Kas yra Atsparumas korozijai?

Atsparumas korozijai – tai medžiagos gebėjimas atlaikyti chemines ar elektrochemines reakcijas, kurios pablogėja, kai yra veikiamos aplinkos veiksnių, tokių kaip drėgmė, deguonis, rūgštys ar druskos. Ši savybė lemia, kiek ilgai medžiagos išlaiko savo struktūrinį vientisumą ir funkcionalumą korozinėje aplinkoje.

Medžiagos atsparios korozijai per du pagrindinius mechanizmus: būdingas pačiai medžiagai savybes arba taikomas apsaugos priemones, tokias kaip dangos ir apdorojimas. Metaluose, tokiuose kaip nerūdijantis plienas, yra chromo, kuris sudaro savaime-gyjantį oksido sluoksnį, o kitiems reikalinga išorinė apsauga, kad būtų išvengta skilimo.

Kodėl svarbus atsparumas korozijai

Remiantis Medžiagų apsaugos ir eksploatacinių savybių asociacijos duomenimis, pasaulinė korozijos kaina kasmet viršija 3% pasaulio BVP. 15–33 % metinės plieno gamybos pakeičia korozijos pažeistą plieną, o tai sudaro 1,6–3,4 % viso pasaulio CO₂ išmetimo. Šie skaičiai atskleidžia koroziją kaip ekonominę naštą ir aplinkosaugos iššūkį.

Pramonės, nuo aviacijos iki jūrų inžinerijos, priklauso nuo korozijai{0}}atsparių medžiagų, kad būtų išvengta katastrofiškų gedimų. Dėl korozijos pažeistų orlaivio komponentų ar naftos platformos jūroje gali kilti nelaimių saugumui ir didelių finansinių nuostolių. Medicinos prietaisuose prastas atsparumas korozijai gali sukelti implantų gedimus ir pacientų komplikacijų. Puslaidininkių pramonei reikalingas itin mažas korozijos lygis, kad būtų išlaikytas gamybos įrangos grynumas ir našumas.

Tinkamai atsparių korozijai medžiagų pasirinkimas sumažina keitimo dažnumą, sumažina priežiūros išlaidas ir pailgina gaminio gyvavimo ciklą. Tai ypač svarbu tais atvejais, kai prieiga prie remonto yra sudėtinga arba neįmanoma, pvz., povandeniniai vamzdynai arba palaidota infrastruktūra.

Kaip veikia korozija

Korozija iš esmės yra elektrocheminis procesas, kurio metu metalai praranda elektronus ir virsta stabilesnėmis oksidų formomis. Pavyzdžiui, kai geležis korozuojasi, ji oksiduojasi, sudarydama geležies oksido -rūdis. Šiai reakcijai reikalingi trys elementai: anodas (kur vyksta oksidacija), katodas (kur vyksta redukcija) ir elektrolitas, vedantis tarp jų jonus.

Reakcija pagreitėja esant drėgmei, nes vanduo veikia kaip elektrolitas. Druska sustiprina procesą padidindama tirpalo laidumą, o tai paaiškina, kodėl jūros aplinka yra ypač agresyvi. Temperatūra taip pat vaidina svarbų vaidmenį{2}}aukštesnė temperatūra paprastai padidina korozijos greitį, nors kai kurios medžiagos veikia geriau aukštesnėje temperatūroje.

Įvairių tipų korozijai atsparios medžiagos skirtingais būdais. Vienoda korozija tolygiai pasklinda paviršiuje, lėtai plonindama medžiagą. Dėl taškinės korozijos susidaro gilios, vietinės skylės, kurios gali prasiskverbti pro komponentus. Plyšių korozija atsiranda ankštose erdvėse, kur užsistovėjęs skystis įstringa. Galvaninė korozija atsiranda, kai skirtingi metalai kontaktuoja vienas su kitu elektrolite, o aktyvesnis metalas pirmiausia korozuojasi.

Įtempių korozijos įtrūkimai sujungia mechaninį įtempimą su ėsdinančia aplinka, kad susidarytų įtrūkimai, kurie plinta per medžiagą. Ši forma yra ypač pavojinga, nes išorinis patikrinimas gali parodyti minimalų paviršiaus pažeidimą, o vidinis įtrūkimas pažeidžia konstrukcijos vientisumą.

Medžiagos ir jų atsparumas korozijai

Nerūdijantis plienas

Dėl našumo ir kainos pusiausvyros nerūdijantis plienas dominuoja korozijai{0}}atspariuose įrenginiuose. Būdinga charakteristika yra mažiausiai 10,5 % chromo, kuris reaguoja su deguonimi ir sudaro ploną chromo oksido sluoksnį ant paviršiaus. Šis pasyvus sluoksnis savaime-gyja, jei yra subraižytas, jei yra deguonies.

