Fl-isfera tax-xjenza materjali u l-inġinerija, it-termini korrużjoni, ossidazzjoni, u sadid huma spiss użati minflok. Madankollu, dawn il-proċessi, filwaqt li huma relatati, għandhom karatteristiċi u impatti distinti. Il-fehim tad-differenzi tagħhom huwa kruċjali għall-industriji li jvarjaw mill-kostruzzjoni għall-ajruspazju, peress li dawn il-fenomeni jistgħu jaffettwaw b'mod sinifikanti l-lonġevità u s-sigurtà tal-materjali u l-istrutturi.
Il-korrużjoni hija d-degradazzjoni gradwali tal-materjali, ġeneralment metalli, ikkawżati minn reazzjonijiet kimiċi jew elettrokimiċi. Dan jiddgħajjef il-materjal u jaffettwa l-integrità strutturali tiegħu. Il-korrużjoni tista 'twassal għal falliment jekk titħalla mhux ikkontrollata.
Meta sseħħ il-korrużjoni, tibdel il-proprjetajiet fiżiċi tal-materjal. Dan jinkludi saħħa, dehra, u anke konduttività. Reazzjonijiet elettrokimiċi bejn il-metall u l-ambjent tiegħu jikkawżaw din id-degradazzjoni.
Il-korrużjoni mhix l-istess f'kull xenarju. Ambjenti u materjali differenti jwasslu għal forom differenti ta 'korrużjoni. Hawn taħt jinsabu xi tipi komuni:
Attakk Uniformi : Din hija l-iktar forma komuni ta 'korrużjoni. Dan iseħħ meta l-wiċċ kollu ta 'materjal ikun espost għal ambjent korrużiv, li jirriżulta f'Deterjorazzjoni.
Korrużjoni Galvanika : Dan it-tip ta 'korrużjoni jiġri meta żewġ metalli differenti jkunu f'kuntatt ma' xulxin fil-preżenza ta 'elettrolit. Il-metall inqas nobbli jsir l-anodu u jikkorrodi aktar malajr.
ecell = e⁰cathode - e⁰anode - (rt / nf) ln ([ox] / [aħmar])
Ecell = potenzjal taċ-ċellula, E0 = potenzjal ta 'elettrodi standard, r = kostanti tal-gass, t = temperatura, n = numru ta' elettroni trasferiti, u F hija l-kostanti Faraday.
Korrrużjoni ta 'Crevice : Isseħħ fi spazji ristretti fejn l-ambjent korrużiv huwa iktar gravi miż-żona tal-madwar. Dawn l-ispazji, jew xquq, jistgħu jiġu ffurmati bid-disinn jew bl-akkumulazzjoni ta 'debris.
Rata ta 'korrużjoni ∝ [cl–] e (-∆g / rt)
F'din l-ekwazzjoni, ΔG hija l-bidla fl-enerġija ħielsa mill-Gibbs, R hija l-kostanti tal-gass, u t hija t-temperatura.
Pitting : Din hija forma lokalizzata ta 'korrużjoni li tirriżulta f'toqob żgħar jew fosos fuq il-wiċċ ta' metall. Jista 'jkun diffiċli li tiskopri u tista' twassal għal falliment rapidu.
Korrużjoni intergranulari : Dan it-tip ta 'korrużjoni jseħħ tul il-konfini tal-qamħ ta' metall, ħafna drabi minħabba l-preċipitazzjoni ta 'impuritajiet jew il-formazzjoni ta' fażijiet differenti.
KORROZZJONI TAL-EROZJONI : Jiġri meta fluwidu korrużiv jiċċaqlaq fuq wiċċ tal-metall b'veloċitajiet għoljin, u jikkawża kemm xedd mekkaniku kif ukoll degradazzjoni kimika.
Qsim tal-korrużjoni tal-istress : Dan iseħħ meta metall huwa soġġett kemm għall-istress tat-tensjoni kif ukoll għal ambjent korrużiv, li jwassal għall-formazzjoni u l-propagazzjoni tax-xquq.
Lissija selettiva : Dan it-tip ta 'korrużjoni jinvolvi t-tneħħija selettiva ta' element wieħed minn liga, u jħalli warajh struttura mdgħajfa u poruża.
