Korozja wżerowa: przyczyny. Metody ochrony metali przed korozją

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Korozja to zniszczenie powierzchni materiałów w wyniku aktywnie przebiegających procesów redoks. Zniszczenie warstw materiału prowadzi do spadku wytrzymałości, przewodności elektrycznej, zwiększonej kruchości i zahamowania innych właściwości metalu.

Podczas eksploatacji wyrobów metalowych są one narażone na różnego rodzaju destrukcyjne skutki, wśród których wyróżnia się korozja wżerowa. Jest najbardziej niebezpieczna i nieprzewidywalna.

Pitting

Na powierzchni wyrobów metalowych często można zauważyć niewielkie zagłębienia, kropki w kolorze brązowym lub brązowym. Naukowcy nazywają takie punkty wżerami, a proces ich powstawania nazywa się korozją wżerową. Występuje na powierzchni materiałów, które mają kontakt z wodą morską, roztworami różnych soli, środowiskami agresywnymi chemicznie i odbierają inne negatywne czynniki.

Korozja wżerowa dotyczy tylko metali i stopów pasywnych, rozwija się głównie w warstwie antykorozyjnej lub w miejscach różnych defektów. „Wrzody punktowe” mogą zakłócać pracę różnychprodukty: od cienkich membran i mikroukładów po kruszywa grubościenne. Ponadto ich wygląd przyczynia się do powstawania pęknięć korozyjnych, które znacznie obniżają określone właściwości materiału.

Schemat niszczenia metalu

Aby aktywować korozję wżerową, konieczna jest obecność dwóch odczynników - aktywatorów i pasywatorów. Aniony chloru, bromu, jodu najczęściej działają jako aktywatory - znajdują się w większości środowisk, w których eksploatowane są wyroby metalowe. Są adsorbowane na powierzchni metalu i tworzą rozpuszczalne kompleksy z jego składnikami.

Woda lub grupa hydroksylowa najczęściej działa jako pasywator. Sam proces niszczenia przebiega według następującego schematu:

1. Jony aktywatora są adsorbowane na powierzchni warstwy ochronnej (tlenkowej).
2. Istnieje proces zastępowania jonów tlenu jonami aktywatorów procesu.
3. Wytwarzana jest duża ilość rozpuszczalnych jonów, co powoduje rozpad folii.

W wyniku tego na powierzchni materiału powstaje różnica potencjałów, co prowadzi do pojawienia się lokalnych prądów i aktywacji gwałtownego procesu anodowego. Jednocześnie jony aktywujące przemieszczają się do centrów niszczenia, w wyniku czego postępuje korozja wżerowa.

Odmiany korozji wżerowej

Rodzaj korozji wżerowej różni się w zależności od warunków środowiskowych, głównie temperatury, kwasowości, składu chemicznego substancji. Pod wpływem tych czynników zmienia się kształt,wielkość dołów i ich położenie. Tak więc, w zależności od wielkości, rozróżnia się zniszczenie punktowe:

• mikroskopijny - rozmiar kropki mniejszy niż 0,1 mm;
• regularny - średnica wgłębień waha się od 0,1 do 1 mm;
• wrzodziejące, gdy formacje przekraczają 1 mm średnicy.

W zależności od lokalizacji korozja wżerowa może być otwarta lub zamknięta. W pierwszym przypadku wykrycie śladów zniszczenia jest prawie niemożliwe - konieczne jest użycie specjalnych urządzeń. Ten rodzaj korozji bardzo często prowadzi do awarii.

Odsłonięta rdza widoczna gołym okiem. Często wżery łączą się w jedną formację. W tym przypadku zniszczenie materiału nie następuje w głąb, ale wszerz, co powoduje defekty o dużej powierzchni.

Kształt dołów

Kształt wżerów zależy od pustek wewnątrz sieci krystalicznej, które powstają w pierwszych etapach procesu korozji. Najczęściej spotykane przetwory o nieregularnym kształcie – występują na powierzchni stali nierdzewnych, niskostopowych i węglowych, aluminium, chromu, stopów niklu, żelaza.

Półkuliste owrzodzenia powstają w wyniku izotropowego rozpuszczania. Ten proces jest podobny do elektropolerowania. To częściowo wyjaśnia lśniące dno półkolistych wgłębień. Najbardziej podatne na takie zniszczenia są wyroby z tytanu, aluminium, niklu i kob altu, a także struktury tantalowe. W przybliżeniu ten sam wyglądkorozja wżerowa stali nierdzewnych.

Poza tym wżery mogą być wielościenne i fasetowane. „Wrzody” tego drugiego typu bardzo często łączą się ze sobą, co prowadzi do dużych pęknięć półkulistych.

Przyczyny pojawienia się

Główne przyczyny korozji wżerowej to naruszenie technologii produkcji i mechaniczne oddziaływanie na materiał. W wyniku naruszenia technologii odlewania w metalu pojawiają się różne mikrowtrącenia, które naruszają jego strukturę. Najpopularniejszą inkluzję można nazwać zgorzeliną.

Z powodu uderzeń mechanicznych bardzo często na powierzchni produktów zaczyna rozwijać się korozja wżerowa. Przyczyny tego leżą w zniszczeniu górnej folii ochronnej, naruszeniu struktury wewnętrznej i pojawieniu się granic ziaren na powierzchni. Najczęstszy czynnik aktywujący proces można nazwać uderzeniem dynamicznym, które prowadzi do pojawienia się mikropęknięć.

Korozja wżerowa metali rozwija się szybciej na chropowatych powierzchniach, a także pod wpływem agresywnych środowisk – wody morskiej, roztworów kwasów.

Metody ochrony metalu przed korozją wżerową

Do ochrony produktów metalowych przed korozją wżerową stosuje się trzy główne metody:

1. Likwidacja układów zamkniętych za pomocą roztworów związków alkalicznych, siarczanów, chromianów.
2. Wprowadzenie do składu materiału składników o wysokiej odporności na rdzę wżerową - molibdenu,chrom, krzem.
3. Wykorzystanie technologii katody i anody do stworzenia warstwy ochronnej.

Wszystkie przedstawione metody ochrony metali przed korozją mają zastosowanie tylko w produkcji, ponieważ wymagają nowoczesnych urządzeń i dużych inwestycji. W życiu codziennym nie da się całkowicie wyeliminować ryzyka powstania wżerów. Osłabienie wpływu czynników o negatywnym działaniu można jedynie poprzez:

• powłoki antykorozyjne;
• poprawa warunków pracy produktów;
• zmniejszenie poziomu kwasowości środowiska, z którym styka się materiał.

Ale najbardziej efektywną i przystępną cenowo metodą jest dokładne polerowanie: zmniejszając chropowatość powierzchni, jednocześnie zwiększasz jej odporność na korozję. Jednak dla uzyskania najlepszego efektu lepiej jest stosować jednocześnie wszystkie metody ochrony metali przed korozją.