In u regnu di a scienza materiale è ingegneria, i Termini Corrosione, OXIDIAZIONE, è ruggine sò spessu usati intercambiabilmente. Tuttavia, sti prucessi, mentre chì li liganu, anu caratteristiche distinti è impatti. A capabilità hè cruciale cunversione per l'induvie varieghja da custruzzione, cume chì sti fenomenu anu africanu a longevità è e strutture.
Chì hè a corrosione?
A corrosione hè a delrutta di i materiali, generalmente metalli, causati da e reazzioni chimichi o elettrochimichi. Debilita u materiale è afecta a so integrità strutturale. A corrosione pò purtà à fallimentu se lasciatu micca marcatu.
Degradazione di e proprietà materiale
Quandu a corrosione si trova, altera e proprietà fisiche di u materiale. Questu include forza, apparenza, è ancu a conductività. E riazzioni Elettrochimiche trà u metalu è u so ambiente causanu sta degradazione.
Tipi di corrosione
A corrosione ùn hè micca listessa in ogni scenariu. Diferenti ambienti è materiali portanu à diverse forme di corrosione. Quì sottu sò certi tipi cumuni:
Attaccu uniforme : Questa hè a forma più cumuna di a corrosione. Si trova quandu tutta a superficia di un materiale hè esposta à un ambiente corrosivu, risultatu in una deteriorazione ancu.
Corrosione Galvanica : Stu tipu di corrosione succede quandu dui metalli dissimulari sò in cuntattu cù l'altri in a presenza di un elettrolitu. U metallu menu nobile diventa l'anodu è u corrodi più rapidamente.
ecell = Ecalode - E⁰anode - (RT / NF) ln ([bod] / [rossu])
Eccell = Potenziale di Cellu Ci Cellicu, E0 = Potenziali di l'elettrodi è = Gas Costret, T = Temperatura, N = nome di BETTRONI trasferiti, è f hè a Concipita Faraday.
Corrosione di Creventi : Si trova in spazi cunfini induve l'ambiente corrosu hè più severa cà u circondu. Questi spazi, o crepices, ponu esse furmati da cuncepimentu o da l'accumulazione di i detriti.
Rate di corrosione α [CL-] e (-Δg / RT)
In questaquazione, δg hè u cambiamentu in gibbs gratis energia, r hè a constant gas, è ùn hè a temperatura.
Pitting : Questa hè una forma localizzata di a corrosione chì i risultati in picculi buchi o pitture nantu à a superficia di un metallu. Pò esse difficiule di detectà è pò purtà à fallimentu rapidu.
Corrosione intergranulare : Stu tipu di corrosione accade longa frontiere di granu, spessu da e precipitazione di impurità o a opmazione differenti.
Corrosione di Erosione : Succe un fluidu corrosivu si move in una superficia metallica in velocità alta, causendu degradamentu meccanicu è degradazione chimica.
Cross of Corrosion Cracking : Questa succede quandu un metallu hè sottumessu à u stress di tensile è un ambiente corrosivu, guidendu à a furmazione di cracks.
U preghjudiziu selettivu : Stu tipu di corrosione implica a rimuzione selettiva di un elementu da un elevatu, lasciandu daretu à una struttura dogedita.
Materiali affettati da a corrosione
A corrosione ùn solu affettà metalli. Altri materiali ponu degrade ancu:
Metalli : ferru, aluminiu, ramu, è e so allii sò più affettati da a corrosione.
Ceramica : Ancu se menu cumunu, Ceramica ponu degradendu attraversu racaglioni chimiche cù u so ambiente.
POLIMERI : invece di corroding, polimeri degrade. Stu debilitamentu pò purtà à cracking, warping, o decolorazione.
Chì ghjè l'ossidazione?
L'ossidazione hè un prucessu chimicu induve un materiale perde l'elettroni, tipicamenti reagisce cù l'ossigenu. Hè parte di a chimica di ogni ghjornu, spessu risultatu in cambiamenti visibili cum'è u culore o a texture.
