Materialshunoslik va muhandislik sohasida, ziddiyatlar, oksidlanish va zang ko'pincha bir-birining bir-birining bir-biridan foydalaniladi. Biroq, bu jarayonlar, tegishli xususiyatlar va ta'sirlarga ega. Ushbu hodisalar materiallar va inshootlarning uzoq umr va xavfsizligiga sezilarli darajada ta'sir ko'rsatishi sababli, ularning tafsilotlarini tushunish juda muhimdir.
Koroziya nima?
Korroziya - bu kimyoviy yoki elektrokimyoviy reaktsiyalar natijasida kelib chiqadigan metallarning asta-sekin buzilishidir. Bu materialni susaytiradi va uning tarkibiy yaxlitligiga ta'sir qiladi. Agar nazoratsiz qolsa, korroziya muvaffaqiyatsizlikka olib kelishi mumkin.
Moddiy xususiyatlarning tanazzul
Kornoziya yuzaga kelganda, u materialning jismoniy xususiyatlarini o'zgartiradi. Bunga kuch, tashqi ko'rinishi va o'tkazuvchanligi kiradi. Metall va uning atrof-muhit o'rtasidagi elektrokemik reaktsiyalar bu tanazzulga olib keladi.
Korozik turlari
Har bir stsenariyda korroziya bir xil emas. Turli muhit va materiallar turli xil korroziya shakllariga olib keladi. Quyida ba'zi oddiy turlari:
Yagona hujum : Bu korroziyaning eng keng tarqalgan shakli. Bu materialning butun yuzasi korroziy muhitga duch kelganda sodir bo'ladi, natijada ham yomonlashishiga olib keladi.
Galvanik korroziya : Bu turdagi korroziya elektrolit mavjud bo'lganda bir-biri bilan bir-biri bilan aloqada bo'lganida sodir bo'ladi. Kamroq olijanob metall anod va tezroq zolim bo'ladi.
Ecell = E-E⁰Cath - Ecellode - (RT / NF) LN ([OX] / [qizil])
Ecell = Cell = Standart elektrod potentsiallari, r = Gas konstirinasi, t = gaz doiralari, n = elektron raqami, f -
A [Cl-] e (-Dg / RT) stavkasi
Ushbu tenglamada DG - Gibbs Free Energy o'zgarishi, R gaz doiralari, va t harorat.
Ta'sir qilish : Bu metallning yuzasida kichik teshiklar yoki pitslarga olib keladigan korroziya shakli. Buni aniqlash va tez muvaffaqiyatsizlikka olib kelishi mumkin.
Intergranular korozori : Bu turdagi korroziya metall chegaralarida, ko'pincha aralashmalar yog'ishi yoki turli xil bosqichlarni shakllantirish tufayli yuzaga keladi.
Eroziyon korroziyasi : bu yuqori tezlikda korroziv suyuqlik metall sirtda harakatlansa, bu mexanik diapazonni va kimyoviy emirilishni keltirib chiqaradi.
Stress korroziyasi yorilish : bu metall keskinlik stress va korroziy muhitga duchor bo'lganda, darzlarni shakllantirish va tarqalishiga olib keladi.
Tanlash tanlabcha : bu turdagi korroziya qotishma, gözenekli tuzilishni qoldirib, qotishmadan bir elementni tanlab olib tashlashni o'z ichiga oladi.
Korroziyadan ta'sirlangan materiallar
Kornoziyaga shunchaki metallarga ta'sir qilmaydi. Boshqa materiallar ham yomonlashishi mumkin:
Metallar : temir, alyuminiy, mis va ularning qotishmalari korroziyaga eng ko'p ta'sir qiladi.
Keramika : Garchi kamroq keng tarqalgan, keramika kimyoviy reaktsiyalar atrof-muhiti bilan kimyoviy reaktsiyalar orqali demobilizatsiya qilinishi mumkin.
