Maddi elm və mühəndislik aləmində, korroziya, oksidləşmə və pas terminlər tez-tez bir-birindən istifadə olunur. Ancaq bu proseslər, əlaqəli, fərqli xüsusiyyətlərə və təsirlərə malikdir. Fərqliliyini başa düşmək, inşaatdan aerokosmosa qədər olan sənaye sahələri üçün çox vacibdir, çünki bu hadisələr material və quruluşların uzunömürlülüyünə və təhlükəsizliyinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir edə bilər.
Korroziya nədir?
Korroziya , kimyəvi və ya elektrokimyəvi reaksiyaların səbəb olduğu materialların, ümumiyyətlə metalların tədricən deqradasiyasıdır. Bu materialı zəifləyir və onun struktur bütövlüyünə təsir göstərir. Korroziya, yoxlanılmamış vəziyyətdə uğursuzluğa səbəb ola bilər.
Maddi xüsusiyyətlərin deqradasiyası
Korroziya baş verdikdə, materialın fiziki xüsusiyyətlərini dəyişdirir. Buraya güc, görünüş və hətta keçiricilik daxildir. Metal və onun mühiti arasındakı elektrokimyəvi reaksiyalar bu deqradasiyaya səbəb olur.
Korroziya növləri
Korroziya hər ssenarilikdə eyni deyil. Fərqli mühit və materiallar müxtəlif korroziya formalarına səbəb olur. Aşağıda bəzi ümumi növlər:
Vahid hücum : Bu, ən çox yayılmış korroziyanın formasıdır. Bir materialın bütün səthi korroziv bir mühitə məruz qaldıqda, nəticədə pisləşmə nəticəsində meydana gəlir.
Galvanic korroziyası : İki fərqli metal bir elektrolitin iştirakı ilə bir-biri ilə təmasda olduqda bu korroziya olur. Daha az nəcib metal anod halına gəlir və daha sürətli korlanır.
ecell = e⁰cathode - e⁰anode - (rt / nf) ln ([öküz] / [red])
ECELL = hüceyrə potensialı, E0 = standart elektrod potensialı, r = qaz sabit, t = temperatur, n = köçürülən elektronların sayı və f Faraday daimidir.
Korroziya dərəcəsi α [CL-] e (-δg / rt)
Bu tənliklərdə, Gibbs-in pulsuz enerji dəyişikliyinin dəyişməsi, R qaz sabitdir və t temperaturdur.
Yazı : Bu, bir metalın səthində kiçik deşik və ya çuxurlarla nəticələnən lokallaşdırılmış bir korroziya formasıdır. Dağıtmaq çətin ola bilər və sürətli uğursuzluğa səbəb ola bilər.
İntergranular korroziyası : Bu tip korroziya, bir metalın taxıl sərhədləri boyunca meydana gəlir, tez-tez çirklərin yağıntısı və ya fərqli mərhələlərin meydana gəlməsi səbəbindən meydana gəlir.
Eroziya korroziyası : yüksək sürətlərdə bir metal səth üzərində bir parça bir maye üzərində bir metal səth üzərində hərəkət edərkən baş verir, həm mexaniki aşınma, həm də kimyəvi deqradasiyasına səbəb olur.
Stress korroziyasının krekinqi : Bu, bir metalın hər iki gərginliyə və korroziv mühitə məruz qaldıqda, çatlaqların meydana gəlməsinə və təbliğinə səbəb olur.
Seçici sıçrayış : Bu tip korroziya, bir elementin bir ərintisindən selektiv çıxarılmasını zəifləmiş, məsaməli bir quruluşu geridə qoyaraq daxildir.
Korroziyadan təsirlənən materiallar
Korroziya yalnız metallara təsir etmir. Digər materiallar da deqradasiya edə bilər:
Metallar : dəmir, alüminium, mis və ərintiləri korroziyadan ən çox təsirlənir.
Keramika : Daha az ümumi olsa da, keramika onların ətrafı ilə kimyəvi reaksiyalardan narazı ola bilər.
Polimerlər : korrodasiya əvəzinə, polimerlər pisləşir. Bu zəifləmə çatlamağa, çarpmağa və ya rəngsizliyə səbəb ola bilər.
Oksidləşmə nədir?
Oksidləşmə , adətən oksigenlə reaksiya verən bir materialın itirdiyi bir kimyəvi bir prosesdir. Bu, hər gün rəng və ya toxuma kimi görünən dəyişikliklərlə nəticələnən gündəlik kimya bir hissəsidir.
