Коррозия. коррозия. 2тарау. Металдар коррозиясы туралы тсінік Коррозия туралы млімет
 Скачать 3.16 Mb.
|
|
2.5. Электрохимиялық коррозия Электрохимиялық коррозия деп- электроөткізгіштікке ие сұйық электролиттермен электрохимиялық әрекеттесу нәтижесінде металдардың өздігінен бүлінуін айтамыз. Мұндай электролиттерге су, қышқылдардың судағы ерітінділері, сілті, еріген тұзарды жатқызуға болады. Электрохимиялық коррозия кең тарлған және оның көптеген түрлері бар. Электрохимиялық коррозияның себебі –қоршаған ортамен әрекеті металл бетінің әртүрлі жерлерінде өтетін үрдістермен сипатталады. Коррозия өнімі тек анодты бөліктерде пайда болады. Электрохимиялық коррозия көптеген металдардың термодинамикалық тұрақтылығының төмендігі және олардың иондық қалыпқа кезінде металлдың өтуге ұмтылысы. Электрохимиялық механизммен коррозиялық үкелесі түрлеі өтеді: Электролиттегі коррозиялар – электр тогын өткізетін сұйық ортадағы металлдар коррозиясы. Электролиттің түріне байланысты коррозияны қышқыл ертінділерінде, сілтіде және тұзда ажыратуға болады. Электролит құрамын коррозия үрдісінің механизмі анықтайды, ол оның кинетикасы мен етеді. мысалы, егер электролит құрамында олармен әрекеттесу нәтижесінде металл бетінде баяу еритін тұздар қабығы пайда болатын аниондар мен тотықтырғыштардың болуы коррозия жылдамдығын төмендетеді. Электролиттерде еріген оттегі металдардың коррозиялық үрдісіне тежеуіш және жылдамдатқыш әсерін тигізеді. Коррозия үрдісіне электролит концентрациясы да әсер етеді. Электролиттегі тұздардың консентрациясы өсуіне байланысты барлық табиғи ортада дерлік коррозия жылдамдығы алдымен қандай-да бір максимумге дейін –өсіп одан кейін оттегінің ерітіндісінің төмендеуінің және катодты үрдістің қиындауының нәтижесінде бәсеңдейді. Сонымен қатар электролит температурасы коррозия жылдамдығына әсер етеді. Бұл температура көтерілуіне байланысты электролиттердің электроөткізгіштігі артуымен түсіндіріледі. Электролит температурасының өсуіне байланысты коррозия жылдамдығы кейде он немесе жүз есе өсуі мүмкін. Топырақты коррозия деп – топырақты электролит әсерінен пайда болатын жер асты металлдық жабдықтарының коррозиясын айтамыз. Топырақты электролиттермен байланыстағы металдық өнімдердің бетінде металдың немесе электролиттің біркелкі ұқсас көптеген коррозиондық элементтер пайда болды. Сурет-8 Топырақты аймақтағы будың пайда болуы  Биокоррозия деп –әсерінен жүзеге асатын топырақ коррозиясының жеке жағдайын айтамыз. Олардың өмір сүруі нәтижесінде коррозиялық үрдістерді жылдамдататын заттар пайда болады. Табиғатта қалпына келтіруші оттексіз кеңістікте дамып өмір сүретінбактериялар кеңінен тараған. Олардың әрекеті нәтижесінде темірмен қосылғанда күкіртті темір беретін күкіртті сутек пайда болады. Сульфатты қалпына келтіруші анаэробты бактериялар әдетте суда, батпақта, ағынды суда, мұнай скважиналарында, терең тұнбаларда, топырақта, цементте өмір сүреді. Бұл бактериялалдың көбеюіне ең қолайлы орта топырақтың 25-30°С –тағы pН=5/9 (оптимальды 6-7, 5). Темір аэробты бактериялардың тіршілік әрекеті коррозия өнімі ретінде темірдің гидрототығының ерімейтін қабықшасының бөлінуімен қатар жүреді Сурет-9 Құбырдың бактериалар әсерінен коррозияға ұшырауы  Атмосфералық коррозия дегеніміз – ауа атмосферасындағы немесе кез-келген ылғалды газ ортасындағы металдар коррозиясы. Ауадағы ылғалдың жоқтығына байланысты темір төмен жылдамдықпен коррозияға ұшырайды. Мысалы, шөлде болаттан жасалған бұйымдар ұзақ уақыт жылтырлығын сақтайды. Атмосфералар ылғалдылығына, температурасына және ластануына байланысты бірнеше түрге бөлінеді, сондықтан атмосфералық коррозия жылдамдығы әр аймақта әртүрлі болады. Теңіз жағалауына неғұрлым жақынырақ болса, ауа соғұрлым болып келеді. Өндірістік облыстарда ауада күкірт қышқылына айналатын SO2 –нің айтарлықтай үлкен мөлшері пайда болады. Қозғалтқыштардың ішкі жануы кезінде атмосфераға бөлінетін NO көп мөлшерде пайда болады.