La taxa de corrosió és un paràmetre multifactorial que depèn tant de les condicions ambientals externes com de les propietats internes del material. A la documentació normativa i tècnica, hi ha certes restriccions sobre els valors admissibles de destrucció de metalls durant el funcionament d'equips i estructures d'edificis per garantir el seu funcionament sense problemes. En enginyeria, no hi ha un mètode universal per determinar la taxa de corrosió. Això es deu a la complexitat de tenir en compte tots els factors. El mètode més fiable és estudiar l'historial de funcionament de la instal·lació.
Criteris
Actualment, s'utilitzen diverses taxes de corrosió en el disseny d'enginyeria:
- Segons el mètode directe d'avaluació: reducció de la massa d'una peça metàl·lica per unitat de superfície - indicador de pes (mesurat en grams per 1 m2 durant 1 hora); profunditat de dany (o permeabilitat del procés de corrosió), mm/any; la quantitat de la fase gasosa alliberada dels productes de corrosió; el temps durant el qual apareix el primer dany per corrosió; nombre de centres de corrosió per unitat d'àreasuperfícies que van aparèixer durant un període de temps determinat.
- Estimat indirectament: intensitat del corrent de corrosió electroquímica; resistència elèctrica; canvi en les característiques físiques i mecàniques.
El primer indicador de valoració directa és el més comú.
Fórmules de càlcul
En el cas general, la pèrdua de pes que determina la taxa de corrosió del metall es troba mitjançant la fórmula següent:
Vkp=q/(St), on q és la disminució de la massa del metall, g;
S – àrea de superfície des de la qual es va transferir el material, m2;
t – període de temps, hores
Per a xapa i petxines fetes amb ella, determineu l'índex de profunditat (mm/any):
H=m/t, m és la profunditat de penetració al metall.
Hi ha la següent relació entre el primer i el segon indicador descrits anteriorment:
H=8, 76Vkp/ρ, on ρ és la densitat del material.
Factors principals que afecten la taxa de corrosió
Els següents grups de factors influeixen en la taxa de destrucció del metall:
- intern, relacionat amb la naturalesa física i química del material (estructura de fases, composició química, rugositat superficial de la peça, tensions residuals i operatives del material i altres);
- extern (condicions ambientals, velocitat de moviment d'un medi corrosiu, temperatura, composició de l'atmosfera, presència d'inhibidors o estimulants, i altres);
- mecànic (desenvolupament d'esquerdes de corrosió, destrucció del metall sota l'acció de càrregues cícliques,cavitació i corrosió per fretting);
- funcions de disseny (selecció del grau de metall, espais entre peces, requisits de rugositat).
Propietats físiques i químiques
Els factors de corrosió interna més importants són els següents:
- Estabilitat termodinàmica. Per determinar-lo en solucions aquoses s'utilitzen diagrames de Pourbaix de referència, al llarg de l'eix d'abscisses del qual es representa el pH del medi, i al llarg de l'eix d'ordenades, el potencial redox. Un canvi potencial en la direcció positiva significa una major estabilitat del material. De manera provisional, es defineix com el potencial d'equilibri normal del metall. En realitat, els materials es corroeixen a diferents velocitats.
- La posició d'un àtom a la taula periòdica dels elements químics. Els metalls més susceptibles a la corrosió són els metalls alcalins i els alcalinotèrres. La velocitat de corrosió disminueix a mesura que augmenta el nombre atòmic.
- Estructura de cristall. Té un efecte ambigu sobre la destrucció. L'estructura de gra gruixut en si no condueix a un augment de la corrosió, però és favorable per al desenvolupament de la destrucció selectiva intergranular dels límits del gra. Els metalls i els aliatges amb una distribució homogènia de fases corroeixen de manera uniforme, mentre que els que tenen una distribució no uniforme corroeixen segons un mecanisme focal. La disposició mútua de les fases realitza la funció de l'ànode i el càtode en un entorn agressiu.
- Inhomogeneïtat energètica dels àtoms de la xarxa cristal·lina. Els àtoms amb més energia es troben a les cantonades de les caresmicrorugososes i són centres actius de dissolució durant la corrosió química. Per tant, un mecanitzat acurat de les peces metàl·liques (polit, polit, acabat) augmenta la resistència a la corrosió. Aquest efecte també s'explica per la formació de pel·lícules d'òxid més denses i contínues sobre superfícies llises.
Influència de l'acidesa mitjana
En el procés de corrosió química, la concentració d'ions d'hidrogen afecta els punts següents:
- solubilitat dels productes corrosius;
- formació de pel·lícules d'òxid protectores;
- taxa de destrucció de metalls.
Quan el pH està en el rang de 4-10 unitats (solució àcida), la corrosió del ferro depèn de la intensitat de la penetració d'oxigen a la superfície de l'objecte. En solucions alcalines, la velocitat de corrosió primer disminueix a causa de la passivació de la superfície i després, a pH >13, augmenta com a resultat de la dissolució de la pel·lícula d'òxid protectora.
Per a cada tipus de metall hi ha la seva pròpia dependència de la intensitat de destrucció de l'acidesa de la solució. Els metalls nobles (Pt, Ag, Au) són resistents a la corrosió en un ambient àcid. Zn, Al es destrueixen ràpidament tant en àcids com en àlcalis. Ni i Cd són resistents als àlcalis, però es corroeixen fàcilment en àcids.
