1

IZBORNI KOLEGIJ

KOROZIJA I OKOLIŠ

Doc.dr.sc. Helena Otmačić Ćurković

Cilj kolegija

1. Upoznavanje s- okolišem- uzrocima zagađenja okoliša- procesima korozije metala i s njihovim utjecajem na okoliš.

2. Pregled metoda zaštite od korozijes posebnim osvrtom na metode koje zagađuju okoliš.

3. Traženje mogućnosti zamjene toksičnih sredstava zaštite novim netoksičnim sredstvima i metodama zaštite.

Izvedba kolegija

- predavanja

- seminarski rad

- vježbe

Konačna ocjena:

- kolokvij 60%

- seminarski rad 30%

- vježbe 10%

KEMIJSKA SVOJSTVA MATERIJALA

KOROZIJA MATERIJALA

Korozija je nenamjerno razaranje konstrukcijskihmaterijala koje je uzrokovano fizikalnim, fizikalno-kemijskim, kemijskim i biološkim agensima.

HRN EN ISO 8044: Korozija je fizikalno kemijsko međudjelovanje metala i njegova okoliša koje uzrokuje promjenu uporabnih svojstava metala te može dovesti do oštećenja funkcije metala, okoliša ili tehničkog sustava koji oni čine.

NACE: Razaranje materijala, uglavnom metala, uslijed reakcije s okolišem.

U današnje je vrijeme potrebno posvetiti puno više pažnje koroziji metala nego ranije zbog:

- povećane uporabe metala u svim područjima tehnologije;

- uporabe metalnih konstrukcija sve tanjih dimenzija koje ne toleriraju korozijske napade istog intenziteta kao teške, nekad upotrebljavane konstrukcije;

- uporabe metala za specijalnu primjenu (npr. u području atomske energije)

- uporabe rijetkih i skupih metala čija zaštita zahtijeva posebne mjere opreza

- pojačane korozivnosti okoline uslijed povećanog zagađenja vode, zraka i tla.

Energetika i komunalne

službeNaoružanje i skladištenje

nuklearnog otpada

Infrastruktura

Studija o troškovima korozije u SAD-u

Direktni troškovi: 137.9 milijardi $/godini

Ukupni procijenjeni troškovi 279 milijardi $/godini

Prijevozna sredstva

Industrija i obrti

Izvor: http://www.nace.org/uploadedFiles/Publications/ccsupp.pdf

2

Zašto metal korodira ?

l

E

Energetske promjene pri dobivanju i koroziji metala

metal

KO

RO

ZIJ

A

rude, oksidi produkti korozije

ME

TAL

UR

ŠKI

PR

OC

ESI

Klasifikacija korozije

Prema:

1.) mehanizmu djelovanja

2.) izgledu korozijskog napada

3.) korozivnim sredinama

1. Podjela korozije prema mehanizmu djelovanja

a) kemijska korozija

b) elektrokemijska korozija

Kemijska korozija

x Me + y/2 O2 ↔ MexOy

G = GP - GR

G – promjena Gibbsove energijeGP - suma Gibbsovih energija produkata GR - suma Gibbsovih energija reaktanata

Spontane reakcije G<0 U ravnoteži G=0Spontane reakcije G<0 U ravnoteži G=0

G = Go + RT ln Kp

Go - promjena standardne Gibbsove enrgijeKp - ravnotežna konstanta

22

y

p rK p O

Promjene slobodne standardne entalpije u reakcijama oksidacije

MexOy G0/ kJmol-1 MexOy G0/ kJmol-1

Ag/Ag2OAl/Al2O3

Al/Al2O3 H2OAl/Al2O3 3H2O

- 11,26-1577,6-1621,3-2293,9

Mo/MoO3

Nb/Nb2O4

Nb/Nb2O5

Ni/NiO2

- 678,3-1517,2-1808,7- 198,9

Au/Au2O3

Co/CoOCr/Cr2O3

Cu/CuOCu/Cu2OFe/FeO (vistit)Fe/Fe2O3 (hematit)Fe/Fe3O4 (magnetit)Mg/MgOMn/MnOMn/MnO2

Mn/Mn3O4

+ 163,3- 213,5-1047,5- 127,3- 146,5- 244,5- 741,5-1014,9- 569,8- 363,4- 466,4-1281,2

