Կոռոզիայի արագությունը բազմագործոն պարամետր է, որը կախված է ինչպես արտաքին միջավայրի պայմաններից, այնպես էլ նյութի ներքին հատկություններից: Նորմատիվային և տեխնիկական փաստաթղթերում կան որոշակի սահմանափակումներ սարքավորումների և շինարարական կառույցների շահագործման ընթացքում մետաղի ոչնչացման թույլատրելի արժեքների վերաբերյալ՝ դրանց անխափան շահագործումն ապահովելու համար: Ճարտարագիտության մեջ չկա կոռոզիայի մակարդակը որոշելու ունիվերսալ մեթոդ: Դա պայմանավորված է բոլոր գործոնները հաշվի առնելու բարդությամբ: Ամենահուսալի մեթոդը օբյեկտի շահագործման պատմության ուսումնասիրությունն է։
Չափանիշ
Ներկայումս ինժեներական նախագծման մեջ օգտագործվում են կոռոզիայից մի քանի տեմպեր.
- Ըստ ուղղակի գնահատման մեթոդի՝ մետաղական մասի զանգվածի կրճատում միավոր մակերեսի վրա - քաշի ցուցիչ (չափված գրամներով 1 մ-ի համար2 1 ժամվա ընթացքում); վնասի խորությունը (կամ կոռոզիոն գործընթացի թափանցելիությունը), մմ/տարի; կոռոզիոն արտադրանքի թողարկված գազի փուլի քանակը. այն ժամանակահատվածը, որի ընթացքում առաջանում է կոռոզիայից առաջին վնասը. կոռոզիոն կենտրոնների քանակը միավորի մակերեսի վրամակերեսներ, որոնք հայտնվել են որոշակի ժամանակահատվածում։
- Անուղղակիորեն գնահատված՝ էլեկտրաքիմիական կոռոզիոն հոսանքի ուժ; էլեկտրական դիմադրություն; ֆիզիկական և մեխանիկական բնութագրերի փոփոխություն։
Առաջին ուղղակի գնահատման ցուցանիշը ամենատարածվածն է։
Հաշվարկման բանաձևեր
Ընդհանուր դեպքում քաշի կորուստը, որը որոշում է մետաղի կոռոզիայի արագությունը, հայտնաբերվում է հետևյալ բանաձևով.
Vkp=ք/(Ստ), որտեղ q-ն մետաղի զանգվածի նվազումն է, g;
S – մակերեսը, որտեղից նյութը փոխանցվել է, m2;
t – ժամանակաշրջան, ժամ
Մետաղական թիթեղների և դրանից պատրաստված թաղանթների համար որոշեք խորության ինդեքսը (մմ/տարի):
H=m/t, մ մետաղի մեջ ներթափանցման խորությունն է:
Կա հետևյալ կապը վերը նկարագրված առաջին և երկրորդ ցուցանիշների միջև.
H=8, 76Vkp/ρ, որտեղ ρ-ն նյութի խտությունն է։
Կոռոզիայի արագության վրա ազդող հիմնական գործոններ
Մետաղների ոչնչացման արագության վրա ազդում են գործոնների հետևյալ խմբերը՝
- ներքին, կապված նյութի ֆիզիկական և քիմիական բնույթի հետ (փուլային կառուցվածք, քիմիական բաղադրություն, մասի մակերեսային կոշտություն, նյութի մնացորդային և գործառնական լարումներ և այլն);
- արտաքին (միջավայրի պայմաններ, քայքայիչ միջավայրի շարժման արագություն, ջերմաստիճան, մթնոլորտի բաղադրություն, ինհիբիտորների կամ խթանիչների առկայություն և այլն);
- մեխանիկական (կոռոզիոն ճաքերի առաջացում, մետաղի ոչնչացում ցիկլային բեռների ազդեցության տակ,կավիտացիա և փխրուն կոռոզիա);
- դիզայնի առանձնահատկություններ (մետաղական դասի ընտրություն, մասերի միջև բացեր, կոշտության պահանջներ):
Ֆիզիկական և քիմիական հատկություններ
Ամենակարևոր ներքին կոռոզիայի գործոնները հետևյալն են.
