Ăn mòn là sự phá hủy tự phát của bề mặt kim loại dưới tác động của tương tác kim loại với môi trường. Đặc biệt là biểu hiện ở ứng suất cơ học và nhiệt độ cao, quá trình ăn mòn gây ra thiệt hại lớn cho kết cấu thép. Đánh giá chính xác tỷ lệ ăn mòn có nghĩa là tăng độ bền của sản phẩm.
- Phân loại các loại rỉ sét
- Cơ chế xảy ra và phát triển hiện tượng ăn mòn
- Điện phân
- Trong sự hiện diện của axit
- Trong sự hiện diện của tải
- Phương pháp đánh giá quá trình ăn mòn
- Xác định tốc độ của quá trình ăn mòn
- Thực hành kiểm tra ăn mòn kim loại
- Các cách để giảm ăn mòn: cơ chế và hiệu quả
- Lớp phủ kim loại
- Nhuộm
Phân loại các loại rỉ sét
Ăn mòn được phân loại theo các tiêu chí sau:
- Bằng sự đồng nhất của dòng chảy. Có sự ăn mòn bề mặt đồng đều hơn (trong đó độ dày thành của sản phẩm giảm cùng mức độ) và ăn mòn không đều, tiêu cự, được đặc trưng bởi sự xuất hiện của các điểm hoặc vết loét trên bề mặt thép.
- Theo hướng hành động. Ăn mòn có chọn lọc xảy ra trong đó chỉ có một số thành phần nhất định của cấu trúc kim loại bị ảnh hưởng và tiếp xúc, phá hủy một kim loại nhất định (đối với các hợp chất lưỡng kim).
- Theo quy mô tác động của nó, các loại ăn mòn như vậy được gọi là giữa các hạt, tác động phá hủy dọc theo ranh giới hạt của thép (với sự lan rộng dần dần vào bên trong) và đồng thời, ảnh hưởng đến toàn bộ bề mặt.
Cường độ ăn mòn tăng đáng kể nếu, ngoài những thay đổi / biến động bất lợi về nhiệt độ và độ ẩm, ứng suất kéo, cũng như môi trường xâm thực hóa học, còn ảnh hưởng đến bề mặt tiếp xúc của kim loại.
Cường độ ăn mòn tăng lên nhiều lần do nứt giữa các tinh thể liền kề và các khối của chúng. Ứng suất kéo ngoài chịu lực thậm chí còn mạnh hơn đối với thép.
Cơ chế xảy ra và phát triển hiện tượng ăn mòn
Vì hầu hết các bề mặt thép làm việc trong môi trường có độ ẩm nhất định, cũng như trong nước, dung dịch nước muối, axit và kiềm, cơ chế điện phân là cơ chế chủ yếu cho sự xuất hiện của rỉ sét. Ngoại lệ duy nhất là ăn mòn lò, xảy ra trong các cấu trúc kim loại của các thiết bị sưởi ấm: có sự phá hủy bề mặt xảy ra do sự hình thành của gỉ ở nhiệt độ cao.
đến nội dung ↑Điện phân
Trong quá trình ăn mòn điện phân khi có oxy, phản ứng hydrat hóa của sắt xảy ra trong thép, sản phẩm cuối cùng là sắt oxit hydrat Fe (OH) 2. Hiện tượng này được gọi là ăn mòn của loại anode. Nhưng quá trình không kết thúc ở đó. Sắt oxit hydrat là một chất không ổn định và, với sự có mặt của nước (hoặc hơi nước), phân hủy khá nhanh thành các oxit sắt khác nhau:
- ở nhiệt độ cao, chủ yếu là oxit sắt FeO được hình thành;
- tại phòng hoặc cao hơn một chút - oxit sắt Fe2O3;
- ở mức trung gian (trong khoảng nhiệt độ + 250 ... + 450 ° C) - oxit sắt từ tính-Fe3O4.
Trong mọi trường hợp, bề mặt của gỉ thép, chỉ các chỉ số của hiện tượng này có thể là màu nâu đỏ hoặc vàng xám.