Il-korrużjoni ma taffettwax biss il-metalli. Materjali oħra jistgħu jiddegradaw ukoll:
Metalli : Ħadid, aluminju, ram, u l-ligi tagħhom huma l-aktar affettwati mill-korrużjoni.
Ċeramika : Għalkemm inqas komuni, iċ-ċeramika tista 'tiddegrada permezz ta' reazzjonijiet kimiċi bl-ambjent tagħhom.
Polimeri : Minflok ma jikkorrodi, il-polimeri jiddegradaw. Dan id-dgħajjef jista 'jwassal għal qsim, warping, jew skulurazzjoni.
L-ossidazzjoni hija proċess kimiku fejn materjal jitlef l-elettroni, tipikament jirreaġixxi bl-ossiġnu. Huwa parti mill-kimika ta 'kuljum, li ħafna drabi tirriżulta f'bidliet viżibbli bħall-kulur jew in-nisġa.
Fl-ossidazzjoni, sustanza tagħti l-elettroni lil oħra. L-ossiġenu ġeneralment huwa s-sustanza li taċċettahom. Din ir-reazzjoni tista 'sseħħ kemm f'materjali organiċi kif ukoll inorganiċi, li jibdlu l-proprjetajiet tagħhom. Reazzjoni ġenerali ta 'ossidazzjoni tista' tkun irrappreżentata bħala:
m → m⁺ + e⁻
Hawnhekk, 'M ' tirrappreżenta l-materjal (ħafna drabi metall) li jitilfu l-elettroni, isiru joni ċċarġjati b'mod pożittiv (M⁺).
L-ossidazzjoni taffettwa l-materjali li nużaw kuljum. Hawn xi eżempji komuni:
Tusting tal-ħadid u l-azzar : Meta l-ħadid jirreaġixxi bl-ossiġnu u l-umdità, jifforma sadid. L-ekwazzjoni kimika għall-formazzjoni tas-sadid hija:
4FE + 3O₂ + 6H₂O → 4FE (OH) ₃
Dan is-saff kannella ħamrani jdgħajjef il-metall.
Tħaffir tal-fidda : Il-fidda tirreaġixxi b'komposti tal-kubrit fl-arja, li tifforma sulfid tal-fidda. L-ekwazzjoni kimika hija:
2ag + h₂s → ag₂s + h₂
Dan is-saff iswed iwaqqa 'l-brilli ta' ġojjelli tal-fidda jew pożati.
L-ossidazzjoni tiġri wkoll f'organiżmi ħajjin. Iżda b'differenza mill-metalli, l-effetti jistgħu jkunu ta 'benefiċċju:
Boost fil-metaboliżmu : F'ġisimna, l-ossidazzjoni tgħin biex tinħaraq l-ikel għall-enerġija, tħaffef il-metaboliżmu.
Riskju aktar baxx tal-kanċer : Ċerti proċessi ta 'ossidazzjoni fiċ-ċelloli jgħinu biex jipprevjenu t-tixrid ta' radikali ħielsa ta 'ħsara, li jistgħu jbaxxu r-riskju tal-kanċer.
Is-sadid huwa tip speċifiku ta 'korrużjoni li taffettwa l-ħadid u l-ligi tiegħu, bħall-azzar. Huwa kkaratterizzat minn kulur kannella ħamrani u nisġa flaky.
Din il-forma ta 'korrużjoni sseħħ meta l-ħadid ikun espost għall-umdità u l-ossiġnu. Il-proċess tal-formazzjoni tas-sadid jinvolvi bosta passi:
Reazzjoni ta 'ossidazzjoni : Il-ħadid jitlef l-elettroni u jirreaġixxi bl-ossiġenu fil-preżenza ta' ilma biex jifforma joni tal-ħadid (II).
Fe → Fe⊃2; ⁺ + 2E⁻
Formazzjoni ta 'idrossidu tal-ħadid : il-joni Fe⊃2; ⁺ jirreaġixxu bl-ilma u l-ossiġenu biex jiffurmaw idrossidu tal-ħadid (II).