- Թերմոդինամիկական կայունություն. Ջրային լուծույթներում այն որոշելու համար օգտագործվում են տեղեկատու Pourbaix դիագրամներ, որոնց աբսցիսային առանցքի երկայնքով գծագրված է միջավայրի pH-ը, իսկ օրդինատների առանցքի երկայնքով՝ ռեդոքս պոտենցիալը։ Դրական ուղղությամբ հնարավոր տեղաշարժը նշանակում է նյութի ավելի մեծ կայունություն: Փորձնականորեն այն սահմանվում է որպես մետաղի նորմալ հավասարակշռության ներուժ: Իրականում նյութերը կոռոզիայի են ենթարկվում տարբեր արագությամբ։
- Ատոմի դիրքը քիմիական տարրերի պարբերական համակարգում. Կոռոզիայից առավել ենթակա մետաղներն են ալկալային և հողալկալիական մետաղները: Կոռոզիայի արագությունը նվազում է, քանի որ ատոմային թիվը մեծանում է:
- Բյուրեղյա կառուցվածք. Այն ունի ոչ միանշանակ ազդեցություն ոչնչացման վրա: Կոպիտ հատիկավոր կառուցվածքն ինքնին չի հանգեցնում կոռոզիայի ավելացման, բայց բարենպաստ է հացահատիկի սահմանների միջհատիկավոր ընտրովի ոչնչացման զարգացման համար: Ֆազերի միատարր բաշխմամբ մետաղները և համաձուլվածքները կոռոզիայի են ենթարկվում հավասարաչափ, մինչդեռ ոչ միատեսակ բաշխվածություն ունեցողները՝ կիզակետային մեխանիզմի համաձայն: Ֆազերի փոխադարձ դասավորությունը կատարում է անոդի և կաթոդի ֆունկցիան ագրեսիվ միջավայրում։
- Ատոմների էներգետիկ անհամասեռությունը բյուրեղային ցանցում. Ամենաբարձր էներգիա ունեցող ատոմները գտնվում են դեմքի անկյուններումմիկրոկոշտություններ և քիմիական կոռոզիայի ժամանակ տարրալուծման ակտիվ կենտրոններ են։ Հետևաբար, մետաղական մասերի մանրակրկիտ մշակումը (հղկում, փայլեցում, հարդարում) մեծացնում է կոռոզիոն դիմադրությունը: Այս էֆեկտը բացատրվում է նաև հարթ մակերեսների վրա ավելի խիտ և շարունակական օքսիդային թաղանթների ձևավորմամբ։
Միջին թթվայնության ազդեցություն
Քիմիական կոռոզիայի գործընթացում ջրածնի իոնների կոնցենտրացիան ազդում է հետևյալ կետերի վրա.
- կոռոզիոն արտադրանքի լուծելիություն;
- պաշտպանիչ օքսիդ թաղանթների ձևավորում;
- մետաղների ոչնչացման մակարդակ։
Երբ pH-ը գտնվում է 4-10 միավորի սահմաններում (թթվային լուծույթ), երկաթի կոռոզիան կախված է օբյեկտի մակերես թթվածնի ներթափանցման ինտենսիվությունից: Ալկալային լուծույթներում կոռոզիայի արագությունը սկզբում նվազում է մակերևույթի պասիվացման պատճառով, այնուհետև pH >13-ի դեպքում մեծանում է պաշտպանիչ օքսիդի թաղանթի լուծարման արդյունքում:
Մետաղի յուրաքանչյուր տեսակի համար ոչնչացման ինտենսիվության իր սեփական կախվածությունը կա լուծույթի թթվայնությունից: Ազնիվ մետաղները (Pt, Ag, Au) դիմացկուն են կոռոզիայից թթվային միջավայրում։ Zn-ը, Al-ն արագորեն քայքայվում են ինչպես թթուներում, այնպես էլ ալկալիներում: Ni-ը և Cd-ն դիմացկուն են ալկալիների նկատմամբ, բայց հեշտությամբ կոռոզիայից են ենթարկվում թթուներում:
Չեզոք լուծույթների բաղադրություն և կոնցենտրացիան
Չեզոք լուծույթներում կոռոզիայի արագությունն ավելի շատ կախված է աղի հատկություններից և դրա կոնցենտրացիայից.
