμίνιο και χαλκός, νικέλιο και ασήμι, μαγνήσιο και χάλυβας... Πρόκειται για «ορκισμένους εχθρούς» που σε στενή ηλεκτρική σύνδεση θα «καταβροχθιστούν» πολύ γρήγορα ο ένας τον άλλον.
Στην πραγματικότητα, κανένα μέταλλο δεν μπορεί να αντέξει πολύ σε στενή επαφή με έναν ξένο. Σκεφτείτε μόνοι σας: ακόμα κι αν μια ξανθιά με καμπύλες (ή μια γυναίκα με καστανά μαλλιά, για γούστο) κολλούσε πάνω σας, τότε στην αρχή θα είναι ωραίο ... Αλλά δεν θα σταθείτε έτσι όλη σας τη ζωή. Ειδικά στη βροχή. Και βρέχει; Τώρα όλα θα ξεκαθαρίσουν.
Υπάρχουν πολλά σημεία στο αυτοκίνητο όπου σχηματίζονται γαλβανικά ζευγάρια. Όχι άκυρο, αλλά «κανονικό». Σημεία συγκόλλησης, πάνελ αμαξώματος από διαφορετικά μέταλλα, διάφορα στοιχεία στερέωσης και συγκροτήματα, ακόμη και διαφορετικά σημεία στην ίδια πλάκα με διαφορετικά φινιρίσματα επιφανειών. Υπάρχει πάντα μια διαφορά δυναμικού μεταξύ όλων, πράγμα που σημαίνει ότι παρουσία ηλεκτρολύτη θα υπάρξει διάβρωση.
Περιμένετε, τι είναι ένας ηλεκτρολύτης; Ένας περίεργος οδηγός θα θυμάται ότι αυτό είναι ένα είδος καυστικού υγρού που χύνεται σε μπαταρίες. Και θα έχει δίκιο μόνο εν μέρει. Ηλεκτρολύτης είναι γενικά κάθε ουσία που μεταφέρει ρεύμα. Ένα διάλυμα ασθενούς οξέος χύνεται στην μπαταρία, αλλά δεν είναι απαραίτητο να ρίξετε οξύ στο αυτοκίνητο για να επιταχύνετε τη διάβρωση. Το συνηθισμένο νερό κάνει εξαιρετική δουλειά στις λειτουργίες ηλεκτρολυτών. Στην καθαρή (αποσταγμένη) μορφή του, δεν είναι ηλεκτρολύτης, αλλά καθαρό νερό δεν υπάρχει στη φύση ...
Έτσι, σε κάθε σχηματισμένο γαλβανικό ζεύγος, υπό την επίδραση του νερού, η καταστροφή του μετάλλου ξεκινά από την πλευρά της ανόδου - τη θετικά φορτισμένη πλευρά. Πώς να νικήσετε αυτή τη διαδικασία; Δεν μπορούμε να απαγορεύσουμε τη διάβρωση των μετάλλων μεταξύ τους, αλλά μπορούμε να αποκλείσουμε τον ηλεκτρολύτη από αυτό το σύστημα. Χωρίς αυτό, τα «επιτρεπτά» γαλβανικά ζευγάρια μπορούν να υπάρχουν για μεγάλο χρονικό διάστημα. Μακρύτερο από το αυτοκίνητο.
Πώς αντιμετωπίζουν οι κατασκευαστές τη σκουριά;
Ο ευκολότερος τρόπος προστασίας είναι να καλύψετε τη μεταλλική επιφάνεια με μια μεμβράνη από την οποία δεν θα διεισδύσει ο ηλεκτρολύτης. Και αν το μέταλλο είναι επίσης καλό, με χαμηλή περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες που προάγουν τη διάβρωση (για παράδειγμα, θείο), τότε το αποτέλεσμα θα είναι αρκετά αξιόλογο.
Αλλά μην παίρνετε τις λέξεις κυριολεκτικά. Η μεμβράνη είναι προαιρετικά πολυαιθυλένιο. Ο πιο κοινός τύπος προστατευτικής μεμβράνης είναι η βαφή και το αστάρι. Μπορεί επίσης να δημιουργηθεί από φωσφορικά άλατα μετάλλων με επεξεργασία της επιφάνειας με διάλυμα φωσφοροποίησης. Τα οξέα που περιέχουν φώσφορο που περιλαμβάνονται στη σύνθεσή του θα οξειδώσουν το ανώτερο στρώμα του μετάλλου, δημιουργώντας ένα πολύ δυνατό και λεπτό φιλμ.
Καλύπτοντας το φωσφορικό φιλμ με στρώματα ασταριού και βαφής, μπορείτε να προστατεύσετε το αμάξωμα του αυτοκινήτου για πολλά χρόνια, σύμφωνα με αυτή τη «συνταγή» τα σώματα προετοιμάζονταν για δεκαετίες και, όπως μπορείτε να δείτε, με μεγάλη επιτυχία - κατασκευάστηκαν πολλά αυτοκίνητα στη δεκαετία του '50 και του '60 μπόρεσαν να επιβιώσουν μέχρι την εποχή μας.