U prucessu chimicu chì implica a perdita di l'elettroni
In l'ossidazione, una sustanza rinuncia l'elettroni à l'altru. L'ossigenu hè di solitu a sustanza chì li accetta. Questa reazione pò accade in materiali organici è intorgani, chì anu cambiatu e so proprietà. Una reazione generale di ossidazione pò esse rapprisintata cum'è:
m → m⁺ + e⁻
Quì, 'm ' rapprisenta u materiale (spessu un metallu) perde l'elettroni, diventendu un ion peccatu (m⁺).
Esempi di l'ossidazione in a vita di ogni ghjornu
L'ossidazione afecta i materiali usemu ogni ghjornu. Eccu alcuni esempi cumuni:
Rusting di u ferru è l'azzaru : Quandu i reattivi di ferru cù l'ossigenu è l'umidità, si forma a ruggine. L'ecificazione chimica per a furmazione di rust è:
4000 + 3O₂ + 6h₂o → 4Fe (OH) ₃
Questa strata marrone rossu debilita u metallu.
Ternishing d'Argentu : Reage d'argentu cù cumposti di sulfur in l'aria, furmendu sulfide d'argentu. L'equazione chimica hè:
2Aag + H₂s → ag₂s + h₂
Questa capa negra si mutta a brilla di ghjuvelli d'argentu o di cutleria.
Ossidazione in materiali organici
L'ossidazione succede ancu in organismi viventi. Ma i metalli di i punti di sfarente, l'effetti ponu esse benefiziu:
Impulsione in u metabolismu : In i nostri corpi, l'ossidota aiuta à brusgià l'alimentazione per l'energia, accelera u metabolisimu.
U risicu di cancro più bassu : certi prucessi di l'ossidazione aiutanu à prevene a diffusione di i radicali gratuiti dannosi, chì pò più risicu di cancer.
Chì ghjè a rugna?
A ruggine hè un tipu specificu di corrosione chì afetta ferru è i so allii, cum'è l'azzaru. Hè carattarizatu da un culore marrone rossu è una texture flava.
Questa forma di corrosione accade quandu u ferru hè espostu à l'umidità è l'ossigenu. U prucessu di a furmazione di rustica implica parechji passi:
Reazione di l'ossidazione : Ferru perde l'elettroni è reagisce cù l'ossigenu in a presenza di l'acqua per furmà ioni di ferru.
Fe → f⊃⊃2; ⁺ + 2e⁻
Formazione di ferru idrouxide : u feca2; ⁺ ioni reagisce cù l'acqua è l'ossigenu per a forma di ferru (II) Hydroxide.
Fe⊃2; ⁺ + 2h₂o + o ₂ → FE (OH) ₂
L'ossidazione di l'idroxide di ferru : Iron (II) Hydroxide più ossidizeghja per a forma di ferru (iidi).
4Fe (Oh) ₂ + O₂ + 2H₂O → 4Fe (OY) ₃
Formazione di Rust : Iron (III) Idroxide Disidrate per a forma di ferru (III)-Hydroxide, cumunamente cunnisciutu cum'è ruggine. Questa rustica hè una mistura cumplessa di ossidi di ferru è idrovere.
4Fe (Oh) ₂ → Fe₂o₃ · 3h₂o
Parechji cundizioni ponu prumove a furmazione di rustica:
Presenza di umidità : L'agresta vi cuntene una elettrolita, permettenu a reazzione di ridimentu di l'ossidazione per a rusticazione. L'esposizione alta o l'esposizione diretta à a pioggia pò accelerà u prucessu.
L'esposizione à l'ossigenu è l'elettroliti : ossigenu hè essenziale per a furmazione di rust. E zoni cun bona aerazione o a cuncentrazione alta oxygen sò più propensi à rusticà. E sali è l'acidi ponu ancu aumentà l'attività elettrochimica di u metallu, accelerà u prucessu di rusting.
