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Cos'è la corrosione chimica e come eliminarla?

La corrosione chimica è un processo che consiste nella distruzione del metallo quando si interagisce con un ambiente esterno aggressivo. Una varietà chimica di processi corrosivi non ha alcuna connessione con l'effetto della corrente elettrica. In questo tipo di corrosione si verifica una reazione ossidativa, in cui il materiale da distruggere è contemporaneamente un riduttore degli elementi del mezzo.

contenuto:
  • caratteristiche corrosione Gas
  • pellicola di ossido di velocità di corrosione di corrosione nei liquidi
  • -nonelectrolyte metodi
  • di rivestimento anticorrosione
  • organosilicato

classificazione specie ambiente aggressivo comprende due tipi di frattura metallo:

  • corrosione chimica in nonelectrolyte liquido;Corrosione da gas chimico
  • .

Gas corrosione

tipo più comune di corrosione chimica - gas - è un processo corrosivo si verificano in gas a temperature elevate. Questo problema è tipico per molti tipi di apparecchiature per il trattamento e parti( valvole forni, motori, turbine, ecc).Inoltre, ultra-alta temperatura utilizzata nella lavorazione dei metalli ad alta pressione( riscaldamento prima della laminazione, stampaggio, fucinatura, processi termici, ecc).

Le caratteristiche dello stato dei metalli a temperature elevate sono dovute alle loro due proprietà: resistenza al calore e resistenza al calore. La resistenza al calore è il grado di stabilità delle proprietà meccaniche di un metallo a temperature elevatissime. Con la stabilità delle proprietà meccaniche si intende la conservazione della forza per lungo tempo e la resistenza al creep. La resistenza al calore è la resistenza di un metallo all'attività corrosiva dei gas a temperature elevate.

corrosione gas velocità causata da un certo numero di parametri, tra cui:

  • temperatura atmosferica;Componenti
  • inclusi in un metallo o in una lega;Parametri
  • dell'ambiente in cui si trovano i gas;
  • durata del contatto con il mezzo gassoso;Proprietà
  • di prodotti corrosivi.

Il processo corrosivo è più influenzato dalle proprietà e dai parametri del film di ossido che appaiono sulla superficie del metallo.cronologicamente formazione di ossido può essere diviso in due fasi:

  • adsorbimento di molecole di ossigeno su una superficie metallica interagisce con l'atmosfera;
  • a contatto con la superficie metallica con gas, con conseguente legame chimico.

prima fase è caratterizzata dalla comparsa di legame ionico a seguito di interazione e superficiali atomi di ossigeno quando atomo di ossigeno seleziona una coppia di un elettrone dal metallo. La connessione emergente si distingue per una forza eccezionale - è maggiore della connessione di ossigeno con il metallo nell'ossido.

La spiegazione di tale connessione sta nell'azione del campo atomico sull'ossigeno. Una volta che la superficie di un ossidante riempito di metallo( che avviene molto rapidamente), a basse temperature, grazie alla forza di Van der Waals, adsorbimento inizia ossidanti molecole. Il risultato della reazione è la comparsa del film monomolecolare più sottile, che diventa più spesso nel tempo, il che complica l'accesso all'ossigeno.

Nella seconda fase, una reazione chimica, in cui il mezzo ossidante sottrae elettroni elemento di valenza del metallo. La corrosione chimica è il risultato finale della reazione.

pellicola di ossido

Caratteristiche Classificazione di pellicole di ossido comprende tre specie:

  • sottile( impercettibili senza dispositivi speciali);Supporto
  • ( colori tinta);
  • spesso( visibile ad occhio nudo).Formata pellicola di ossido

ha capacità protettive - rallenta o addirittura completamente inibisce lo sviluppo di corrosione chimica. Inoltre, la presenza di un film di ossido migliora la resistenza al calore del metallo.

Tuttavia, un film veramente efficace deve soddisfare una serie di caratteristiche:

  • non essere poroso;
  • ha una struttura solida;
  • ha buone proprietà adesive;
  • si differenzia per inerzia chimica rispetto all'atmosfera;
  • è resistente e resistente all'usura.

Una delle condizioni di cui sopra - una struttura solida è particolarmente importante. La condizione di continuità è l'eccesso del volume delle molecole del film di ossido rispetto al volume degli atomi di metallo. La continuità è la capacità dell'ossido di coprire l'intera superficie metallica con uno strato continuo. Se questa condizione non viene osservata, il film non può essere considerato come un film protettivo. Tuttavia, questa regola ci sono eccezioni: per alcuni metalli, per esempio, magnesio e alcalini gruppi di elementi terra( escluse berillio), la continuità non si applica agli indicatori critici.