Polimerlar : korzishda, polimerlar buzilish o'rniga. Bu zaiflashishni, burilish yoki rangsizlanishga olib kelishi mumkin.
Oksidiya nima?
Oksidlanish - bu kimyoviy jarayon bo'lib, u erda materiallar elektronni yo'qotadigan, odatda kislorod bilan reaktsiya qilingan. Bu kundalik kimyo tarkibiga kiradi, ko'pincha rang yoki tuzilish kabi ko'rinishga olib keladi.
Elektron jarayoni elektronni yo'qotgan kimyoviy jarayoni
Oksiddda, modda ikkinchisiga elektronni beradi. Kislorod odatda ularni qabul qiladigan moddadir. Ushbu reaktsiya organik va noorganik moddalarda, ularning xususiyatlarini o'zgartirishi mumkin. Bosh oksidlanish reaktsiyasi quyidagicha ifodalanishi mumkin:
m → m⁺ + e⁻
Bu erda 'm ' elektronni yo'qotadigan materialni (ko'pincha metallni) olib, musbat zaryadlangan ion (m˚).
Kundalik hayotda oksidlanish misollari
Oksidtsiya har kuni ishlatadigan materiallarga ta'sir qiladi. Bu erda ba'zi oddiy misollar:
Temir va po'latdan yasalgan temir va po'lat : Agar temir kislorod va namlik bilan reaktsiyaga kirganda, u zang hosil qiladi. Zangni shakllantirish uchun kimyoviy tenglama quyidagicha:
4FE + 3O + 6h₂o → 4FE (Oh) ₃
Ushbu qizg'ish-jigarrang qatlam metallni zaiflashtiradi.
Organik materiallarda oksidlanish
Oshqozon organizmlarda oksidlash ham sodir bo'ladi. Ammo metallardan farqli o'laroq, ta'sirga foydali bo'lishi mumkin:
Metabolizmda kuchayadi : tanamizda oksidlanish energiya uchun oziq-ovqatni energiya uchun oziqlantirishga yordam beradi.
Saratonni kamaytirish xavfi : hujayralarda ma'lum oksidlanish jarayoni saraton xavfini kamaytiradigan zararli erkin radikallar tarqalishining oldini olishga yordam beradi.
Zang nima?
Zang - bu temir va uning qotishmalariga ta'sir qiladigan o'ziga xos korroziya turi. Bu qizg'ish-jigarrang rang va alangali tuzilish bilan ajralib turadi.
Bu korroziya namligi namligi va kislorodga duchor bo'lganida yuz beradi. Zang shakllanish jarayoni bir nechta bosqichlarni o'z ichiga oladi:
Oksidlanish reaktsiyasi : Dazmol elektrondan yutqazadi va suvning temir (II) ionlarini hosil qilish uchun kislorod bilan reaktsiya qiladi.
FE → FEM2; ⁺ + 2e⁻
Temir gidroksidini shakllantirish : Femiol; ⁺ ionlar temir (II) gidroksidni shakllantirish uchun suv va kislorod bilan reaktiv reaktsiyaga kirishadi.
Femi2; ⁺ + 2h₂o + o → Fe (Oh) ₂
Temir gidroksididagi oksidlanish : temir (ii) gidroksid temirni (iii) gidroksid hosil qiladi.
4FE (Oh) ₂ + o o ₂ + 2h₂o → 4FE (Oh) ₃
Zangni shakllantirish : temirni (iii) gidroksidli degidratlar, odatda zang deb nomlanuvchi temir (iii) oksidi gidideoksid hosil qiladi. Bu zang - bu temir oksidi va gidroksidlarining murakkab aralashmasi.
4FE (Oh) ₂ → FeO₂₃ ·O
Bir nechta shartlar zangni shakllantirishga yordam berishi mumkin:
Namlikning mavjudligi : suv elektrolit kabi harakat qiladi, ularni zanglash uchun zarur bo'lgan oksidlanish reaktsiyalarini ta'minlaydi. Jarayonni yuqori namlik yoki to'g'ridan-to'g'ri ta'sir qilish jarayonni tezlashtirishi mumkin.