Įvairios nerūdijančio plieno rūšys pasižymi skirtingu atsparumo korozijai lygiu. Austenitinėse klasėse, tokiose kaip 304 ir 316, yra 18-20% chromo ir 8-12% nikelio, todėl jie yra puikiai atsparūs korozijai. 316 klasė prideda 2–3% molibdeno, todėl žymiai pagerina atsparumą chloridams ir todėl jis tinkamas jūrinei aplinkai. Dvipusis nerūdijantis plienas sujungia austenitines ir feritines struktūras, todėl yra didesnis stiprumas ir geras atsparumas korozijai mažesnėmis sąnaudomis nei labai legiruoti austenitiniai plienai.

Martensitinis nerūdijantis plienas dėl didesnio kietumo ir stiprumo sumažina atsparumą korozijai. Šios klasės gerai veikia tokiose srityse kaip stalo įrankiai ar chirurginiai instrumentai, kur vidutinis atsparumas korozijai yra suderinamas su atsparumo dilimui reikalavimais. Grūdintos klasės, pvz., 17–4 PH, siūlo geriausią stiprumo ir atsparumo korozijai derinį tarp nerūdijančio plieno, kurio takumo riba yra 50 % didesnė nei 300 serijos austenitinių rūšių.

Aliuminis ir jo lydiniai

Aliuminis, veikiamas oro, natūraliai sudaro apsauginį aliuminio oksido sluoksnį. Šis sluoksnis apsaugo nuo tolesnės oksidacijos ir užtikrina atsparumą korozijai daugelyje aplinkų. Dėl lengvo svorio ir gero atsparumo korozijai aliuminis idealiai tinka aviacijos, automobilių ir jūrų reikmėms.

Tačiau ne visi aliuminio lydiniai vienodai atsparūs korozijai. 2024 m. aliuminio lydinys, plačiai naudojamas aviacijos pramonėje dėl didelio stiprumo -ir -svorio santykio, palyginti su kitais aliuminio lydiniais, yra palyginti prastas atsparumas korozijai. Šiame lydinyje yra 3,8-4,9 % vario, o tai sumažina atsparumą korozijai. Gamintojai tai sprendžia apdengdami 2024 aliuminį itin grynu aliuminiu arba kitomis apsauginėmis dangomis, kurdami AlClad gaminius, kuriuose 2024 m. stiprumas derinamas su patobulintu atsparumu korozijai.

6061 aliuminio lydinys pasižymi geresniu atsparumu korozijai nei 2024, nors ir yra mažesnio stiprumo. Jūrų -klasės aliuminio lydiniuose yra papildomų elementų, kurie padidina atsparumą sūraus vandens aplinkai. Anodavimas-elektrocheminis procesas, kuris dirbtinai sutirština oksido sluoksnį-toliau pagerina aliuminio atsparumą korozijai ir padidina paviršiaus kietumą.

Titanas

Titanas pasižymi išskirtiniu atsparumu korozijai dėl stabilios oksido plėvelės, kuri akimirksniu susidaro veikiant orui ar drėgmei. Šis oksido sluoksnis apsaugo netauriuosius metalus net atšiaurioje aplinkoje, pavyzdžiui, jūros vandenyje, chloro ir daugelio rūgščių. Titanas palaiko šį atsparumą plačiame temperatūrų diapazone ir automatiškai atkuria oksido sluoksnį, jei jis yra pažeistas.

Titano atsparumas korozijai daro jį vertingu cheminio apdorojimo, gėlinimo įrenginiuose ir jūrų inžinerijoje. Medicininiuose implantuose plačiai naudojamas titanas, nes jis yra atsparus korozijai fiziologinėje aplinkoje ir pasižymi puikiu biologiniu suderinamumu. Orlaivių ir kosmoso programose naudojamas titano lengvo svorio, didelio stiprumo ir atsparumo korozijai derinys konstrukcijų komponentams ir variklio dalims.

Kaina yra pagrindinis titano apribojimas-paprastai tai yra brangiausias korozijai{1}}atsparus metalas. Titano apdirbimo ir formavimo sunkumai padidina gamybos sąnaudas. Nepaisant to, programos, kurioms reikalingas ilgalaikis- patikimumas agresyvioje aplinkoje, dažnai pateisina investicijas.

Nikelio{0}}lydiniai

Nikelio lydiniai užtikrina puikų atsparumą korozijai ekstremaliomis sąlygomis, kai sugenda nerūdijantis plienas. Lydiniuose, tokiuose kaip Inconel 625 ir Hastelloy C-276, yra daug nikelio, chromo ir molibdeno, todėl jie yra atsparūs oksiduojančioms ir redukuojančioms rūgštims, chloridams ir oksidacijai aukštoje temperatūroje.