Elektron itkisi ilə əlaqəli kimyəvi proses
Oksidləşmədə bir maddə digərinə elektron imtina edir. Oksigen ümumiyyətlə onları qəbul edən maddədir. Bu reaksiya, həm üzvi, həm də qeyri-üzvi materiallarda, həm də xüsusiyyətlərini dəyişdirə bilər. Ümumi oksidləşmə reaksiyası kimi təmsil oluna bilər:
m → m⁺ + e⁻
Budur, 'm ', bir elektron (tez-tez bir metal) itirən, müsbət yüklənmiş ion (m⁺) olmaq üçün birləşdirir.
Gündəlik həyatda oksidləşmə nümunələri
Oksidləşmə hər gün istifadə etdiyimiz materiallara təsir göstərir. Budur bəzi ümumi nümunələr:
Bu qırmızı-qəhvəyi təbəqə metal zəifləyir.
Gümüşün tarağı : Gümüş, gümüş sulfid meydana gətirərək havadakı kükürd birləşmələri ilə reaksiya verir. Kimyəvi tənlik:
2AG + H₂s → AG₂s + H₂
Bu qara təbəqə gümüş zərgərlik və ya bıçaqın parlaqlığını darıxdırır.
Üzvi materiallarda oksidləşmə
Oksidləşmə canlı orqanizmlərdə də baş verir. Ancaq metallardan fərqli olaraq, effektlər faydalı ola bilər:
Maddələr metabolizmasında təkan : bədənimizdə oksidləşmə, metabolizmanı sürətləndirərək enerji üçün yemək yandırmağa kömək edir.
Aşağı xərçəng riski : hüceyrələrdə müəyyən oksidləşmə prosesləri xərçəng riskini azalda bilən zərərli sərbəst radikalların yayılmasının qarşısını almağa kömək edir.
Pas nədir?
Pas, polad kimi dəmir və ərintilərə təsir edən xüsusi bir korroziya növüdür. Qırmızı-qəhvəyi rəng və flakalı bir toxuma ilə xarakterizə olunur.
Dəmir nəm və oksigenə məruz qaldıqda korroziya forması meydana gəlir. Pas meydana gəlməsi prosesi bir neçə addımdır:
Oksidləşmə reaksiyası : Dəmir elektronları itirir və dəmir (ii) ionları meydana gətirmək üçün suyun varlığında oksigenlə reaksiya verir.
Fe → fe2; ⁺ + 2e⁻
Dəmir hidroksidin meydana gəlməsi : fe⊃2; ⁺ ionlar su və oksigenlə, dəmir (II) hidroksid meydana gətirmək üçün oksigenlə reaksiya verirlər.
Fe2; ⁺ + 2h₂o + o₂ → fe (oh) ₂
Dəmir hidroksidinin oksidləşməsi : dəmir (ii) hidroksid dəmir (iii) hidroksid şəklində oksidləşir.
4fe (oh) ₂ + o₂ + 2h₂o → 4FE (Oh) ₃
Rustin əmələ gəlməsi : Dəmir (iii) hidroksid susuzları, çox pas kimi tanınan dəmir (iii) oksidi-hidroksid təşkil edir. Bu pas, dəmir oksidlərinin və hidroksidlərin mürəkkəb bir qarışığıdır.
4FE (OH) ₂ → Feo₂₃ · 3h₂o
Bir neçə şərt pas meydana gəlməsini təşviq edə bilər:
Nəmin olması : Su, paslamaq üçün zəruri olan oksidləşmə azaldılması reaksiyalarına imkan verən elektrolit kimi su hərəkətləri. Yüksək rütubət və ya birbaşa yağışa məruz qalma prosesi sürətləndirə bilər.
Oksigen və elektrolitlərə məruz qalma : Oksigen pas meydana gəlməsi üçün vacibdir. Yaxşı aerasiya və ya yüksək oksigen konsentrasiyası olan ərazilər paslanmağa daha çox meyllidir. Duz və turşular da paslanmak prosesini sürətləndirərək metalın elektrokimyəvi fəaliyyətini də artıra bilər.
Ətraf mühit amilləri : Temperatur pas meydana gəlməsində rol oynayır. Daha yüksək temperatur kimyəvi reaksiyaların dərəcələrini artıra bilər, daha sürətli paslanmağa səbəb ola bilər. Çirk və ya yağ kimi səth çirkləndiriciləri, paslanmağa həssas olan lokallaşdırılmış ərazilər yaratmaq, metal səthə qarşı nəm vura bilər.
