Korozija 2013 63 Str

Embed Size (px)

Citation preview

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    1/63

    3. Korozija

    3.1.1. Uvod

    Pod korozijom se podrazumeva neeljeno razaranje materijala koje nastaje prifiziko-hemijskom ili elektrohemijskom dejstvu sa okolnom sredinom. Re korozija potie odlatinske rei ,,corrodere'' to znai nagrizati. Pored metala korozionom razaranju podleunemetali (beton, keramika, staklo i dr) i materijali otganskog porekla (drvo, plastine mase,tekstovi itd). Krozija nematela je obino povezana sa drugim mehanizmima razaranja(starenje, drobljenje, bubrenje) i zove se degradacija nemetala. Problemu korozionogoteenja i razaranja metalnih materijala se ve godinama posveuje ogromna panja.Iskustvo pokazuje da su otkazi usled problema sa korozijom, veoma znaajni, a statistikana svetskom nivou pokazuje da je teta koja nastaje usled delovanja razliitih oblikakorozije ogromna i da distie 10% od ukupne proizvodnje metala, a u industrijski razvijenimzemljama dostie 4-5% nacionalnog dohotka

    Pod korozijom metala podrazumeva se njegovo razaranje usled hemijskog ilielektrohemijskog dejstva spoljanje sredine, pri emu metal / komponenta legureprelazi u oksidno (jonsko) stanje. Kao rezultat odvijanja ovog procesa javlja sepostepeni, a esto i nagli gubitak osnovne funkcije elemenata sistema ili sistema ucelini. Korozija je proces kontrolisan difuzijom.

    inioci i njihove meusobne kombinacije koji utiu na pojavu korozije, ematski suprikazani na slici 3.1.

    Nepovoljne kombinacije dva navedena inioca, materijal radna sredina, izazivajupojavu i odvijanje korozionih procesa. Ukoliko pri tome u sistemu deluju i termomehaniki

    naponi, vei od predvi

    enih, odnosno dozvoljenih, onda su stvoreni uslovi, zavisno oduestalosti promena optereenja, za pojavu naponske korozije i korozionog zamora.

    Otpornost na koroziju nekog materijala zavisi od mnogo inilaca i predstavlja jedanod obaveznih ulaznih podataka pri izboru odgovarajueg konstrukcionog materijala, to jeematski prikazano na slici 3.2.

    Slika 3.1 inioci koji utiu na pojavukorozije

    Slika 3.2. ematski prikaz inilaca kojiutiu na izbor odgovarajuegkonstrukcionog materijala

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    2/63

    3.1.2. Globalna podela korozionih procesa i pojava

    Korozija moe da bude izazvana razliitim uzronicima i moe da ima vie pojavnihoblika, zbog ega se u literaturi sree veliki broj razliitih klasifikacija korozije, najee pomehanizmu i uslovima odvijanja. Prema mehanizmu procesa korozija se deli koroziju uneelektrolitima i elektrohemijsku ili koroziju u elektrolitima.

    Takoe, prema rasprostranjenosti i pojavnom obliku oteenja metala, razlikujemooptu i lokalnu koroziju.

    Postojee klasifikacije, u zavisnosti od uzroka pojave korozije i oblika oteenja, sunepotpune i nedovoljno precizne, to se objanjava odsustvom jedinstvene klasifikacije inomenklature korozionih procesa. Na primer, naziv korozionog procesa ponekad odraavauzrok njegove pojave (npr. kaustina krtost), a ponekad pojavni oblik (npr. interkristalnanaponska korozija), s tim to treba istai da u navedenom primeru moe da se radi o istomkorozionom procesu. U tabeli 3.1 prikazane su neke postojee klasifikacije korozionihprocesa koje su nainjene po razliitim kriterijumima.

    Tabela 3.1 Razliite klasifikacije korozionih procesa

    PO TIPU KOROZIJE

    OSNOVNI TIPOVIDODATNI TIPOVI (USLOVLJENI EKSPLOATACIONIM

    OSOBENOSTIMA) OPTA ILI RAVNOMERNA KOROZIJA, GALVANSKA ILI KOROZIJA DVA METALA, TAKASTA KOROZIJA (PITTING

    CORROSION), KOROZIJA U ZAZORU, INTERKRISTALNA KOROZIJA, SELEKTIVNA KOROZIJA JEDNOG

    ELEMENTA IZ LEGURE,

    KOROZIJA U USLOVIMA POREMEENEPH VREDNOSTI

    NAPONSKA KOROZIJA, EROZIONA KOROZIJA, VODONINA OTEENJA. BIOLOKA KOROZIJA

    KRATERSKA KOROZIJA , KOROZIJA KAO OTRICA NOA (KNIFE-LINE

    CORROSION), NAPONSKA KOROZIJA I KOROZIONI ZAMOR, POVRINSKO LJUSPANJE (EXFOLIATION), KOROZIJA OD TLA ILI IZOLACIJE, LJUTENJE I OKSIDACIJA. KOROZIJA U MORSKOJ VODI

    a) po stepenu rasprostranjenosti

    PO STEPENU RASPROSTRANJENOSTI

    OPTA KOROZIJA (EH / H) LOKALNA KOROZIJA

    PAROVODENA, SA RAVNOMERNIMSTANJENJEM ZIDA

    BAZNA KISELINSKA OPTA KOROZIJA NAPREGNUTOG

    METALA

    PAROVODENA, PITING KISELINSKA, PITING GALVANSKA KOROZIJA U ZAZORIMA INTERKRISTALNA / TRANSKRISTALNA KOROZIJA

    (RAZLIITIH UZROKA) U ZAZORIMA

    b) po stepenu rasprostranjenosti

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    3/63

    PO MEHANIZMIMA I USLOVIMA ODVIJANJA

    ELEKTROHEMIJSKA KOROZIJA (EH)HEMIJSKA

    KOROZIJA (H)KOROZIJA USLOVLJENAMEHANIKIM DEJSTVOM

    Rezultat stvaranja i delovanja mikrogalvanskih

    (korozionih) elemenata na granici metal radnasredina, kada je radna sredina elektrolit. KISEONINA U KISELOJ SREDINI U BAZNOJ SREDINI GALVANSKA ATMOSFERSKA BIOLOKA POD DEJSTVOM LUTAJUIH STRUJA U MORSKOJ VODI, ITD.