Όχι όμως όλα, γιατί με την πάροδο του χρόνου, το χρώμα είναι επιρρεπές σε ραγίσματα. Στην αρχή, τα εξωτερικά στρώματα δεν αντέχουν, μετά οι ρωγμές φτάνουν στο μέταλλο και στο φωσφορικό φιλμ. Και σε περίπτωση ατυχημάτων και επακόλουθων επισκευών, συχνά εφαρμόζονται επιστρώσεις χωρίς να τηρείται η απόλυτη καθαριότητα της επιφάνειας, αφήνοντας πάνω της μικρά σημεία διάβρωσης που περιέχουν πάντα λίγη υγρασία. Και κάτω από το φιλμ της βαφής, ένα νέο κέντρο καταστροφής αρχίζει να εμφανίζεται.
Μπορείτε να βελτιώσετε την ποιότητα της επίστρωσης, να χρησιμοποιείτε όλο και πιο ελαστικά χρώματα, το στρώμα των οποίων μπορεί να είναι λίγο πιο αξιόπιστο. Μπορεί να καλυφθεί με πλαστική μεμβράνη. Αλλά υπάρχει καλύτερη τεχνολογία. Η επίστρωση από χάλυβα με ένα λεπτό στρώμα μετάλλου με πιο ανθεκτικό φιλμ οξειδίου έχει χρησιμοποιηθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα. Η λεγόμενη λευκοσίδηρο - λαμαρίνα επικαλυμμένη με ένα λεπτό στρώμα κασσίτερου, είναι γνωστή σε όλους όσοι έχουν δει τενεκέ κονσέρβα τουλάχιστον μία φορά στη ζωή τους.
Ο κασσίτερος δεν έχει χρησιμοποιηθεί για να καλύψει αμαξώματα αυτοκινήτων για πολύ καιρό, αν και υπάρχουν ιστορίες για κονσέρβες αμαξωμάτων. Αυτό είναι ένας απόηχος της τεχνολογίας διόρθωσης ελαττωμάτων κατά τη σφράγιση με θερμή συγκόλληση, όταν μέρος της επιφάνειας καλύφθηκε χειροκίνητα με ένα παχύ στρώμα κασσίτερου και μερικές φορές τα πιο περίπλοκα και σημαντικά μέρη του αμαξώματος του αυτοκινήτου αποδείχτηκαν πραγματικά καλά προστατευμένα.
Σύγχρονες επικαλύψεις για την αποφυγή διάβρωσης εφαρμόζονται στο εργοστάσιο πριν από τη σφράγιση των πλαισίων του αμαξώματος, και ως «διασώστες» χρησιμοποιείται ψευδάργυρος ή αλουμίνιο. Και τα δύο αυτά μέταλλα, εκτός από το ότι έχουν ένα ισχυρό φιλμ οξειδίου, έχουν μια άλλη πολύτιμη ποιότητα - χαμηλότερη ηλεκτραρνητικότητα. Στο ήδη αναφερθέν γαλβανικό ζεύγος, το οποίο σχηματίζεται μετά την καταστροφή της εξωτερικής μεμβράνης βαφής, αυτοί, και όχι ο χάλυβας, θα παίξουν τον ρόλο της ανόδου και όσο θα μείνει λίγο αλουμίνιο ή ψευδάργυρος στον πίνακα, θα να καταστραφεί. Αυτή η ιδιότητα μπορεί να εκμεταλλευτεί με άλλο τρόπο, απλά προσθέτοντας λίγη σκόνη τέτοιων μετάλλων στο αστάρι με το οποίο είναι επικαλυμμένο το μέταλλο, το οποίο θα δώσει στο πλαίσιο του αμαξώματος μια επιπλέον ευκαιρία για μεγάλη διάρκεια ζωής.
Σε ορισμένες βιομηχανίες, όταν το καθήκον είναι η προστασία του μετάλλου, χρησιμοποιούνται και άλλες τεχνολογίες. Οι σοβαρές μεταλλικές κατασκευές μπορούν να εξοπλιστούν με ειδικές προστατευτικές πλάκες από αλουμίνιο και ψευδάργυρο, οι οποίες μπορούν να αλλάξουν με την πάροδο του χρόνου, ακόμη και με συστήματα ηλεκτροχημικής προστασίας. Χρησιμοποιώντας μια πηγή τάσης, ένα τέτοιο σύστημα μεταφέρει την άνοδο σε ορισμένα μέρη της κατασκευής που δεν φέρουν φορτίο. Δεν υπάρχουν τέτοια πράγματα στα αυτοκίνητα.