Қалалар мен өндіріс орталықтарында атмосфераға көп мөлшерде бөлінеді. Атмосфераны оның агрессивтілігіне байланысты төмендегі басты типтерге бөлуге болады: ауылдық және арктикалық. Атмосфераның агрессивтілігіне әсер ететін ерекше факторлар болып табылатын (газбардан басқа) шаң және ылғал. Атмосфералық жағдайда пайда болатын таттанған қабықшалардың қорғану қасиеттері болуы мүмкін. Бұл жағдайда коррозия жылдамдығы уақыт өте келе бәсеңдейді. Электрокоррозия деп электрофицирленген немесе басқа өндірістік электрқондырғылары мен құрылыстарынан тұрақты сызықтары, жерасты металдық құрылыстарға катодты қорғау орнату кеткен ғимараттарға енуінен пайда болатын жерасты металлдық құрылыстардың коррозиясын айтады. Бұл токтар жылжымалы токтар атауына ие болды және олардың көлемі мен бағыты уақыт бойынша өзгеруі мүмкін. Электрокоррозия үрдісінің интенсивтілігін сипаттаудың басты мөлшері жер асты құрылысынан топыраққа ағатын және болып табылады. Жер асты құрылысындағы токтың кету мөлшері көптеген факторларға байланысты, атап айтқанда: - жердің салыстырмалы кедергілері; - жердегі жылжымалы токтың мөлшері - жылжымалы токтар мен жерасты құрылыстары көздерінің өзара орналасуы; - жер асты құрылысындағы оқшауланған сыртқы қабаттың жағдайы; - жерасты құрылыстарының бойлық қарсыласуы Сурет-10 Металдың су әсерінен болған коррозиясы  Байланыстық коррозия дегеніміз - әртүрлі электрохимилық потенциалға ие екі металдың электрлік байланысынан пайда болған коррозия. Кернеудегі коррозия металда коррозиядлық орнының және механикалық кернеудің біркелкі әсерінен пайда болады. Саңылаулы коррозия деп тар тесіктердегі арқылы металдың коррозиялық бүлінуінің жылдамдауын айтамыз. Коррозиялық эрозия деп коррозиялық орта мен үйкелісінің бір мезгілдегі әрекетін айтамыз. Коррозиялық кавитация дегеніміз – қоршаған ортаның бір мезгілдегі коррозионды және соқпа әсерінен пайда болады (центрден тепкіш насостардың жұмыс дөңгелектерінің күрекшелерінің коррозиясы, кемелердің ескіш винттерінің күрекшелерінің бүлінуі). Құрылымды коррозия қорытпаның құрылымының біртекті болмауымен түсіндіріледі. Бұл кезде белсенділігі нәтижесінде коррозиондық бүлінудің жылдамдатылған үрдісі жүреді. Термобайланысыты коррозия температура градиенті есебінен пайда болады және ол металл бетінің қызуының біркелгі болмауына байланысты. Сурет-11   Материал бөлігінің бүлінуі Қуысты қысу, ағысты кесу Қысым толқынының кавитациялық аймағы Кавитация ядросы  2.6. Адасқан тоқтардың коррозиясы Адасқан тоқтардың көзі болып электрленген темір жол линиялары, трамвайлар, метрополитен, «сым-жер» жүйесі бойынша жұмыс атқаратын тұрақты тоқ тасымалдау линиялар, жер асты металл құрылымдарын катодтық қорғаныс құралдары болып табылады. Қоректендіруші көздің оң полюсы түйіспелік сымға, ал терісі рельстерге қосылады. Электрмен қамтудың мұндай сұлбасында тартымдылық тоқтары қоректендіруші фидерлер бойымен түйіспелік желі арқылы және тоқ қабылдаушы арқылы электроноз қозғалтқышына түседі, ал содан кейін доңғалақтар мен рельстер арқылы қосалқы станциялардың теріс шиналарына түседі. Рельстер жерден толығымен оқшауланбағандықтан, тартқыш тоқтың бір бөлігі жерге кетеді. Тоқтың жерге кетуіне мүмкін шарттарда жерге кететін адасқан тоқтың күші тартқыштық тоқтың жалпы күшінен 70-80% құрайды, яғни ондаған және жүздеген ампер 0,0015мА/  асатын жылыстау тоғының орташа тәуліктік тығыздығы, жерасты метал құрылымдары үшін өте қауіпті деп саналады.