Fattori Ambientali : a temperatura ghjucanu un rolu in a furmazione di ruggine. I temperature più alti ponu aumentà i tassi di e riazzioni chimiche, guidendu à rughjone più veloce. Contaminanti di a superficia cum'è a terra o l'oliu ponu trappellà l'umidità contr'à a superficia di metallu, creendu zoni localizzati vulnerabili à rustiche.
Differenzi trà a Corrosione, Ossidazione, è
| l'aspettu di l'Ostuzione | l'aspettu | di l'aspettu di l'aspettu | di |
| Definizione | Degradazione di i materiali per via di e reazzioni chimiche o elettrochimiche cù l'ambiente | U prucessu chimicu induve una sustanza perde l'elettroni, spessu implica l'ossigenu | Forma specifica di corrosione afectanu à l'alloghji di ferru è di ferru |
| Ambitu | Terminu più largu, cumprende diverse forme di degradazione materiale | Tipu specificu di reazione chimica | Pruduttu specificu di l'ossidazione di ferru |
| Materiali affettati | Diversi materiali cumpresi metalli, ceramica, è polimeri | Tramindui sustanzi organici è inorganichi | Specificamente ferru è i so alliati |
| Fatturi ambientali | Esige un elettrolitu | Hà bisognu d'ossigenu o un altru agente ossidante | Esige tramindui l'ossigenu è l'umidità |
| Prudutti | Pò riesce à diversi cumposti | Produce scopi | Forma l'oscu di ferru è idrovere |
| Prucessu chimicu | Spessu implica u trasferimentu elettricu trà materiale è ambiente | Perdita di l'elettroni, spessu à l'ossigenu | Iron reagisce cù ossigenu è l'acqua |
| Apparenza | Diversi formi (p.e., pitting, scaling) | Pò esse visibile o invisibile secondu materiale | U culore marrone rossu distintivu |
| Impattu | Di solitu deterente à e proprietà materiale | Pò esse benefica (per esempiu, strati protettivi) o dannusu | Sempre dannusu à materiali basati in ferru |
| Impattu ecunomicu | Significativu à traversu diverse industrie | Varieghja secondu u cuntestu | Sustanziale in l'industrii di ferru à l'usu |
Impattu di a corrosione, l'ossidazione, è rugnu
A corrosione, l'ossidazione, è a rustica anu e cunsequenze FLACE Aversa chì estende al di là di a degradazione di i materiali. Puderanu purtà à perdite ecunomiche significative, risichi di sicurità di a pose, è ancu dannu l'ambiente.
Cunsequenze economiche
I costi assuciati cù a corrosione, l'ossidazione, è a ruggine sò staccati. Sicondu un studiu di Nace Internaziunale, u costu glubale di a corrosione hè stima di $ 75 trillion annu, chì hè equivalentu u 1u di u mondu.
Questi costi includenu:
Costi diretti di rimpiazzà o à riparà materiali è strutture di corrodatu
Costi indiretti cum'è perdita di pruduzzione, danni ambientali, è litigazione
Costi di mantenimentu per e fordificazione di a corrosione è e misure di cuntrollu
Industries più affettati da a corrosione include:
Oliu è gasu
Trasportu (automotivu, aerospace, in ferru, è marine)
Infrastruttura (ponti, pipelines, è edifici)
Piante di fabricazione è di trasfurmazione
Preoccupazioni di sicurità
Corrozione, ossida, è agliida per cumpressione a integrità strutturale di l'edificii, veiculi, è infrastruttura. Questa deteriorazione pò purtà à falli catastròfici, mette a vita à u risicu.
Alcuni esempi di periculi di sicurità causati da a corrosione includenu:
Colapsu di i ponti o di l'edifizii per via di a rinforzazioni d'acciaio debilitati
Fallimentu di pipeline, purtendu à i sprilli di l'oliu o fuga di gas
Malfunzione di cumpunenti critichi in aerei o veiculi
Contaminazione di acqua potable da e tubi di corrodatu
Implicazioni ambientali
A corrusione, ostida, è a rustica pò ancu avè cunsequenze ambientale significativu. Quandu e strutture di corroded fiascanu, ponu rilascià i materiali periculosi in l'ambiente.