Šie specialūs lydiniai puikiai tinka cheminiam apdorojimui, naftos ir dujų gavybai bei elektros energijos gamybai. Inconel 718 išlaiko mechanines savybes ir atsparumą korozijai iki 700 laipsnių temperatūroje. „Monel 400“, nikelio -vario lydinys, pasižymi išskirtiniu atsparumu vandenilio fluorido rūgščiai ir jūros vandeniui.

Didelė nikelio{0}}lydinių kaina leidžia juos naudoti tik ten, kur standartinis nerūdijantis plienas netinka. Tačiau dėl jų gebėjimo veikti sąlygomis, kurios greitai sunaikintų kitas medžiagas, jie dažnai yra vienintelis tinkamas pasirinkimas kritinėms sudedamosioms dalims agresyvioje aplinkoje.

Varis ir vario lydiniai

Varis sudaro apsauginę patiną-žalią oksiduotą sluoksnį-, kuris apsaugo nuo tolesnės korozijos. Dėl šios charakteristikos varis tinka vandentiekiui, elektrai ir architektūriniams elementams. Žalvario (vario-cinko) ir bronzos (vario-alavo) lydiniai paveldi vario atsparumą korozijai ir pasižymi skirtingomis mechaninėmis savybėmis.

Vario lydiniai gerai veikia gėlame, sūriame vandenyje ir daugelyje pramoninių aplinkų. Jie geriau nei daugelis medžiagų atsparūs biologiniam užsiteršimui, todėl yra vertingi jūriniuose kondensatoriuose ir šilumokaičiuose. Puikus šilumos ir elektros laidumas padidina funkcionalumą, ne tik atsparumą korozijai.

Kai kurios aplinkos agresyviai atakuoja varį. Amoniakas ir tirpalai, kurių sudėtyje yra amoniako{1}}, gali sukelti žalvario įtempių korozijos įtrūkimus. Tam tikri sieros junginiai pagreitina vario koroziją. Suprasdami šiuos apribojimus, galite pasirinkti tinkamą medžiagą konkrečioms reikmėms.

Atsparumas korozijai vidujeMetalo įpurškimas

Metalo įpurškimo formavimas (MIM) gamina sudėtingus metalinius komponentus, sujungdamas metalo miltelius su polimeriniais rišikliais, liedamas mišinį, tada pašalindamas rišiklį ir sukepdamas metalo daleles. Šio proceso metu sukuriamos beveik -grynosios-formos dalys, kurių savybės prilygsta kaltinėms medžiagoms, todėl jos yra vertingos gaminant sudėtingus korozijai{3}}atsparius komponentus.

Nerūdijantis plienas dominuoja MIM taikymuose dėl atsparumo korozijai, mechaninių savybių ir apdirbamumo. MIM 316L siūlo puikų atsparumą korozijai ir stiprumą medicinos instrumentams, jūrinei įrangai ir pramoniniams komponentams. Šis procesas įgalina sudėtingas geometrijas, kurių neįmanoma apdirbti tradiciniu metalo apdirbimu, kartu išlaikant pagrindinio lydinio atsparumą korozijai.

Tačiau MIM apdorojimas tam tikrais būdais veikia atsparumą korozijai. Sukepinimo metu chromas gali išgaruoti nuo nerūdijančio plieno paviršiaus, sudarydamas chromo -sumažėjusias sritis, kuriose gali atsirasti taškinė korozija. Po-sukepinimo-terminis, cheminis ar mechaninis-atkuria vienodą chromo pasiskirstymą ir atkuria visišką atsparumą korozijai. Paviršiaus šiurkštumas taip pat turi įtakos korozijai; MIM nerūdijančio plieno dalių poliravimas po sukepinimo pagerina atsparumą korozijai, sumažindamas duobės atsiradimo vietas.

MIM 17-4 PH nerūdijantis plienas sujungia didelį stiprumą ir gerą atsparumą korozijai, kad būtų galima pritaikyti reikliems darbams. Šią kritulių grūdintą rūšį reikia tinkamai termiškai apdoroti, kad būtų pasiektos optimalios savybės. Atliekant dirbtinių seilių tyrimus, neapdorotas MIM 17-4 PH gali turėti duobių, tačiau poliravimas ir tinkamas apdorojimas užtikrina atsparumą korozijai, tinkantį medicinoje ir odontologijoje.

Titanium MIM leidžia naudoti sudėtingus titano komponentus, skirtus kosmoso ir biomedicinos reikmėms, tačiau pasiekti visišką tankį sukepinimo metu išlieka sudėtinga. Puikus titano atsparumas korozijai, tinkamai apdorojus, pereina į MIM dalis. Įrankių plienas, apdorotas naudojant MIM, gali turėti kietų fazių, tokių kaip titano nitridas arba chromo boridas, kad būtų padidintas atsparumas dilimui ir išlaikoma tinkama apsauga nuo korozijos tam tikroms reikmėms.

