Mekanika e shkatërrimit I-Thyerjet për shkak të korrozionit

NDIKIMI I KORROZIONIT NDAJ SHKATERRIMIT

Korrozioni paraqet degradimin e materialit nepermjet bashkeveprimit kimik ireverzibil te tij me mjedisin rrethues. Termi korrozion te shumten e rasteve i referohet degradimit te metaleve, por vlen te theksohet se mund te iu referohet edhe materialeve polimerike, betonit, drurit dhe materialeve tjera.

Të gjithë materialet në njëfarë mënyre pavarsisht përbërjes kimike dhe prejardhjes, bashkëveprojnë me mjedisin rrethues dhe në këtë mënyrë i nënshtrohen degradimit deri në shkatërrimin total. Të gjithë materialet tradicionale (klasike) duke filluar nga druri e deri te metalet, gjatë eksploatimit të tyre, gradualisht e ndryshojnë formën e tyre. Gjatë fazës së eksploatimit shkaktohen ndryshime të mëdha: materiali u nënshtrohet ngarkesave mekanike dhe ndikimit të mjedisit rrethues dhe kështu vjen deri te ndryshimi i përbërjes kimike dhe strukturore duke u vjetruar dhe në fund shkatërrohet tërsisht.

4%

Faktoret qe ndikojne ndaj korrozionit:Lloji i materialit,Lloji i perpunimit te materialit,

Temperatura, respektivisht

gradienti i temperatures,Ambienti, mesi ku gjendet materiali.Intensiteti i sforcimit, etj.

Një prej katastrofave (shkatërrimeve) më të mëdha që ka ndodh si pasojë e dëmtimit nga korrozioni është ajo e F-kës Union Carbide Corp., për prodhimin e pesticideve në Bhopal-Indi në vitin 1984, ku erdhi deri te rrjedhja e gazit metil izocijanat. Në këtë katastrofë vdiqën afro 3000 vetë brenda 72 orësh dhe vlerësohet se edhe 8000 të tjerë kanë vdekur si pasojë e ndikimit të mëvonshëm të këtij gazi. Afro 500.000 të tjerë kanë mbetur me pasoja shëndetësore për shkak të ekspozimit nga ky gazë.

System Potential in V

Noble end Au / Au3+ +1.5

Ag / Ag+ +0.80

Cu / Cu2+ +0.34

H2 / H+ 0.0

Pb / Pb2+ −0.13

Ni / Ni2+ −0.25

Fe / Fe2+ −0.44

Cr / Cr3+ −0.74

Zn / Zn2+ −0.76

Al / Al3+ − 1.66

Active end Li / Li+ −3.05

Standard electrode potential of metalsStandard potential at 25oC

Increasing propensity to dissolve

Në Flixbourg-Britania e Madhe, në vitin 1974 ndodhi një prej shpërthimeve më të mëdha pas luftës së dytë botërore. Nga ky shpërthim u shkatërrua në tërsi Fabrika NYPRO dhe me këtë rast humbën jetën 28 vetë.

Shkaku i këtij shpërthimi ishte korrozioni nën tension i një prej reaktorëve për oksidimin e cikloheksanit. Materiali për prodhimin e këtyre reaktorëve ka qenë çeliku me trashësi 12.3mm.

Shpërthimet e tubacioneve (gypsjellësave) për përcjelljen e fluideve të ndryshme janë raste të shpeshta, që ndodhin për shkak të korrozionit dhe që pasohen me dëme të mëdha materiale, degradim të ambientit dhe viktima njerëzore.

Korrozioni i betonarmese

PITTING CORROSION-korrozioni pikesor I gypit

PITTING CORROSIONSHAPE-Format e korrozionit pikesor

CREVICE CORROSION-Korrozioni përgjat plasaritjes

GALVANIC CORROSION-Korrozioni galvanik

INTERGRANULAR CORROSION-Korrozioni intergranular

STRESS CORROSION CRACKINGPjeset perberese te konstruksioneve te

ndryshme , gjate kombinimit te sforcimit ne terheqje dhe te mjedist korroziv mund te shkaktoje thzerje paraprake te ketzre pjeseve, perkatesisht konstruksionit nen kufirin e rrjedhshmerise.

