Korrosion og erosion af metaller: årsager og metoder til beskyttelse

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Kemiske, mekaniske og elektriske ydre påvirkninger forekommer ofte i metalprodukters driftsmiljøer. Som følge heraf kan der med ukorrekt vedligeholdelse af sådanne elementer samt ignorering af sikkerhedsstandarder være risiko for deformation og beskadigelse af strukturer og dele. Dette skyldes de nye processer med korrosion og erosion af metaller, som på lang sigt bidrager til fuldstændig ødelæggelse af produktets struktur.

Hvorfor opstår rust

I en korrosiv reaktion skabes betingelserne for strukturel ødelæggelse af metalprodukter ved kontakt med kemiske og elektrokemiske medier. I det første tilfælde kommer materialet i kontakt med olieprodukter, kul, s alt og andre mineraler. Elektrisk strøm er ikke involveret i dette tilfælde. Hoveddriftsmediet kan være en tør gas eller en ikke-ledende væske. Lette varianter har den største destruktive effekt.petroleumsprodukter som petroleum og benzin. Især kan skroget på et offshore-transporttankskib blive påvirket af svovlforbindelser og sure rester, der er til stede i deres sammensætning.

Ved elektrokemisk korrosion er der også en effekt af strøm. Kompleks ødelæggelse med metalerosion vil blive ledsaget af mekanisk slid. Situationen kan kompliceres af, at de ydre påvirkninger i sig selv vil være bestemt af det naturlige miljøs karakteristika - for eksempel kan kemiske reaktioner med elektrolytter finde sted i havvand. Selve metallegemet er et heterogent materiale i struktur, hvilket fører til tilstedeværelsen af mikrogalvaniske par. Det er de, sammen med metalsektionerne i strukturen, der fungerer som anoder, der skaber betingelser for korrosionsprocessen.

Årsager til erosion

Generelt henviser erosion til mekanisk slid, som et resultat af hvilket produktet kan ændre sig i størrelse, form, vægt og andre egenskaber. Hvad er årsagen til metalerosion? Fysiske processer af ekstern påvirkning, der reducerer styrken af mikrovolumener af overfladelaget af en struktur eller en separat del. Desuden er de handlende medier ikke kun mekaniske faktorer, såsom direkte kontakt med hårde slibemidler.

Disse kan være termiske, gas- og kemisk aktive medier, og de kan fungere både uafhængigt og som et ekstraslidfaktor. For eksempel bidrager gasstrømme til bevægelsen af faste partikler i kredsløbet til levering af arbejdsblandinger gennem rørledningen, hvilket har en indirekte ødelæggende effekt på metaloverflader.

Metoder til beskyttelse af metaller mod korrosion

Praksis viser, at 80 % af betingelserne for at beskytte materialer mod korrosion er fastlagt på stadiet med overfladeforberedelse. De resterende 20% leveres allerede under drift. Tilnærmelsesvis det samme forhold mellem effektiviteten af beskyttelsesforanst altninger observeres ved erosion af metaller, når midlerne til at minimere slid på arbejdsemner anvendes.

Hovedområderne for korrosionsbeskyttelse omfatter strukturel, passiv og aktiv. Strukturel beskyttelse skyldes brugen af specielle legeringer baseret på rustfrit stål, cortenstål og ikke-jernholdigt metal. Aktive metoder involverer ændring af materialets struktur med et dobbelt elektrisk lag - en metode til elektrokemisk beskyttelse. Hvad angår passive metoder, involverer de brug af specielle belægninger, der forhindrer dannelsen af et ætsende element.

Variteter af metalvarmebehandling

En gruppe metoder til teknologisk bearbejdning af metalemner, som også fokuserer på en strukturel ændring i overfladelaget for at beskytte mod korrosionsskader. Der skelnes mellem følgende typer af sådan behandling:

• Udglødning. Varmebehandling, hvor metallet opvarmes, efterfulgt af gradvis afkøling.
• Hærde. PÅstål og deres legeringer kan tjene som målprodukter. Under hærdning omkrystalliserer strukturen, og efter at have holdt materialet ved en kritisk temperatur følger afkøling. En ikke-ligevægtsstruktur dannes i en del, der har gennemgået en sådan bearbejdning, hvilket er en begrænsende faktor ved valget af denne metode.
• Ferie. En alternativ metode til varmebehandling af metal i forhold til hærdning, som også kan fungere som et hjælpetrin til at ændre strukturen. Under alle omstændigheder fjernes alt for store stålspændinger under implementeringen, hvilket fører til en stigning i anti-korrosionsegenskaberne.
• Normalisering. Bearbejdning svarende til udglødning. Forskellen er, at under udglødning foregår afkølingen i en ovn, mens den under normaliseringen foregår i luft.

Metoder til beskyttelse af metaller mod erosion

Hovedretningen i beskyttelsen af metalliske materialer mod erosion er udviklingen af specielle belægninger. Især metallisering i form af påføring af en anti-korrosionslegering på emnet øger strukturens kemiske og mekaniske kvaliteter. Som et resultat reduceres sliddet, og delens design kan bevare sin tidligere ydeevne.

Ikke-metalliske slidbestandige belægninger til specifikke anvendelser er også under udvikling. For eksempel er erosion af metaller, dannet under betingelserne for gnidning af overflader, ofte fundet i køretøjsdele. Til denne form for beskyttelse anvendes diamantlignende, keramiske og kombinerede forbindelser med øget styrke og hårdhed.

Funktionergaserosionsbeskyttelse

I dette tilfælde lægges vægten ikke på den mekaniske beskyttelse af dele, men på kemisk-fysisk isolering. Både specielle måder at opbevare og opbevare materialer på, samt specielle smøremidler, der forhindrer metalerosion, kan anvendes. Slidbeskyttelse og forebyggelse er også afhængig af termisk isolering.

I denne retning bruges materialer såsom ren chrom og NT-mærket nairit. Ulempen ved krom er, at det er kendetegnet ved mangel på sejhed og duktilitet. Af denne grund bruges det sjældent som et element i strukturel isolering. Med hensyn til nairit fremstilles gummiblandinger på basis af flydende blandinger, hvorigennem der dannes monolitiske slidbestandige forseglinger.

Beskyttelsesmetode ved termisk sprøjtning

Dette er en alsidig beskyttelsesteknologi, der er velegnet til både korrosionsforebyggelse og mekanisk slidisolering. Teknikken til dens anvendelse ligger i det faktum, at zinkpartikler påføres overfladen af delen med en gasstråle. I modsætning til andre metalliseringsmetoder danner denne metode et beskyttende lag op til titusvis af mikrometer tykt. Således forhindres erosionsprocesser, der forekommer i knudepunkterne på ingeniørudstyr, samt i transportnetværk og større olierørledninger.

Konklusion

Processerne med negativ indvirkning på metalstrukturer tvinger driftsselskaber til at bruge pengestore beløb til deres vedligeholdelse. Samtidig er de mest effektive beskyttelsesmidler som regel dyrere. På den anden side kan foreløbige undersøgelser af betingelserne for anvendelse af produkter for risici for rustdannelse eller metalerosion minimere sådanne omkostninger. Faktum er, at mange tekniske og beskyttende egenskaber ved kritiske strukturer er fastlagt på stadiet af legeringsvalg. Ved at legere og introducere modificerende additiver på fremstillingsstadiet er det muligt at give det optimale beskyttelsesegenskaber.