Atsparumą korozijai įtakojantys veiksniai

Medžiagos sudėtis lemia pradinį atsparumą korozijai. Legiravimo elementai, tokie kaip chromas, nikelis ir molibdenas, sudaro apsauginius oksidus arba lėtą korozijos kinetiką. Net ir nedideli sudėties pakeitimai daro didelę įtaką veikimui, -į nerūdijantį plieną pridėjus 2–3 % molibdeno, žymiai pagerėja atsparumas chloridui.

Aplinkos sąlygos daro didelę įtaką korozijai. Daugumą korozijos reakcijų sukelia drėgmė ir deguonies prieinamumas. Druskos koncentracija svarbi-jūros vandenyje yra maždaug 3,5 % druskos, o druskos purškimo bandymuose gali būti naudojami 5 % tirpalai bandymams paspartinti. Temperatūros poveikis skiriasi priklausomai nuo medžiagos ir aplinkos; kai kuriuose lydiniuose aukštesnėje temperatūroje susidaro daugiau apsauginių oksidų sluoksnių.

pH stipriai veikia korozijos greitį. Rūgšti aplinka (žemas pH) pagreitina daugelio metalų ataką, o šarminės sąlygos gali padidinti arba sumažinti koroziją, priklausomai nuo medžiagos. Kai kurie metalai, tokie kaip aliuminis ir cinkas, greitai korozuojasi tiek rūgštyse, tiek stipriose bazėse, tačiau atsparūs neutraliems tirpalams.

Paviršiaus būklė turi įtakos korozijos atsiradimui. Lygūs, poliruoti paviršiai suteikia mažiau vietų, kur pradėti duobes, palyginti su šiurkščiais paviršiais. Malūno apnašos, terminio apdorojimo oksidai arba užterštumas gali sukurti skirtingas sritis, kurios pagreitina vietinę koroziją. Paviršiaus apdorojimas, pavyzdžiui, pasyvavimas, chemiškai sustiprina apsauginį oksido sluoksnį ant nerūdijančio plieno.

Mechaninis įtempis prisideda prie įtempių korozijos įtrūkimų. Įtemptuose komponentuose, ypač korozinėje aplinkoje, gali atsirasti įtrūkimų, kurie plinta tol, kol sugenda. Ši korozijos forma atsiranda nerūdijančiame pliene, veikiamame chloridų, žalvaryje amoniako aplinkoje ir daugelyje lydinių tam tikromis sąlygomis. Projektuojant reikia atsižvelgti į streso lygį ir aplinkos poveikį.

Galvaninis poveikis atsiranda, kai skirtingi metalai elektrolite susiliečia vienas su kitu. Aktyvesnis metalas (anodas) pirmiausia koroduoja, apsaugodamas tauriuosius metalus (katodą). Medžiagų poravimas ir paviršiaus ploto santykis lemia sunkumą,{2}}maža plieninė tvirtinimo detalė didelėje aliuminio plokštėje greitai korozuojasi, o santykį pakeitus atvirkščiai, plieno korozijos greitis sumažėja.

Atsparumo korozijai bandymas ir matavimas

Atsparumo korozijai bandymai įvertina medžiagos veikimą kontroliuojamomis sąlygomis, kad būtų galima numatyti elgseną realiame{0}}pasaulyje. Egzistuoja keli bandymo metodai, nes skirtingoms programoms reikalingi skirtingi vertinimo metodai. Rezultatai lemia medžiagų pasirinkimą, dangos įvertinimą ir kokybės kontrolę.

Druskos purškimo bandymas

Druskos purškimo testas (ASTM B117) yra plačiausiai naudojamas atsparumo korozijai vertinimo metodas. Metaliniai pavyzdžiai yra kontroliuojamoje kameroje, veikiami nuolatinės 5% natrio chlorido tirpalo rūko 35 laipsnių temperatūroje. Bandymo trukmė svyruoja nuo valandų iki tūkstančių valandų, priklausomai nuo programos ir numatomo našumo.

Druskos purškimo bandymai suteikia standartizuotus, atkuriamus rezultatus, kurie leidžia palyginti medžiagas ir dangas. Pagreitintos sąlygos imituoja metų ekspoziciją lauke per dalį laiko. Tačiau bandymas turi apribojimų-neatkartoja gamtoje vykstančių drėgnų ir sausų sąlygų dviračių, todėl kai kuriose programose gali būti pateikti klaidinantys rezultatai.

Pagrindinių druskos purškimo bandymų variantai apima vario -pagreitintą acto rūgšties druskos purškimą (CASS), skirtą agresyvesniam bandymui, ir atsparumo bandymą, kuris keičiasi tarp druskos purškimo ir sausų sąlygų, kad būtų geriau imituojamas poveikis realiame pasaulyje.