Адасқан тоқтар жерге өтіп, өз жолында кездесетін жер асты металдық құрылымдарына өтіп кетеді, себебі, металдың кедергісі жердің кедергісінен кіші болады. Тоқ металды құрылым бойында қосалқы станцияның минустық шинасына қайтуына қолайлы шартты кездестірмейінше қозғалып жүре береді. Адасқан тоқтардың әсер ету радиустары тоқ тасымалдау құрылымдарынан бірнеше ондаған км-ге дейін жетеді. Адасқан тоқтардың құбырларға ену және олардан жерге шығу жолдарында электрохимиялық реакциялар жүріп өтеді. Тоқтардың жүріп өту аумағында катодтық үрдіс өтеді, ол топырақтың сілтіленуіне әкеп соқтырады, ал кей жағдайда оттектің бөлінуіне алып келеді. Тоқтардың топыраққа шығу орындарында анодтық аймақтар түзіледі, мұнда тоқ көзіне тура пропорционал металдық күшейтілген еруі жүреді. Электрокоррозия үрдісінің қарқындылығын сипаттайтын негізгі шама тоқ күші болып табылады, яғни жылыстау тоғының тығыздығы. Бірақ мұнда жылыстау тоғының тек сызықтық тығыздығын өлшеу мүмкін болады, яғни жер асты құбыр өткізгішінен келетін тоқ күшпен өлшенеді. Адасқан тоқтар тығыздықтарынан басқа потенциалдар мәнімен сипатталады. Бірақ, потенциал мәні тек коррозиялық үрдістің мүмкіндігін көрсете алады, яғни жер асты құрылымдарынан тоқтың келуін немесе кетуін ғана бірақ зақымдалған металдың санын бағалау мүмкіндігін бермейді. Үлкен оң потенциалда, оқшаулаудың жоғары кедергісінде жылыстау тоының тығыздығы үлкен емес және коррозиялық зақымдану да аз болады. Ең үлкен қауіптілікті болып тоқтың жер асты құрылымдары бетінде қалыпсыз таралуы, себебі жылыстаудың қалыпсыздығы металдың бірден зақымдалып бұзылуына алып келеді. Айналмалы адасқан тоқта қауіпті болып саналады, бірақ мұнда металдардың зақымдану жылдамдықтары тұрақты тоқпен салыстырғанда әлдеқайда аз болады. Адасқан тоқтар қозғалмаған немесе нашар қозғалыстық жер асты метал құрылымдарының бірнеше ай ішінде істен шығып қалуын болдырады. Сурет-12 Адасқан тоқтың әсеріндегі коррозия   Адасқан тоқтардың әсерінен газ құбырындағы коррозия сызбасы Рельстерден шыққан адасқан тоқтардың сызбасы  1-құбыр желісі 2-вольтметр 3-байланыс кабелдері 4-электрлі поезд 5-байланыс желісі 6-тартқыш қосалқы станция (ТП) 7-рельс 8-ТП-ның жұту аймағы 9-анодты аймақ 10-белгі аймағы 11- катодты аймақ 2.7. Газды коррозия Газдық коррозия – химиялық коррозияның ең кең тараған түрі. Ол қорытпаның газбен жоғары температурада әрекеттесуі нәтижесінде жүзеге асады. Темірдің, болат және шойынның газдық коррозиясының келесі түрлері бар: тотығу, көмірсутексіздендіру, сутекті сынғыштық, шойынның «өсуі». Темірдің, болаттың, және шойынның тотығуы оларды ауа немесе отынның жану өнімі ортасында қыздырғанда жүзеге асады. Бұл кезде металл металлдың оттегімен тотықты қосылыстарынан тұратын қабыршақ қабатымен қапталады. Болатты және шойынды көмірсутексіздендіру көміртектің оның бетіне металлдық диффузиясы нәтижесінде жоғағы температурада өтеді. Нәтижесінде үстіңгі бетіне жақын болат қабаты көмірсутектің едәуір соның бетінің тозу шыдамдылығы бәсеңдейді. Болат пен шойынның көмірсутексізденуіне қарсы беріктілігін арттыру үшін оларға қапталған элементтер