Fe⊃2; ⁺ + 2H₂O + O₂ → Fe (OH) ₂
Ossidazzjoni ta 'idrossidu tal-ħadid : ħadid (ii) Idrossidu ossida aktar biex jifforma idrossidu tal-ħadid (III).
4FE (OH) ₂ + O₂ + 2H₂O → 4FE (OH) ₃
Formazzjoni tas-sadid : ħadid (III) idrossidu deidrati biex jiffurmaw il-ħadid (iii) ossidu-hydroxide, magħruf komunement bħala sadid. Dan is-sadid huwa taħlita kumplessa ta 'ossidi tal-ħadid u idrossidi.
4Fe (OH) ₂ → Fe₂o₃ · 3H₂O
Diversi kundizzjonijiet jistgħu jippromwovu l-formazzjoni tas-sadid:
Preżenza ta 'Umdità : L-ilma jaġixxi bħala elettrolit, li jippermetti r-reazzjonijiet ta' tnaqqis ta 'ossidazzjoni meħtieġa għall-sadid. Umdità għolja jew esponiment dirett għax-xita jistgħu jaċċelleraw il-proċess.
Esponiment għall-ossiġnu u l-elettroliti : l-ossiġnu huwa essenzjali għall-formazzjoni tas-sadid. Żoni b'arjazzjoni tajba jew konċentrazzjoni għolja ta 'ossiġenu huma aktar suxxettibbli għal sadid. L-imluħa u l-aċidi jistgħu wkoll iżidu l-attività elettrokimika tal-metall, tħaffef il-proċess tas-sadid.
Fatturi Ambjentali : It-temperatura għandha rwol fil-formazzjoni tas-sadid. Temperaturi ogħla jistgħu jżidu r-rati ta 'reazzjonijiet kimiċi, u jwasslu għal sadid aktar mgħaġġel. Kontaminanti tal-wiċċ bħal ħmieġ jew żejt jistgħu jaqbdu l-umdità kontra l-wiċċ tal-metall, u joħolqu żoni lokalizzati vulnerabbli għas-sadid.
l-aspett tas-sadid | - korrużjoni | għall-ossidazzjoni tal | sadid |
---|---|---|---|
Definizzjoni | Degradazzjoni ta 'materjali minħabba reazzjonijiet kimiċi jew elettrokimiċi bl-ambjent | Proċess kimiku fejn sustanza titlef l-elettroni, ħafna drabi tinvolvi ossiġnu | Forma speċifika ta 'korrużjoni li taffettwa l-ligi tal-ħadid u tal-ħadid |
Ambitu | L-iktar terminu wiesa ', li jinkludu diversi forom ta' degradazzjoni tal-materjal | Tip speċifiku ta 'reazzjoni kimika | Prodott speċifiku ta 'ossidazzjoni tal-ħadid |
Materjali affettwati | Materjali varji inklużi metalli, ċeramika, u polimeri | Kemm sustanzi organiċi kif ukoll inorganiċi | Speċifikament il-ħadid u l-ligi tiegħu |
Fatturi Ambjentali | Teħtieġ elettrolit | Jeħtieġ ossiġnu jew aġent ossidanti ieħor | Teħtieġ kemm ossiġnu kif ukoll umdità |
Prodotti | Jista 'jirriżulta f'diversi komposti | Jipproduċi ossidi | Tifforma ossidi tal-ħadid u idrossidi |
Proċess kimiku | Ħafna drabi tinvolvi trasferiment ta 'elettroni bejn materjal u ambjent | Telf ta 'elettroni, ħafna drabi għall-ossiġnu | Il-ħadid jirreaġixxi bl-ossiġnu u l-ilma |
Dehra | Diversi forom (eż., Pitting, skalar) | Jista 'jkun viżibbli jew inviżibbli skont il-materjal | Kulur kannella ħamrani distintiv |
Impatt | Ġeneralment ta 'detriment għall-proprjetajiet materjali | Jista 'jkun ta' benefiċċju (eż., Saffi protettivi) jew ta 'ħsara | Dejjem ta 'ħsara għal materjali bbażati fuq il-ħadid |
Impatt ekonomiku | Sinifikanti f'diversi industriji | Tvarja skont il-kuntest | Sostanzjali fl-industriji li jużaw il-ħadid |
Il-korrużjoni, l-ossidazzjoni u s-sadid għandhom konsegwenzi kbar li jestendu lil hinn mid-degradazzjoni tal-materjali. Jistgħu jwasslu għal telf ekonomiku sinifikanti, joħolqu riskji ta 'sigurtà, u anke jagħmlu ħsara lill-ambjent.