Elektrocheminiai bandymo metodai

Elektrocheminiai metodai matuoja korozijos elgesį stebint elektrines savybes. Tiesinė poliarizacijos varža (LPR) taiko nedidelę įtampą mėginiui koroziniame tirpale ir išmatuoja susidariusią srovę. Atsparumas poliarizacijai atvirkščiai yra susijęs su korozijos greičiu, suteikiant greitą, neardomąjį labai mažo korozijos laipsnio įvertinimą, kuris yra svarbus farmacijos, maisto perdirbimo ir branduolinėse srityse.

Potenciodinaminė poliarizacija nuskaito įtampą plačiame diapazone, matuojant srovės atsaką. Tai atskleidžia medžiagų, tokių kaip nerūdijantis plienas, pasyvavimo elgseną, nustato tokius kritinius parametrus kaip pasyvus potencialas, pasyviosios srovės tankis ir duobių potencialas. Ciklinė poliarizacija padeda nustatyti jautrumą vietinei korozijai.

Elektrocheminė varžos spektroskopija (EIS) taiko kintamos srovės signalus keliais dažniais, analizuodama atsaką, kad apibūdintų oksido plėvelių ir dangų apsaugines savybes. Ši technika išskiria skirtingus korozijos mechanizmus ir stebi dangos degradaciją laikui bėgant.

Panardinimo testavimas

Panardinimo bandymai tam tikram laikui panardina mėginius į specifinius korozinius tirpalus. Po poveikio, svorio netekimas, matmenų pasikeitimai arba mechaninių savybių pablogėjimas įvertina koroziją. Šis metodas tiesiogiai imituoja eksploatavimo sąlygas medžiagoms, veikiamoms cheminių medžiagų, aušinimo vandens ar proceso skysčių.

Poveikio trukmė priklauso nuo paraiškos pateikimo-dienų atrankos testams, mėnesių nuo kvalifikacijos. Keli mėginiai pagerina statistinį patikimumą. Vizuali apžiūra, duobės gylio matavimas ir metalografinė analizė suteikia papildomos informacijos apie korozijos mechanizmus.

Atliekant plyšių korozijos bandymus, naudojamos plastikinės poveržlės, pritvirtintos prie metalinių mėginių, sukuriant dirbtinius plyšius, kuriuose sustingęs tirpalas gali sukelti vietinį ataką. Tai įvertina jautrumą korozijai jungtyse, po tarpikliais ir kitose ankštose erdvėse.

Realaus-pasaulio poveikio bandymas

Atliekant atmosferos poveikio bandymus, pavyzdžiai pateikiami tikrose paslaugų aplinkose{0}}pakrančių zonose, pramoninėse zonose ar konkrečiose patalpose. Nors tai užtrunka{2}}, tai suteikia tiksliausią našumo prognozę. Valdomos atmosferos kameros imituoja lauko sąlygas UV spinduliuote, temperatūros ciklą ir drėgmės valdymą.

Lauko bandymai atskleidžia poveikį, kurio neįmanoma pakartoti laboratorijose, įskaitant biologinį užsiteršimą, netikėtą cheminių medžiagų poveikį ir sudėtingą daugelio aplinkos veiksnių sąveiką. Trūkumas yra ilgas laikas, reikalingas reikšmingiems duomenims generuoti.

Korozijos matavimas ir įvertinimas

Korozijos greitis kiekybiškai parodo medžiagų praradimo greitį. Įprasti matavimo vienetai apima milimetrus per metus (mm/metus) arba milimetrus per metus (mpy), kai vienas mylias lygus 0,001 colio. Mažesni nei 0,02 mm per metus rodikliai paprastai laikomi puikiais, o didesni nei 0,5 mm per metus rodikliai rodo didelę koroziją.

Korozijos greičio apskaičiavimo pagal svorio netekimą formulė yra tokia:

Korozijos greitis=(K × W) / (A × T × D)

Kur K yra konstanta (87,6 mm per metus arba 3,45 × 10⁶ mpy), W yra svorio sumažėjimas gramais, A yra eksponuojamas plotas cm², T yra ekspozicijos laikas valandomis, o D yra medžiagos tankis g/cm³.

Taškinis koeficientas kiekybiškai įvertina lokalizuotą korozijos sunkumą, lyginant didžiausią duobės gylį su vidutiniu sienos nuostoliu dėl vienodos korozijos. Didesni duobių faktoriai rodo labiau koncentruotą ataką, kuri gali sukelti ankstyvą gedimą. Duobės tankis-duobių skaičius ploto vienete-taip pat svarbus vertinant riziką.

Vaizdinės vertinimo skalės suteikia kokybinį įvertinimą. Standartai apibrėžia išvaizdos kriterijus, atitinkančius skirtingus korozijos lygius. Nors ir subjektyvūs, patyrę inspektoriai pasiekia nuoseklius įvertinimus, naudingus lyginant dangos veikimą.

