Koroze a eroze kovů: příčiny a způsoby ochrany

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

V provozních prostředích kovových výrobků se často vyskytují chemické, mechanické a elektrické vnější vlivy. V důsledku toho může při nesprávné údržbě takových prvků a při ignorování bezpečnostních norem existovat riziko deformace a poškození konstrukcí a dílů. Je to způsobeno vznikajícími procesy koroze a eroze kovů, které dlouhodobě přispívají k úplné destrukci struktury produktu.

Proč se objevuje rez

Při korozivní reakci se stykem s chemickými a elektrochemickými médii vytvářejí podmínky pro strukturální destrukci kovových výrobků. V prvním případě přichází materiál do styku s ropnými produkty, uhlím, solí a dalšími minerály. Elektrický proud se v tomto případě netýká. Hlavním provozním médiem může být suchý plyn nebo nevodivá kapalina. Největší destruktivní účinek mají světlé odrůdy.ropné produkty, jako je petrolej a benzín. Zejména trup pobřežního přepravního tankeru může být ovlivněn sloučeninami síry a kyselými zbytky přítomnými v jejich složení.

Při elektrochemické korozi působí také proud. Složitá destrukce s erozí kovu bude doprovázena mechanickým opotřebením. Situaci může zkomplikovat fakt, že samotné vnější vlivy budou určovány charakteristikou přírodního prostředí – například v mořské vodě mohou probíhat chemické reakce s elektrolyty. Samotné kovové tělo je strukturou heterogenní materiál, což vede k přítomnosti mikrogalvanických párů. Právě ony spolu s kovovými částmi konstrukce fungují jako anody a vytvářejí podmínky pro proces koroze.

Příčiny eroze

Obecně se eroze týká mechanického opotřebení, v důsledku kterého se může produkt měnit ve velikosti, tvaru, hmotnosti a dalších charakteristikách. Co je příčinou kovové eroze? Fyzikální procesy vnějšího vlivu, které snižují pevnost mikroobjemů povrchové vrstvy konstrukce nebo samostatné části. Kromě toho nejsou působícími médii pouze mechanické faktory, jako je přímý kontakt s tvrdými brusivy.

Mohou to být tepelná, plynová a chemicky aktivní média a mohou působit jak samostatně, tak jako doplňkováfaktor opotřebení. Například proudění plynu přispívá k pohybu pevných částic v okruhu pro dodávku pracovních směsí potrubím, což má nepřímý destruktivní účinek na kovové povrchy.

Metody ochrany kovů před korozí

Praxe ukazuje, že 80 % podmínek pro ochranu materiálů před korozí je stanoveno ve fázi přípravy povrchu. Zbývajících 20 % je poskytováno již za provozu. Přibližně stejný poměr účinnosti ochranných opatření je pozorován při erozi kovů, kdy jsou použity prostředky minimalizující opotřebení obrobků.

Hlavní oblasti antikorozní ochrany zahrnují strukturální, pasivní a aktivní. Konstrukční ochrana je způsobena použitím speciálních slitin na bázi nerezové oceli, oceli Corten a neželezných kovů. Aktivní metody zahrnují změnu struktury materiálu dvojitou elektrickou vrstvou - metoda elektrochemické ochrany. Pokud jde o pasivní metody, zahrnují použití speciálních povlaků, které zabraňují tvorbě korozivního prvku.

Různé druhy tepelného zpracování kovů

Skupina metod technologického zpracování kovových polotovarů, která se zaměřuje i na strukturální změnu povrchové vrstvy za účelem ochrany před korozním poškozením. Rozlišují se následující typy takového zpracování:

• Žíhání. Tepelné zpracování, při kterém je kov zahříván, následuje postupné ochlazování.
• Kolení. Voceli a jejich slitiny mohou sloužit jako cílové produkty. Během kalení struktura rekrystalizuje a po udržení materiálu na kritické teplotě následuje ochlazení. V části, která prošla takovým zpracováním, se vytvoří nerovnovážná struktura, což je limitujícím faktorem při výběru této metody.
• Dovolená. Alternativní způsob tepelného zpracování kovu ve vztahu k kalení, který může fungovat i jako pomocný krok při změně struktury. V každém případě se při jeho realizaci odstraní nadměrná ocelová pnutí, což vede ke zvýšení antikorozních kvalit.
• Normalizace. Zpracování podobné žíhání. Rozdíl je v tom, že při žíhání probíhá chlazení v peci, zatímco při normalizaci na vzduchu.

Metody ochrany kovů před erozí

Hlavním směrem v ochraně kovových materiálů před erozí je vývoj speciálních povlaků. Zejména pokovování ve formě nanášení antikorozní slitiny na obrobek zvyšuje chemické a mechanické vlastnosti struktury. Výsledkem je snížení opotřebení a konstrukce součásti si může zachovat svůj předchozí výkon.

Vyvíjí se také nekovové povlaky odolné proti opotřebení pro specifické aplikace. Například eroze kovů, vznikající v podmínkách třecích povrchů, se často vyskytuje u dílů vozidel. Pro tento druh ochrany se používají diamantové, keramické a kombinované směsi se zvýšenou pevností a tvrdostí.

Funkceochrana proti plynové erozi

V tomto případě není kladen důraz na mechanickou ochranu dílů, ale na chemicko-fyzikální izolaci. Lze použít jak speciální režimy uchovávání a skladování materiálů, tak i speciální maziva, která zabraňují erozi kovů. Ochrana proti opotřebení a prevence také spoléhají na tepelnou izolaci.

V tomto směru se používají materiály jako čistý chrom a nairit značky NT. Nevýhodou chromu je, že se vyznačuje nedostatkem houževnatosti a tažnosti. Z tohoto důvodu se zřídka používá jako prvek konstrukční izolace. Co se týče nairitu, na jeho základě se vyrábějí gumovací kapalné směsi, kterými se tvoří monolitická těsnění odolná proti opotřebení.

Způsob ochrany žárovým nástřikem

Jedná se o všestrannou technologii ochrany, která je vhodná jak pro prevenci proti korozi, tak pro izolaci mechanického opotřebení. Technika jeho aplikace spočívá v tom, že částice zinku jsou nanášeny na povrch součásti proudem plynu. Na rozdíl od jiných metod metalizace vytváří tato metoda ochrannou vrstvu o tloušťce až desítek mikronů. Tím je zabráněno erozním procesům, ke kterým dochází v uzlech inženýrských zařízení, jakož i v dopravních sítích a hlavních ropovodech.

Závěr

Procesy negativního dopadu na kovové konstrukce nutí provozní společnosti utrácetvelké částky na jejich údržbu. Zároveň jsou nejúčinnější prostředky ochrany zpravidla dražší. Na druhou stranu předběžné studie podmínek použití výrobků pro rizika tvorby rzi nebo eroze kovu mohou takové náklady minimalizovat. Faktem je, že mnoho technických a ochranných vlastností kritických struktur je stanoveno ve fázi výběru slitiny. Legováním a zaváděním modifikujících přísad ve fázi výroby dílu je možné zajistit jeho optimální ochranné vlastnosti.