    UZ SADEJSTVO TERMOMEHANIKIHNAPONA, (PROMENLJIVIH / ZATEZNIH)

    KOROZIONI ZAMOR NAPONSKA KOROZIJA

    Rezultat hemijske

    reakcije izmeumetala i radnesredine, kada radnasredina nijeelektrolit.

    ISTOVREMENO ODVIJANJE EH I EH/H KOROZIJE SA UEEMATOMARNOG VODONOKA

    VODONINA KOROZIJA

    EROZIONA KOROZIJA

    kao rezultat erozionogdejstva korozione sredine

    FRETING KOROZIJAkao rezultat meusobnogtarenja dve metalne povrineu prisustvu radne sredine

    KAVITACIONAKOROZIJA

    kao rezultat pojave lokalnogudubljivanja metala usledproticanja radnog fluida i

    delovanja korozionih agenasa

    c) po mehanizmima i uslovima odvijanja

    PO VREMENU ODVIJANJA

    TOKOM EKSPLOATACIJE U ZASTOJU

    Svi oblici KISEONINA, KRATERSKA ATMOSFERSKA

    d) po vremenu odvijanja

    PO POJAVNOM OBLIKU

    PITING KOROZIJA(EH / H)

    INTERKRISTALNA KOROZIJA SELEKTIVNA KOROZIJA

    U vidu rupica, jamica ikratera. KISEONINA HLORIDNA KISEONINA POD

    NASLAGAMA

    U vidu prslina koje se prostiruinterkristalno, a koje su posledica: KAUSTINE KRTOSTI VODONINE KRTOSTI NAPONSKE KOROZIJE

    KOROZIONOG ZAMORA SENZITIZACIJE

    Razliiti pojavni oblici zbog:

    RASTVARANJA STRUKTURNEKOMPONENTE METALA KOJAJE MANJE TERMODINAMIKISTABILNA.

    e) po pojavnom obliku

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    4/63

    Razliiti pojavni oblici korozionih oteenja, nezavisno od uzroka i mesta nastanka,prikazani su na slici 3.4.

    Slika 3.4. Razliiti pojavni oblici korozionih oteenjaa - ravnomerna korozija, b neravnomerna korozija, c selektivnakorozija, d kraterska korozija, e jamiasta korozija, f takastakorozija, g prodorna korozija, h u vidu otrice, i u vidu prslina,

    j interkristalna korozija, k potpovrinska korozija, l slojevitakorozija.

    Slika 3.5. Slojevita korizijaniskougljeninogelika

    3.1.3. Korozija zavarenih spojeva

    Kao to je ve poznato, kod zavarenih spojeva se tokom zavarivanja, uz dejstvonaponskog i termikog gradijenta, javljaju razliite fazne i strukturne transformacije uosnovnom materijalu koje dovode do pojave neujednaenosti mehanikih osobina urazliitim zonama spoja. Pored toga, tokom zavarivanja uobiajeno se javlja i hemijska

    nehomogenost, koja je est uzrok pojave lokalnih vidova korozije.Na primer, u zoni topljenja, po zavretku ovravanja, metal ava ima

    karakteristinu strukturu livenja. Sloj koji poslednji ovrava najee ima izrazitodendritnu strukturu, za koju je karakteristina pojava likvacije, tj. lokalne hemijskenehomogenosti, zbog nedostatka vremena za difuziju atoma legirajuih elemenata.

    Takoe, u zoni uticaja toplote (ZUT), kod nerajuih elika i legura aluminijumaesto dolazi do izdvajanja sekundarnih faza po granicama zrna koje dovode do pojaveinterkristalne korozije.

    Pri zavarivanju postupcima sa topljenjem, u zavarenom spoju se pri zagrevanju ihlaenju javlja znaajno polje naprezanja. Posledino nastali zaostali naponi u mogu dadovedu do pojave hladnih prslina, pojave naponske korozije i vodonine krtosti tokom

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    5/63

    eksploatacije itd. Iz tih razloga se, obino posle zavarivanja, izvodi termika obradaarenjem, radi smanjenja zaostalih napona.

    Oblici korozije koji se vezuju za zavarene spojeve su: opta (ravnomerna) korozija, galvanska korozija,

    lokalizovana piting korozija, korozija u zazorima, interkristalna korozija, naponska korozija, selektivna korozija, korozioni zamor, vodonina krtost i visokotemperaturna korozija.Takoe, posebno je vano istai da se pri odreenim uslovima rada mogu da stvore

    naslage, ije je prisustvo esto neophodno da bi dolo do korozionog procesa. Iz tograzloga, gde god je to bitno koncentracija neistoa u radnom fluidu se odrava ispod

    odreene granice, da bi se spreilo poveano taloenje prirodnih neistoa iz vode ilitaloenje korozionih produkata.