Ta/Ta2O5

Th/ThO2

Ti/TiO2

Ti/Ti2O3

V/V2O3

V/V2O4

V/V2O5

W/WO3

(žuti)W/WO2

Zn/ZnOZr/ZrO2

-1970,3-1172,7- 853,3-1448,6-1134,6-1331,4-1440,3- 764,1- 495,3- 318,6-1023,3

Brzina kemijske korozije ovisi o:

• Svojstvima metala

• Svojstvima korozivnog okoliša – temperatura, sastav, tlak, brzina gibanja

• Korozijski produktimaPilling- Bedworthov omjer

• Kompaktni slojevi PB = 1 do 2,5m

kp

V

VPB

3

Osnovni elektrokemijski pojmoviElektrokemija: znanost koja istražuje kemijske reakcije do kojih

dolazi uslijed djelovanja električne energije, odnosno kemijske reakcije koje proizvode električnu energiju= kemija električki nabijenih čestica

Elektrolit: vodljivi medij (voda) koji sadrži otopljene ione i / iliElektrolit: vodljivi medij (voda) koji sadrži otopljene ione i / ili plinove (O2)

Elektroda: vodljivi materijal (metal, ugljik) uronjen u elektrolitKatoda: elektroda na kojoj se odvija reakcija redukcije

(primanja elektrona)

Anoda: elektroda na kojoj se odvija reakcija oksidacije (otpuštanja elektrona)

Elektrokemijski članakElektrokemijski članak: sastoji se od dviju elektroda koje su elektronski vodiči te su uronjene u elektrolit i spojene preko vanjskog električnog kruga

Ukupna reakcija u elektrokemijskom članku odgovara sumi anodne i katodne reakcije.

Zbog principa očuvanja naboja količina naboja otpuštena u anodnoj Zbog principa očuvanja naboja količina naboja otpuštena u anodnoj reakciji (reakcijama) jednaka je količini naboja utrošenoj u katodnoj reakciji (reakcijama).

Elektrokemijski članak

Elektrolizer Galvanski članak

Galvanski članak

Procesi u članku se odvijaju spontano (G < 0)

Primjeri: baterije, akumulatori

Tok elektrona

CuSO4 ZnSO4

CinkSO4

2-

Bakar

o e e t o a

+ -

+: katodaCu2+ + 2e- → Cu

- : anodaZn → Zn2+ + 2e-

Elektrolizer

Tok elektrona-+Vanjski izvor

Proces se ne odvija spontano (G > 0)nego je potreban vanjski izvor struje

CuSO4 ZnSO4

CinkSO4

2-

Bakar

o e e t o a

+ -

+: anodaCu → Cu2+ + 2e-

- : katodaZn2+ + 2e- → Zn

Korozijski članak

- nastaje na površini metala uronjenog u elektrolit zbog razlike potencijala između anodnih i katodnih mjesta

-čine ga anoda, katoda, metalni vodič i vodljiva otopina-elektrolit

Fe

Anodno Fe → Fe2+ + 2e-

Elektrolit: HCl

područje

Katodno područje

e-

e-

e-

H+

H+

H2

Elektrolit: HCl

H+ H+ Cl-

Cl-Struja

jcorr

Elektrokemijska korozija

Otapanje metala u kiselini:

Me + 2H+ Me2+ + H2

anodni proces: Me (s) Me2+ (aq) + 2e-

katodni proces: 2H+ (aq) + 2e- H2 (g)

U prisutnosti kisika: 4H+ (aq) + O2 (g) + 4e- 2H2 O (l)

4

u neutralnom mediju

katodna reakcija: H2O + 1/2O2 + 2e- 2OH-

Reducens oksidacija Oksidans + ze-

redukcija

Ravnotežni elektrodni potencijal:E = Eo + RT/zF ln a / aE = Eo + RT/zF ln aox / ared

Eo - standardni elektrodni potencijal

Razlika elektrodnih potencijala može se termodinamički prikazati:

E = Ek – Ea = -G/zF

Uvjet za odvijanje korozijskog procesa je:G 0

Tablica standardnih elektrodnih potencijala

G = -zF(Ek – Ea)

Metal Eo / V

Au/Au3+

Au/Au+

O2 / H2O Pt/Pt2+ Ag/Ag+ Cu /Cu+

+ 1,50 + 1,40 + 1,23 + 1,20 + 0,79 + 0,52Cu /Cu

Cu/Cu2+ H2/H

+ Fe/Fe3+ Pb/Pb2+ Sn/Sn2+ Ni/Ni2+ Co/Co2+ Fe/Fe2+ Cr/Cr3+ Zn/Zn2+ Al/Al3+

Mg/Mg2+

+ 0,52 + 0,34 0,00 - 0,04 - 0,13 - 0,14 - 0,23 - 0,28 - 0,44 - 0,74 - 0,76 - 1,66 - 2,39