Korroziya, oksidləşmə və pas
| aspektin | korrozi | aşidası arasındakı fərqlər | pas |
| Tərif | Ətraf mühitlə kimyəvi və ya elektrokimyəvi reaksiyalar səbəbindən materialların deqradasiyası | Bir maddənin birləşməsi, tez-tez oksigen ilə əlaqəli olan elektron prosesi | Dəmir və dəmir ərintilərinə təsir edən korroziya xüsusi forması |
| Lax | Müxtəlif maddi deqradasiyanın müxtəlif formalarını əhatə edən ən geniş müddət | Xüsusi kimyəvi reaksiya növü | Dəmir oksidləşmənin xüsusi məhsulu |
| Təsirə məruz qalan materiallar | Metallar, keramika və polimerlər daxil olmaqla müxtəlif materiallar | Həm üzvi, həm də qeyri-üzvi maddələr | Xüsusi dəmir və onun ərintiləri |
| Ətraf mühit amilləri | Bir elektrolit tələb edir | Oksigen və ya daha bir oksidləşdirici agentə ehtiyac var | Həm oksigen, həm də nəm tələb edir |
| Məhsul | Müxtəlif birləşmələrlə nəticələnə bilər | Oksid istehsal edir | Dəmir oksidləri və hidroksidləri meydana gətirir |
| Kimyəvi proses | Tez-tez maddi və mühit arasında elektron köçürməni əhatə edir | Elektronların itirilməsi, tez-tez oksigen üçün | Dəmir oksigen və su ilə reaksiya verir |
| Görünüş | Müxtəlif formalar (məsələn, vurma, miqyaslama) | Materialdan asılı olaraq görünən və ya görünməz ola bilər | Fərqli qırmızı-qəhvəyi rəng |
| Təsir etmək | Ümumiyyətlə maddi xüsusiyyətlərə zərər verir | Faydalı ola bilər (məsələn, qoruyucu təbəqələr) və ya zərərli ola bilər | Dəmir əsaslı materiallara həmişə zərərlidir |
| İqtisadi təsir | Müxtəlif sahələrdə əhəmiyyətli | Kontekstdən asılı olaraq dəyişir | Dəmir istifadə sənayesində əsaslıdır |
Korroziyanın, oksidləşmə və pasın təsiri
Korroziya, oksidləşmə və pas, materialların deqradasiyasından kənarda uzanan uzaq nəticələrə səbəb olur. Əhəmiyyətli iqtisadi itkilərə səbəb ola bilər, təhlükəsizlik risklərini poza və hətta ətrafa zərər verə bilər.
İqtisadi nəticələr
Korroziya, oksidləşmə və pas ilə əlaqəli xərclər heyrətamizdir. Nace International tərəfindən edilən bir araşdırmaya görə, dünyanın ÜDM-in 3,4% -ə bərabər olan hər il 2,5 trilyon dollar olduğu təxmin edilir.
Bu xərclərə aşağıdakılar daxildir:
Aşınmış materialları və quruluşları dəyişdirməyin və ya təmiri birbaşa xərcləri
İstehsal itkisi, ətraf mühitin zərər və məhkəmə prosesi kimi dolayı xərclər
Korroziya qarşısının alınması və nəzarət tədbirləri üçün texniki xidmət xərcləri
Korroziyadan ən çox təsirlənən sənayelərə aşağıdakılar daxildir:
Neft və qaz
Nəqliyyat (avtomobil, aerokosmik, dəmir və dəniz)
İnfrastruktur (körpülər, boru kəmərləri və binalar)
İstehsal və emalı zavodları
Təhlükəsizlik narahatlığı
Korroziya, oksidləşmə və pas binaların, nəqliyyat vasitələrinin və infrastrukturun struktur bütövlüyünə güzəştə gedə bilər. Bu pisləşmə, risk altında qalan fəlakətli uğursuzluqlara səbəb ola bilər.
Korroziyanın səbəb olduğu təhlükəsizlik təhlükələrinin bəzi nümunələri bunlardır:
Zəifləmiş polad möhkəmləndirmələr səbəbiylə körpülərin və ya binaların çökməsi
Boru kəmərlərinin uğursuzluğu, yağ tökülməsinə və ya qaz sızmasına səbəb olan
Təyyarə və ya nəqliyyat vasitələrində kritik komponentlərin nasazlığı
İçməli suyun korlanmış borulardan çirklənməsi
Ətraf mühitin nəticələri
Korroziya, oksidləşmə və pas da əhəmiyyətli ekoloji nəticələrə səbəb ola bilər. Aşınmış strukturlar uğursuz olduqda, təhlükəli materialları ətraf mühitə buraxa bilərlər.
