Download Hemijska korozija materijala PDF

TitleHemijska korozija materijala
File Size1.3 MB
Total Pages122
Document Text Contents
Page 1

U V O D

Konstrukcioni materijali izloženi su različitim hemijskim, fizikalnim
i biološkim uticajima koji mogu štetno djelovati smanjujući tako njihovu
upotrebnu vrijednost. Proces nenamjernog trošenja konstrukcionog
materijala djelovanjem sredine, naziva se korozija. S termodinamskog
stajališta to je prelaz metala u stabilnije stanje. Posledice koje prouzrokuje
korozioja mogu biti velike. Intenzivnost i karakteristike štetnih pojava ovise
o unutrašnjim i vanjskim faktorima. Najvažniji unutrašnji faktori su sastav,
struktura, tekstura i defektna mjesta materijala, a među vanjskima, vrsta i
koncentracija spoljnje sredine, pritisak, temperatura, radijacija i električni
naboj.

Čovkjek se oduvjek nastojao oduprijti oštećivanju konstrukcionog
materijala razvijajući različite tehnologije zaštite materijala. Tehnologije
zaštite konstrukcionog materijala imaju dva aspekta, i to teorijski, koji se
bavi proučavanjem procesa oštećenja, i praktični, koji se odnosi na metode
zaštite. Pitanjima korozije prvi se znanstveno bavio M. V. Lomonosov (od
1756.godine), proučavajući ponašanje metala na zraku, otopinama soli i
kiselina. Osnovu teorije o mikročelicima, koja je ključna pri objašnjavanju
dijela korozijskih pojava, predložio je De La Rive (1830.godine). Iste godine
M. Faraday, omogućio je kvantitativno iskazivanje promjena do kojih dolazi
tokom korozije, definiranjem kvantitativnih odnosa pri elektrohemijskom
otapanju metala i izdvajanju tvari.

Štete do kojih dolazi zbog korozionih procesa mog biti direktne i
indirektne. Direktne su posljedica korozionih oštećenja na pojedinim
postrojenjima, a do indirektnih dolazi zbog prekida proizvodnje do kojih su
dovele direktne štete. Produljivanje trajnosti konstrukcionog materijala, a
samim time i tehnološkog procesa, postiže se nizom mijera od kojih su
najznačajnije: konstrukcijske metode, izbor materijala, izgradnja sistema
zaštite od korozije i njegovo održavanje. Sve postupke treba provesti tako da
su optimalni obzirom na, tehnološke, ekonomske i ekološke uslove.

Procesi korozije klasificiraju se:
 Prema mehanizmu procesa, koja se dijeli na koroziju u

neelektrolitima ili hemijsku koroziju i koroziju u
elektrolitima ili elektrohemijsku koroziju.

1

Page 2

 Prema uvjetima u kojima teku korozioni procesi dijeli se na
procese u tlu, vodi, plinovima, talinama i zraku.

 Prema geometrijskom obliku korozionog razaranja na opću,
lokalnu, selektivnu i interkristalnu.

Na osnovu teoretskih saznanja ni u najjednostavnijim
slučajevima nije moguće pouzdano proračunati brzinu i tok procesa
korozije. Stoga su potrebna eksperimentalna ispitivanja koja se prema
mjestu izvođenja dijele na laboratorijska, terenska i eksplataciona.

Svrha ispitivanja korozije može biti izbor optimalnih
konstrukcionih materijala, zaštitnih postupaka ili sistema, razvoj novih
konstrukcionih materijala, osvajanje i određivanje djelotvornosti
novih zaštitnih postupaka i sistema, utvrđivanje korozijskog ponašanja
određenoga konstrukcionog materijala, dijagnostika oštećenja te
istraživanje mehanizama korozije i zaštite.

Do rezultata ispitivanja dolazi se različitim metodama koje
mogu biti kvalitativne i kvantitativne. Te metode se često međusobno
nadopunjuju, a biraju se u ovisnosti o vrsti i svrsi ispitivanja, odnosno
o vrsti i obliku korozije.

2

Page 61

- postupke zaštite obradom korozione sredine, i zasnivaju se na
smanjenju agresivnosti spoljne sredine primjenom inhibitora korozije;

- postupke zaštite prevlakama organskog porijekla (polimeri, boje),
prevlakama neorganskog porijekla (oksidne, fosfatne, hromatne) i metalnim
prevlakama (galvanske, metalizacione, difuzione, oblaganje);

- postupke oplemenjivanja materijala povećanjem njegove
otpornosti prema koroziji (legiranje);

- postupke elektrohemijske zaštite koji se baziraju na katodnoj i
anodnoj polarizaciji, a primjenjuju se samo za metale.