Kislorod va elektrolitlarga ta'sir qilish : kislorod zang hosil bo'lishi uchun zarurdir. Yaxshi aeratsiya yoki yuqori kislorod kontsentratsiyasi bo'lgan joylar zanglash uchun ko'proq moyil. Tuzlar va kislotalar, shuningdek, zanglash jarayonini tezlashtiradigan metallning elektr energiyasini oshirishi mumkin.
Atrof-muhit omillari : harorat zangni shakllantirishda rol o'ynaydi. Yuqori harorati kimyoviy reaktsiyalar stavkalarini ko'paytirishi mumkin, tezroq zanglash uchun olib boradi. Kir yoki yog 'kabi sirt ifloslantiruvchi moddalar namlangan mahalliylashtirilgan hududlarga nisbatan namlikni tuzatishi, zanglash uchun zaif bo'lgan mahalliylashtirilgan hududlarga qarshi namlikni tuzatishi mumkin.
Korroziya, oksidlanish va zangli
| asoratlar orasidagi | oksidlash | zangidir | farqlar |
| Ta'rif | Atrof-muhit bilan kimyoviy yoki elektrokimyoviy reaktsiyalar tufayli materiallarning tanazzuvi | Biror modda elektronni yo'qotadigan kimyoviy jarayon, ko'pincha kislorod bilan bog'liq | Temir va temir qotishmalariga ta'sir qiluvchi korroziyaning o'ziga xos shakli |
| Ko'maklashish | Mavjud moddiy tanazzulning turli shakllarini o'z ichiga olgan keng muddat | Kimyoviy reaktsiyaning o'ziga xos turi | Temir oksidlanishning o'ziga xos mahsuloti |
| Ta'sirlangan materiallar | Turli materiallar, shu jumladan metallar, keramika va polimerlar | Organik va noorganik moddalar | Maxsus temir va uning qotishmalari |
| Atrof-muhit omillari | Elektrolitni talab qiladi | Kislorod yoki boshqa oksidlovchi vositaga muhtoj | Kislorod va namlikni talab qiladi |
| Mahsulotlar | Har xil birikmalarga olib kelishi mumkin | Oksidlarni ishlab chiqaradi | Temir oksidi va gidroksidlarini shakllantiradi |
| Kimyoviy jarayoni | Ko'pincha materiallar va atrof-muhit o'rtasida elektron o'tkazishni o'z ichiga oladi | Elektronni yo'qotish, ko'pincha kislorodga | Temir kislorod va suv bilan reaksiyaga keladi |
| Tashqi ko'rinish | Turli xil shakllar (masalan, tepish, o'lchov) | Materialga qarab ko'rinadigan yoki ko'rinmas bo'lishi mumkin | O'ziga xos qizg'ish jigarrang rang |
| Ta'sir qilmoq | Odatda moddiy xususiyatlarga zararli | Foydali bo'lishi mumkin (masalan, himoya qatlamlari) yoki zararli bo'lishi mumkin | Har doim temirga asoslangan materiallarga zarar etkazadi |
| Iqtisodiy ta'sir | Turli sohalarda muhim | Kontekstga qarab farq qiladi | Dazmoldan foydalanish sanoatida sezilarli |
Korroziya, oksidlanish va zangning ta'siri
Korroziya, oksidlanish va zanglar materiallarning tanazzulidan tashqari cho'zilgan oqibatlarga olib keladi. Ular iqtisodiy yo'qotishlarga, xavfsizlik xavfini, hatto atrof-muhitga zarar etkazishi mumkin.