L-ispejjeż assoċjati mal-korrużjoni, l-ossidazzjoni, u s-sadid huma xokkanti. Skond studju ta 'Nace International, l-ispiża globali tal-korrużjoni hija stmata li hija ta' $ 2.5 triljun kull sena, li hija ekwivalenti għal 3.4% tal-PDG tad-dinja.
Dawn l-ispejjeż jinkludu:
Spejjeż diretti tas-sostituzzjoni jew it-tiswija ta 'materjali u strutturi korrodati
Spejjeż indiretti bħal telf ta 'produzzjoni, ħsara ambjentali, u litigazzjoni
Spejjeż ta 'manutenzjoni għall-prevenzjoni u l-miżuri ta' kontroll tal-korrużjoni
L-industriji l-iktar affettwati mill-korrużjoni jinkludu:
Żejt u gass
Trasport (Karozzi, Aerospazjali, Rail, u Marine)
Infrastruttura (pontijiet, pajpijiet, u bini)
Impjanti tal-manifattura u l-ipproċessar
Il-korrużjoni, l-ossidazzjoni, u s-sadid jistgħu jikkompromettu l-integrità strutturali tal-bini, il-vetturi, u l-infrastruttura. Din id-deterjorazzjoni tista 'twassal għal fallimenti katastrofiċi, li tpoġġi ħajjiet f'riskju.
Xi eżempji ta 'perikli ta' sigurtà kkawżati mill-korrużjoni jinkludu:
Kollass ta 'pontijiet jew bini minħabba rinforzi tal-azzar imdgħajfa
Nuqqas tal-linji tal-pajpijiet, li jwassal għal tixrid taż-żejt jew tnixxija tal-gass
Funzjonament ħażin ta 'komponenti kritiċi f'ajruplani jew vetturi
Kontaminazzjoni ta 'ilma tax-xorb minn pajpijiet imsaddad
Il-korrużjoni, l-ossidazzjoni u s-sadid jista 'jkollhom ukoll konsegwenzi ambjentali sinifikanti. Meta l-istrutturi korrodati jonqsu, huma jistgħu jirrilaxxaw materjali perikolużi fl-ambjent.
Pereżempju:
Tankijiet tal-ħażna imsaddad jistgħu jnixxu kimiċi jew prodotti tal-pitrolju, li jikkontaminaw il-ħamrija u l-ilma ta 'taħt l-art
L-iskart tal-metall rusted jista 'jrażżan metalli tqal fl-ekosistema
Id-degradazzjoni tal-infrastruttura tista 'twassal għal ineffiċjenzi, u żżid l-emissjonijiet tal-gassijiet serra
Il-prevenzjoni u l-mitigazzjoni tal-korrużjoni, l-ossidazzjoni u s-sadid teħtieġ approċċ b'ħafna aspetti. Dan jinvolvi għażla ta 'materjal bir-reqqa, kunsiderazzjonijiet tad-disinn, trattamenti protettivi, kontroll ambjentali, u monitoraġġ regolari.
Wieħed mill-aktar modi effettivi biex jiġi evitat il-korrużjoni huwa billi tuża materjali li huma inerenti reżistenti għaliha. Xi eżempji ta 'ligi reżistenti għall-korrużjoni jinkludu:
Dawn il-materjali jiffurmaw saff ta 'ossidu protettiv fuq il-wiċċ tagħhom, li jgħin biex jipprevjeni aktar korrużjoni.