Composició i concentració de solucions neutres
La taxa de corrosió en solucions neutres depèn més de les propietats de la sal i la seva concentració:
- Durant la hidròlisi de sals aen un ambient corrosiu, es formen ions que actuen com a activadors o retardadors (inhibidors) de la destrucció del metall.
- Aquells compostos que augmenten el pH també augmenten la velocitat del procés destructiu (per exemple, carbonato de sosa) i els que redueixen l'acidesa la disminueixen (clorur d'amoni).
- En presència de clorurs i sulfats a la solució, la destrucció s'activa fins que s'assoleix una certa concentració de sals (que s'explica per la intensificació del procés de l'ànode sota la influència dels ions clorur i sofre), i després disminueix gradualment a causa d'una disminució de la solubilitat de l'oxigen.
Alguns tipus de sals són capaços de formar una pel·lícula insoluble (per exemple, fosfat de ferro). Això ajuda a protegir el metall de més destruccions. Aquesta propietat s'utilitza quan s'apliquen neutralitzadors d'òxid.
Inhibidors de la corrosió
Els inhibidors de la corrosió (o inhibidors) es diferencien pel seu mecanisme d'acció sobre el procés redox:
- Ànode. Gràcies a ells es forma una pel·lícula passiva. Aquest grup inclou compostos basats en cromats i bicromats, nitrats i nitrits. L'últim tipus d'inhibidors s'utilitza per a la protecció interoperacional de peces. Quan s'utilitzen inhibidors de corrosió anòdics, primer cal determinar-ne la concentració mínima de protecció, ja que afegir-hi petites quantitats pot provocar un augment de la taxa de destrucció.
- Càtode. El mecanisme de la seva acció es basa en una disminució de la concentració d'oxigen i, en conseqüència, una desacceleració del procés catòdic.
- Blindatge. Aquests inhibidors aïllen la superfície metàl·lica formant compostos insolubles que es dipositen com a capa protectora.
L'últim grup inclou neutralitzadors d'òxid, que també s'utilitzen per netejar òxids. Normalment contenen àcid fosfòric. Sota la seva influència, es produeix la fosfatació metàl·lica: la formació d'una forta capa protectora de fosfats insolubles. Els neutralitzadors s'apliquen amb una pistola o corró. Després de 25-30 minuts, la superfície adquireix un color blanc-gris. Després que la composició s'assequi, s'apliquen pintures i vernissos.
Acció mecànica
Un augment de la corrosió en un entorn agressiu es veu facilitat per tipus d'acció mecànica com:
- Tenses internes (durant l'emmotllament o tractament tèrmic) i externes (sota la influència d'una càrrega aplicada externament). Com a resultat, es produeix una inhomogeneïtat electroquímica, l'estabilitat termodinàmica del material disminueix i es forma un trencament per corrosió. Especialment ràpida és la destrucció sota càrregues de tracció (es formen esquerdes en plans perpendiculars) en presència d'anions oxidants, per exemple, NaCl. Un exemple típic de dispositius subjectes a aquest tipus de destrucció són les peces de calderes de vapor.
- Acció dinàmica alterna, vibració (fatiga per corrosió). Hi ha una disminució intensa del límit de fatiga, es formen múltiples microesquerdes, que després es fusionen en una de gran. NúmeroEls cicles fins al fracàs depèn en major mesura de la composició química i de fase dels metalls i aliatges. Els eixos de la bomba, les molles, les pales de la turbina i altres equips estan subjectes a aquesta corrosió.
- Frigació de les peces. La corrosió ràpida es deu al desgast mecànic de les pel·lícules protectores a la superfície de la peça i a la interacció química amb el medi ambient. En líquid, la taxa de destrucció és menor que a l'aire.
- Impacte de la cavitació. La cavitació es produeix quan es viola la continuïtat del flux de líquid com a resultat de la formació de bombolles de buit que col·lapsen i creen un efecte pulsatori. Com a resultat, es produeixen danys profunds de naturalesa local. Aquest tipus de corrosió es veu sovint en aparells químics.
Factors de disseny
Quan es dissenyen elements que funcionen en condicions agressives, s'ha de tenir en compte que la taxa de corrosió augmenta en els casos següents:
- quan entren en contacte metalls diferents (com més gran sigui la diferència de potencial de l'elèctrode entre ells, més gran serà la força actual del procés electroquímic de destrucció);
- en presència de concentradors d'esforços mecànics (solcs, solcs, forats i altres);
- amb poca neteja de la superfície mecanitzada, ja que això provoca parells galvànics en curtcircuit local;
- amb una diferència significativa de temperatura de les parts individuals de l'aparell (es formen cèl·lules galvàniques tèrmiques);
- en presència de zones estancades (ranures, buits);
- en formar-seesforços residuals, especialment en juntes soldades (per eliminar-les, cal preveure un tractament tèrmic - recuit).
Mètodes d'avaluació
Hi ha diverses maneres d'avaluar la taxa de destrucció dels metalls en entorns agressius:
- Laboratori: proves de mostres en condicions simulades artificialment properes a les reals. El seu avantatge és que et permeten reduir el temps de l'estudi.
- Camp - celebrat en condicions naturals. Porten molt de temps. L'avantatge d'aquest mètode és obtenir informació sobre les propietats del metall en les condicions d'operació posterior.
- Proves in situ d'objectes metàl·lics acabats a l'entorn natural.
