Διάβρωση με κοιλότητες: αιτίες. Μέθοδοι για την προστασία μετάλλων από τη διάβρωση

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Η διάβρωση είναι η καταστροφή της επιφάνειας των υλικών ως αποτέλεσμα ενεργών διεργασιών οξειδοαναγωγής. Η καταστροφή των στρωμάτων του υλικού οδηγεί σε μείωση της αντοχής, της ηλεκτρικής αγωγιμότητας, αυξημένη ευθραυστότητα και αναστολή άλλων ιδιοτήτων του μετάλλου.

Κατά τη λειτουργία των μεταλλικών προϊόντων, εκτίθενται σε διάφορους τύπους καταστροφικών επιδράσεων, μεταξύ των οποίων ξεχωρίζει η διάβρωση με κοιλότητες. Είναι η πιο επικίνδυνη και απρόβλεπτη.

Pitting

Στην επιφάνεια των μεταλλικών προϊόντων, μπορείτε συχνά να παρατηρήσετε μικρές κοιλότητες, κουκκίδες καφέ ή καφέ χρώματος. Οι επιστήμονες ονομάζουν τέτοια σημεία διάβρωση και η διαδικασία της εμφάνισής τους ονομάζεται διάβρωση με κοιλότητες. Εμφανίζεται στην επιφάνεια υλικών που έρχονται σε επαφή με θαλασσινό νερό, διαλύματα διαφόρων αλάτων, χημικά επιθετικά περιβάλλοντα και αντιλαμβάνονται άλλους αρνητικούς παράγοντες.

Η διάβρωση με διάτρηση επηρεάζει μόνο τα παθητικά μέταλλα και τα κράματα, αναπτύσσεται κυρίως στο αντιδιαβρωτικό στρώμα ή σε σημεία διαφόρων ελαττωμάτων. Τα "σημειακά έλκη" μπορούν να επηρεάσουν την εργασία διαφόρωνπροϊόντα: από λεπτές μεμβράνες και μικροκυκλώματα μέχρι αδρανή με παχύ τοίχωμα. Επιπλέον, η εμφάνισή τους συμβάλλει στο σχηματισμό ρωγμών διάβρωσης, οι οποίες μειώνουν σημαντικά τα καθορισμένα χαρακτηριστικά του υλικού.

Σχέδιο καταστροφής μετάλλων

Για να ενεργοποιηθεί η διάβρωση με κοιλότητες, είναι απαραίτητη η παρουσία δύο αντιδραστηρίων - ενεργοποιητών και παθητικοποιητών. Ανιόντα χλωρίου, βρωμίου, ιωδίου δρουν συχνότερα ως ενεργοποιητές - βρίσκονται στα περισσότερα περιβάλλοντα στα οποία λειτουργούν μεταλλικά προϊόντα. Προσροφούνται στη μεταλλική επιφάνεια και σχηματίζουν διαλυτά σύμπλοκα με τα συστατικά του.

Το νερό ή μια ομάδα υδροξυλίου δρα συνήθως ως παθητικοποιητής. Η ίδια η διαδικασία καταστροφής προχωρά σύμφωνα με το ακόλουθο σχήμα:

1. Ιόντα ενεργοποιητή απορροφώνται στην επιφάνεια του προστατευτικού φιλμ (οξειδίου).
2. Υπάρχει μια διαδικασία αντικατάστασης ιόντων οξυγόνου με ιόντα ενεργοποιητή διαδικασίας.
3. Σχηματίζεται μεγάλη ποσότητα διαλυτών ιόντων, προκαλώντας τη διάσπαση της μεμβράνης.

Ως αποτέλεσμα αυτού, προκύπτει μια διαφορά δυναμικού στην επιφάνεια του υλικού, η οποία οδηγεί στην εμφάνιση τοπικών ρευμάτων και ενεργοποιείται μια βίαιη διαδικασία ανόδου. Ταυτόχρονα, τα ιόντα ενεργοποίησης μετακινούνται στα κέντρα καταστροφής, λόγω των οποίων εξελίσσεται η διάβρωση.

Ποικιλίες διάβρωσης με κοιλότητες

Ο τύπος διάβρωσης διάτρησης ποικίλλει ανάλογα με τις περιβαλλοντικές συνθήκες, κυρίως τη θερμοκρασία, την οξύτητα, τη χημική σύνθεση των ουσιών. Υπό την επίδραση αυτών των παραγόντων, το σχήμα αλλάζει,το μέγεθος των λάκκων και η θέση τους. Έτσι, ανάλογα με το μέγεθος, διακρίνεται η καταστροφή σημείων:

• μικροσκοπικό - μέγεθος κουκκίδας μικρότερο από 0,1 mm;
• κανονικό - η διάμετρος των κοιλωμάτων κυμαίνεται από 0,1 έως 1 mm;
• ελκωτικό όταν οι σχηματισμοί ξεπερνούν το 1 mm σε διάμετρο.

Ανάλογα με την τοποθεσία, η διάβρωση λακκούβων μπορεί να είναι ανοιχτή ή κλειστή. Στην πρώτη περίπτωση, είναι σχεδόν αδύνατο να εντοπιστούν ίχνη καταστροφής - είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν ειδικές συσκευές. Αυτός ο τύπος διάβρωσης οδηγεί πολύ συχνά σε βλάβες.