Per esempiu:
I tanki di almacenamentu di u corrodatu ponu filtrà chimichi o prudutti petroletti, contaminà a terra è acqua di terra
I rifiuti di metallu ruttu ponu leach metalli pesanti in l'ecosistema
Degradation di infrastruttura pò purtà à inefficienze, aumentendu emissioni di gas di serra
Prevenzione è Strategie Mitigazione
Impedisce e mitigazione di a corrosione, l'ossidazione, è a ruggine ùn ci hè bisognu di un approcciu multi-affruntatu. Questu implica a selezione materiale cura, cunsiderazioni di disignazioni, trattamenti prutettive, cuntrullamentu ambidiziale, è vigilazione regulare.
Selezzione è cuncepimentu materiale
Unu di i modi più efficaci per prevene l'a corrosione hè aduprendu materiali chì sò inerenti resistenti à questu. Alcune esempi di alliati resistenti di corrosione include:
Questi materiali formanu una capa protettiva per a so superficia, chì aiuta à prevene più corrosione.
U disignu hà ancu ghjucà un rolu cruciale in a minimizazione di a corrosione. L'ingegneri duveranu:
Evitate i cantieri è e credenze di i sogni induve i sustanzi currosivi ponu accumulà
Assicurà u drenaggiu propiu per impedisce l'acqua ferma
Aduprate articulazioni saldate invece di cunnessione bolted o riviste quandu pussibule
Revestimenti è trattamenti protettivi
APPLICAZIONI A CASATI E TRATTAMENTI PROTEZIONI PER A SUPERAZIONE DI UN MATERIALE PODE AJUDA APPLICARE A REVENZIONE. Alcuni metudi cumuni include:
Dipinti è Oli : Questi creanu una barrera trà u metallu è l'ambiente, prevene l'esposizione à l'agenti corrosivi.
Galvanizzante : Questa cumessa à u ferru coron o d'actue cun una capa di zincu, chì i corrodi sacrificati per prutege l'u metalu sottostante.
Elettroplamentu : upositu una strata fina di un metallu più di corrosione, cum'è cromu o nichel, nantu à a superficia di un altru metallo.
Anodizante : Stu prucessu crea un ossidu densu, protettivu nantu à a superficia di metalli cum'è l'aluminiu.
Passivazione : implica trattà a superficia di un metallu cù una soluzione chimica per migliurà a furmazione di una capa di osside protettiva.
Control ambientale
Cuntrolla l'ambiente pò aiutà à minimizzà l'esposizione à l'agenti corrosivi. Alcune strategie include:
Mantene i livelli di umidità di bassa per riduce l'umidità in l'aria
A temperatura regulare per evità fluttuazioni estremi chì ponu accelerà a corrosione
Aduprendu Dehumidificatori, climatizzatori, o riscaldatori per cuntrullà l'ambiente
Almacenà i materiali in e zone secche, ben ventilate da sustanzi currosivi
Monitoring è Ispezione Corrosione
U monitoraghju regulare è l'ispezione pò aiutà à detectà a corrosione prima, chì permette di intervenzione puntuale. Questu implica:
Inspeccionà visualmente superfici per i segni di a corrosione, cum'è decolorazione, pitting, o flaking
Usendu metudi di test di test notificanti, cum'è a misura di spessore ultrasonica o a radiografia, per valutà l'estensione di a corrosione senza dannighjà u materiale
Mantene i registri dettagliati di risultati di ispezione per seguità a progressione di a corrosione cù u tempu
Avanzamenti in a prevenzione è a tecnulugia di a corrosione
Cum'è a battaglia contra a corrosione è i rivegetatreri è i ingegneri innu sviluppanu soluzioni innovative per prevene è mitigate i so effetti. Questi avanzamenti varieghja da i coatings di alta performance à i sistemi di monitoraghju in tempu è di u nobile.