đến nội dung ↑
Trong sự hiện diện của axit
Một cơ chế hình thành rỉ hơi khác nhau xảy ra với sự có mặt của axit, dung dịch axit hoặc môi trường lỏng không chứa oxy. Ở đây sự hòa tan anốt của thép xảy ra với sự hình thành hydrua - hợp chất của sắt và hydro. Nhưng sau này là các chất không ổn định về mặt hóa học, nhanh chóng bị oxy hóa trong không khí và trong môi trường ẩm ướt và cũng hình thành rỉ sét, chỉ lỏng hơn. Các hydrua sắt bị phân hủy đặc biệt nhanh khi các hợp chất lưu huỳnh có trong khí quyển hoặc môi trường.
đến nội dung ↑Trong sự hiện diện của tải
Theo sơ đồ thứ ba, ăn mòn xảy ra khi tải bên ngoài được áp dụng cho các bề mặt tiếp xúc. Ở đây, ngoài hai thành phần truyền thống, một thành phần thứ ba nhất thiết phải có mặt - chất bôi trơn. Vì tất cả các hợp chất hữu cơ luôn chứa oxy và hydro, các phản ứng hóa học của quá trình oxy hóa chất bôi trơn bắt đầu xảy ra khi nhiệt độ tăng khi tiếp xúc. Họ kết thúc với thực tế là, thay vì giảm ma sát, chất bôi trơn đã sử dụng và đã bị phá hủy một phần bắt đầu tích cực oxy hóa bề mặt, tạo thành rỉ sét.
Phương pháp đánh giá quá trình ăn mòn
Cường độ ăn mòn liên quan đến thép được xác định tùy thuộc vào bản chất của hiện tượng ăn mòn. Thường bắt đầu bằng một phát hiện trực quan của rỉ sét trên bề mặt.
Sử dụng kính hiển vi thông thường hoặc thậm chí là kính lúp, người ta có thể đánh giá khá chính xác cường độ của các quá trình ăn mòn và mức độ thiệt hại đối với bề mặt kim loại.
Cái gọi là các chỉ số ăn mòn được xác định chính xác hơn bởi mức độ thiệt hại. Với sự giúp đỡ của họ, bạn có thể tìm hiểu:
- giảm cân do ăn mòn;
- giảm kích thước tuyến tính của một phần hoặc cấu trúc
- cường độ thiệt hại tùy thuộc vào thời gian cư trú của bộ phận trong môi trường ăn mòn.
Ngoài việc đánh giá định lượng về sự hiện diện của rỉ sét, một định tính cũng có thể. Các chỉ số của nó được xác định những thay đổi trong cấu trúc vi mô của thép. Vì vậy, ăn mòn giữa các hạt hoặc chọn lọc được phát hiện. Ít thường xuyên hơn, cường độ và tốc độ ăn mòn được xác định bởi sự thay đổi thành phần hóa học của môi trường xung quanh kim loại hoặc bởi lượng hydro được giải phóng.
Các chỉ số ăn mòn cụ thể ảnh hưởng đến tốc độ ăn mòn bao gồm:
- Đặc tính ăn mòn tích phân. Nó được tính là tổn thất hàng loạt của sản phẩm thép trong năm chia cho diện tích bề mặt mà trên đó xuất hiện gỉ. Trong trường hợp này, bề mặt của thép bị ăn mòn được coi là một trên đó thậm chí có những điểm bị hư hỏng duy nhất.
- Ăn mòn tuyến tính. Nó được tính toán tùy thuộc vào mật độ của bộ phận và độ dày của lớp sản phẩm bị ăn mòn trong năm.
Giá trị tốt nhất để sử dụng là gì? Nếu có thể cân chính xác một phần trước và sau khi vận hành, hoặc đánh giá các thay đổi trong thành phần hóa học của dung dịch mà phần này hoạt động, thì nên đánh giá tích hợp các quá trình ăn mòn. Đặc biệt, hiệu suất của mỡ tiếp xúc được đánh giá. Nếu bộ phận chỉ được kiểm tra vài lần trong năm hoặc việc đánh giá cường độ của hiện tượng ăn mòn phải được thực hiện kịp thời, tốt hơn là sử dụng tham số thứ hai.
