Материалтану және инженерия саласында, терминдерді коррозия, тотығу және тотығу терминдері жиі бір-бірімен пайдаланылады. Алайда, бұл процестер байланысты болған кезде, ерекше сипаттамалары мен әсері бар. Олардың айырмашылықтарын түсіну құрылыстан аэроғарышқа дейінгі салалар үшін өте маңызды, өйткені бұл құбылыстар, өйткені бұл құбылыстар материалдар мен конструкциялардың қауіпсіздігіне айтарлықтай әсер етуі мүмкін.
Коррозия дегеніміз не?
Коррозия - бұл химиялық немесе электрохимиялық реакциялардан туындаған металдардың біртіндеп деградациясы. Бұл материалды әлсіретеді және оның құрылымдық тұтастығына әсер етеді. Коррозия, егер тексерілмеген болса, сәтсіздікке әкелуі мүмкін.
Материалдық қасиеттердің деградациясы
Коррозия пайда болған кезде, бұл материалдың физикалық қасиеттерін өзгертеді. Бұған күш, келбеті және тіпті өткізгіштік кіреді. Металл және оның ортасы арасындағы электрохимиялық реакциялар осы деградацияны тудырады.
Коррозия түрлері
Коррозия әр сценарийде бірдей емес. Әр түрлі орталар мен материалдар коррозияның әртүрлі формаларына әкеледі. Төменде кейбір ортақ түрлері бар:
Біркелкі шабуыл : бұл коррозияның ең көп таралған түрі. Бұл материалдың бүкіл беті коррозиялық ортаға ұшыраған кезде пайда болады, нәтижесінде тіпті нашарлауы мүмкін.
Гальваникалық коррозия : коррозияның бұл түрі екі ұқсамайтын металл бір-бірімен электролит болған кезде пайда болады. Аз асыл металл анодқа айналады және тезірек коррозияға ұшырайды.
ECELL = E⁰CATHODE - e⁰ande - e⁰ande - (RT / nf) ln ([x] / [қызыл])
ECELL = Ұяшық потенциалы, E0 = Стандартты электрод потенциалы, R = Газ тұрақты, T = температурасы, N = электрондар саны және F - Faraday тұрақты.
Catrosion α [CL-] e (-δg / RT)
Бұл теңдеуде δg - гиббстің еркін энергиясының өзгеруі, R - бұл газ тұрақты, және t - бұл температура.
PINTECT : Бұл металл бетіне кішкене тесіктер мен шұңқырлар әкелетін коррозияның локализацияланған түрі. Дабыл жасау қиын және тез сәтсіздікке әкелуі мүмкін.
Кескінді коррозия : коррозия түрі металлдың шекарасы бойымен, көбінесе қоспалардың жауын-шашынының немесе әртүрлі фазалардың пайда болуына байланысты.
Эрозия коррозиясы : Бұл коррозиялық сұйықтық металл бетінің үстінен металл бетіне жоғары жылдамдықпен қозғалса, механикалық тозу және химиялық деградация тудырады.
Стресс коррозиясының крекингі : Бұл металл созылу күйзелісіне және коррозиялық ортаға ұшыраған кезде пайда болады, олар жарықтардың пайда болуы мен таралуына әкеледі.
Селективті сілтілендіру : коррозияның бұл түрі әлсіреген, кеуекті құрылымның артында қалдыруды қорытпадан алуды қамтиды.
Коррозиядан зардап шеккен материалдар
Коррозия тек металдарға әсер етпейді. Басқа материалдар да нашарлай алады:
Металдар : темір, алюминий, мыс, ал олардың қорытпалары коррозиядан өте көп әсер етеді.
Керамика : аз таралғанымен, керамика қоршаған ортамен химиялық реакциялар арқылы нашарлай алады.
Полимерлер : коррозияның орнына полимерлер тозады. Бұл әлсіреуі крекингке, бұралуға немесе түссіздендіруге әкелуі мүмкін.
Тотығу дегеніміз не?
Тотығу - бұл химиялық процесс, онда материал электрондар жоғалтады, әдетте оттегімен реакция жасайды. Бұл күнделікті химияның бөлігі, көбінесе түс немесе құрылым сияқты көрінетін өзгерістер пайда болады.