Iqtisodiy oqibat
Kornoziya, oksidlanish va zang bilan bog'liq xarajatlar hayratlanarli. 'Naes International' tomonidan o'tkazilgan tadqiqotga ko'ra, korroziyaning global qiymati yiliga 2,5 trln. Dunyoning yalpi ichki mahsulotining 3,4 foiziga teng bo'lgan.
Ushbu xarajatlar quyidagilarni o'z ichiga oladi:
Yaratilgan materiallar va tuzilmalarni almashtirish yoki ta'mirlashning to'g'ridan-to'g'ri xarajatlari
Ishlab chiqarish, atrof-muhitga zarar etkazish va sud jarayoni kabi bilvosita xarajatlar
Korroziyani oldini olish va boshqarish choralarini ko'rish uchun texnik xarajatlar
Koroziyaga nisbatan eng ko'p zarar ko'rgan sohalar quyidagilardan iborat:
Neft va gaz
Tashish (avtomobilsozlik, aerokosmik va dengiz)
Infratuzilma (ko'priklar, quvurlar va binolar)
Ishlab chiqarish va qayta ishlash zavodlari
Xavfsizlik bo'yicha muammolar
Korroziya, oksidlanish va zang binolar, transport vositalari va infratuzilmaning tarkibiy yaxlitligini buzishi mumkin. Bu yomonlashishi halokatli muvaffaqiyatsizlikka olib keladi, xavf ostida.
Kornoziyaga sabab bo'lgan xavfsizlik xavfliligining ba'zi misollari quyidagilardan iborat:
Zaiflashgan po'lat konferentsiyalar tufayli ko'priklar yoki binolarni qulashi
Yog 'to'kilishiga yoki gaz etishmovchiligiga olib keladigan quvurlar etishmovchiligi
Samolyot yoki transport vositalaridagi muhim tarkibiy qismlarning noto'g'ri ishlashi
Yo'ldon quvurlardan ichimlik suvining ifloslanishi
Atrof-muhitning oqibatlari
Korroziya, oksidlanish va zang ham muhim ekologik oqibatlarga olib kelishi mumkin. Yakkalashtirilgan tuzilmalar muvaffaqiyatsiz bo'lsa, ular xavfli materiallarni atrof-muhitga chiqara oladilar.
Masalan:
Yaratilgan saqlash idishlari kimyoviy moddalar yoki neft mahsulotlari, tuproq va er osti suvlarini oqishi mumkin
Moslangan metall chiqindilari kuchli metallarni ekotizimga ta'sir qilishi mumkin
Infratuzilmani buzilishining samarasizligi, issiqxona gazlari chiqindilarini ko'paytirishga olib kelishi mumkin
Profilaktika va yumshatish strategiyalari
Korozyon, oksidlanish va zangni oldini olish va yumshatish ko'p qirrali yondashuvni talab qiladi. Bu ehtiyotkorlik bilan materiallarni tanlash, dizayn masalalari, himoya choralarini, atrof-muhitni muhofaza qilish va muntazam ravishda monitoring qilishni o'z ichiga oladi.
Moddiy tanlov va dizayn
Korroziyani oldini olishning eng samarali usullaridan biri bu tabiiy ravishda bunga chidamli materiallardan foydalanish. Korozikrakor qotishmalarning ba'zi namunalari quyidagilardan iborat:
Ushbu materiallar uning yuzasida himoya oksidi qatlamini hosil qiladi, bu esa keyingi korroziyani oldini olishga yordam beradi.
Dizayn korroziyani minimallashtirishda ham hal qiluvchi rol o'ynaydi. Muhandislar:
Kornozik moddalar to'planishi mumkin bo'lgan o'tkir burchaklar va burchaklardan saqlaning
Tik turgan suvning oldini olish uchun to'g'ri drenajlashni ta'minlang
Iloji bo'lsa, mahkamlangan yoki moslashtirilgan ulanishlar o'rniga payvandlangan bo'g'inlardan foydalaning
Himoya qoplamalari va davolash usullari
Shartning yuzasiga himoya qoplamalari va davolash usullarini qo'llash korroziyani oldini olishga yordam beradi. Ba'zi umumiy usullarga quyidagilar kiradi:
Bo'yoqlar va moylar : bu metall va atrof-muhit o'rtasida korroziy vositalar ta'siriga to'sqinlik qiladigan to'siqni yaratadi.