Id-disinn għandu wkoll rwol kruċjali fil-minimizzazzjoni tal-korrużjoni. Inġiniera għandhom:
Evita kantunieri li jaqtgħu u xquq fejn sustanzi korrużivi jistgħu jakkumulaw
Tiżgura drenaġġ xieraq biex tevita ilma wieqaf
Uża ġonot iwweldjati minflok konnessjonijiet imbarrat jew irbattuti meta possibbli
L-applikazzjoni ta 'kisjiet u trattamenti protettivi fuq il-wiċċ ta' materjal tista 'tgħin biex tevita l-korrużjoni. Xi metodi komuni jinkludu:
Żebgħa u żjut : Dawn joħolqu barriera bejn il-metall u l-ambjent, li jipprevjenu l-esponiment għal aġenti korrużivi.
Galvanizing : Dan jinvolvi kisi ta 'ħadid jew azzar b'saff ta' żingu, li b'mod sagrifiċjalment jikkorrodi biex jipproteġi l-metall sottostanti.
Electroplating : Iddepożita saff irqiq ta 'metall aktar reżistenti għall-korrużjoni, bħal kromju jew nikil, fuq il-wiċċ ta' metall ieħor.
Anodizzazzjoni : Dan il-proċess joħloq saff oħxon u protettiv ta 'ossidu fuq il-wiċċ ta' metalli bħall-aluminju.
Passivazzjoni : Tinvolvi t-trattament tal-wiċċ ta 'metall b'soluzzjoni kimika biex ittejjeb il-formazzjoni ta' saff ta 'ossidu protettiv.
Il-kontroll tal-ambjent jista 'jgħin biex timminimizza l-esponiment għal aġenti korrużivi. Xi strateġiji jinkludu:
Iż-żamma ta 'livelli ta' umdità baxxa biex tnaqqas l-umdità fl-arja
Ir-regolazzjoni tat-temperatura biex tevita varjazzjonijiet estremi li jistgħu jaċċelleraw il-korrużjoni
Uża deumidifiers, arja kondizzjonata, jew ħiters biex tikkontrolla l-ambjent
Ħażna ta 'materjali f'żoni niexfa u ventilati sew' il bogħod minn sustanzi korrużivi
Monitoraġġ u spezzjoni regolari jistgħu jgħinu biex jindividwaw il-korrużjoni kmieni, li jippermettu intervent f'waqtu. Dan jinvolvi:
Spezzjona viżwalment uċuħ għal sinjali ta 'korrużjoni, bħal skulurazzjoni, pitting, jew tqaxxir
Bl-użu ta 'metodi ta' ttestjar mhux distruttivi, bħal kejl tal-ħxuna ultrasoniku jew radjografija, biex tevalwa l-firxa tal-korrużjoni mingħajr ma tagħmel ħsara lill-materjal
Żomm rekords dettaljati tar-riżultati tal-ispezzjoni biex jiġu rintraċċati l-progressjoni tal-korrużjoni maż-żmien
Hekk kif tkompli l-battalja kontra l-korrużjoni, ir-riċerkaturi u l-inġiniera qed jiżviluppaw soluzzjonijiet innovattivi biex jipprevjenu u jtaffu l-effetti tagħha. Dawn l-avvanzi jvarjaw minn kisi ta 'prestazzjoni għolja għal sistemi ta' monitoraġġ f'ħin reali u materjali ġodda.
Qasam wieħed ta 'progress sinifikanti huwa l-iżvilupp ta' kisi protettiv avvanzat. Dawn il-kisjiet jipprovdu reżistenza superjuri għall-korrużjoni, l-ilbies, u l-attakk kimiku. Xi eżempji notevoli jinkludu:
Kisi epossidiku u tal-polyurethane : dawn joffru adeżjoni, durabilità u reżistenza eċċellenti għall-umdità u l-kimiċi. Huma użati ħafna f'applikazzjonijiet industrijali u tal-baħar.
Kisi tal-fluworopolimeru : Magħruf għar-reżistenza kimika eċċezzjonali tagħhom u l-proprjetajiet ta 'frizzjoni baxxa, kisi tal-fluworopolimeru, bħal PTFE (Teflon), huma ideali għal ambjenti ħarxa.
Kisi ta 'fejqan ta' awto-ispirazzjoni bijo : Dawn il-kisjiet innovattivi jimitaw il-proprjetajiet ta 'l-awto-fejqan ta' organiżmi ħajjin. Fihom kapsuli mikroskopiċi mimlijin aġenti ta ’fejqan li jiġu meħlusa meta l-kisi huwa bil-ħsara, li jippermettilu jsewwi lilu nnifsu.