E / VNHE

PASIVNOSTKOROZIJA

IMUNITET

0

O2/H2O

H+/H2

Fe3+

Fe2+

Fe2O3

Fe3O4

Fe(OH)2

Pourbaixov dijagramza željezo

IMUNITETFe

0 7 14

pH2H+ + 2e- H2 E0 = 0V

E = E0 + (RT/F) ln aH+ = - 0.059 pH

4H+ + O2 + 4e- 2H2O E0 = 1.23 V

E = E0 + (RT/F) ln aH+ = 1.23 - 0.059 pH

PASIVNOST METALA

Pasivnost metala je stanje u koje neki neplemeniti metali (npr. krom, nikal, željezo, aluminij) mogu prijeći privremeno, pri čemu postaju kemijski otporni poput plemenitih metala.

Pasivnost je stanje visoke korozijske otpornosti metala pod uvjetima pod kojim su njihove reakcije termodinamički moguće, a usporene su povišenom anodnom kontrolom.

Imunitet–područje u kojem je termodinamički nemoguće odvijanje korozije.

Aktivna korozija - korozijski produkti topljivi u vodenom mediju.

Pasivnost –stabilni čvrsti produkt taloži preko cijele površine metala te sprečava danje otapanje metala.

Nehomogenost površine metala

5

Podjela korozije prema izgledu korozijskog oštećenja

Jednolika korozija (uniform corrosion)

- najčešći oblik korozije

-odvija se preko cijele površine metalaj p j p

- lako se uočava

• lokalizirani oblik korozije• najčešće nastaje zbog razlike u svojstvima

korozijskog okoliša ili samog materijala na mikroskopskoj razini:

Jamičasta (pitting) korozijaA K

mikroskopskoj razini:- pucanje pasivnog filma- defekti u zaštitnim prevlakama- nehomogenost metalne površine (nemetalni

uključci)

• opasniji oblik korozije od jednolike korozije jer se teže uočava i prati

Lokalna korozija nerđajućih čelika

Zrak

Pasivni film

Nerđajući čelik

• Pojava diferencijalne aeracije zbog prisutnosti vlage

Korozija u procijepu (crevice corrosion)

AK

- lokalizirani oblik korozije

Manje O2

Područje s više O2

j

- pojavljuje se na dijelu metala koji se nalazi u zaštićenom ili ograničenom okolišu u usporedbi s ostatkom metala:

- razlike u koncentraciji kisika - razlika u pH vrijednosti elektrolita- razlika u koncentraciji klorida

Interkristalna korozija (intergranular corrosion)

- lokalizirani oblik korozije koja se odvija uz granicu zrna metala ili legure

-do korozije uz granicu zrna dolazi zbog prisutnih preciptata i segregata

- teško se primjećuje a uzrokujeteško se primjećuje, a uzrokuje promjenu fizičkih svojstava metala (čvrstoće i žilavosti)

Transkristalna korozija- najčešće nastaje u visokolegiranim čelicima u prisustvu kloridnih iona isumporovodika

6

Kontaktna (galvanska) korozija

• Elektrokemijska korozija uslijed kontakta dva različita metala u prisutnosti elektrolita

• Metali čine galvanski par

Metal Eo / V

Au/Au3+

Au/Au+ Pt/Pt2+ Ag/Ag+ Cu /Cu+ Cu/Cu2+ H2/H

+ Fe/Fe3+ Pb/Pb2+ Sn/Sn2+

+ 1,50 + 1,40 + 1,20 + 0,79 + 0,52 + 0,34 0,00 - 0,04 - 0,13 - 0 14

mjedSn/SnNi/Ni2+ Co/Co2+ Fe/Fe2+ Cr/Cr3+ Zn/Zn2+ Al/Al3+

Mg/Mg2+

0,14- 0,23 - 0,28 - 0,44 - 0,74 - 0,76 - 1,66 - 2,39

ugljični čelik

Čelična zakovica(anoda)

Bakrene ploče(katoda)

Važan odnos anodne i katodne površine

Ovisi o:

- razlici potencijala (što su dva metala udaljenija u galvanskom nizu to je veći potencijal galvanske

Intenzitet galvanske korozije

korozije)

Galvanski niz

- uzima u obzir nastajanje korozijskih produkata u pojedinom mediju

-može se definirati i za legure Galvanski niz u morskoj vodi

KATODA KATODA

Tlo

Raspodjela anodnih i katodnih mjesta uzrokovana razlikom u materijalu

33

Stara cijev Stara cijevNova cijevKATODA KATODA

ANODA

Selektivno otapanje

• Korodira samo određena faza ili element iz legure

• Najčešći primjer decinkacija mjedi

• Decinkacijom dolazi do selektivnog otapanja cinka iz legure a ostaje porozna, bakrom bogata struktura

• Grafitna korozija sivog lijeva – otapanje željeza uz zaostajanje grafita

• Dolazi do gubitka mehaničkih svojstava legure

Posebne vrste korozijeNapetosna korozija, korozijsko raspucavanje uz naprezanje (SCC- Stress Corrosion Cracking)

-Nastaje uslijed zajedničkog djelovanja korozivnogmedija i mehaničkih (vlačnih) naprezanja

-Kako bi došlo do korozijskog raspucavanja uz naprezanjemora biti prisutna odgovarajuća kombinacija materijala, naprezanja i korozijskog okoliša

-Dolazi do ubrzane korozije metala, raspucavanja i loma

-Čisti metali otporniji su na SCC nego legure

-Može se odvijati intergranularno ili transgranularno ali uvijek okomito na smjer naprezanja

Korozijski zamor (corrosion fatigue)• Korozijski zamor–proces koji uključuje koroziju i izmjenično

naprezanje metala te obično dovodi do raspucavanja metala.

• Naprezanje koje uzrokuje korozijski zamor je cikličko ali mora imati neku vlačnu komponentu naprezanja

• Ne zahtijeva nikakav specifični korozijski okoliš j p j

• Čisti metali jednako su podložni kao i legure

• Napreduje transgranularno, tvoreći nerazgranate raspukline tupog vrha

• Raspukline rastu sporije nego kod SCC-a i unutar raspuklina stvaraju se korozijski produkti

• Ovisi o frekvenciji naprezanja

7

Vodikova krtost (Hydrogen Embrittlement

Difuzija vodika uzduž granice

Elektrolit

H

H

H

H

H

H

H H

HH H2

- do ove pojave dolazi kada jekatodna reakcija redukcija vodika

Javlja se- u kiselinama (dekapiranje)- kod prezaštite u katodnoj zaštiti- u prisutnosti H2S

Adsorbirani vodikDifuzija vodika kroz kristalnu rešetku

gkristala

- adsorbirani vodikovi atomi s površine difundiraju u metal i vežu se u molekulu

- tzv. otrovi (fosfor, arsen, antimon, sumpor, selen, cijanidi) sprečavaju rekombinaciju atoma vodika u molekulu

-metal postaje krhak

Tarna korozija (fretting corrosion)

proces koji nastaje na dodirnim površinama tijela pri oscilirajućim relativnim pomacima mikrometarskih veličina-može se smanjiti podmazivanjem radi smanjenja trenjatrenja

Erozijska korozija

•Nastaje zajedničkim djelovanjem korozije i erozije zbog protoka fluida

•Ovisna o brzini protoka fluida – nastaje iznad neke kritične brzine strujanja fluida

•Pojačana ako su prisutne krute čestice•Pojačana ako su prisutne krute čestice ili mjehurići, tj. u višefaznim sustavima

Kavitacijska korozija – oblik erozijskog napada zbog nastajanja (zbog lokalnog pada tlaka) i pucanja mjehurića blizu metalne površine pri čemu dolazi do oštećenja površinskog sloja metala

Biokorozija

• Vrlo česta na brodovima i u lukama uslijed djelovanja flore i faune

• Obraštaji na brodovima uzrokuju ubrzanu koroziju zbog organskih kiselina i mehaničkog odnošenja materijala

• Mikrobiološka korozija- upotreba baktericida

Mikrobiološka korozija-je korozija uzrokovana djelovanjem mikroorganizama u korozijskom

sustavu.-javlja se u tlu, u stagnantnim neutralnim otopinama ili vodi.