- աղերի հիդրոլիզի ժամանակքայքայիչ միջավայրում ձևավորվում են իոններ, որոնք հանդես են գալիս որպես մետաղների ոչնչացման ակտիվացնողներ կամ դանդաղողներ (արգելիչներ):
- Այն միացությունները, որոնք բարձրացնում են pH-ը, նույնպես մեծացնում են կործանարար գործընթացի արագությունը (օրինակ՝ սոդայի մոխիրը), իսկ նրանք, որոնք նվազեցնում են թթվայնությունը, նվազեցնում են այն (ամոնիումի քլորիդ):
- Լուծույթում քլորիդների և սուլֆատների առկայության դեպքում ոչնչացումն ակտիվանում է մինչև աղերի որոշակի կոնցենտրացիայի հասնելը (ինչը բացատրվում է քլորիդի և ծծմբի իոնների ազդեցության տակ անոդային գործընթացի ուժեղացմամբ), և այնուհետև աստիճանաբար նվազում է թթվածնի լուծելիության նվազման պատճառով:
Աղերի որոշ տեսակներ կարող են ձևավորել չլուծվող թաղանթ (օրինակ՝ երկաթի ֆոսֆատ): Սա օգնում է պաշտպանել մետաղը հետագա ոչնչացումից: Այս հատկությունն օգտագործվում է ժանգը չեզոքացնողներ կիրառելիս։
Կոռոզիայի արգելակիչներ
Կոռոզիայի ինհիբիտորները (կամ ինհիբիտորները) տարբերվում են ռեդոքս պրոցեսի վրա իրենց գործողության մեխանիզմով.
- Անոդ. Դրանց շնորհիվ ձեւավորվում է պասիվ ֆիլմ։ Այս խումբը ներառում է միացություններ, որոնք հիմնված են քրոմատների և բիքրոմատների, նիտրատների և նիտրիտների վրա: Ինհիբիտորների վերջին տեսակը օգտագործվում է մասերի փոխգործառնական պաշտպանության համար: Անոդային կոռոզիայի ինհիբիտորներ օգտագործելիս անհրաժեշտ է նախ որոշել դրանց նվազագույն պաշտպանիչ կոնցենտրացիան, քանի որ փոքր քանակությամբ ավելացնելը կարող է հանգեցնել ոչնչացման արագության ավելացման:
- Կաթոդ. Նրանց գործողության մեխանիզմը հիմնված է թթվածնի կոնցենտրացիայի նվազման և, համապատասխանաբար, կաթոդիկ գործընթացի դանդաղեցման վրա։
- Վահանակ. Այս ինհիբիտորները մեկուսացնում են մետաղի մակերեսը՝ ձևավորելով չլուծվող միացություններ, որոնք պահվում են որպես պաշտպանիչ շերտ։
Վերջին խումբը ներառում է ժանգը չեզոքացնող միջոցներ, որոնք օգտագործվում են նաև օքսիդների մաքրման համար։ Նրանք սովորաբար պարունակում են ֆոսֆորաթթու: Նրա ազդեցության տակ տեղի է ունենում մետաղի ֆոսֆատացում՝ չլուծվող ֆոսֆատների ամուր պաշտպանիչ շերտի ձևավորում։ Չեզոքացուցիչները կիրառվում են լակի ատրճանակով կամ գլանով: 25-30 րոպե հետո մակերեսը ձեռք է բերում սպիտակ-մոխրագույն գույն։ Կոմպոզիցիան չորանալուց հետո քսում են ներկեր և լաքեր։
Մեխանիկական գործողություն
Ագրեսիվ միջավայրում կոռոզիայի ավելացմանը նպաստում են այնպիսի մեխանիկական գործողությունները, ինչպիսիք են՝