Электрондардың жоғалуына байланысты химиялық процесс
Тотығу кезінде зат басқа электрондардан бас тартады. Оттегі әдетте оларды қабылдайтын зат болып табылады. Бұл реакция органикалық және бейорганикалық материалдарда да, олардың қасиеттерін өзгертуі мүмкін. Жалпы тотығу реакциясы келесідей болуы мүмкін:
m → m⁺ + ⁻
Мұнда «M » - бұл материалды (көбінесе металл) жоғалтады, оң зарядталған ионға айналады (M⁺).
Күнделікті өмірдегі тотығу мысалдары
Тотығу біз күн сайын қолданатын материалдарға әсер етеді. Мұнда кейбір ортақ мысалдар келтірілген:
Темір және болаттан тот басу : үтік оттегі мен ылғалмен рецепт болған кезде, ол тот құрайды. Тот түзілуіне арналған химиялық теңдеу:
4Fe + 3o₂ + 6h₂o → 4fe (OH) ₃
Бұл қызғылт-қоңыр қабат металды әлсіретеді.
Күмістің таралуы : күміс ауада күкірт қосылыстарымен, күміс сульфид түзеді. Химиялық теңдеу:
2AG + H₂S → AG₂S + H₂
Бұл қара қабат күміс зергерлік бұйымдардың немесе ас құралдарының жарығына түседі.
Органикалық материалдардағы тотығу
Тотығу тірі организмдерде де болады. Бірақ металдардан айырмашылығы, эффекттер пайдалы болуы мүмкін:
Метаболизмді күшейту : біздің денелерімізде тотығу тағамды қуыруға көмектеседі, метаболизмді тездетеді.
Қатерлі ісік ауруының төменгі қаупі : Жасушалардағы белгілі бір тотығу процестері зиянды еркін радикалдардың таралуына жол бермейді, бұл қатерлі ісік қаупін төмендетеді.
Тот дегеніміз не?
Тот - бұл темір және оның қорытпаларына, мысалы, болат сияқты коррозияның белгілі бір түрі. Ол қызғылт-қоңыр түспен және қабыршақты құрылымымен сипатталады.
Коррозияның бұл түрі үтік ылғал мен оттегіне ұшыраған кезде пайда болады. Тоттың түзілу процесі бірнеше кезеңдерді қамтиды:
Тотығу реакциясы : Темір электрондар жоғалтады және темір (II) иондары қалыптасады.
Fe → FE⊃2; ⁺ + 2E⁻
Темір гидроксидін қалыптастыру : Fe⊃2; ⁺ иондар темір (II) гидроксиді қалыптастыру үшін сумен және оттегімен реакция жасайды.
Fe⊃2; ⁺ + 2H₂o + O₂ → Fe (OH) ₂
Темір гидроксиді тотығу : темір (II) гидроксиді темір (III) гидроксиді түзеді.
4fe (OH) ₂ + O₂ + 2H₂o → 4FE (OH) ₃
Тоттың түзілуі : темір (III) гидроксиді сусыздандырғыштар, темір (III) оксид-гидроксиді, жиі белгілі. Бұл тот темір оксидтер мен гидроксидтердің күрделі қоспасы болып табылады.
4fe (OH) → Fe₂o₃ · 3H₂o
Бірнеше жағдай тот түзілуіне ықпал ете алады:
Ылғалдың болуы : су тотуға қажетті тотығу-тотықсыздану реакцияларын қосатын электролит ретінде әрекет етеді. Жоғары ылғалдылық немесе жаңбырдың тікелей әсері процесті тездете алады.
Оттегі мен электролиттердің әсері : оттегі тот түзілуі үшін қажет. Жақсы аэрация немесе жоғары оттегі концентрациясы бар аудандар тотуға бейім. Тұқымдар мен қышқылдар металдың электрохимиялық белсенділігін арттыра алады, тот басқан процесті тездетеді.
Қоршаған орта факторлары : температура тот түзілуінде рөл атқарады. Жоғары температура химиялық реакциялар ставкаларын көбейтуге, тезірек тотуға әкеледі. Кір немесе май сияқты беттік ластаушы заттар металл бетіне ылғал ұстай алады, тотқа осал жерлерді құра алады.