Sviluppu di corretti di alta performance
Una superesia di prugressu significativu hè u sviluppu di catatings prutettive avanzate. Sti catatings furnisce resistenza superior à a corrosione, di u attaccu, è u capecellu. Alcune esempi notabili include:
Struthe emoxy è Polyturetane : Quessi offerta adesione eccellente, durabilità, è a resistenza à umidità è u пIMISSO. Sò largamente usati in applicazioni industriali è marini.
Melezzioni fluoropolim : cunnisciuti a so catena chimica eccezziunionale è catetings fluoropolimer è di a corcenza fici, cum'è PTFE (TEFON), sò ideali per l'ambienti.
Cattivi autovalutati di Bio-HEALE : Queste coatings innovatori mimichi a pruprietà di sè stessu di l'organismi viventi. Contenenu capsule microscopici pienu di agenti cattivi chì si sò liberati quandu a citazione hè dannata, a permette di riparà si.
Tecnulugia cathodica è di a corrosione inhibitore di l'inibizione
A prutezzione cathodica hè un metudu ben stabilitu per prevene a corrosione in strutture metalliche. Rislovate d'appiccicazione di una piccula attuale elettrica nantu à u metallu, chì facendu u cathode in una celula elettrochimica. Questu impedisce u metallu da u corroding.
L'inhibattori di a Corrosione sò sustanzi per chì, quand'ellu aghjuntu à un ambiente corrosente, diminuite a rata di a corrosione. Travaglianu furmendu un film protettivu nantu à a superficia di metallu o mudificendu a chimica di l'ambiente.
Avanzamenti recenti in queste tecnulugia include:
I sistemi di prutezzione di protezione catodici impressiunati chì utilizanu putere solare o altre fonti d'energia rinnuvevule
L'inhibitori di a corrosione organica derivata da estratti di pianta è altri fonti ecunomichi
Cacciatori intelligenti chì incorpore l'inhibitori di a corrosione è li liberanu quandu hè necessariu
Sistenti di corrosione in tempu reale è i primi sistemi di avvisu
Detectà a corrosione prima hè cruciale per a prevenzione di i fallimenti catastròfici. I sistemi di monitoraghju in tempu in tempu in tempu usanu sensori à misura continuamente diversi paràmetri riguardanti a corrosione, cum'è:
Putenziale elettrochimicu
Currente di corrosione
Fattori ambientale (temperatura, inisu, Ph)
Questi sistemi ponu alertà l'operatori quandu i tassi di a corrosione supera i livelli accettabili, chì permettenu l'intervenzione puntuale. Certi sistemi avanzati ancu utilizanu algoritmi di l'apprendimentu di a macchina per predicà i tariffi di corrosione basatu nantu à i dati storichi.
Nuvelli materiali è tecniche per a prevenzione di a corrostazione in ambienti marini
L'ambienti marini sò particularmente sfida quandu si tratta di a prevenzione di a corrosione. A cumminazione di Saltwater, fussu biologicu, stress biologicu, è stress meccanicu pò degracava ancu i materiali più robusti.
I circadori sviluppanu novi materiali è tecniche per indirizzà queste sfide, cum'è:
Alliessi resistenti à a corrosione chì cuntenenu alti livelli di cromu, nichel, è molybdenum
Materiali cumposti chì combina a forza di metalli cù a resistenza di a corrosione di i polimeri
Razzi nanostrutturati chì creanu una superficia super-hydrophobica, impedisce l'acqua è altre sustanzi corrosivi da aderisce à u metallu
Metudi di cuntrollu di corronione di corronione di corrosione, cume l'attuali di prutezzione di prudutti corno è unghie sacrificiali
Cunclusione
A corrosione, l'ossidazione, è rusticali sò produzioni rilativi ma distanti significative materiali è strutture. Mentre l'ossidazione hè una reazione chimica larga, a corrosione specificamente degade in modu degna, è afecta solu u ferru è i so allii.
A capiscitura di queste differenzi hè cruciale per mantene a sicurezza è a longevità di diversi assets. A ricerca in corrosione in a Scienze di Corrosione hà urientatu di sviluppà e novi strategie è tecnulugia di prevenzione per cumbatte questi sfidi persistenti.