қосады, мысалы, алюминийдің, хром және вольфрамның, марганецтің біраз мөлшері. Болаттың сутекті сынғыштығы оны сутегі ортасында жоғары температурада (300°С жоғары) және жоғары қысымда кезінде пайда болуы мүмкін. Бұл жағдайларда сутегінің металда болады. Осы үрдіс нәтижесінде болаттың беріктілігі төмендейді, онда сынықтар пайда болуы мүмкін. Шойынның өсуі шойын өнімдерінің өлшемдерінің айтарлықтай өсуімен және олардың беріктілігінің төмендеуімен жалғасады. Ол металлдың өнімдерінің шеттерінің кристаллит аралық тотығуының нәтижесінде пайда болады. Пайда болатын тотықтардың көлемі тотыққан металл көлемінен үлкен болғандықтан өнімнің деформациясы пайда болады. Өсуге кремниймен, никельмен, хроммен, марганецпен қапталған шойындар жақсы қарсы тұра алады. Газды коррозия процесінің жылдамдығы келесі факторға тәуелді: балқыма құрамы, газды орта сипаты, орта температурасы, түзілетін коррозоя өнімдерінің қорғау қасиетіне, газды ортаның әсер ету объектісіне, уақытына байланысты. Сурет-13  Кеуекті қышқыл қабаттың түзілуі бірнеше сатыдан өтеді: 1) фаза бөлімдерінің бетіне газдарды тасымалдау; 2)металл бетінде газдың адсорбциалануы; 3)химиялық өзара байланыс; 4)коррозия өнімдерін бұру (возгонка) 2.8. Металдардың бейэлектролиттердегі коррозиясы Металдардың бейэлектролиттердегі, яғни электр тоғын өткізбейтін сұйық орталардағы (мұнай, мұнай өнімдері және басқа да органикалық қосылыстар) коррозиясы резервуарлар, құбырларға және басқа да тасымалдау мен мұнай сақтау жүйесіндегі жабдықтар үшін қауіп төндіреді. Мұнай және сутектер таза күйінде және сусыз металдарға қатысты белсенді емес. Құрамында күкіртті қосылыстар (меркаптандар,күкіртсутектер, күкіртті газ және т.б.) бар кезде олар коррозия сипатында қауіпті болады. Балқыған күкірт, сұйық бром металдармен айтарлықтай белсенді әрекеттеседі. Көміртекті болат төртхлорлы көміртекпен және басқа хлорығыстырылған еріткіштермен әрекеттескенде химиялық коррозияға ұшырайды. Күкірт қосылыстар мен күкірттің көміртекті болаттармен әрекеттесуі кезінде олардың бетінде сульфиттер қалыптасады. Күкіртсутек концентрациясы 0,05% кезінде болат коррозиясының жылдамдығы 5 мм/жыл жетуі мүмкін. Күкіртсутектің және басқа күкіртті қосылыстарына алюминий, хром, кремний, алюминий қосылыстары бар болаттар және хромникельді болаттар анағұрлым қарсыласады. Коррозияның күшеюіне сондай-ақ орта температурасының жоғарылауы және сұйықтағы ерітілген оттегінің бар болуы әсер етеді. 2.9. Металдардың атмосфералық тоттануы Металдардың атмосфералық тоттану-тоттанудың кеңінен таралған бір түрі. Ол металл бетінің ылғалдану деңгейіне байланысты және осы белгі бойынша үш түрге бөлінеді: 1)дымқыл атмосфералық тоттану(ауаның салыстырмалы ылғалдылығы-100%) металл бетінде ылғалдың көзге көрінетіндей қабықшасының болуы; 2)ылғал атмосфералық тоттану металл бетінде ылғалдың көзге көрінбейтін қабықшасының болуы, ол капилярлық адсорбциялық немесе химиялық конденсацияда түзіледі; 3)метал бетіндегі ылғалдың толығымен болмауындағы құрғақ атмосфералық коррозия. Қазіргі жағдайда тоттанудың барлық түрлері бір-біріне ауысады. Ылғал қабатының қалыңдығына байланысты атмосфералық тоттану жылдамдығы өзгереді. Ол жылдамдық құрғақ атмосфералық тоттану үшін ең жоғары мәнге жетеді және электролиттегі аталған металдың коррозия жылдамдығын сипаттайтын белгі бір тұрақты мәнге дейін төмендейді. Атмосфералық тоттану механизімі электрохимиялық және химиялық коррозияны қамтиды. Дымқыл жән ылғалды атмосфералық коррозия негізінен катодтық поляризациямен