- Ներքին (ձուլման կամ ջերմային մշակման ժամանակ) և արտաքին (արտաքին կիրառվող բեռի ազդեցության տակ) լարումներ: Արդյունքում առաջանում է էլեկտրաքիմիական անհամասեռություն, նվազում է նյութի թերմոդինամիկական կայունությունը, առաջանում է կոռոզիոն ճեղքվածք։ Հատկապես արագ է քայքայումը առաձգական բեռների տակ (ուղղահայաց հարթություններում առաջանում են ճաքեր) օքսիդացնող անիոնների, օրինակ՝ NaCl-ի առկայության դեպքում։ Այս տեսակի ոչնչացման ենթակա սարքերի բնորոշ օրինակ են գոլորշու կաթսաների մասերը:
- Փոփոխվող դինամիկ գործողություն, թրթռում (կոռոզիայից հոգնածություն): Նկատվում է հոգնածության սահմանի ինտենսիվ նվազում, առաջանում են բազմաթիվ միկրոճաքեր, որոնք հետո միաձուլվում են մեկ մեծի։ Թիվձախողման ցիկլերը ավելի մեծ չափով կախված են մետաղների և համաձուլվածքների քիմիական և ֆազային բաղադրությունից: Պոմպի առանցքները, աղբյուրները, տուրբինի շեղբերները և այլ սարքավորումները ենթակա են նման կոռոզիայի:
- Մասերի շփում. Արագ կոռոզիան պայմանավորված է մասի մակերեսի վրա պաշտպանիչ թաղանթների մեխանիկական մաշվածությամբ և շրջակա միջավայրի հետ քիմիական փոխազդեցությամբ: Հեղուկի մեջ ոչնչացման արագությունը ավելի ցածր է, քան օդում:
- Կավիտացիայի ազդեցություն. Կավիտացիան առաջանում է, երբ հեղուկի հոսքի շարունակականությունը խախտվում է վակուումային փուչիկների առաջացման արդյունքում, որոնք փլուզվում են և ստեղծում իմպուլսային էֆեկտ։ Արդյունքում տեղի է ունենում տեղական բնույթի խորը վնաս։ Կոռոզիայի այս տեսակը հաճախ նկատվում է քիմիական ապարատում:
Դիզայնի գործոններ
Ագրեսիվ պայմաններում աշխատող տարրեր նախագծելիս պետք է հաշվի առնել, որ կոռոզիայի արագությունը մեծանում է հետևյալ դեպքերում.
- երբ իրար նման մետաղներ են շփվում (որքան մեծ է նրանց միջև էլեկտրոդների ներուժի տարբերությունը, այնքան բարձր է ոչնչացման էլեկտրաքիմիական գործընթացի ընթացիկ ուժը);
- մեխանիկական սթրեսի խտացուցիչների առկայության դեպքում (ակոսներ, ակոսներ, անցքեր և այլն);
- մշակված մակերեսի ցածր մաքրությամբ, քանի որ դա հանգեցնում է տեղային կարճ միացման գալվանական զույգերի;
- ապարատի առանձին մասերի ջերմաստիճանի զգալի տարբերությամբ (ձևավորվում են ջերմային գալվանական բջիջներ);
- լճացած գոտիների առկայության դեպքում (անցքեր, բացեր);
- ձևավորելիսմնացորդային լարումներ, հատկապես եռակցված հոդերի մեջ (դրանք վերացնելու համար անհրաժեշտ է նախատեսել ջերմային մշակում` եռացում):
Գնահատման մեթոդներ
Ագրեսիվ միջավայրում մետաղների ոչնչացման արագությունը գնահատելու մի քանի եղանակ կա.
- Լաբորատորիա - նմուշների փորձարկում իրականին մոտ արհեստականորեն մոդելավորված պայմաններում: Նրանց առավելությունն այն է, որ թույլ են տալիս կրճատել ուսումնասիրության ժամանակը։
- դաշտ - անցկացվում է բնական պայմաններում։ Դրանք երկար ժամանակ են պահանջում։ Այս մեթոդի առավելությունը մետաղի հատկությունների մասին տեղեկություններ ստանալն է հետագա շահագործման պայմաններում։
- Պատրաստված մետաղական առարկաների տեղում փորձարկում բնական միջավայրում։