Anaerobna sulfatna korozija kao rezultat redukcijskog djelovanja sulfatnih anaerobnih bakterija (Desulfovibrio desulfuricans)

8 H2O 8 OH- + 8H+

4 Fe 4 Fe2+ + 8 e- (anoda)

8H+ + 8 e- 8H (katoda)

SO42- + 8 H S2- + 4 H2O ( katodna depolarizacija s bakterijom)

Fe2+ + S2- FeS (anoda)

3Fe2+ + 6 OH- 3 Fe(OH)2 (anoda)----------------------------------------------------4Fe + SO4

2- + 4H2O FeS + 3Fe(OH)2 + 2 OH-

3. Podjela korozije prema korozivnim sredinama

• Atmosferska korozija• Korozija u tlu• Korozija zbog lutajućih struja • Korozija u suhim plinovima

K ij l k li i• Korozija u neelektrolitima• Korozija u elektrolitima• Korozija u moru• Korozija u betonu• Korozija u ljudskom tijelu• Kontaktna korozija

8

Atmosferska korozija

- najrašireniji oblik korozije

Rezultat djelovanja:

- kisika

- vlagevlage

Različit intenzitet u :

- industrijskoj sredini

- gradskoj sredini

- morskoj sredini

- ruralnoj sredini

ANODA: 2M → Mz+ + ze-

KATODA: O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-

Parametri koji utječu na brzinu atmosferske korozije

Sastav metala, legure

Debljina elektrolita

Temperatura

Brzina atmosferske

Pasivni filmovi

Produkti korozije

Sastav elektrolita i fizikalna svojstva

atmosferske korozije

Atmosferska korozija

Željezni Kutub-stupkoji ne hrđa

Stanica za ispitivanje atmosferske korozije smještena na obali Atlantskog oceana, Korozijski laboratorij, NASA, Florida

http://corrosion.ksc.nasa.gov/corrosion_brochure_4.htm

Karta izokorozijskih linija područja

New South Wales u Australiji

Brzina korozije čelika m/god

9

Korozijska karta Sjeverne Amerike

Korozija metala u tlu obuhvaća lokalne elektrokemijske procese potpomognute djelovanjem vodene faze na površini metala.

Ovisi o: vrsti tla, sadržaju vlage u tlu, pristupu kisika iz atmosfere na metalnu površinu, biološkom (prisutnost sulfat reducirajućih bakterija) i kemijskom sastavu tla, sadržaju topljivih iona, pH vrijednost tla i dr.

Korozija u tlu

vrijednost tla i dr.

Diferencijalni aeracijski članak kod korozije u tlu

KATODA KATODAANODA

GlinaPjeskovito tlo Pjeskovito tlo

2 Fe 2Fe2+ + 4e-

O2 + 2H2O + 4e- 4OH-

Korozija uslijed lutajućih struja

-javlja se na podzemnim objektima, cjevovodima ili spremnicima koji nisu zaštićeni katodnom zaštitom

- nezaštićeni objekti postaju anode

1. El. kabel2. Ispravljač3. Struja u tračnicama4. Korozija5. Korozijska struja6. Anodno područje7. Prelazno područje8. Katodno područjeM Elektromotor

Korozija u neelektrolitičkim tekućinama

• Kemijska korozija

• Nafta i razna organska otapala

Korozija u elektrolitima

Elektrokemijska korozija

Javlja se u :Javlja se u :

- kiselinama

- kužinama

- otopinama soli (morska voda)

Korozija u moruKorozijske zone

-zona atmosferske korozije

-zona prskanja/plime-najveća brzina korozije

-uronjena zona

-zona morskog dna –mogućnost mikrobiološke korozije

10

Svojstva morske vode

Cl- ioni– izrazito agresivni-izazivaju depasivaciju nehrđajućeg čelika- korozijski produkti su topivi i ne sprečavaju daljnju korozijukoroziju- prisutni u nastaloj aerosoli – utječu na atmosfersku koroziju-brojni organizmi koji mogu dovesti do pojave obraštaja(mikroorganizmi, školjke, alge..)