Il-protezzjoni katodika hija metodu stabbilit sew għall-prevenzjoni tal-korrużjoni fl-istrutturi tal-metall. Tinvolvi l-applikazzjoni ta 'kurrent elettriku żgħir fuq il-metall, li jagħmilha l-katodu f'ċellula elettrokimika. Dan jipprevjeni l-metall milli jikkorrodi.
Inibituri tal-korrużjoni huma sustanzi li, meta jiżdiedu ma 'ambjent korrużiv, inaqqsu r-rata ta' korrużjoni. Jaħdmu billi jiffurmaw film protettiv fuq il-wiċċ tal-metall jew billi jimmodifikaw il-kimika tal-ambjent.
Avvanzi riċenti f'dawn it-teknoloġiji jinkludu:
Sistemi ta 'protezzjoni katodika kurrenti impressjonati li jużaw enerġija solari jew sorsi oħra ta' enerġija rinnovabbli
Inibituri tal-korrużjoni organika derivati minn estratti tal-pjanti u sorsi oħra ekoloġiċi
Kisi intelliġenti li jinkorpora inibituri tal-korrużjoni u jirrilaxxahom meta jkun hemm bżonn
L-iskoperta tal-korrużjoni kmieni hija kruċjali għall-prevenzjoni ta 'fallimenti katastrofiċi. Sistemi ta 'monitoraġġ f'ħin reali jużaw sensuri biex ikejlu kontinwament diversi parametri relatati mal-korrużjoni, bħal:
Potenzjal elettrokimiku
Kurrent tal-korrużjoni
Fatturi Ambjentali (Temperatura, Umdità, PH)
Dawn is-sistemi jistgħu javżaw lill-operaturi meta r-rati ta 'korrużjoni jaqbżu livelli aċċettabbli, li jippermettu intervent f'waqtu. Xi sistemi avvanzati saħansitra jużaw algoritmi ta 'tagħlim tal-magni biex ibassru rati ta' korrużjoni bbażati fuq dejta storika.
L-ambjenti tal-baħar huma partikolarment ta 'sfida meta niġu għall-prevenzjoni tal-korrużjoni. Il-kombinazzjoni ta 'ilma mielaħ, fouling bijoloġiku, u stress mekkaniku tista' tiddegrada malajr anke l-iktar materjali robusti.
Ir-riċerkaturi qed jiżviluppaw materjali u tekniki ġodda biex jindirizzaw dawn l-isfidi, bħal:
Ligi reżistenti għall-korrużjoni li fihom livelli għoljin ta 'kromju, nikil, u molibdenu
Materjali komposti li jgħaqqdu s-saħħa tal-metalli mar-reżistenza għall-korrużjoni tal-polimeri
Kisi nanostrutturat li joħloq wiċċ super-idrofobiku, li jipprevjeni l-ilma u sustanzi korrużivi oħra milli jeħlu mal-metall
Metodi elettrokimiċi ta 'kontroll tal-korrużjoni, bħal protezzjoni katodika kurrenti impressjonata u anodi ta' sagrifiċċju
Il-korrużjoni, l-ossidazzjoni, u s-sadid huma relatati iżda proċessi distinti li jistgħu jħallu impatt sinifikanti fuq materjali u strutturi. Filwaqt li l-ossidazzjoni hija reazzjoni kimika wiesgħa, il-korrużjoni tiddegrada speċifikament il-materjali, u s-sadid jaffettwa biss il-ħadid u l-ligi tiegħu.
Il-fehim ta 'dawn id-differenzi huwa kruċjali biex tinżamm is-sigurtà u l-lonġevità ta' assi varji. Riċerka kontinwa fix-xjenza tal-korrużjoni għandha l-għan li tiżviluppa strateġiji u teknoloġiji ġodda ta 'prevenzjoni biex tiġġieled dawn l-isfidi persistenti.
Team MFG hija kumpanija tal-manifattura mgħaġġla li tispeċjalizza fl-ODM u l-OEM tibda fl-2015.