Per stabilire lo spessore del film di ossido vengono utilizzati diversi metodi. Le proprietà protettive del film possono essere determinate al momento della sua formazione. Per fare questo, studiamo il tasso di ossidazione del metallo, ei parametri della velocità cambiano nel tempo.

Per l'ossido già formato, viene utilizzato un altro metodo, consistente nello studio dello spessore e delle caratteristiche protettive del film. A tale scopo, un reagente viene applicato sulla superficie. Altri specialisti registrano il tempo necessario per la penetrazione del reagente, e sulla base dei dati ottenuti concludere spessore del film.

Si prega di notare! Anche il film di ossido formatosi continua ad interagire con il mezzo ossidante e il metallo.

Velocità di sviluppo della corrosione

L'intensità con cui si sviluppa la corrosione chimica dipende dal regime di temperatura. A temperature elevate, i processi ossidativi si sviluppano più rapidamente. Inoltre, la diminuzione del ruolo del fattore termodinamico della reazione non influenza il processo.

Il raffreddamento e il riscaldamento variabile sono di grande importanza. Le crepe appaiono dovute a tensioni termiche nel film di ossido. Attraverso i fori, l'elemento ossidante colpisce la superficie. Di conseguenza, si forma un nuovo strato di film di ossido e il primo esfolia.

I componenti del mezzo gassoso svolgono un ruolo importante. Questo fattore è unico per diversi tipi di metalli ed è coerente con le fluttuazioni di temperatura. Ad esempio, il rame si corrode rapidamente se viene a contatto con l'ossigeno, ma è resistente a questo processo nel mezzo dell'ossido di zolfo. Per il nichel, al contrario, l'ossido di zolfo è dannoso e la stabilità è osservata in ossigeno, anidride carbonica e acqua. Ma il cromo dimostra resistenza a tutti gli ambienti elencati.

Si prega di notare! Se il livello di pressione ossido dissociazione supera la pressione dell'elemento ossidante, il processo di ossidazione viene interrotto e il metallo assume stabilità termodinamica.

I componenti della lega influenzano la velocità della reazione di ossidazione. Ad esempio, manganese, zolfo, nichel e fosforo non contribuiscono all'ossidazione del ferro. Ma l'alluminio, il silicio e il cromo rallentano il processo. Cobalto, rame, berillio e titanio rallentano anche l'ossidazione del ferro. Per rendere il processo più intenso additivo aiuto vanadio, tungsteno e molibdeno, che spiega metalli fusibili e volatili. Le reazioni di ossidazione procedono più lentamente nella struttura austenitica, poiché è più adatta alle alte temperature.

Un altro fattore che determina il tasso di corrosione è la caratteristica della superficie trattata. La superficie liscia si ossida più lentamente e la superficie irregolare è più veloce. Corrosione

liquidi nonelectrolyte

dai fluidi corporei elettricamente non conduttivo( cioè liquidi nonelectrolyte) comprendono sostanze organiche quali:

  • benzene;Cloroformio
  • ;Alcoli
  • ;Tetracloruro di carbonio
  • ;Fenolo
  • ;Olio
  • ;Benzina
  • ;Cherosene
  • , ecc.

Inoltre, una piccola quantità di liquidi inorganici, come il bromo liquido e lo zolfo fuso, sono considerati liquidi non elettrolitici.

Va notato che i solventi organici stessi non reagiscono con i metalli, tuttavia, in presenza di una piccola quantità di impurezze avviene interazione processo intensivo.

Aumentare la velocità di corrosione degli elementi contenenti zolfo contenenti olio. Inoltre, le alte temperature e la presenza di ossigeno nel liquido aumentano i processi corrosivi. L'umidità intensifica lo sviluppo della corrosione secondo il principio elettromeccanico.

Un altro fattore nel rapido sviluppo della corrosione è il bromo liquido. A temperature normali, ha un effetto particolarmente distruttivo su acciai ad alto tenore di carbonio, alluminio e titanio. Effetto meno significativo del bromo su ferro e nichel. La maggiore resistenza al bromo liquido è il piombo, l'argento, il tantalio e il platino.