Atsparumo korozijai didinimas

Kai pasirodo, kad pagrindinės medžiagos atsparumas korozijai yra nepakankamas, yra keletas pagerinimo būdų. Optimalus metodas priklauso nuo medžiagos, aplinkos ir taikymo reikalavimų.

Paviršiaus apdorojimas ir dangos

Apsauginės dangos sukuria barjerus tarp netauriųjų metalų ir korozinės aplinkos. Organinės dangos-dažai, miltelinės dangos ir polimerinės plėvelės-užtikrina ekonomišką plieninių konstrukcijų, transporto priemonių ir įrangos apsaugą. Pažangiose dangose ​​yra savaime{4}}gyjančių mechanizmų, naudojant mikrokapsules, kurios pažeidus išskiria korozijos inhibitorius.

Metalinės dangos, pvz., cinkas (cinkavimas), aliuminis arba cinko -aliuminio lydiniai, apsaugo plieną dėl barjero ir aukų. Net ir pažeista danga pirmiausia korozuojasi, kad būtų išsaugotas apatinis plienas. Karštas-cinkavimas sukuria storas, patvarias dangas, o galvanizuojant – plonesni sluoksniai, puikiai dengiantys sudėtingas formas.

Konversinės dangos chemiškai pakeičia metalo paviršių. Nerūdijančio plieno pasyvavimas pašalina laisvą geležį ir sustiprina chromo oksido sluoksnį. Anoduojant aliuminį dirbtinai išauginamas storas aliuminio oksido sluoksnis, užtikrinantis puikų atsparumą korozijai ir dilimui. Chromato konversijos dangos, nors ir susiduria su aplinkos apribojimais, užtikrina puikią aliuminio ir cinko apsaugą.

Naujausi pokyčiai apima grafeno -pagrindo dangas, nanokompozitines dangas ir sol-gelio sistemas. Šios pažangios medžiagos pasižymi patobulintomis barjerinėmis savybėmis, savaime-gyjančiomis savybėmis ir nekenksmingumu aplinkai, palyginti su tradicinėmis chromo{4}}sistemomis. Išmaniosios dangos su įterptais jutikliais gali aptikti korozijos pradžią ir suaktyvinti apsaugines reakcijas.

Katodinė apsauga

Katodinė apsauga apsaugo nuo korozijos, nes visa metalinė konstrukcija yra katodas. Aukos anodo sistemos sujungia aktyvesnius metalus (pvz., cinką ar magnį) prie saugomos konstrukcijos. Anodas korozuoja vietoj konstrukcijos, užtikrindamas apsaugą tol, kol anodas išlieka veiksmingas.

Įspūdingos srovės sistemos naudoja išorinį maitinimo šaltinį, kad įpuršktų srovę, todėl struktūra yra katodinė. Šis metodas tinka didelėms struktūroms, pvz., vamzdynams, laivams ir atviroje jūroje esančioms platformoms. Tinkama konstrukcija užtikrina, kad srovė pasiskirstytų tolygiai, kad būtų apsaugotos visos atviros vietos.

Abu katodinės apsaugos metodai papildo dangas. Net ir naudojant apsaugines dangas, nedideli defektai ar pažeidimai gali atskleisti pliką metalą. Katodinė apsauga apsaugo nuo šių defektų korozijos ir žymiai pailgina tarnavimo laiką.

Korozijos inhibitoriai

Cheminiai inhibitoriai sumažina korozijos greitį, kai jie dedami į korozinę aplinką. Plėvelės inhibitoriai adsorbuojasi ant metalinių paviršių, sudarydami apsauginius barjerus. Pasyvavimo inhibitoriai skatina oksido plėvelės susidarymą ant metalinių paviršių. Lakieji korozijos inhibitoriai (VCI) sublimuoja ir sudaro apsaugines garų fazes uždarose erdvėse.

Inhibitoriai naudojami aušinimo vandens sistemoms, naftos ir dujų gavybai, betono armatūros apsaugai ir laikinam saugojimui. Norint pasirinkti, reikia suprasti korozijos mechanizmą, metalo elektrolitų sistemą ir suderinamumą su kitomis cheminėmis medžiagomis.

Žaliosios korozijos inhibitoriai, gauti iš augalų ekstraktų ir aminorūgščių, daugeliu atvejų pakeičia tradicinius chromato ir fosfato inhibitorius, sprendžiant aplinkos ir toksiškumo problemas.

Dizaino svarstymai

Tinkama konstrukcija sumažina korozijos riziką. Išvengiant įtrūkimų, užtikrinant drenažą, kad nesikauptų vanduo, ir sumažinus skirtingą metalo sąlytį – visa tai sumažina koroziją. Suapvalinti kraštai ir lygūs perėjimai pašalina įtempių koncentraciją, kuri gali sukelti įtrūkimus.