Коррозия тотығу және тотығу
| арасындағы айырмашылықтар | тотығуының | коррозиясының | , |
| Анықтама | Қоршаған ортамен химиялық немесе электрохимиялық реакциялар салдарынан материалдардың нашарлауы | Химиялық процесс, онда зат электрондарды жоғалтады, көбінесе оттегі бар | Темір және темір қорытпаларына әсер ететін коррозияның нақты түрі |
| Қолдану | Материалдық тозудың әртүрлі түрлерін қамтитын кең термин | Химиялық реакцияның нақты түрі | Темір тотығуының нақты өнімі |
| Зардап шеккен материалдар | Металлдар, керамика және полимерлерді қоса алғанда, түрлі материалдар | Органикалық және бейорганикалық заттар | Нақты үтік және оның қорытпалары |
| Қоршаған орта факторлары | Электролит қажет | Оттегі немесе басқа тотықтырғыш агент қажет | Оттегі мен ылғалдан да қажет |
| Құралдар | Әр түрлі қосылыстарға әкелуі мүмкін | Оксидтер шығарады | Темір оксидтері мен гидроксидтерді құрайды |
| Химиялық процесс | Көбінесе материал мен орта арасындағы электронды трансферді қамтиды | Электрондардың жоғалуы, көбінесе оттегіге дейін | Темір оттегі мен сумен реакция жасайды |
| Көрінос | Әр түрлі формалар (мысалы, бату, масштабтау) | Материалға байланысты көрінуі немесе көрінбеуі мүмкін | Ерекше қызғылт-қоңыр түсті |
| Әсер | Әдетте материалдық қасиеттерге зиянды | Пайдалы болуы мүмкін (мысалы, қорғаныш қабаттары) немесе зиянды болуы мүмкін | Әрқашан темірге негізделген материалдарға зиянды |
| Экономикалық әсер | Әр түрлі салаларда айтарлықтай | Мәтінмәнге байланысты өзгереді | Темірді пайдалану салаларында айтарлықтай |
Коррозияның, тотығудың және тоттың әсері
Коррозия, тотығу және тотс материалдың деградациядан асып кетуіне байланысты алдағы салдары бар. Олар айтарлықтай экономикалық шығындарға, қауіпсіздік техникасына, тіпті қоршаған ортаға зиян келтіре алады.
Экономикалық салдарлар
Коррозияға, тотығуға және тотуға байланысты шығындар таңғаларлық. NACE International зерттеуіне сәйкес, коррозияның жаһандық құны жыл сайын 2,5 трлн. Деп бағаланады, бұл әлемдік ЖІӨ-нің 3,4% құрайды.
Бұл шығындарға мыналар кіреді:
Корродтық материалдар мен құрылыстарды ауыстыру немесе жөндеу бойынша тікелей шығындар
Өндірістен, қоршаған ортаға зиян келтіру және сот процестері сияқты жанама шығындар
Коррозияның алдын алу және бақылау шаралары үшін техникалық қызмет көрсету шығындары
Коррозиядан зардап шеккен салаларға мыналар кіреді:
Мұнай және газ
Тасымалдау (Автомобиль, Аэроғарыш, теміржол және теңіз)
Инфрақұрылым (көпірлер, құбырлар және ғимараттар)
Өсімдіктер өндірісі және өңдеу
Қауіпсіздік мәселелері
Коррозия, тотығу және тотығу ғимараттардың, көлік құралдарының және инфрақұрылымның құрылымдық тұтастығын бұзуға болады. Бұл тозу апатты істемеуге әкелуі мүмкін, қауіп-қатерге қауіп төндіруі мүмкін.
Коррозиядан туындаған қауіпсіздіктің кейбір мысалдары:
Әлсіреген болат арматураларына байланысты көпірлер мен ғимараттардың құлауы
Мұнайдың төгілуіне немесе газдың ағып кетуіне әкелетін құбырлардың істен шығуы
Әуе кемелеріндегі немесе көлік құралдарындағы сыни компоненттердің дұрыс жұмыс істемеуі
Ауыз судың коррозияланған құбырлардан ластануы
Экологиялық салдар
Коррозия, тотығу және тотығыңыз да айтарлықтай қоршаған ортаға салдары болуы мүмкін. КОРРАЛҒАН ҚҰРЫЛҒАН ҚҰРЫЛҒАН ҚАЙДА, олар қауіпті материалдарды қоршаған ортаға қайтарып алады.