Lo zolfo fuso reagisce in modo aggressivo con quasi tutti i metalli, principalmente piombo, stagno e rame. Sui tipi di acciaio al carbonio e sullo zolfo di titanio colpisce meno e distrugge quasi completamente l'alluminio.

Le misure di protezione per strutture metalliche in mezzi liquidi non conduttivi vengono eseguite mediante l'aggiunta di metalli resistenti a un particolare mezzo( ad esempio, acciai ad alto contenuto di cromo). Inoltre, vengono utilizzati rivestimenti protettivi speciali( ad esempio, in un ambiente contenente molto zolfo, vengono utilizzati rivestimenti in alluminio).

Metodi di protezione dalla corrosione

I metodi di controllo della corrosione comprendono: trattamento

  • del metallo di base con uno strato protettivo( ad es. Applicazione di pittura);Uso di inibitori
  • ( ad esempio, cromati o arseniti);
  • introduzione di materiali resistenti ai processi corrosivi.

La scelta di un particolare materiale dipende dalla potenziale efficacia( inclusa la tecnologia e la finanza) del suo utilizzo.

I moderni principi di protezione del metallo si basano su tali tecniche:

  1. Miglioramento della resistenza chimica dei materiali. I materiali chimicamente resistenti( alta plastica polimerica, vetro, ceramica) si sono dimostrati efficaci.
  2. Isolamento del materiale dall'ambiente aggressivo.
  3. Riduce l'aggressività dell'ambiente tecnologico. Esempi di tali azioni comprendono la neutralizzazione e la rimozione dell'acidità in ambienti corrosivi, nonché l'uso di vari inibitori.
  4. Protezione elettrochimica( applicazione di corrente esterna).

I suddetti metodi sono suddivisi in due gruppi:

  1. La resistenza chimica e l'isolamento aumentati vengono applicati prima che la struttura metallica venga messa in funzione.
  2. Ridurre l'aggressività dell'ambiente e la protezione elettrochimica sono già utilizzati nel processo di utilizzo di un prodotto metallico. L'applicazione di queste due tecniche consente di introdurre nuovi metodi di protezione, in base ai quali la protezione viene fornita cambiando le condizioni operative.

Uno dei metodi di protezione dei metalli più comunemente utilizzati - rivestimento anticorrosione galvanico - è economicamente non redditizio per grandi superfici. La ragione per gli alti costi del processo preparatorio.

Il punto di riferimento tra i metodi di protezione è il rivestimento dei metalli con materiali vernicianti e vernici. La popolarità di questo metodo di lotta alla corrosione è causata da una combinazione di diversi fattori: proprietà protettive elevate di

  • ( idrofobicità, repulsione di liquidi, bassa permeabilità ai gas e permeabilità al vapore);Producibilità
  • ;
  • grandi opportunità per soluzioni decorative;Manutenibilità
  • ;Giustificazione economica
  • .

Allo stesso tempo, l'uso di materiali ampiamente disponibili non è privo di inconvenienti:

  • bagnatura incompleta della superficie metallica;
  • l'adesione rotta del rivestimento con il metallo di base, che porta all'accumulo dell'elettrolita sotto il rivestimento anticorrosivo e, quindi, favorisce la corrosione;Porosità
  • , con conseguente maggiore permeabilità all'umidità.

Eppure, la superficie verniciata protegge il metallo dai processi di corrosione anche con danni ai film frammentari, mentre i rivestimenti galvanici imperfetti possono persino accelerare la corrosione.

Rivestimenti organosilicati

Per la protezione dalla corrosione di alta qualità, si raccomanda l'uso di metalli con un alto livello di idrofobicità, impermeabilità in acqua, gas e ambienti con vapore. Tali materiali includono organosilicati.

La corrosione chimica non si estende praticamente ai materiali organosilicati. Le ragioni di ciò risiedono nell'aumentata stabilità chimica di tali composizioni, nella loro resistenza alla luce, nelle qualità idrofobiche e nel basso assorbimento d'acqua. Anche gli organosilicati sono resistenti alle basse temperature, hanno buone proprietà adesive e resistenza all'usura.

I problemi di distruzione dei metalli dovuti agli effetti della corrosione non scompaiono, nonostante lo sviluppo di tecnologie per combatterli. La ragione per il costante aumento della produzione di metalli e condizioni sempre più difficili per l'utilizzo di prodotti da loro. Infine, il problema non può essere risolto in questa fase, pertanto gli sforzi degli scienziati si concentrano sulla ricerca di opportunità per rallentare i processi di corrosione.