Məsələn:
Aşınmış saxlama tankları kimyəvi maddələr və ya neft məhsulları, torpaq və yeraltı suları çirkləndirir
Paslı metal tullantıları ekosistemə ağır metalları lağ edə bilər
İnfrastrukturun deqradasiyası istixana qazı tullantılarının artırılmasına səbəb ola bilər
Qarşısının alınması və azaldılması strategiyaları
Korroziya, oksidləşmə və pasların qarşısını almaq və yüngülləşdirmək çox yönlü bir yanaşma tələb edir. Buraya diqqətli material seçimi, dizayn mülahizələri, qoruyucu müalicə, ətraf mühitin nəzarəti və müntəzəm monitorinqi əhatə edir.
Material seçimi və dizayn
Korroziyanın qarşısını almağın ən təsirli yollarından biri, ona rast gəlinən materiallardan istifadə etməkdir. Korroziyaya davamlı ərintilərin bəzi nümunələri bunlardır:
Bu materiallar səthində qoruyucu oksidi təbəqəsi meydana gətirir, bu da daha da korroziyanın qarşısını almağa kömək edir.
Dizayn korroziyanı minimuma endirməkdə də vacib rol oynayır. Mühəndislər:
Korroziv maddələrin toplandığı kəskin künclərdən və yarıqlardan çəkinin
Daimi suyun qarşısını almaq üçün düzgün drenaj təmin edin
Mümkün olduqda bolt və ya pilləli bağlantılar əvəzinə qaynaqlı birləşmələrdən istifadə edin
Qoruyucu örtüklər və müalicə
Qoruyucu örtüklər və müalicələrin bir materialın səthinə tətbiq etmək, korroziyanın qarşısını almağa kömək edə bilər. Bəzi ümumi metodlara aşağıdakılar daxildir:
Boyalar və yağlar : Bunlar, korroziv agentlərə məruz qalmasının qarşısını alan metal və ətraf arasında bir maneə yaradır.
Galvanizing : Bu, əsas metalın qorunması üçün qurban verən sink bir təbəqə ilə örtüklü dəmir və ya poladdan ibarətdir.
Elektroplat : Bu, xrom və ya nikel kimi daha çox korroziyaya davamlı bir metalın nazik bir təbəqəsinə, başqa bir metalın səthinə qoyun.
Anodizing : Bu proses alüminium kimi metalların səthində qalın, qoruyucu oksidi qatını yaradır.
Passivation : Bu, qoruyucu oksidi qatının meydana gəlməsini artırmaq üçün bir metalın səthini kimyəvi bir həll ilə müalicə etməyi əhatə edir.
Ətraf mühitin nəzarəti
Ətraf mühitə nəzarət etmək, aşındırıcı agentlərə məruz qalmağı minimuma endirməyə kömək edə bilər. Bəzi strategiyalara aşağıdakılar daxildir:
Havada nəmliyi azaltmaq üçün aşağı rütubət səviyyələrini qorumaq
Korrozi sürətləndirə biləcək həddindən artıq dalğalanmaların qarşısını almaq üçün temperaturun tənzimlənməsi
Ətraf mühiti idarə etmək üçün dehumidifier, kondisioner və ya qızdırıcılardan istifadə etməklə
Korroziv maddələrdən uzaq olan quru, yaxşı havalandırılan ərazilərdə materialların saxlanması
Korroziya monitorinqi və yoxlama
Daimi monitorinq və yoxlama, vaxtında müdaxilə etməyə imkan verən korroziyanı erkən aşkar etməyə kömək edə bilər. Bu ehtiva edir:
Korroziya əlamətləri üçün, rəngsizləşmə, vurma və ya çırpıntılar üçün vizual olaraq yoxlama
Materiala zərər vermədən korroziya dərəcəsini qiymətləndirmək üçün ultrasəs qalınlığının ölçülməsi və ya radioqrafiyası kimi dağıdıcı olmayan sınaq metodlarından istifadə etmək
Zamanla korroziyanın irəliləməsini izləmək üçün yoxlama nəticələrinin ətraflı qeydlərini saxlamaq
Korroziyanın qarşısının alınması və texnologiyasında irəliləyişlər
Korroziyaya qarşı döyüş davam etdikcə, tədqiqatçılar və mühəndislər onun təsirinin qarşısını almaq və azaltmaq üçün innovativ həllər hazırlayırlar. Bu irəliləyişlər yüksək performanslı örtüklərdən real vaxt rejimində monitorinq sistemlərinə və roman materiallarına qədərdir.
Yüksək performanslı örtüklərin inkişafı
Əhəmiyyətli irəliləyişin bir sahəsi qabaqcıl qoruyucu örtüklərin inkişafıdır. Bu örtüklər korroziyaya, aşınma və kimyəvi hücum üçün üstün müqavimət göstərir. Bəzi diqqətəlayiq nümunələrə aşağıdakılar daxildir:
Epoksi və poliuretan örtüklər : bunlar əla yapışma, davamlılıq və nəm və kimyəvi maddələrə qarşı müqavimət təklif edir. Sənaye və dəniz tətbiqlərində geniş istifadə olunur.