Εκτεθειμένη σκουριά ορατή με γυμνό μάτι. Συχνά τα pittings συγχωνεύονται σε έναν ενιαίο σχηματισμό. Σε αυτή την περίπτωση, η καταστροφή του υλικού δεν συμβαίνει σε βάθος, αλλά σε πλάτος, γεγονός που προκαλεί ελαττώματα μεγάλης επιφάνειας.

Σχήμα λάκκων

Το σχήμα του τρυπήματος εξαρτάται από τα κενά μέσα στο κρυσταλλικό πλέγμα, τα οποία σχηματίζονται στα πρώτα στάδια της διαδικασίας διάβρωσης. Οι πιο συνηθισμένοι σχηματισμοί ακανόνιστου σχήματος - εμφανίζονται στην επιφάνεια από ανοξείδωτους χάλυβες χαμηλής περιεκτικότητας σε κράμα και άνθρακα, αλουμίνιο, χρώμιο, κράματα νικελίου, σίδηρο.

Τα ημισφαιρικά έλκη σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της ισότροπης διάλυσης. Αυτή η διαδικασία είναι παρόμοια με την ηλεκτροστίλβωση. Αυτό εξηγεί εν μέρει το γυαλιστερό κάτω μέρος των ημικυκλικών εσοχών. Τα πιο επιρρεπή σε τέτοια καταστροφή είναι προϊόντα τιτανίου, αλουμινίου, νικελίου και κοβαλτίου, καθώς και δομές τανταλίου. Περίπου ίδια εμφάνισηδιάβρωση οπών από ανοξείδωτο χάλυβα.

Εξάλλου, τα κουκούτσια μπορεί να είναι πολυεδρικά και πολύπλευρα. Τα «έλκη» του τελευταίου τύπου πολύ συχνά συνδυάζονται μεταξύ τους, γεγονός που οδηγεί σε μεγάλα ημισφαιρικά κατάγματα.

Λόγοι εμφάνισης

Οι κύριες αιτίες της διάβρωσης με κοιλότητες είναι η παραβίαση της τεχνολογίας παραγωγής και η μηχανική επίδραση στο υλικό. Ως αποτέλεσμα παραβίασης της τεχνολογίας χύτευσης, εμφανίζονται στο μέταλλο διάφορα μικροεγκλείσματα, τα οποία παραβιάζουν τη δομή του. Η πιο κοινή συμπερίληψη μπορεί να ονομαστεί ζυγαριά μύλου.

Λόγω μηχανικής κρούσης, πολύ συχνά αρχίζει να αναπτύσσεται διάβρωση με κοιλότητες στην επιφάνεια των προϊόντων. Οι λόγοι για αυτό έγκεινται στην καταστροφή της ανώτερης προστατευτικής μεμβράνης, στην παραβίαση της εσωτερικής δομής και στην εμφάνιση ορίων κόκκων στην επιφάνεια. Ο πιο συνηθισμένος παράγοντας που ενεργοποιεί τη διαδικασία μπορεί να ονομαστεί δυναμική κρούση, η οποία οδηγεί στην εμφάνιση μικρορωγμών.

Η διάβρωση των μετάλλων αναπτύσσεται ταχύτερα σε τραχιές επιφάνειες, καθώς και υπό την επίδραση επιθετικών περιβαλλόντων - θαλασσινό νερό, όξινα διαλύματα.

Μέθοδοι για την προστασία του μετάλλου από τη διάβρωση με τρύπες

Για την προστασία των μεταλλικών προϊόντων από τη διάβρωση, χρησιμοποιούνται τρεις κύριες μέθοδοι:

1. Ρευστοποίηση κλειστών συστημάτων με χρήση διαλυμάτων αλκαλικών ενώσεων, θειικών, χρωμικών.
2. Η εισαγωγή συστατικών με υψηλή αντοχή στη σκουριά σκουριάς στη σύνθεση του υλικού - μολυβδαίνιο,χρώμιο, πυρίτιο.
3. Χρήση τεχνολογίας καθόδου και ανόδου για τη δημιουργία προστατευτικού στρώματος.

Όλες οι παρουσιαζόμενες μέθοδοι προστασίας μετάλλων από τη διάβρωση είναι εφαρμόσιμες μόνο στην παραγωγή, επειδή απαιτούν εξοπλισμό υψηλής τεχνολογίας και μεγάλες επενδύσεις. Στην καθημερινή ζωή, είναι αδύνατο να εξαλειφθεί εντελώς ο κίνδυνος εμφάνισης λακκούβων. Είναι δυνατό να αποδυναμωθεί η επιρροή των αρνητικών παραγόντων μέσω:

• αντιδιαβρωτικές επιστρώσεις;
• βελτίωση των συνθηκών λειτουργίας των προϊόντων;
• μείωση του επιπέδου οξύτητας του περιβάλλοντος με το οποίο έρχεται σε επαφή το υλικό.

Αλλά η πιο αποτελεσματική και προσιτή μέθοδος είναι το σχολαστικό γυάλισμα: μειώνοντας την τραχύτητα της επιφάνειας, αυξάνετε ταυτόχρονα την αντιδιαβρωτική αντίστασή της. Αλλά για το καλύτερο αποτέλεσμα, είναι καλύτερο να χρησιμοποιείτε όλες τις μεθόδους προστασίας των μετάλλων από τη διάβρωση ταυτόχρονα.