đến nội dung ↑
Xác định tốc độ của quá trình ăn mòn
Các chỉ số ăn mòn cũng giúp xác định cường độ của những thay đổi bất lợi. Để làm điều này, sử dụng khái niệm "tỷ lệ ăn mòn kim loại." Nó có thể được ước tính bởi hai đặc điểm khác nhau thay đổi theo thời gian.
Các chỉ số ăn mòn có thể được thiết lập bởi các đặc điểm định lượng sau:
- theo diện tích bề mặt bị ăn mòn;
- tổng giảm cân;
- do thay đổi mật độ;
- tại thời điểm bộ phận hoặc cấu trúc ở trong môi trường ăn mòn (ngày);
- để giảm độ dày.
Trong trường hợp này, các tiêu chí định lượng để đánh giá bản chất của ăn mòn thép trong một khoảng thời gian nhất định có thể là:
- mất ăn mòn tuyệt đối trên khu vực;
- thay đổi kích thước tuyến tính của sản phẩm;
- chống ăn mòn tuyến tính;
- tỷ lệ ăn mòn;
- tốc độ ăn mòn tuyến tính (milimet mỗi năm);
- tổng khả năng chống ăn mòn hoặc độ bền.
Trong thực tế, việc áp dụng tiêu chí này hay tiêu chí khác phụ thuộc vào phương pháp bảo vệ bề mặt kim loại. Nó có thể được sơn sơn chịu thời tiết, và bạn có thể sử dụng kim loại với lớp phủ bảo vệ. Nếu ăn mòn tiến hành đồng đều, thì hiệu quả của việc bảo vệ có thể được đánh giá chính xác hơn.
Nếu cường độ hình thành gỉ ở những nơi khác nhau của sản phẩm là khác nhau, thì chỉ có thể chọn phương pháp bảo vệ thích hợp nhất khi bộ phận được tải với ứng suất kéo bên ngoài. Sau đó, theo thời gian, không chỉ sự xuất hiện của bề mặt thay đổi, mà còn một số đặc điểm vật lý của nó, đặc biệt là tính dẫn nhiệt và điện trở.
đến nội dung ↑Thực hành kiểm tra ăn mòn kim loại
Các chỉ số ăn mòn là các yếu tố khí hậu - nhiệt độ, thành phần và độ ẩm tương đối của môi trường, bản chất của sự phân bố tải trọng bên ngoài. Cũng cần phải tính đến sự thay đổi độ chiếu sáng theo thời gian trong ngày, lượng mưa, ô nhiễm không khí có thể. Ví dụ, trong các khu vực phát thải chất thải khói gần các nhà máy hóa chất và nhà máy luyện kim, kèm theo sự gia tăng mạnh về tỷ lệ SO2, các quá trình ăn mòn được kích hoạt mạnh.
Là chỉ số của hoạt động ăn mòn, bạn có thể sử dụng sự phụ thuộc định lượng của ăn mòn vào thời gian:
- Tuyến tính - thường xuyên nhất là điển hình cho các bề mặt kim loại không có lớp phủ bảo vệ.
- Giảm theo cấp số nhân - được tìm thấy trong sự ăn mòn axit của kim loại và hợp kim thông thường.
- Tăng theo cấp số nhân - khi có một lớp phủ bảo vệ trên bề mặt của bộ phận.
Cường độ hình thành rỉ sét trong các điều kiện như vậy làm giảm:
- tốc độ gió thấp;
- giảm chu kỳ theo thời gian thay đổi trong các chỉ số độ ẩm tương đối;
- bản chất của tác động của một môi trường ăn mòn trên bề mặt.
Với một cơn gió yếu hoặc sự vắng mặt của nó, không có điều kiện để trộn dòng rửa bề mặt tiếp xúc của thép. Với các giai đoạn kéo dài của độ ẩm thấp và cao trong năm, một lớp màng gỉ bề mặt có thời gian hình thành, phồng lên và tách khỏi kim loại cơ bản. Độ dày bề mặt sẽ giảm, nhưng các quá trình ăn mòn buộc phải bắt đầu trước khi bắt đầu, và điều này không chỉ đòi hỏi thời gian, mà còn cả điều kiện thích hợp - gió hoặc thay đổi thành phần hóa học của không khí, không phải lúc nào cũng như vậy.