    3.1.4. Mere za praenje, kontrolu i zatitu od korozije

    Mere za praenje i kontrolu korozije podrazumevaju teorijska predznanja i praktine akcijekoje obuhvataju: kontrolu operativnih (radnih) uslova, izbor materijala, poznavanje karakteristika procesa rada, dodatak hemikalija sa neutralizacionim ili inhibitorskim dejstvom i elektrohemijska zatita, on-line monitoring koji e potvrditi da li su postignuti eljeni rezultati.U zavisnosti od aspekta koji se primenjuje, metode zatite metala od korozije su svrstane umetode:

    racionalnog izbora materijala, u kojima se pre svega podrazumeva izbor i primenakonstrukcionih materijala sa poveanom korozionom otpornou; legirajui elementi(Cr, Ni, Mo, Si, Nb, V, Ti i W) uglavnom poveavaju sklonost legura eleza premapasiviranju, mada je karakter uticaja svakog elementa razliit; npr. hrom delujepozitivno na pasivizaciju elika i otpornost prema elektrohemijskoj koroziji dok kobaltsmanjuje afinitet ka oksidaiji.

    nanoenja zatitnih prevlaka, na organskoj (lakovi i visokopolimerni premazi) ineorganskoj (oksidni, fosfatni, hromatni i druge prevlake) osnovi, kao i metalneprevlake razliitih vrsta (metalizacija, difuzioni postupci,...). Zatitne prevlake serazlikuju ne samo po vrsti ve i po debljini: od veoma tankih (nanometarskih)zatitnih slojeva kao to su adsorpcioni pasivni slojevi, do debelih (do nekoliko mm)slojeva.

    racionalnog konstruisanja i eksploatacije metalnih konstrukcija, koje se zasnivaju nateoriji procesa sa uzimanjem u obzir moguih mehanizama interakcije metala iokolne sredine.

    priprema radne sredine, koje pre svega podrazumevaju smanjenje njene korozioneaktivnosti (npr. neutralizacija kisele sredine, uklanjanje kiseonika i soli iz vode,

    primena inhibitora korozije kod tenih i gasovitih sredina i pri dugotrajnoj konzervacijimetalnih konstrukcija).

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    6/63

    elektrohemijska zatita se primenjuje iskljuivo za metale i legure; katodna zatitametalnih konstrukcija zasniva se na katodnoj polarizaciji tako to se iz izvora dovodeelektroni na metalnu konstrukciju koja se titi; katodna zatita se primenjuje zazatitu podzemnih cevovoda i rezervoara, brodova, grejaa vode itd; anodna zatitazasniva se na anodnoj polarizaciji pri emu dolazi do pasivizacije metala (npr.

    vezivanjem metalne konstrukcije za pozitivan pol izvora jednosmerne struje).

    3.1.5. Spreavanje korozije zavarenih spojeva

    Korozija zavarenih spojeva se moe spreiti kroz niz mera, kao na primer:1. Pravilan izbor osnovnog metala i dodatnog materijala - Paljivim izborom osnovnog

    metala i elektrode mogu se smanjiti razlike u sastavu zavarenog spoja, odnosnosmanjiti opasnost od pojave korozije izazvane razlikom elektrohemijskih potencijala.

    2. Priprema povrine - Pravilno odabran postupak ienja povrine moe da smanjipojavu greaka, koje su esto mesta korozionog napada u agresivnim sredinama.

    3. Projektovanje zavarenog spoja - av zavarenog spoja treba da bude niskog profila,

    sa ravnim ivicama, kako bi se onemoguilo zadravanje troske na povrini.Nepravilno projektovan zavareni spoj moe da izazove zazore u kojima se zadravaelektrolit, pa se obrazuju pitovi i javlja korozija u zazoru. Nepravilan oblik ava moeu cevima da izazove turbulentan tok fluida, odnosno pojavu erozijske korozije.

    4. Postupak zavarivanja - Tokom zavarivanja potrebno je ostvariti potpun provar, da nebi dolo do stvaranja zazora ispod metala ava. Pri vieprolaznom zavarivanjutrosku treba uklanjati posle svakog prolaza. Ako se zavaruje pod prahom, geometrijazavarenog spoja mora da omogui uklanjanje praha zato to neki njegovi sastojcimogu da budu hidrofilni ili korozivni.

    5. Povrinska obrada zavarenog spoja - Najbolja otpornost prema koroziji se postieako je povrina metala ava glatka, ravnomerno oksidisana, bez neistoa.Hrapavost ava se obino smanjuje naknadnim bruenjem.

    6. Zatitne povrinske prevlake - Kada razlika u sastavu zavarenog spoja moe daprouzrokuje lokalnu koroziju, potrebno je primeniti zatitne prevlake. Zatitnaprevlaka treba da prekriva metal ava i osnovni metal. Za nanoenje zatitnihprevlaka neophodna je posebna priprema povrine.

    7. Termika obrada - Termika obrada posle zavarivanja je esto efikasan nain zapoveanje otpornosti prema koroziji zavarenog spoja. Termikom obradom sepostie smanjenje unutranjih naprezanja, koji utiu na rast naponsko-korozioneprsline. Naknadna termika obrada (arenje) olakava uklanjanje vodonika izzavarenog spoja i smanjuje opasnost od vodonine krtosti. Naknadna termika

    obrada moe da smanji i razlike u sastavu, to spreava obrazovanjemikrogalvanskih spregova.

    8. Predgrevanje i meuprolazno zagrevanje - Primena predgrevanja i meuprolaznogzagrevanja moe da sprei pojavu vodonine krtosti ugljeninih i niskolegiranihelika.

    9. Spreavanje obrazovanja zazora - Pravilnim izborom dodatnog materijala, postupkazavarivanja i paljivim uklanjanjem troske posle zavarivanja moe se izbeiobrazovanje zazora, odnosno pogodnih mesta za lokalnu koroziju.

    10. Uklanjanje izvora vodonika - Paljivim izborom topljive elektrode sa oblogom, njenimsuenjem, kao i eliminisanjem neistoa i vlage sa povrina koje se zavaruju, moese znatno smanjiti rizik od pojave vodonika odnosno vodonine krtosti (hladne

    prsline).