Galvanizing : Bu temir qatlami bilan temir yoki po'latni sinik qatlami bilan qoplashni o'z ichiga oladi.
Elektroplatlash : u boshqa metallning yuzasiga, masalan, xrom yoki nikel kabi ko'proq korroziyaga chidamli metallning yupqa qatlamini o'rnatadi.
Anodlashing : Bu jarayon alyuminiy kabi metallar yuzasida qalin, himoya oksidi qatlamini yaratadi.
Pazviga o'tish : u himoya oksidi qatlamini shakllantirishni kuchaytirish uchun kimyoviy eritma bilan metall eritmasi bilan davolashni o'z ichiga oladi.
Atrof-muhit nazorati
Atrof-muhitni boshqarish korroziy vositalarga ta'sir qilishda yordam berishi mumkin. Ba'zi strategiyalar quyidagilardan iborat:
Havoda namlikni kamaytirish uchun past namlikni saqlash
Korroziyani tezlashtiradigan haddan tashqari tebranishlarni oldini olish uchun haroratni tartibga solish
Atrof-muhitni boshqarish uchun inxumidiyalar, konditsionerlar yoki isitgichlardan foydalanish
Materiallarni quruq, yaxshi shamollatilgan joylarda, korroziy moddalardan uzoqda saqlash
Korroziya monitoringi va tekshirish
Doimiy monitoring va tekshirish korroziyani erta aralashishga imkon beradigan korroziyani aniqlashga yordam beradi. Bu quyidagilarni o'z ichiga oladi:
Nisbatorliklar, chizish yoki siljish kabi korroziya belgilari uchun yuzalar vizual tekshiruv
Ultrasonik qalinligining o'lchamini o'lchash yoki rentgenografiya, masalan, materialni zararsiz ravishda buzmasdan baholash
Vaqt o'tishi bilan korroziya rivojlanishini kuzatish uchun tekshirish natijalarini batafsil rekonstruktsiya qilish
Korozyonning oldini olish va texnologiyasidagi yutuqlar
Kornoziyaga qarshi kurash davom etar ekan, tadqiqotchilar va muhandislar uning ta'sirini oldini olish va yumshatish uchun innovatsion echimlarni ishlab chiqmoqdalar. Ushbu yutuqlar yuqori samarali paltolardan real vaqt rejimida monitoring tizimlari va roman materiallarigacha.
Yuqori samarali paltolarni ishlab chiqish
Mashg'ulotning bir sohasi - bu rivojlangan himoya qoplamalarini rivojlantirishdir. Bu qoplamalar korroziya, kiyish va kimyoviy hujumga ustun qarshilik ko'rsatadi. Ba'zi mashhur misollar quyidagilardan iborat:
Epoksi va poliuretan qoplashlari : Bular juda zo'r yopishadi, chidamlilikni va namlik va kimyoviy moddalarga chidamlidir. Ular sanoat va dengiz qo'llanmalarda keng qo'llaniladi.
Floropoliya kiyimlari : ularning kimyoviy qarshiligi va past ishqalanish xususiyatlari bilan tanilgan, ptfe (Teflon) kabi flitopmeymer qoplamalar qattiq sharoitlar uchun juda mos keladi.
Bio-ilhomlantirilgan o'zini o'zi davolaydigan qoplamalar : bu innovatsion qoplamalar tirik organizmlarning o'zini davolash xususiyatlarini taqlid qiladi. Ular tarkibida shifo shikastlanganda chiqariladigan shifobaxsh moddalar bilan to'ldirilgan mikroskopik kapsulalar mavjud bo'lib, uni ta'mirlashga imkon beradi.