Vježba br.8

ZAŠTITA OD KOROZIJE INHIBITORIMA

ODREĐIVANJE BRZINE KOROZIJE I EFIKASNOSTI
INHIBITORA METODOM PROMJENE MASE

Teoretski dio
Inhibitori su tvari koje dodane u korozivni okoliš smanjuju brzinu korozije
do tehnološki prihvatljivih iznosa (tablica 3.19.) Dodaju se povremeno ili
kontinuirano u zatvorene ili iznimno u otvorene sustave.
Prema hemijskom sastavu inhibitori su anorganski ili organski spojevi.
Prema osnovnim obilježjima to su jonski, molekularni spojevi. Adsorbiraju
se na površini korodirajućeg metala. Adsorpcija je elektrostacka, uvjetovana
električnim privlačenjem, specifčna zbog međumolekularnih van der
Walsovih sila, ili hemijska, kao posljedica valentnih sila.

Tablica 3.1 Granične vrijednosti prihvatljivih brzin korozije u pojedinim
sustavima

Bk Sastav

61

Page 62

Do 1

Vrlo slaba korozija; u sistemima u
kojima ne smije biti onečišćenja
prozvoda korozijskim produktima.

Do 10
Slaba korozija; za procesnu opremu
tankih stijenki.

Do 20
Srednje slaba korozija; najčešći
zahtjev kod hemijske opreme.

Do 50

Jaka korozija; rijetko se može
prihvatiti osim kod opreme debelih
stijenki gdje je kontroliran
onečišćenje proizvoda.

Preko 50

Ekstremno jaka korozija; uglavnom
se ne tolerira osim kod opreme vrlo
debelih stijenki kada proizvod može
biti nečišćen.

1 mpy = 0.025 mm/god.

Inhibitori mogu biti anodni, katodni ili kombinirani. Anodni inhibitori mogu:
a) uzrokovati promjenu slobodn entalpije reakcije tako da povećavaju
polarizaciju anodne reakcije (slika 3.1.) izazvati pasivaciju anodnih površina
(slika 3.2.). Katodni inhibitori mogu: a) uzrokovati promjenu slobodne
entalpije reakcije tako da povećavaju polarizaciju katodne reakcije (slika
3.3.), b) izazvati smanjenje katodne površine putem taloženja netopljivih ili
slabo topljivih korozijskih produkata (slka 3.4.) i c) izazvati smanjenje
koncentracije oksidacijskog sredstva u elektrolitu (slika 3.5).

Neki inhibitori djeluju tako da stvaraju adorbirani sloj na površini metala
koji povećava otpor u krugu anoda-katoda (slika 3.6.). Djelovanje inhibitora
može biti i kombinacija navedenih mehanizama.

Anodni inhibitori koji djeluju kao oksidativne tvari nazivaju se još i opasni
inhibitori, jer dodani u nedovoljnoj količini, anodne površine paiviraju samo
djelimično. U tom slučaju, dolazi do povećanja omjera katodnih i anodnih
površina, pa se na preostalim anodnim mjestima korozija odvija većom
brzinom nego u sustavu bez inhibitora.

Za željezo i čelik važna su dva tipa anodnih inhibitora: oni koji nisu
oksidativne tvari i zahtjevaju prisutnost kisika u elektolitu (molibdati,

62

Page 121

mjerenja instrument kalibriran u
μm području mjerenja
0-20 veća od ⅓±5% veća od ±3% ili 2.5μm 0.1μm
200-1250 ili 2.5 μm 1μm

Zadatak

1. Uzorak od niskougljičnog čelika galvanski prevući cinkom
uz zadanu jakost struje i vrijeme pocinčavanja.

2. Odrediti debljinu prevlake instrumentom Elcometer 345.
Postupak mjerenja provesti u deset tačaka te odrediti srednju
vrijednost debljine prevlake i standardno odstupanje (vidi
prilog 1).

3. Izračunati teorijsku debljinu prevlake prema jednačini (9.3) i
usporediti rezultat s mjerenim vrijednosti

Postupak

Neizolirana strana pločice od čelika očisti se brusnim papirom i omasti
organskim otapalom. Iz zadane jakosti struje i površine pločice uronjene u
elektrolit, izračuna se gustoća struje. Kupelj za cinčanje je otopina ZnCl2
koncentracije 196-240 g/L i NH4Cl koncetracije 240-290 g/L.
Aparatura se spaja prema shemi prikazanoj na slici 8.2. Pomoću
potenciometra na ispravljaču se namjesti izračuna jakost struje, a njezin
iznos kontrolira se na ampermetru. Pusti se da struja teče zadano vrijeme
nakon čega se uzorak izvadi iz kupke i ispere. Kvaliteta prevlake kontrolira
se vizuelno. Nakon što se prevlaka osušila, debljina se mjeri instrumentom
Elcometer 345.

121

Page 122

Slika 8.2. Shema aparature za nanošenje cinkove prevlake metodom
elektrodepozicije

Oznake

c- koncentracija metalnih jona (mol m-3)
co- koncentracija metalnih jona na površini metala (mol m-3)
D- difuzijska konstanta (m2 s-1)
d- debljina prevlake (m)
F- Faradeyeva konstanta (96500 C mol-1)
I- jakost struje (A)
i-gustoća struje (A m-2)
MMe-molarna masa metala (kg mol-1)
S-površina (m2)
t-vrijeme (s)
z-valentnost metala
δ-debljina difuzijskog sloja(m)
ρMe-gustoća metala (kg m-3)

122

Similer Documents