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    7/63

    3.2 Teorija korozionih procesa

    3.2.1. Vrste korozije

    Prema mehanizmu procesa korozija se deli na: hemijsku ili koroziju u neelektrolitima i elektrohemijsku ili koroziju u elektrolitima

    Hemijska korozija se odvija u neelektrolitima, pri emu nastaju jedinjenja metala sanemetalima (najee oksidi i sulfidi). Hemijska korozija nastaje u vrelim gasovima (npr. uvrelom vazduhu ili u dimnim gasovima) i u nevodenim rastvorima (npr. u nafti i njenimderivatima) koji nisu provodnici.Produkti gasne korozije su oksidi ili sulfidi u vrstom stanju.

    Elektrohemijska korozija se odvija u elektrolitima. Elektrohemijska korozija -razaranje materijala usled neposredne reakcije sa elektrolitima, praena sa dvaelektrohemijska procesa:

    oksidacija rastvaranja metala (Me) i redukcija komponenti prisutnih u radnoj sredini.

    Elektrohemijska korozija nastaje u vodi (prirodnoj i tehnikoj), u vodenim rastvorimakiselina, baza i soli, u zemljitu i atmosferi. Atmosfera nije elektrolit, ali se u atmosferskimuslovima korozija odvija u vodenom kondenzatu koji, zbog vlanosti vazduha, nastaje nametalnoj povrini i ima karakter elektrolita. U ovu grupu spadaju atmosferska, morska,bioloka, pod dejstvom lutajuih struja, naponska, korozioni zamor, kavitaciona, itd.

    Tok korozionog procesa zavisi od ravnotee afiniteta materijala (koji predstavljaosnovni uzrok odvijanja hemijskih reakcija) u razliitim radnim sredinama i otpora koji sesuprostavlja afinitetu. Ako se afinitet i otpori vremenski ne menjaju, tok korozije jelinearan, a brzina korozionog procesa konstantna. Meutim, ako tokom vremena, zbogodreenih uslova doe do naruavanja odnosa afinitet-otpor, onda e se to odraziti nabrzinu korozionog procesa. Sa poveanjem otpora, korozija se usporava (pasivizacija),a sa njegovim smanjenjem korozija se ubrzava. Kao pokazatelj gubitaka usled korozijekoristi se povrinski gubitak mase, tj. gubitak mase po jedinici povrine metala, m/S.

    Intenzitet korozionog procesa i njegov tok zavise od unutranjih i spoljanjih faktorakoji utiu na korozioni afinitet i otpore. Unutranji faktori su metalurki faktori, slika 3.6, kaonpr. fazni sastav, struktura i tekstura metala, greke kristalne reetke, postojanje lokalnihnapona i stanje metalne povrine. Spoljanji faktori su funkcija radne sredine i odnose sena sastav i koncentraciju radnog fluida, temperaturu, pritisak, promenu potencijala, itd.

    Slika 3.6. Metalurki faktori koji mogu da utiu na pojavu korozije

    U K L J U ^ C I

    G R A N I C A Z R N A

    H L A D N O O J A ^ A V A N J E

    S E K U N D A R N E F A Z E

    ^ ESTICE

    T A L O G A

    L K A LN I

    N A P O N I

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    8/63

    3.2.2. Teorijske postavke hemijske korozije

    Hemijska korozija je heterogeni hemijski proces koji se odvija izmeu metala i gasovite ilitene sredine (neelektrolit). Po definiciji, hemijska korozija podrazumeva uklanjanje atoma

    materijala posredstvom hemijske reakcije izmeu materijala i okoline.Hemijska korozija nastaje pri dejstvu metalne povrine i suvih gasova ili para(kiseonika, vodonika, azotnih oksida, hlora, hlorovodonika, sumpora, sumporvodonika itd) inevodenih tenosti (nafta, benzin, benzol itd). Hemijska korozija koja se odvija u dodirumetalnih povrina sa gasnom fazom, pri povienim temperaturama naziva se gasnikorozija.

    Produkti hemijske korozije obino su oksidi, ili sulfidi metala u sluaju kada gasovisadre sumpor. Specifinost hemijske korozije je obrazovanje i vezivanje produkatakorozije na metalnim povrinama, a debljine obrazovanog sloja mogu biti vrlo velike.Produkti hemijske korozije na povrini matala mogu da formiraju oksid, koji, ukoliko jekompaktan, neporozan i pokriva celu povrinu metala, poseduje dobra zatitna svojstva i

    usporava ili zaustavlja dalje koroziju (npr. oksidni sloj Al, Cr i Zn). Uslov kompaktnosti ineporozonsti definisan je Prilling-Bedvordovim odnosom (P.B.), koji opisuje vrstuoksidnog sloja koji se formira na povrini metala za vreme oksidacije, jed. (3.1):

    metala

    oksida

    V

    V.B.P

    (3.1)

    gde su: Voksida zapremine oksida nastala tokom oksidacije i i Vmetala zapremina metala koji jeuestvovao u oksidaciji

    Ukoliko je sloj proizvoda hemijske korozije kompaktan, on prua otpor daljoj koroziji,tj. deluje zatitno. Takav sloj spreava direktne sudare izmeu molekula reaktanta iz

    agresivne sredine i atoma metala sa povrine materijala. Jedan od uslova kompaktnostisloja je da zapremina sloja stabilnog korozionog proizvoda bude jednaka ili vea odzapremine metala koji je uestvovao u reakciji. Samo tada korozioni proizvod moe dapokrije povrinu materijala, da dobro prijanja i da ima zatitnu ulogu. Drugi uslovkompaktnosti sloja korozionog proizvoda jeste njegova fizika i hemijska stabilnost.Kod metala koji imaju:

    - P.B. 2-3 pritisni naponi u sloju izazivaju njegovo pucanje i odvajanje ime se u

    procesu izlau nove nezatiene povrine;

    Pored uslova da oksidni sloj bude kompaktan, moraju biti zadoviljeni uslovi fiziko-hemijske stabilnosti i to: da oksid bude nerastvorljiva u okolini, da se pri datim uslovima na topi ili ne sublimira, da ne stvara se okolinim medijumom eutektike smee i da ne prelazi u drugu

    polimorfnu modifikaciju, da temperatura topljenja produkata korozije bude via od temperature topljenja

    metala; da ima slian koeficijent linearnog irenja kao metal.