Galimybė patikrinti ir prižiūrėti leidžia anksti aptikti ir apdoroti koroziją. Dengimo ir pakartotinio padengimo dizainas užtikrina nuolatinę apsaugą per visą tarnavimo laiką. Aplinkai tinkamų medžiagų pasirinkimas nuo pat pradžių dažnai yra ekonomiškesnis nei plataus masto netinkamų medžiagų apsaugos sistemos.

Pramonė-Specialūs atsparumo korozijai reikalavimai

Oro erdvė

Orlaivių konstrukcijoms reikalingos medžiagos, kuriose didelis stiprumo{0}}svoris ir{1}}svoris derinamas su tinkamu atsparumu korozijai. Aliuminio lydiniai, tokie kaip 2024 ir 7075, užtikrina reikiamą stiprumą, tačiau jiems reikia apsauginio apdorojimo. Aliuminio danga, anodavimas ir apsauginiai gruntai apsaugo nuo korozijos eksploatacijos metu.

Nerūdijantis plienas ir titano lydiniai naudojami didelio{0}}įtempimo komponentuose, hidraulinėse sistemose ir variklio dalyse. Reguliarus patikrinimas ir apsauginis apdorojimas palaiko atsparumą korozijai per visą orlaivio eksploatavimo laiką. Druskos rūkas, atsirandantis dėl operacijų pakrantėje, ir-ledą šalinančios cheminės medžiagos sukuria ypač agresyvią aplinką.

Jūrų ir atviroje jūroje

Jūros vanduo yra viena iš labiausiai ėsdinančių natūralių aplinkų. Ištirpęs deguonis, druskos kiekis, temperatūra ir biologinis aktyvumas prisideda prie greitos korozijos. Medžiagos turi būti atsparios bendrai korozijai, įdubimams, plyšinei korozijai ir biologiniam užsiteršimui.

Vario-nikelio lydiniai puikiai tinka jūros vandens naudojimui vamzdynams, vožtuvams ir šilumokaičiams. Duplex ir super duplex nerūdijantis plienas suteikia tvirtumą ir atsparumą chloridui konstrukcijų komponentams. Dėl titano atsparumo jūros vandens korozijai jis idealiai tinka kritinėms sistemoms, nepaisant didelių sąnaudų.

Naftos ir dujų gamyboje jūroje derinamas jūros vandens poveikis su vandenilio sulfidu, anglies dioksidu ir aukštu slėgiu. Korozijai -atsparūs lydiniai (CRA), pvz., 625, 825, ir specializuotas nerūdijantis plienas atlaiko šias ekstremalias sąlygas. Pasaulinė kredito reitingų agentūrų rinka kasmet auga 8 % ir iki 2033 m. pasieks 16,27 mlrd.

Medicinos prietaisai

Biomedicinos reikmėms reikalingas atsparumas korozijai fiziologinėje aplinkoje{0}}kūno skysčiai su chloridais, baltymais ir pH pokyčiais. Medžiagos turi išlaikyti mechanines savybes, neišskirdamos kenksmingų korozijos produktų, galinčių sukelti audinių reakcijas arba implanto gedimą.

Nerūdijantis plienas, pvz., 316L, naudojamas laikiniems implantams ir chirurginiams instrumentams. Titanas ir titano lydiniai dominuoja nuolatiniuose implantuose-sąnarių pakaitaluose, kaulų plokštelėse, dantų implantuose-dėl jų puikaus atsparumo korozijai ir biologinio suderinamumo. Kobalto -chromo lydiniai užtikrina aukštą atsparumą dilimui ir gerą atsparumą korozijai šarnyriniams paviršiams.

Paviršiaus apdorojimas gali pagerinti biologinį suderinamumą išlaikant atsparumą korozijai. Tinkamas MIM apdorojimas leidžia sukurti sudėtingus medicininius komponentus, tačiau paviršiaus apdaila ir poliravimas yra būtini norint pasiekti atsparumą korozijai ir biologinį suderinamumą, reikalingą sąlyčiui su kūnu.

Cheminis apdorojimas

Chemijos gamyklos tvarko rūgštis, bazes, oksidatorius ir organinius tirpiklius, kurie agresyviai atakuoja daugumą medžiagų. Temperatūra ir koncentracija smarkiai įtakoja korozijos greitį-medžiaga, atspari praskiestai rūgščiai kambario temperatūroje, gali greitai sugesti koncentruotoje rūgštyje aukštesnėje temperatūroje.

Medžiagų pasirinkimas priklauso nuo korozijos bandymų tam tikruose proceso skysčiuose. Nikelio lydiniai, tokie kaip Hastelloy, atsparūs stiprioms oksiduojančioms rūgštims. Cirkonis ir tantalas atlaiko labai agresyvias sąlygas. Stiklo-pamušalu plienas sujungia plieno stiprumą ir stiklo cheminę inertiškumą reaktoriams ir indams.