Ky fenomen (dukuri) njihet me termin krijim i plasritjeve te indukuara nga mjedisi (Environmentally induced cracking -EIC),qe ndahet ne dy kategori:Plasritje te krijuara nga veprimi i sforcimit terheqes

dhe korrozionit (stress-corrosion cracking (SCC), dhe plasaritje te krijuara nga prania e hidrogjenit (hydrogen-induced cracking (HIC),

Plasaritje te krijuara nga veprimi i lodhjes dhe korrozionit ( corrosion-fatigue cracking -CFC).

Plasritje te krijuara nga veprimi i sforcimit terheqes dhe korrozionit (stress-corrosion cracking (SCC)

Sforcimi në tërheqje

Plasaritje

Plasaritje te krijuara nga veprimi i lodhjes dhe korrozionit ( corrosion-fatigue cracking -CFC).

Sforcime ciklike

Plasaritje

Plasaritjet e krijuara per shkak te veprimit te perbashket te korrozionit dhe sforcimit (Stress Corrosion Cracking-SCC)

Keto plasaritje krijohen per shkak te veprimit te sforcimeve ne terheqje te materialit i cili gjendet ne mjedis korroziv.

STRESS CORROSION CRACKING-Korrozioni për shkak të veprimi të ngarkesave tërheqëse-tensokorrozioni

STRESS CORROSION CRACKING--Korrozioni për shkak të veprimi të ngarkesave tërheqëse-tensokorrozioni

• Internal cracking of lower strength steels (e.g. pipeline steels) due to high pressure hydrogen collecting at inclusions.

• sources of hydrogen– welding

– electroplating

– contact with gaseous hydrogen

– corrosion, especially in the presence of sulphides

• higher strength materials are more susceptible to hydrogen embrittlement

Tensokorrozioni (korrozioni per shkak te sforcimeve terheqese )Ky lloj i korrozionit njihet me termin:

TENSOKORROZIONI (stress corrosion cracking -SCC).Shkaterrimi qe paraqitet si rezultat i tensokorrozionit, zhvillohet ne tri faza:

inicimi i plasaritjeve,perhapja (propagimi) i plasaritjeve,shkaterrimi (thyerja).

Veprimi i njekohesishem i sforcimit ne terheqje dhe mjedisi korrodues shkakton deme te medha industriale per shkak te shkaterrimit pa paralajmerim te pjeseve perberese te konstruksioneve te ndryshme industriale.

Vlen te theksohet se veprimi korrodues ndodh pergjithesisht ne thellesi, duke krijuar ne menyre te vazhduar plasaritje te padukshme ne drejtim normal (pingul) me drejtimin e veprimit te ngarkeses.

Shkaterrimi per shkak te veprimit te njekohesishem te sforcimit dhe korrodimit, shkaktohet vetem nga veprimi I ngarkesave (sforcimeve) ne terheqje (terheqese) dhe jo nga veprimi I ngarkesave shtypse, te cilat perkundrazi sic eshte thene e dhe me pare e pengojne ate. Natyrisht se ketu ndikim keqberes manifestojne edhe sforcimet mbetese (te brendshme) me shenje pozitive (terheqes), qe shkaktohen nga lloji I prodhimit, lloji i perpunimit , eksploatimit ose servisimit.

Sforcimi veprues te tubacionet (gypsjellesit) shumten e rasteve ka karakter terheqes dhe te gypat mund te shkaktohet nga veprimi i: ngarkesave periferike, presionit te brendshem, ngarkesa mekanike nga mjedisi rrethues.