    Kompaktni oksidni slojevi koji su osetljivi na spoljanje uticaje i slabo prijanjaju uz metal, prinajmanjem optereenju mogu da se otete i pri tome gube svoju zatitnu funkciju.

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    9/63

    Brzina gasne korozije zavisi od: temperature, hrapavosti povrine, deformacionogojaavanja metala, brzine kretanja agresivne sredine, debljine oksidnog sloja.

    Produkti hemijske korozije mogu biti razliite debljine, pa se na osnovu togadele na:a) Nevidljive slojeve - ovi slojevi imaju debljinu manju od 100 nm i ne menjaju boju metala

    (dokazuju se specijalnim metodama). Sa gledita korozije nevidljivi slojevi su veomavani, jer dobro tite povrinu metala ako su kompaktni.b) Vidljive slojeve - ovi slojevi dostiu debljinu od oko 100 200 nm i vidljivi su na osnovu

    boja. Stvaraju se na povrini eleza pri obradi na temperaturi izmeu 200 450 C ikada metal korodira u neprovodnim organskim sredinama.

    c) Debele vidljive slojeve - ovi slojevi su deblji od 103 nm. Boja odsjaja odgovara bojikorozionog produkta.

    _______________________________________________________________________Hemijska korozija je heterogeni hemijski proces koji se odvija izmeu metala i gasovite ili tene

    sredine (neelektroliti). Da bi taj proces tekao, mora da postoji afinitet.Ako se proces posmatra u uslovima konstantne temperature i konstantnog pritiska, promena Gibsove

    energije reakcije mora da bude negativna, to odgovara pozitivnom afinitetu:A = -G = TS - H > 0 (3.1a)

    gde je: A-afinitet, G-Gibsova energija (Maksimalna koliina energije koja se moe prevesti uslobodan rad), T-apsolutna temperatura, H-entalpija reakcije, a S-entropija reakcije.

    Oksidacija - Jedan od najvanijih primera hemijske korozije jeste reakcija metala sakiseonikom iz suvog vrelog gasa. Uslovi za odvijanje ovog procesa su stvoreni pri izvoenjuoperacija kovanja, valjanja, izvlaenja i presovanja, pri livenju i zavarivanju, pri arenju i priradu postrojenja na povienim temperaturama (industrijske pei, termoenergetskapostrojenja, motori sa unutranjim sagorevanjem, itd).

    Pri reakciji metala sa kiseonikom, pod odreenim uslovima, moe da doe dostvaranja stabilnih, kompaktnih i vrstih, veoma tankih oksidnih slojeva koji dobro prijanjajuza metalnu povrinu, neznatno je oteuju, pa stoga moe da se kae da imaju dobrazatitna svojstva. Meutim, pri nekim drugim uslovima (poviena temperatura, vlanost,poveana koncentracija kiseonika, pritisak,) ovaj stabilni oksidni sloj moe relativno brzoda izgubi svoja zatitna svojstva transformacijom u druge, manje stabilne oksidne slojeve,ime korozija poinje nekontrolisano da se odvija.

    U vazduhu, pri barometarskom pritisku, parcijalni pritisak kiseonika je oko 2,1 104Pa, a ravnoteni pritisci kiseonikaza veinu metalnih oksida (pritisci njihove termikedisocijacije) su nii od te vrednosti na temperaturama niim od temperature topljenjametala. To znai da veina metala ima afinitet prema kiseoniku iz vazduha utemperaturskom podruju u kome se oni upotrebljavaju kao konstrukcioni materijali.Industrijski metalni materijali imaju veliki afinitet prema oksidaciji u vazduhu sve dotemperature topljenja. Posebno veliki afinitet prema kiseoniku imaju magnezijum, hrom ititan.

    Pored afiniteta postoje i otpori prema hemijskoj koriziji. Otpor odvijanju hemijskekorozije uslovljen je prvenstveno niskom energetskom razlikom reaktanata ili zatitnimsvojstvima vrstih korozionih proizvoda. Povienjem temperature se ubrzava hemijskakorozija, pod uslovom da se pri tom ne smanji afinitet.

    Ugljenini i niskolegirani elici tokom rada na povienim temperaturama formirajuoksidnu naslagu koja se sastoji iz vie slojeva: elezo (Fe), wstite (FeO), magnetit (Fe3O4)

    i hematit (Fe2O3). Svaki od ovih oksida je stabilan za odreene parcijalne pritiske kiseonika

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    10/63

    i temperaturu, meutim, za realne uslove rada najveu stabilnost postiu magnetit i hematit,dok je wustit stabilan samo u odreenim uslovima, slika 3.7.

    Slika 3.7. Dijagram stabilnosti oksida eleza

    Oksidne naslage se formiraju po Wagner-ovom parabolinom zakonu rasta, dok sebrzina rasta oksida esto odreuje merenjem promene mase (gravimetrijska metoda):

    (m)2 = Kp . tgde su: m = promena mase po jedinici povrine (mg/cm2); t= vreme (s); Kp = konstantabrzine oksidacije po parabolinom zakonu (mg2/cm4s)

    Svi oksidi imaju veliki broj strukturnih greaka, od kojih su najvanije praznine. Uoksidima sa malom koncentracijom praznina (Cr2O3, Al2O3, ....) rast oksidnih naslaga jekontrolisan difuzijom kroz podruja koja pruaju manji otpor difuziji, kao to su granice zrna.