Độ ẩm, axit hoặc kiềm có thể chạm tới bề mặt thép dưới dạng giọt hoặc bằng cách phun. Phương pháp đầu tiên là điển hình cho các khu vực có lượng mưa tăng, và phương pháp thứ hai cho các môi trường không thuận lợi trong đó cấu trúc bộ phận hoặc kim loại hoạt động.
Các cách để giảm ăn mòn: cơ chế và hiệu quả
Khả năng của một bề mặt sơn chịu được các quá trình ăn mòn phụ thuộc vào cơ chế ăn mòn nào chiếm ưu thế. Ví dụ, với sự tiếp xúc liên tục với môi trường hoạt động hóa học, sự khác biệt tiềm năng của bề mặt bên ngoài của sản phẩm kim loại và khối lượng bên trong của nó thay đổi đáng kể. Trong trường hợp này, dòng ăn mòn xảy ra làm tăng cường quá trình ăn mòn (một hiện tượng thường gây ra sự phá hủy các ống thép trong đường ống ngầm). Ở đây nhuộm không cho bất kỳ ảnh hưởng nào, vì thành phần hóa học của bề mặt được phủ một lớp sơn không thay đổi theo thời gian.
đến nội dung ↑Lớp phủ kim loại
Đó là một vấn đề khác khi bề mặt được phủ một kim loại có tiềm năng điện phân âm đối với các quá trình oxy hóa khử. Với ưu thế của các phản ứng oxy hóa, việc bảo vệ thép sẽ hiệu quả hơn bằng cách áp dụng một lớp phủ bề mặt có chứa nhôm và kẽm - các kim loại còn lại của sắt sắt trong hoạt động oxy của chúng.
Các quá trình như vậy - mạ kẽm và alumin hóa - được sử dụng rộng rãi trong thực hành bảo vệ chống ăn mòn của các đơn vị thép và các bộ phận riêng lẻ nằm trong môi trường oxy hóa. Nhuộm trong những tình huống này là phụ trợ trong tự nhiên, để tăng các đặc tính trang trí của bề mặt.
Trong môi trường khử, quá trình hình thành hydrua sắt có thể được ngăn chặn một cách hiệu quả bằng cách tạo ra các lớp phủ bề mặt của kim loại định vị ở phía bên phải của hydro: đây là đồng và tất cả các kim loại quý. Mạ đồng, mặc dù được sử dụng trong thực tế, thường được thực hiện cho các diện tích bề mặt tương đối nhỏ, vì nó là một quá trình rất tốn kém về mặt tài chính. Đó là cho các tình huống như vậy mà màu sắc có thể và nên được áp dụng.
đến nội dung ↑Nhuộm
Vai trò bảo vệ của sơn bao gồm trong thực tế là các chất ức chế ăn mòn luôn có mặt trong thành phần của chúng - các thành phần làm chậm tốc độ hình thành quy trình theo thời gian. Các công thức hóa học của các chất ức chế được thiết kế theo cách mà do đó, sự xuất hiện của rỉ sét được dừng lại. Độ đàn hồi của các hợp chất tạo màu hiện đại cho phép các lớp phủ chống lại thành công các ứng suất bề mặt gây ra sự khởi đầu của các quá trình ăn mòn.
Các đặc tính chống ăn mòn của sơn tăng lên nếu chúng có chứa polyme organosilicon làm tăng khả năng của bề mặt sơn chịu được những thay đổi về độ ẩm và nhiệt độ, bất kể mùa nào. Tuy nhiên, sơn như vậy có hai nhược điểm đáng kể:
- độc;
- không hiệu quả trong các điều kiện của cơ chế ăn mòn điện phân.
Do đó, các hợp chất tạo màu được chọn chính xác có thể ngăn chặn khá hiệu quả các quá trình ăn mòn. Để làm điều này, chúng phải chứa các chất ức chế ăn mòn, có đủ độ đàn hồi và độ bền cơ học, thay đổi một chút theo thời gian.