Мысалы:
Коррозияланған сақтау ыдыстары химиялық заттарды немесе мұнай өнімдерін, топырақты және жер асты суларын ластауы мүмкін
Тотөпелі металл қалдықтары экожүйеге ауыр металдармен ауырады
Инфрақұрылымның деградиациясы парниктік газдар шығарындыларын ұлғайту, тиімсіздерге әкелуі мүмкін
Алдын алу және азайту стратегиясы
Коррозияны, тотығуды және тотықтыруды болдырмауға және жұмсартуға көп қырлы тәсіл қажет. Бұл мұқият материалдық іріктеу, жобалау, қорғаныс емдеу, қоршаған ортаны бақылау және тұрақты мониторингті қамтиды.
Материалды таңдау және дизайн
Коррозияның алдын алудың ең тиімді тәсілдерінің бірі оған төзімді материалдарды қолдану арқылы. Коррозияға қарсы қорытпалардың кейбір мысалдары:
Бұл материалдар өз бетінде қорғаныш оксидінің қабатын құрайды, бұл одан әрі коррозияның алдын алуға көмектеседі.
Дизайн сонымен қатар коррозияны азайтуда шешуші рөл атқарады. Инженерлер:
Коррозиялық заттар жиналуы мүмкін өткір бұрыштар мен жарықтардан аулақ болыңыз
Тұрақты судың алдын алу үшін дұрыс дренажды қамтамасыз етіңіз
Мүмкіндігінше бұралған немесе бұрмаланған қосылыстардың орнына дәнекерленген буындарды қолданыңыз
Қорғаныс жабындары мен емдеу
Материал бетіне қорғаныс жабындары мен емдеуді қолдану коррозияны болдырмауға көмектеседі. Кейбір жалпы әдістерге мыналар кіреді:
Бояулар мен майлар : Олар металл мен қоршаған орта арасындағы тостың ішінде коррозиялық заттардың әсерін болдырмайтын тосқауыл тудырады.
Мырыштау : Бұл темірді немесе болаттан қапталған темір немесе болаттан тұрады, олар негізгі металды қорғау үшін құрбандыққа шалынатын мырыш қабаты бар.
Электродинг : ол хром немесе никель сияқты коррозияға төзімді металл, мысалы, хром немесе никель, басқа металдың бетіне салымдар.
Анодтау : Бұл процесс алюминий сияқты металдардың бетінде қалың, қорғайтын оксид қабатын жасайды.
Пассивация : Бұл корпустың бетін химиялық ерітіндісімен, қорғаныш оксидінің қабатын қалыптастыруды жақсарту үшін өңдеуді қамтиды.
Экологиялық бақылау
Қоршаған ортаны бақылау коррозиялық агенттердің әсерін азайтуға көмектеседі. Кейбір стратегияларға мыналар кіреді:
Ауада ылғалдылықты азайту үшін ылғалдылықты қамтамасыз ету
Коррозияны тездететін төтенше тербелістердің алдын алу үшін температураны реттеу
Қоршаған ортаны бақылау үшін дегумидті, кондиционерлерді немесе жылытқыштарды пайдалану
Құрғақ, жақсы желдетілетін жерлерде материалдарды коррозиялық заттардан алыс жерде сақтау
Коррозияны бақылау және тексеру
Тұрақты бақылау және инспекция коррозияны ерте анықтауға көмектеседі, уақтылы араласуға мүмкіндік береді. Бұл:
Түссіздену, соғу немесе қабыршақ сияқты коррозия белгілері үшін беттерді визуалды түрде тексеру
Ультрадыбыстық қалыңдығы немесе радиографиясы, мысалы, коррозияның мөлшерін зақымдамай бағалау үшін бұзбайтын тестілеу әдістерін қолдану
Уақыт өте келе коррозияның дамуын бақылау үшін тексеру нәтижелері туралы егжей-тегжейлі жазбаларды жүргізу
Коррозияның алдын-алу және технология саласындағы жетістіктер
Коррозияға қарсы күрес болғандықтан, зерттеушілер мен инженерлер оның әсерін болдырмау және азайтудың инновациялық шешімдерін әзірлеуде. Бұл жетістіктер жоғары өнімді жабындардан нақты уақыт режимінде бақылау жүйелеріне және роман материалдарына дейін.