Katodik himoya va korroziya intibitar texnologiyalari
Katsiya himoyasi metall konstruktsiyalarda korroziyani oldini olish uchun yaxshi belgilangan usuldir. Bu elektr tokini metallga qo'llashni o'z ichiga oladi, uni elektrokimyoviy hujayradagi katodga aylantiradi. Bu metallni korroz qilishning oldini oladi.
Korozyon inhibitorlari - bu korroziy muhitga qo'shilganda, korroziya tezligini pasaytiradigan moddalar. Ular metall sirtda yoki atrof-muhit kimyoni o'zgartirib, himoya plyonkasini shakllantirish orqali ishlaydi.
Ushbu texnologiyalarning so'nggi yutuqlari quyidagilardan iborat:
Quyosh energiyasi yoki boshqa qayta tiklanadigan energiya manbalarini ishlatadigan katodik himoya tizimlari
Organik korroziya inhibitorlari o'simlik ekstrakti va boshqa ekologik toza manbalardan kelib chiqqan
Korozyon inhibitorlarini kiritadigan va kerak bo'lganda ularni bo'shatadigan aqlli qoplamalar
Real vaqtda korroziya monitoringi va erta ogohlantirish tizimlari
Korroziyani erta aniqlash, halokatli buzilishlarning oldini olish uchun juda muhimdir. Real vaqt rejimida monitoring tizimlaridan farqli ravishda korroziya bilan bog'liq turli parametrlarni doimiy ravishda o'lchash uchun sensors manbalaridan foydalanadilar, masalan:
Elektrokimyoviy salohiyat
Korroziya oqimi
Atrof-muhit omillari (harorat, namlik, pH)
Ushbu tizimlar korroziya darajasi maqbul darajadagi darajadan oshganda operatorlarni ogohlantirishi mumkin, bu o'z vaqtida aralashishga imkon beradi. Ba'zi ilg'or tizimlar hatto tarixiy ma'lumotlar asosida korroziya narxlarini bashorat qilish uchun mashinani o'rganish algoritmlaridan foydalanishadi.
Marine muhitida korroziyalarning oldini olish uchun yangi materiallar va texnikalar
Korozyonning oldini olish haqida gap ketganda dengiz muhiti juda qiyin. Satr suvi, biologik qo'zg'alish va mexanik stresslarning kombinatsiyasi eng kuchli materiallarni ham tez yomonlashishi mumkin.
Tadqiqotchilar ushbu muammolarni hal qilish uchun yangi materiallar va texnikani ishlab chiqmoqdalar, masalan:
Yakka, nikel va molibdenning yuqori darajasi bo'lgan korroziyaga chidamli qotishmalar
Polimerlarning korroziya qarshiligi bilan metallarning kuchini birlashtiradigan kompozit materiallar
Super-gidrofob sirtini yaratadigan nanosofob sirtini yaratadigan, suv va boshqa korroziy moddalarning metallga yopishib olishiga to'sqinlik qiladi
Eski katoda razorativ himoya va qurbonliklarni himoya qilish usullari.
Xulosa
Korroziya, oksidlanish va zanglar tegishli, ammo aniq jarayonlar, bu esa materiallar va inshootlarni sezilarli darajada ta'sir qilishi mumkin. Oksidlanish keng kimsasi bo'lsa-da, korroziya materiallar, xususan, materiallar va zang faqat temir va uning qotishmalariga ta'sir qiladi.
Ushbu farqlarni tushunish turli xil aktivlarning xavfsizligini va uzoq umr ko'rishida hal qiluvchi ahamiyatga ega. Korroziya ilmiy-tadqiqot sohasida olib borilayotgan tadqiqotlar ushbu doimiy muammolarga qarshi kurashish uchun yangi profilaktika strategiyalari va texnologiyalarini ishlab chiqishni maqsad qiladi.