Korozija u betonuU građevinarstvu je raširena upotreba armirano betonskih konstrukcija: beton

ojačan ugljičnim čelikom

Beton je lužnat medij (pH>12) i pri tim uvjetima čelik se nalazi u pasivnom stanju

Do korozije može doći zbog depasivacije čelika uslijed:-karbonatizacije – smanjuje pH porne vode u betonu- penetracija Cl- iona

Dolazi do: - nastanka pukotina i odlamanja zaštitnog sloja betona zbog povećanja volumena hrđe- gubitka poprečnog presjeka armature u betonu što uzrokuje smanjenje nosivosti konstrukcije- promjenu mehaničkih svojstava materijala (gubitak vlačne čvrstoće)

Korozija u ljudskom tijelu

• Sve veća primjena implantata – od plombi do umjetnih zglobova i srčanih umetaka

N j ž ij j bi k ibil ij l• Najvažnija svojstva: biokompatibilnost materijala, ne smije biti toksičan za okolno tkivo

• Važno je da materijali budu korozijski otporni jer je ograničen izbor tehnika za zaštitu od korozije

Međudjelovanje ljudskog organizma i implantata

• Ljudsko tijelo-slani elektrolit s otopljenim kisikom, temperaturom 37°C, pH oko 7,4 u slučaju upale pH pada do 5

• Može dovesti do propadanja implantata i gubitka njegove funkcije

• Izazvati reakcije odbacivanja implantata• Da bi se smanjila korozija implantata koriste se postupci

pretpasivacije: anodizacija (titanove legure) elektropoliranje (nehrđajući čelik, kobaltove legure)

• Prevlačenje nehrđajućeg čelika hidroksiapatitom (povećanje korozijske otpornosti i biokompatibilnosti)

Korozijska ispitivanja

• laboratorijska

• terenska

• eksploatacijska (pogonska)

11

Svrha korozijskih ispitivanja

• izbor optimalnih konstrukcijskih materijala

• razvoj novih konstrukcijskih materijala

• utvrđivanje korozijskog ponašanja određenog konstrukcijskog materijala tj. područje njegove upotrebljivosti

• kontrola kvalitete konstrukcijskog materijala ili provođenja zaštite

• izbor zaštitnih postupaka ili sustava zaštite

• određivanje djelotvornosti novih zaštitnih postupaka

• određivanje agresivnosti nekog medija

• dijagnostika oštećenja

• istraživanje mehanizma korozije i zaštite

Metode ispitivanja korozije

• kontrola površine metala

• gravimetrijske metode

• volumetrijske metode

• analitičke metode• analitičke metode

• konduktometrijska metoda

• mjerenje dubine pitinga

• ubrzane metode

• elektrokemijske metode

Metode ispitivanja korozije

Kontrola površine metala:

- vizualni pregled promjena na metalu

- optičke metode

- indikatori anodnih i katodnih mjesta na željezu

Feroksilna proba: kalijevheksacijanoferat / K3Fe(CN)6 /p j j 3 ( )6

daje sa Fe2+- ionima plavo obojenje tzv. Berlinsko modrilo

KFe/Fe(CN)6/ koje je indikator za anodna mjesta. Fenoftalein

je u lužnatom crven pa su katodna mjesta obojena crveno

Anodna reakcija: Fe Fe2+ + 2e-

Katodna reakcija: H2O + 1/2 O2 + 2e- 2OH-

- defektoskopske metode

RTG, UV, magnetske i elektromagnetske zrake, fluorescentni i radioaktivni indikatori za pukotine

id ifik ij k ij kih d k- identifikacija korozijskih produkata

Kemijske analize, Röntgenska difrakcija, infracrvena difrakcija, elektronski mikroanalizator(mikrosonda), Auger-ova spektroskopija, NMR (nuklearna magnetska rezonancija)

Gravimetrijske metode

- metoda mjerenja gubitka mase

Brzina korozije: v = m / S t, [kg m-2d-1]

m - razlika u masi prije i nakon pokusa,

S - površina uzorka

t - vrijeme trajanja pokusa

- metoda mjerenja prirasta masekod korozije u vrućim plinovima

Određivanje brzine korozije u postrojenju

Kuponi za gravimetriju- najjednostavnija metoda

- pločice ili cilindri koji se postavljaju u postrojenje

- određuje se promjena mase nakon izlaganja kako bi se j p j g jodredila brzina korozije

- daju sliku o prosječnoj brzini korozije

- pogodno za sustave kod kojih ne dolazi do naglih promjena brzine korozije

- moguć vizualni pregled kupona

12

Izgled kupona prije i nakon izlaganja korozivnom mediju

Volumetrijske metode

- mjerenje volumena razvijenog vodika

Me Me2+ + 2e-

2H+ + 2e- H2 masa korodiranog metala iz:

pV=nRTpV=nRT

- mjerenje volumena potrošenog kisika

Me +1/2O2 MeO

Volumetrijsko mjerenje količine razvijenog vodika

Određivanje električnog otpora(konduktometrijska metoda)