Жоғары өнімді жабындарды дамыту
Едәуір прогресстің бір саласы - жоғары қорғаныс жабындарының дамуы. Бұл жабындар коррозияға, тозуға және химиялық шабуылға жоғары төзімділік береді. Кейбір танымал мысалдарға мыналар кіреді:
Эпокси және полиуретанның жабындары : Бұл керемет адгезия, беріктік және ылғалға және химиялық заттарға төзімділік. Олар өндірістік және теңіз қосымшаларында кеңінен қолданылады.
Фторополимердің жабындары : ерекше химиялық тұрақтылығы мен төмен үйкеліс қасиеттері, мысалы, PTFE (Teflon), мысалы, PTFE (Teflon), қатал ортаға арналған.
Био-рухтандырылған өзін-өзі емдейтін жабындар : Бұл инновациялық жабындар тірі организмдердің өзіндік емдік қасиеттерін еліктейді. Олардың құрамында емдік заттармен толтырылған микроскопиялық капсулалар бар, олар жабыны зақымдалған кезде, оны жөндеуге мүмкіндік береді.
Катодикалық қорғаныс және коррозия ингибиторларының технологиялары
Катодтық қорғаныс - металл конструкцияларында коррозияны алдын-алудың жақсы әдісі. Бұл металлға кішкене электр тогын қолдануды, оны электрохимиялық ұяшықтағы катодты етеді. Бұл металды корродтауға жол бермейді.
Коррозия ингибиторлары - коррозиялық ортаға қосылған кезде, коррозиялық ортаға қосылған заттар. Олар металл бетіне қорғаныс қабатын қалыптастыру немесе қоршаған ортаның химиясын өзгерту арқылы жұмыс істейді.
Осы технологиялардағы соңғы жетістіктер мыналарды қамтиды:
Күн қуатын немесе басқа жаңартылатын энергия көздерін пайдаланатын қазіргі катодты катодты қорғаныс жүйелері
Өсімдік сығындыларынан және басқа да экологиялық таза көздерден алынған органикалық коррозия ингибиторлары
Коррозия ингибиторларын қамтитын және қажет болған кезде оларды босататын ақылды жабындар
Нақты уақыттағы коррозия мониторингі және ерте ескерту жүйелері
Коррозияны ерте анықтау апатты сәтсіздіктердің алдын алу үшін өте маңызды. Нақты уақыттағы бақылау жүйелері сенсорларды коррозияға байланысты әр түрлі параметрлерді үнемі өлшеу үшін қолданады, мысалы:
Бұл жүйелер коррозия бағамынан асып кеткен кезде, уақтылы араласу үшін рұқсат етілген деңгейден асып кетсе, операторлар дараптерге ескерту жасай алады. Кейбір жетілдірілген жүйелер тіпті машиналарды оқыту алгоритмдерін тарихи деректер негізінде болжау үшін пайдаланады.
Теңіз ортасындағы коррозияның алдын-алудың жаңа материалдары мен әдістері
Теңіз ортасы коррозияның алдын-алу туралы айтқанда, әсіресе қиын. Тұзды сулар, биологиялық бұзаулар мен механикалық кернеудің үйлесімі ең берік материалдарды тез төмендетеді.
Зерттеушілер осы міндеттерді шешу үшін жаңа материалдар мен әдістерді әзірлеуде, мысалы:
Хром, никель және молибденнің жоғары деңгейі бар коррозияға төзімді қорытпалар
Полимерлердің коррозияға төзімділігімен металдардың беріктігін біріктіретін композициялық материалдар
Супер-гидрофобты бетті құратын наноқұрылымды жабындар, су мен басқа коррозиялық заттарды металлға жабыстыратын заттар
Катодикалық катодтық қорғаныс және құрбандыққа шалынатын анодтар сияқты электрохимиялық коррозияға қарсы әдістер
Қорытынды
Коррозия, тотығу және тотығу - бұл материалдар мен конструкцияларға айтарлықтай әсер етуі мүмкін нақты процестер. Тотығу - бұл кең химиялық реакция, коррозия материалдары, және тот дом, тек темір мен оның қорытпаларына әсер етеді.
Осы айырмашылықтарды түсіну әр түрлі активтердің қауіпсіздігі мен ұзақ өмір сүруі үшін өте маңызды. Коррозия туралы ғылымдағы жүргізіліп жатқан зерттеулер осы тұрақты сынақтармен күресудің жаңа стратегиялары мен технологияларын дамытуға бағытталған.