    Slika 3.8. Formiranje oksidnih naslaga po Wagner-u

    atmosferaoksid

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    11/63

    Iako ugljenini i niskolegirani elici nemaju znaajnu otpornost ka oksidaciji natemperaturama viim od 450oC, esto se koriste iznad te temperature zbog njihove cene, aupotreba im je limitirana vremenskom vrstoom (otpornost na puzanje) a ne sklonou kastvaranju oksida. Mnogo bolju otpornost na oksidaciju imaju visokolegirani elici, meutim i

    ona je funkcija temperature. Sa porastom radne temperature otpornost na oksidacijuopada. Na slici 3.9 prikazan je mehanizam formiranja oksidnih naslaga na povrininiskolegiranih elika i elika sa visokim sadrajem hroma.

    Slika 3.9. ematski prikaz formiranja naslaga (na vazduhu na 700oC);a) oksidacija niskolegiranih elika i b) elika sa veim sadrajem hroma

    Slika 3.10. Izgled oksidnih naslaga nakon 10 000 h kod feritnih i austenitnih elika isuperlegura

    a) b)

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    12/63

    Slika 3.11. Izgled oksidnih naslaga kodelika u funkciji sadraja Cr - u vazduhu.a) zatitni sloj se postie tek sa 16%Cr,b) za manje sadraje dolazi do pucanja i otpadanja oksida;

    Slika 3.12. Oksidne naslage 9%Cr1%Mo elika nakon 10 000h na 600C

    U tabeli 3.2 date su temperature koje limitiraju rad odreenih klasa elika saaspekta oksidacije.

    Tabela 3.2. Temperature stvaranja oksida TRADNO TOKSIDACIJETemperatura poetkaintenzivne oksidacijeelik

    oC0.1% C 4805% Cr 0.5% Mo 6209% Cr 1% Mo 67512% Cr martenzitni 70517% Cr feritni 84521% Cr feritni 95525% Cr feritni 109518-8 CrNi 90018-8 CrNi +Mo 900

    25-20 CrNi 1150

    a)

    b)

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    13/63

    U gasovima koji sadre sumporna jedinjenja (npr. vodonik-sulfid) ili pare sumporapostoji sklonost prema koroziji uz stvaranje metalnih sulfida. Korozija u tenim derivatimanafte (maziva i goriva) takoe kao produkt ima sulfide.

    Prisustvo naslaga ima za posledicu sledee efekte (slika 3.13):

    porast temperature zida cevi grejnih povrina i njihovo ubrzano starenje, smanjenje protoka kroz cevi u sluaju njihove izrazite zaprljanosti, ubrzano starenje celog postrojenja - skraenje radnog veka u odnosu na projektovani, porast trokova proizvodnje usled poremeaja u prenosu toplote iz loita na radni

    medijum (da bi se ostvarili potrebni izlazni parametri kotla, izmeu ostalog, neophodna jevea potronja goriva to utie na ukupan porast trokova proizvodnje) i upotrebedodatne koliine hemikalija za pripremu vode za korozijom zahvaen sistem,

    porast trokova odravanja postrojenja (uklanjanja naslaga, trokovi zastoja izazvaniotkazima usled korozije, trokovi reparacije i vraanja kotla u radno stanje,...);

    Slika 3.13. Oksidacija posledice stvaranja naslaga uticaj naslaga na unutranjoj povrinicevi na rad termoenergetskih postrojenja

    ubrzano starenja postrojenja

    0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,000,0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,80,9

    minTROSKOVI,Ecent/kWh

    POUZDANOST

    Troskovi preventivnih meraTroskovi korektivnih meraTroskovi zastojaUkupni troskovi odrzavanja

    1 . p o r a st t e m p e r a t u r e

    1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 20020.0

    0.1

    0.2

    0.3

    0.4

    0.5

    0.6

    0.7

    0.8

    0.91.0

    stepen

    otkaza,

    godina rada

    Teorijska krivaStvarna kriva

    NNAASSLLAAGGEE

    MMEETTAALL

    3 . p o r a s t t r o k o v a r a d a

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    14/63

    3.2.3. Teorijske osnove elektrohemijske korozije

    3.2.3.1.Proces elektrohemijske korozije

    Termodinamika nepostojanost metala u elektrolitima je osnovni uzrok elektrohemijske

    korozije metala. Ona nastaje kada se razliiti metali koji su u kontaktu potope u elektrolit,koji zatvara strujno kolo provoenjem struje kretanjem jona. Pojava i odvijanje procesa

    elektrohemijske korozije zavisi od: postojanja podruja sa razliitim elektrinim potencijalom, elektrinog kontakta izmeu tih podruja, dodira anodnih i katodnih podruja sa elektrolitom, postojanje slobodnih jona u elektrolitu;

    Elektrohemijska korozija je oksido-redukcioni proces u kome se metal(davalac elektrona) oksidacijom prelazi u oblik slobodnog jona metala, adepolarizator (primalac elektrona) redukuje. Metal u dodiru sa elektrolitom prelazi urastvor u jonskom stanju i otputa elektrone. Anoda, na kojoj se odvija proces oksidacije,

    odnosno rastvaranje metala, je fiziki odvojena od katode gde se odvija redukcija. Proceselektrohemijske korozije sastoji se od istovremene jonizacije (oksidacije) i redukcije(depolarizacije) oksidansa iz radne sredine. Izmeu anode i katode se uspostavljapotencijalna razlika usled ega dolazi do usmerenog kretanja elektrona i jona kroz radnusredinu od anode ka katodi, odnosno do proticanja struje. Ovaj proces je praen prelaskomelektrona i jona od anode ka katodi, to je ematski prikazano na slici 3.14.