Fluoropolimer örtükləri : Onların müstəsna kimyəvi müqavimət və aşağı sürtünmə xüsusiyyətləri, ptfe (Teflon) kimi floropolimatik örtüklər, sərt mühit üçün idealdır.
Bio-ilhamlanan öz-özünə sağalma örtükləri : Bu yenilikçi örtüklər canlı orqanizmlərin özünü müalicə xüsusiyyətlərini təqlid edir. Bunlar, örtükdən sonra sərbəst buraxılan şəfa agentləri ilə doldurulmuş mikroskopik kapsulları ehtiva edir, onu düzəltməyə imkan verir.
Katodik qorunma və korroziya inhibitor texnologiyaları
Cathic qorunması metal quruluşlarda korroziyanın qarşısını almaq üçün yaxşı qurulmuş bir üsuldur. Bu, kiçik bir elektrik cərəyanını metaldan tətbiq etmək, elektrokimyəvi bir hücrədə katod halına gətirir. Bu, metalın aşınmasına mane olur.
Korroziya inhibitorları, korroziya mühitinə əlavə edildikdə, korroziya sürətini azaldır. Metal səthdə və ya ətraf mühit kimyasını dəyişdirməklə qoruyucu bir film meydana gətirərək işləyirlər.
Bu texnologiyalardakı son irəliləyişlərə aşağıdakılar daxildir:
Günəş enerjisindən və ya digər bərpa olunan enerji mənbələrindən istifadə edən cari katod qoruma sistemləri təsirləndi
Bitki ekstraktlarından və digər ekoloji dostluq mənbələrindən əldə edilən üzvi korroziya inhibitorları
Korroziya inhibitorlarını özündə cəmləşdirən və lazım olduqda onları azad edən ağıllı örtüklər
Real vaxt korroziya monitorinqi və erkən xəbərdarlıq sistemləri
Korroziyanın erkən aşkarlanması, fəlakətli uğursuzluqların qarşısını almaq üçün çox vacibdir. Real vaxt rejimində monitorinq sistemləri, korroziya ilə əlaqəli müxtəlif parametrləri davamlı ölçmək üçün sensorlardan istifadə edir:
Bu sistemlər, korroziya nisbətləri vaxtında müdaxilə etməyə imkan verən, korroziya nisbətləri məqbul səviyyələri aşdıqda operatorları xəbərdar edə bilər. Bəzi inkişaf etmiş sistemlər hətta tarixi məlumatlara əsaslanan korroziya dərəcələrini proqnozlaşdırmaq üçün maşın öyrənmə alqoritmlərindən istifadə edirlər.
Dəniz mühitində korroziya qarşısının alınması üçün yeni materiallar və texnikalar
Dəniz mühiti korroziyaya qarşı qorunmaya gəldikdə xüsusilə çətin olur. Duz sularının, bioloji pozuntuların və mexaniki stressin birləşməsi ən sağlam materialları da sürətlə pisləşdirə bilər.
Tədqiqatçılar bu problemləri həll etmək üçün yeni materiallar və texnikalar hazırlayır, məsələn:
Xrom, nikel və molibden yüksək səviyyədə olan korroziyaya davamlı ərintilər
Metalların gücünü polimerlərin korroziya müqaviməti ilə birləşdirən kompozit materiallar
Super hidrofob bir səth yaradan nanostruduk edilmiş örtüklər, su və digər aşındırıcı maddələrin metalya yapışmasının qarşısını alır
Elektrokimyəvi korroziyaya nəzarət üsulları, məsələn, cari cathical qorunma və qurbanlıq anodları kimi
Rəy
Korroziya, oksidləşmə və pas, lakin material və quruluşlara əhəmiyyətli dərəcədə təsir edə biləcək fərqli proseslərdir. Oksidləşmə geniş kimyəvi bir reaksiya olsa da, korroziya materialları xüsusi olaraq pisləşdirir və pas yalnız dəmir və onun ərintilərinə təsir edir.
Bu fərqləri başa düşmək, müxtəlif aktivlərin təhlükəsizliyini və uzunömürlülüyünü qorumaq üçün çox vacibdir. Korroziya elmində davam edən tədqiqatlar bu davamlı problemlərə qarşı mübarizə üçün yeni profilaktik strategiyalar və texnologiyaların hazırlanması məqsədi daşıyır.