Ένα σάντουιτς πολλαπλών στρώσεων που αποτελείται από μια στρώση φωσφορικών αλάτων στην επιφάνεια χάλυβα ή ψευδαργύρου, μια στρώση ψευδαργύρου ή αλουμινίου, ένα αντιδιαβρωτικό αστάρι με ψευδάργυρο και πολλές στρώσεις χρώματος και βερνικιού, ακόμη και σε ένα πολύ επιθετικό περιβάλλον όπως το συνηθισμένο Ο αέρας της πόλης με την υγρασία, τη βρωμιά και το αλάτι, σας επιτρέπει να διατηρείτε τα πάνελ του αμαξώματος για δώδεκα περίπου χρόνια.
Σε μέρη όπου το στρώμα βαφής καταστρέφεται εύκολα (για παράδειγμα, στο κάτω μέρος), χρησιμοποιούνται παχιά στρώματα στεγανωτικών και μαστίχων, τα οποία προστατεύουν επιπλέον την επιφάνεια του χρώματος. Παλιά το λέγαμε «αντισκωριακό». Επιπλέον, συνθέσεις με βάση την παραφίνη και τα έλαια αντλούνται στις εσωτερικές κοιλότητες, με στόχο να εκτοπίσουν την υγρασία από τις επιφάνειες, βελτιώνοντας έτσι περαιτέρω την προστασία.
Καμία από τις μεθόδους από μόνη της δεν παρέχει 100% προστασία, αλλά μαζί επιτρέπουν στους κατασκευαστές να παρέχουν οκτώ έως δέκα χρόνια εγγύηση για την απουσία διάβρωσης του αμαξώματος. Ωστόσο, πρέπει να θυμόμαστε ότι η διάβρωση είναι σαν τον θάνατο. Η άφιξή του μπορεί να επιβραδυνθεί ή να αναβληθεί, αλλά δεν μπορεί να αποκλειστεί εντελώς. Γενικά τι λέμε στη σκουριά; Σωστό: Όχι σήμερα. Ή, για να παραφράσουμε ένα σύγχρονο κλασικό, «όχι φέτος».
a href="http://polldaddy.com/poll/8389175/"Έπρεπε να αντιμετωπίσετε τη σκουριά στο σώμα;/a
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.
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
Εάν αφήσετε ένα σιδερένιο αντικείμενο σε ένα υγρό και υγρό μέρος για αρκετές ημέρες, θα σκουριάσει, σαν να ήταν βαμμένο με κοκκινωπή μπογιά.
Τι είναι η σκουριά; Γιατί σχηματίζεται σε αντικείμενα από σίδηρο και χάλυβα; Η σκουριά είναι οξείδιο του σιδήρου. Σχηματίζεται ως αποτέλεσμα της «καύσης» του σιδήρου όταν συνδυάζεται με οξυγόνο διαλυμένο στο νερό.
Αυτό σημαίνει ότι ελλείψει υγρασίας και νερού στον αέρα, δεν υπάρχει καθόλου οξυγόνο διαλυμένο στο νερό και δεν σχηματίζεται σκουριά.
Εάν μια σταγόνα βροχής πέσει σε μια γυαλιστερή σιδερένια επιφάνεια, παραμένει διαφανής για μικρό χρονικό διάστημα. Ο σίδηρος και το οξυγόνο στο νερό αρχίζουν να αλληλεπιδρούν και σχηματίζουν ένα οξείδιο, δηλαδή σκουριά, μέσα στη σταγόνα. Το νερό γίνεται κοκκινωπό και η σκουριά επιπλέει στο νερό σαν μικρά σωματίδια. Όταν η σταγόνα εξατμιστεί, η σκουριά παραμένει, σχηματίζοντας ένα κοκκινωπό στρώμα στην επιφάνεια του σιδήρου.
Εάν η σκουριά έχει ήδη εμφανιστεί, θα αναπτυχθεί σε ξηρό αέρα. Αυτό συμβαίνει επειδή το πορώδες επίθεμα σκουριάς απορροφά την υγρασία στον αέρα - την προσελκύει και την συγκρατεί. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο είναι πιο εύκολο να αποτρέψετε τη σκουριά παρά να τη σταματήσετε μόλις εμφανιστεί. Το πρόβλημα της πρόληψης της σκουριάς είναι πολύ σημαντικό, αφού τα προϊόντα σιδήρου και χάλυβα πρέπει να αποθηκεύονται για μεγάλο χρονικό διάστημα. Μερικές φορές καλύπτονται με ένα στρώμα χρώματος ή πλαστικού. Τι θα κάνατε για να μην σκουριάσουν τα πολεμικά πλοία όταν δεν χρησιμοποιούνται; Αυτό το πρόβλημα επιλύεται με τη βοήθεια απορροφητών υγρασίας. Τέτοιοι μηχανισμοί αντικαθιστούν τον υγρό αέρα στα διαμερίσματα με ξηρό αέρα. Η σκουριά σε τέτοιες συνθήκες δεν μπορεί να εμφανιστεί!
- Σε επαφή με 0
- Google+ 0
- Εντάξει 0
- Facebook 0