    Proces elektrohemijske korozije se moe prikazati anodnom i katodnom reakcijom:

    Me Mez+ + ze- (jonizacija metala oksidacija- anodna reakcija)ze- + Dep Depz- (depolarizacija redukcija radne sredine- katodna reakcija) (3.2)

    Me + Dep Mez+

    + Depz-

    (zbirni proces)

    Slika 3.14. ematski prikaz mehanizma korozionog procesa u sistemu voda-para

    Anodna reakcija.Anodna reakcija je proces oksidacije, koji se odigrava na anodi, pri emuanoda korodira, a metal sa niim elektodnim potencijalom sa povrine anode daje uelektrolit pozitivno naelektrisane jone i otputa elektrone.

    M Mz+1+ ze- Fe Fe2++2e-

    Na primer:Al Al3-+3e-

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    15/63

    gde je: M- metal, Mz+1- pozitivno naelektrisan jon, z- brojelektrona. Pozitivno naelektrisanijoni metala sa negativno naelektrisanim jonima elektrolita obrazuju neutralne molekule.

    Katodna reakcija. Katoda je metalna elektroda u galvanskom elementu na kojoj sedogaa reakcija redukcije. Otputeni elektroni pri anodnoj reakciji dolaze na katodu, delove

    sa veim elektrodnim potencijalom i stupaju u drugu hemijsku reakciju koja se nazivaredukcija, pri kojoj se kao uzgradni produkt obrazuje gas, tena ili vrsta faza. Tipinereakcije koje se odigravaju u procesu elektrohemijske korozije metala su:

    1. proces redukcije vodonika (2H++2e-H2), kada su pojedini metali izloeni koroziji urastvoru kiselina sa visokom koncentracijom jona vodonika pri emu se razvijagasoviti vodonik,

    2. depolarizacija kiseonikom rastvorenim u vodi (O2+4H++4e-2H2O), kada je metal

    izloen koroziji u rastvoru kiselina sa rastvorenim kiseonikom, i3. proces redukcije u vodenom rastvoru (O2+2H2O+4e

    -4OH-) kada je metal izloenneutralnom vodenom rastvoru baza i soli u kojima je rastvoren kiseonik;

    Procesi depolarizacije pri elektrohemijskoj koroziji mogu biti razliiti. U praksi je najvaniji

    proces redukcije vodonikovih jona u vodenim rastvorima, odnosno oksidacija u vodirastvorenog kiseonika (depolarizacija kiseonikom).

    Kada se u rastvoru nalaze joni metala, dolazi do njihove redukcije i taloenja napovrini katode, to se predstavlja galvanizaciju, odnosno prevlaenje metala slojemmetala (a ne kao proces elektrohemijske korozije).

    Kao reagensi elektrohemijske korozije po pravilu deluju oksidaciona sredstva iji jeelektrodni potencijal pozitivniji od elektrodnog potencijala metala. Reagensi elektrohemijskekorozije metala mogu biti joni, neutralni molekuli, nerastvorni oksidi i odreena organskajedinjenja, kao i sve one supstancije koje se u reakciji sa metalom mogu redukovati uzobrazovanje jona i jedinjenja metala.

    Proces elektrohemijske korozije sastoji se od jonizacije (oksidacije) metala iredukcije (depolarizacije) oksidanasa, koje se odvijaju istovremeno i u istom odnosu.

    ___________________________________________________________________Spontanost toka hemijske reakcije se odreuje preko Gibsove slobodne energije. Gibsova slobodna

    energija je maksimalna koliina energije koja moe da se prevede u slobodan rad, odnosno, razlikaukupne energije sistema i energije utroene na poveanje neureenosti sistema:

    G=H - TS + idNi (3.2a)

    gde su:i hemijski potencijal i-tog hemijskog elementa (SI: J/mol) Ni broj cestica.G < 0 (-); spontan proces - spontan proces je reverzibilnanG > 0 (+) proces nije spontanG = 0sistem je u ravnotei

    Za elektrohemijske procese vai:

    G = -zFEr (3.3)gde je:G- promena slobodne Gibsove energije;Z -broj elektrona koji uestvuju u procesu prema navedenoj emi,F- Faradejeva konstanta, aEr-razlika ravnotenih elektrodnih potencijala parcijalnih depolarizacije i jonizacije metala.

    Afinitet iznosi:

    A = -G = zFEr= zF(Erd Erj) (3.4)

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    16/63

    gde je Erd-ravnoteni potencijal depolarizacije, a Erj-ravnoteni potencijal jonizacije metala.Za elektrohemijsku koroziju postoji afinitet samo ako je ravnoteni potencijal depolarizacije

    pozitivniji (plemenitiji) od ravnotenog potencijala jonizacije metala. Afinitet je tada, prema izrazu (3.4),direktno proporcionalan Er, tzv. elektromotornoj sili procesa, (EMS).Ako se u prisustvu elektrolita nau u kontaktu dva razliita metala iji se elektrodni potencijalirazlikuju, stvoreni su uslovi za odvijanje korozije.

    ________________________________________________________________________

    3.2.3.2. Standardni potencijali

    Razlika u elektrodnih potencijalu uobiajeno postoji izmeu dva razliita metala kadasu oni uronjeni u korozioni ili provodni rastvor. Ako su ti metali doli u dodir (odnosno ukontaktu mogu da provode struju), razlika potencijala proizvodi kretanje elektrona izmeunjih. Korozija manje otpornog metala obino raste i on se ponaa kao anoda za razliku odmetala koji je otporniji i ponaa se kao katoda.