және оттектік деполяризациямен бірге жүреді. Сурет-14  Металдың атмосфералық тоттануының ерекшелігі-металл бетіндегі (су+тұздар+коррозия өнімдері) электролит қабатының кіші қалыңдығы. Осыған байланысты ауа оттегі металдың бетіне жеңіл енеді. Осыдан шығатын қорытынды, электролит қабаты қалыңдығының азаюымен бірге металдың атмосфералық коррозиясының катодтық үрдісі жеңілдейді де, ал анодтық үрдіс керісінше қиындайды. Сонымен қатар электролит қабатының кіші қалыңдығы коррозиялық микробулардың жұмысы барысында үлкен Омдық кедергіге алып келеді. Яғни, атмосфералық коррозия үшін бақылаушы фактор болып катодты-анодты-омдық бақылау саналады. Металдың атмосфералық коррозия жылдамдығына көптеген факторлар әсер етеді: 1) ауаның ылғалдылығы 2)ауа қоспалары 3)атмосфералық сипаты 4)географиялық аймақ 5)тотталатын металдың бетінің күйі 6)металдағы басқа да қосылыстардың болуы 7)температура Металдардың атмосфералық коррозиядан қорғау тәсілдері келесілерге негізделеді: 1)қорғаныстық жабындар(майлағыштар.,лактар,қабыршақтар,мырыштау, никельдеу,хромдау,фосфаттау,) 2)тотталатын металл бетіндегі электролит қабатының азаюы(ауаны құрғату және тазалау) 3)бақылаушы үрдістерге әсер ету 4)негізінен металдарды сақтауда және оларды контейнерлер немесе қаптамаларда тасымалдау барысында коррозияны баяулатқыштарды қолдану. 3-тарау. Құбырларды коррозиядан қорғау 3.1. Құбырларды коррозиядан сақтау тәсілдері Қазір ғылым мен тәжірибе коррозия процесін шектеудің, азайтудың, тіпті мүлдем болдырмаудың көптеген әдіс – тәсілдерін ұсынады. Жалпы алғанда, коррозиямен күресудің бірнеше бағыттары бар. Коррозия электролит ерітінділерінде өтеді. Ол белсенділігі төмен металдардың қатысуымен күшейе түседі. Электрондардын ауысуымен, микротоктың пайда болуымен жүреді. Тотықтырғыштар: электролиттердің гидраттанған ионы. Мысалы: тасымал құбырлардың, рельстердін, кеме корпусының, әр түрлі металдан жасалған конструкциялардың желінуі. Жоғары температурада бейэлектролит тотыктырғыштардың әсерінен бүлінеді. Тотықтырғыштар: О2, Cl2, SO2, және басқа газдар, әртүрлі отын түрлері, су буы. Мысалы, іштен жанатын қозғалтқыштардың, химиялық құрылғылардың, қондырғылардың, электр станцияларындағы құбыр тетіктерінің желінуі. 1) металл коррозиясы – металдардың сыртқы (коррозиялық) ортамен химиялық немесе электрхимиялық реакцияға түсуі салдарынан олардың бүліну процесі. Коррозия салдарынан металл бірте – бірте желініп өзінің бастапқы қасиетін жоғалтып, бұзылады. Металдардағы коррозияны болдырмау мақсатында металл құрамына коррозияға ұшырамайтын құраушылар енгізіледі (осындай әдіспен тоттанбайтын болаттар алынады): металл бетін бояу, лактау, оған эмаль жалату, сақтандырғыш май жағу; металл бұйымды мырыштау, никельдеу, кадмийлеу, хромдау, күміс және алтынмен қаптау арқылы коррозияға қарсы қорғаныс жасау әдісін қолдану; 2) бетон және темір – бетон коррозиясы – сыртқы жебір ортаның әсерінен бетонның және темір – бетонның босап бұзылуы (мүжілуі, коррозиясы). Су және су ерітінділері бетон арқылы өткенде, бетон құраушылары мен арматуралар өзара әсерлесуінен, бетон мен темір – бетон коррозияға ұшырайды. Қорғану тәсілі: коррозияға төзімді материалдар (цементтер, толтырғыштар), тығыздығы жоғары бетон қолдану, бетонның төзімділігін, су өткізбейтін құрамын, арматуралардың қорғаныс қабатының қалыңдығын арттыру, сыртын сырлап немесе үлпек (пленка) жабыстырып бетонның сіңіргіштік қабілетін әлсірету, т.б. қаптауларды қолдану арқылы коррозиядан сақтануға болады. |