Shkaqet e inicimit te plasaritjeve jane te ndryshem:

-mekanike (punimi joadekuet me vegla joadekuate dhe me shpejtesi joadekuate,

-elektrokimike (paraqitja e korrozionit pikezor, pranija e joneve halogjene (joneve te klorit) te cilet e stimulojne shkaterrimin e cipes okside pasivizuese.

Plasaritjet e krijuara per shkak te pranise se Hidrogjenit Pajisjet qe punojne ne mjedis ku eshte i pranishem H2S cojne ne lirimin e atomeve te hidrogjenit qe difundojne ne celik dhe provokojne krijimin e plasaritjeve te ndryshme:Plasaritje te indukuara nga hidrogjeni (HIC-Hidrogen Inducet Cracking),Plasaritje nga bashkeveprimi i hidrogjenit dhe sforcimit (SSC-Sulphide Stress Corrosion Cracking),Plasaritje te indukuara nga hidrogjeni dhe te orientuara kah sforcimi (SOHIC-Stress Orientetd Hidrogen Induced Cracking

-Fluskat e hidrogjenit

-Gjate saldimit, Hidrogjeni H2 disocon ne 2H+ i cili ka tretshmeri te larte ne metalin e shkrire dhe difundon me shpejtesi te madhe,

-Gjate ngurtesimit atomet e hidrogjenit te disocuar bashkeverojne dhe formojne hidrogjenin molekular duke u krijuar shtypje e larte ne lokacionet defektoze qe shkakton sforcim vellimor dhe si rrjedhim krijohen plasaritjet.

H + + H + =2H + shtypje

HIC-Hidrogen Inducet Cracking),

SOHIC-Stress Orientetd Hidrogen Induced Cracking

Metodat e kontrollit te tensokorrozionitProva me ngarkese statike e kampioneve (mostrave) te lemuara,Prova me metodat e mekanikes se fraktures,Prova potenciodinamike.

Prova me metodat e mekanikes se fraktures

Perdorimi i ngarkeses konstante ne mostrat (kampionet) me plasaritje paraprake,

Matja e shpejtesise se rritjes se plasaritjes ne funksion te faktorit te intensitetit te sforcimit (Ks).

70

“Transgranular” SCC (“TGSCC”)

Cross section of stress-corrosioncrack in stainless steel.

71

“Intergranular” SCC (“IGSCC”)

Intergranular stress corrosion cracking of brass.

Shkaterrimi qe krijohet per shkak te plasaritjeve te indukuara nga veprimi i lodhjes nga ngarkesat me karakter terheqe gjate ciklit te veprimit dhe korrozionit ( corrosion-fatigue cracking -CFC), poashtu eshte dukuri e shpeshte, qe ndodh gjate eksploatimit te pjeseve-detaleve te ndryshme nen veprimin e njekohesishem te ngarkesave dinamike ciklike (lodhjes) me karakter terheqes dhe mjedisit korrodues. Ketu behet fjale per nje numer te madh te detaleve-pjeseve te ndryshme qe gjate eksploatimit vijn ne kontakt me ujin e njelmet (akse te helikave, kavo etj).

Corrosion Fatigue-Korrozioni i shkaktuar përgjat plasaritjeve të lodhjes

Corrosion Fatigue in 316L Stainless Steel-Korrozioni i shkaktuar përgjat plasaritjeve të lodhjes

Masat per mbrojtjen (pengimin) e shkaterrimit nga veprimi i njekohesishem i sforcimit dhe korrozionit:

Mbrojtja (veshja) e siperfaqes qe i nenshtrohet korrosionit,

Perdorimi i celiqeve me qendrueshmeri me te ulet mekanike,

Zvogelimi i kohes se ekspozimit te materialit ndaj korrozionit,

Zvogelimi i sforcimeve mbetese dhe sforcimeve tjera,Perdorimi i inhibitoreve,mbrojtja katodike,pershtatja per te jetuar me te si e keqe e

domosdoshne (live with it), etj.