Atsparumo korozijai tendencijos

Tyrimai ir toliau plėtoja veiksmingesnes{0}korozijai atsparias medžiagas ir apsaugos metodus. Didelės-entropijos lydinių-sudėtingos kompozicijos, kuriose yra daug pagrindinių elementų-, pasižymi daug žadančiu atsparumu korozijai ir puikiomis mechaninėmis savybėmis. Ekstremalioje aplinkoje šios medžiagos gali pranokti tradicinius lydinius.

Nanostruktūrinės medžiagos su rafinuoto dydžio grūdeliais pasižymi geresniu atsparumu korozijai, nes susidaro vienodesnis apsauginis oksido sluoksnis. Paviršiaus nanostruktūrizavimo metodai gali pagerinti esamas medžiagas nekeičiant tūrinės sudėties.

AI ir mašinų mokymasis iš esmės keičia korozijos prognozavimą ir stebėjimą. Konstrukcijose įmontuoti išmanieji jutikliai užtikrina korozijos stebėjimą realiuoju laiku-, todėl galima numatyti techninę priežiūrą. AI analizuoja jutiklių duomenis, kad prognozuotų, kada reikia pakeisti apsaugos sistemas arba artėjant komponentų gedimui.

Papildoma gamyba leidžia sukurti korozijai{0}}atsparius komponentus su sudėtinga vidine geometrija, kurių neįmanoma pagaminti įprastai. Vietos sudėties pritaikymas dalyje gali optimizuoti atsparumą korozijai, kur reikia, o kitur naudojant pigesnes medžiagas.

Aplinkos spaudimas skatina žaliųjų apsaugos nuo korozijos technologijų plėtrą. Bio-pagrindo inhibitoriai, konversijos dangos be chromato- ir perdirbamos apsauginės sistemos mažina poveikį aplinkai, išlaikant veikimą.

Dažnai užduodami klausimai

Kuo skiriasi atsparumas korozijai ir atsparumas rūdims?

Rūdys konkrečiai reiškia geležies oksido susidarymą ant geležies{0}}pagrindo metalų, pvz., plieno. Korozija yra platesnis terminas, apibūdinantis medžiagų skilimą dėl cheminių ar elektrocheminių reakcijų, įskaitant rūdis, taip pat aliuminio, vario ir kitų metalų oksidaciją. Medžiaga gali rūdyti, jei joje nėra geležies.

Ar korozijai{0}}atsparios medžiagos kada nors gali rūdyti?

Taip, jokia medžiaga nėra atspari korozijai bet kokioje aplinkoje. „Atspari korozijai{1}“ reiškia, kad medžiagos tam tikroms sąlygoms atlaiko geriau nei alternatyvos, o ne tai, kad jos visiškai atsparios. Netgi nerūdijantis plienas gali rūdyti pakankamai agresyvioje aplinkoje arba pažeistas jo apsauginis oksido sluoksnis. Tinkamai parenkant medžiagą, būtina suderinti medžiagos atsparumą konkrečiai aplinkai ir pritaikymui.

Kaip pagerinti esamų metalinių komponentų atsparumą korozijai?

Keletas būdų gali padidinti atsparumą korozijai po pagaminimo. Paviršiaus apdorojimas, pavyzdžiui, pasyvavimas, anodavimas ar azotavimas, keičia paviršiaus chemiją. Apsauginės dangos-dažai, dangos arba konversijos dangos-sudaro kliūtis. Kad apsaugotų nuo korozijos, katodinėse apsaugos sistemose naudojami aukojamieji anodai arba įspaudžiama srovė. Korozijos inhibitoriai, pridedami prie aplinkos, sumažina atakos greitį. Geriausias metodas priklauso nuo medžiagos, aplinkos ir taikymo apribojimų.

Į kokius veiksnius reikėtų atsižvelgti renkantis korozijai{0}}atsparias medžiagas?

Pradėkite nuo konkrečios ėsdinančios aplinkos{0}}nustatykite visas chemines medžiagas, temperatūros diapazonus ir poveikio sąlygas. Apsvarstykite reikalingas mechanines savybes, tokias kaip stiprumas, lankstumas ir atsparumas nuovargiui. Gamybos reikalavimai turi įtakos medžiagų pasirinkimui-kai kuriuos korozijai-atsparius lydinius sunku suvirinti arba apdoroti. Išlaidos yra svarbios, tačiau turėtų būti atsižvelgiama į gyvavimo ciklo išlaidas, įskaitant priežiūrą ir pakeitimą, o ne tik pradinę medžiagų kainą. Reikalingų formų ir dydžių prieinamumas bei pramonės-specifiniai reglamentai ar sertifikatai taip pat turi įtakos pasirinkimui.