• Najstarija elektronička metoda za mjerenje brzine korozije u industriji (1940-te)

• Česta primjena u naftnoj industriji• Česta primjena u naftnoj industriji

• Žičani element (načinjen od metala koji nas zanima) pričvršćen na odgovarajući nosač i izložen kapljevitom ili plinovitom korozivnom mediju

• Žičani element se stanjuje uslijed korozije a korozijski produkti povećavaju električni otpor

Aparatura za

mjerenje

električnog otpora

13

Određivanje električnog otpora

PREDNOST• Omogućuje kontinuirano praćenje korozijskog

procesa (u kontrolnoj sobi)

NEDOSTACI• Uzorak je potrebno promijeniti nakon što se

istroši• Ne može se odrediti da li se radi o lokalnoj ili

općoj koroziji

Primjena

• Industrijska postrojenja

• Atmosferska korozija

• Praćenje djelotvornosti katodne zaštite

• Korozija karoserije vozila

• Korozija armature

• Zrakoplovi

Analitičke metode

Određivanje koncentracije korozijskih produkata u otopini, volumetrijskim, spektrofotometrijskim, kolorimetrijskim, polarografskim i drugim metodama

Mjerenje dubine pittinga

Mikrometarski komparator s kazaljkom i šiljastim pipalomMikrometarski komparator s kazaljkom i šiljastim pipalomkoji se nekom silom (oprugom) utiskuje u žarište korozije

Mjerenje promjene dimenzija (mikrometarskim vijkom)

Ubrzane metode

Komore za simuliranje i ubrzavanje atmosferske korozije:

1. Klima komora je termostatsko-higrostatski uređaj kojiomogućuje programiranje promjene vlage i temperature u ciklusima. Široki raspon temperatura (od -50°C do + 80°C) irelativne vlažnosti (od 10 do 100%).( )

2. Industrijska (Kesternichova) komora je uređaj s industrijskomatmosferom (H2S, SO2, CO2 itd.).

3. Slana komora simulira morsku atmosferupomoću raspršenih kapljica otopine NaCl.

Potencijal otvorenog kruga-korozijski potencijal

• Potencijal elektrode kada na nju nije narinut vanjski napon, odnosno kroz nju ne teče struja

E /V

t / s

Mjerenje korozijskog potencijala

• U korozijskom članku nemoguće je izmjeriti potencijale parcijalnih korozijskih reakcija – mjeri se potencijal prema nekoj referentnoj elektrodi

VRadna elektroda

Referentna elektroda

14

Mjerenje potencijala

Mjerenje EMS između radne elektrode i neke referentne elektrode koja ima poznat i konstantan potencijal:

Standardna vodikova elektroda Zasićena kalomel elektroda

Hg2Cl2 + 2e- 2Hg + 2 Cl-

E = E0 - (RT/F) ln aCl-

2H+ + 2e- H2

E0 = 0 VE = E0 + (RT/F) ln aH+ = 0 V

= 0.256 – 0.059 log aCl-

= 0.241 V (zas. KCl)

Mjerenje brzine elektrokemijske korozije

Provode se u elektrokemijskoj ćeliji

Radna elektroda – na njoj se odvija elektrodna reakcija koja nas zanima

Protuelektroda – na njoj se odvija druga reakcija, služi za zatvaranje strujnog kruga

Referentna elektroda – služi za mjerenje potencijala radne elektrode

Aparatura

1

2

3

5 6

1. Računalo2. Potenciostat3. Elektrokemijska ćelija

4. Platinska elektroda5. Zasićena kalomel elektroda6. Radna elektroda

3

Određivanje brzine elektrokemijske korozije

Tehnike sa

a) istosmjernom strujom (DC tehnike directa) istosmjernom strujom (DC-tehnike, direct current technics)

b) izmjeničnom strujom (AC-tehnike, alternating current technics)

DC-tehnike

- polarizacijske metode mjerenja (potenciostatska i galvanostatska polarizacija)

-cilj mjerenja je snimanje krivulja polarizacije struja-napon

U elektrokemijskoj kinetici reaktanti su nabijene čestice pa se na brzinu reakcije može utjecati promjenom potencijala

U ravnotežnom stanju j = janodna = jkatodna E=Eok

Na potencijalima različitim od potencijala otvorenog kruga:janodna jkatodna