    Pokretaka snaga za protok elektrona, a samim tim i procesa korozije je razlika upotencijalu izmeu dva metala. Elektrodni (oksidacioni) potencijal je napon koji se stvara

    izmeu metala i standardne (referentne) elektrode i predstavlja karakteristiku svakogmetala. Zavisno od sposobnosti za jonizaciju, metal se moe ponaati kao anoda ili katoda.Vea sklonost metala da otputa elektrone u odnosu na vodonik, znai da je potencijalmetala negativniji i da se on ponaa kao anoda.

    Odreivanje sklonosti metala da daje svoje elektrone vri se merenjem potencijalnerazlike, odnosno napona, izmeu metala i referentne elektrode koju ini vodonikovaelektroda, za iji je elektrodni potencijal je usvojeno da je nula. Kao merilo korozionepostojanosti metala uzima se standardni potencijal. Standardni potencijali oksidaciono-redukcionih reakcija nekih metala, izraeni prema potencijalu standardne vodonikoveelektrode, navedeni su u Tabeli 3.3.Ravnoteni potencijal nekog oksidaciono-redukcionog procesa zavisi od:

    karaktera procesa (tj. od standardnog potencijala), temperature i koncentracije jona metala.

    to je ravnoteni potencijal jonizacije vii metal je plemenitiji, odnosno manjesklon elektrohemijskoj koroziji. Iz tabele 3.3 sledi da su metali sa niim potencijalom(Mg, Al, Zn, Fe) od referentnog vodonikovog potencijala skloni elektrohemijskoj koroziji, zarazliku od metala sa veim potencijalom (Cu, Ag, Pt, Au).

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    17/63

    Tabela 3.3. Standarni potencijali nekih elemenata

    Stanje elektrodeJednaina metal-metalni jon

    (jednaina aktivnosti)Elektrodni potencijal

    (V)Au=Au3+ + 3e- +1,4982H2O=O2 + 4H

    + + 4e- +1,229

    Pt=Pt2+ + 2e- +1,200Pd=Pd2+ + 2e- +0,987Ag=Ag+ + e- +0,7992Hg=Hg2+ + 2e- +0,788Fe3+ + e-=Fe2+ +0,771O2 + H2O + 4e

    -= 4OH-. +0,401Cu=Cu2+ + 2e- +0,337

    Katoda ili pasivna(plemeniti)

    Sn4+ + 2e-=Sn2+ +0,150REFERENTNA H2=2H

    + +2e- 0,00Pb=Pb2+ +2e- -0,126

    Sn=Sn2+

    + 2e-

    -0,136Ni=Ni2+ + 2e- -0,250Co=Co2+ + 2e- -0,277Cd=Cd2+ + 2e- -0,403Fe=Fe2+ + 2e- -0,440Cr=Cr3+ + 3e- -0,744Zn=Zn2+ 2e- -0,763Mn=Mn2+ + 2e- -1,630Ti=Ti2+ + 2e- -1,630Al=Al3+ + 3e- -1,662Mg=Mg2+ + 2e- -2,363Na=Na+ + e- -2,714K=K+ + e- -2,925Anoda ili aktivna

    (neplemeniti)Li=Li+ +e- -3,350

    Napomena: - Srandardni redukciono oksidacioni potencijal je dat u voltima na25C, u odnosu na vodoninu elektroduDate vrednosti elektrodnog potencijala su identine u oba toka(npr. Zn=Zn2+ + 2e- i Zn2+ + 2e-=Zn, potencijal iznosi 0,763 V)

    Galvanski niz odreuje plemenitost metala za odreeni elektrolit. Kada se dva

    metala potope u elektrolit i napravi galvanski spreg manje plemenit metal e bitizahvaen galvanskom korozijom. Redosled u galvanskom nizu moe da se promeni savrstom elektrolita.

    Brzina galvanske korozije je uslovljena vrstom elektrolita i i razlikom potencijala(moe da se meri kao razlika napona u V princip rada baterije). U tabeli 3.3a dat jegalvanski niz odreenih komercijalnih metala i legura u morskoj vodi (INTERNATIONALNICKEL Co ). U principu pozicija metala i legura u galvanskoj seriji je bliska konstutivnomelemmentu prema tabeli 3.3., ali moe da se uoi da je kod nerajiih elika, plemenitijeponaanje kada su u pasivnom (katodnom) stanju nego u aktivnom (anodnom) stanju.

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    18/63

    Tabela 3.3a. Galvanski niz za morsku vodu kao elektrolitStanje elektrode Metal i legura

    Platina (Pt)

    Zlato (Au)GrafitTitan (Ti)Srebro (Ag)Chlorimet 3 (62Ni, 18Cr, 18Mo)Hastelloy C (62Ni, 17Cr, 15Mo)18-8 Mo nerajui elik (pasivan)18-8 nerajui elik (pasivan)hromni nerajii elik 11-30% Cr (pasivan)Inconel (80Ni, 13Cr, 7Fe) (pasivan)Nikl (pasivan)Srebrni lemMonel (70Ni, 30Cu)Cupronickel (60-90Cu, 40-10Ni)Bronze (Cu-Sn)Bakar (Cu)Mesing (Cu-Zn)Chlorimet 2 (66Ni, 32Mo, 1Fe)Hastelloy B (60Ni, 30Mo, 6Fe, 1Mn)Inconel (aktivan)Nikl (aktivan)

    KalajOlovoKalajno-olovni lem18-8 Mo nerajui elik (aktivan)18-8 nerajui elik (aktivan)Ni resist (liveno gvoe sa visokim sadrajem Ni)Hromni nerajui elik, 13%Cr (aktivan)Liveno gvoeelik ili gvoe

    Katodna ili pasivna

    (plemenita)

    Anodna ili aktivna

    2024 aluminijum (4,5Cu, 1,5Mg, 0,6Mn)Kadmijum

    Komercijalno ist aluminijum (1100)CinkMagnezijum i njegove legure

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    19/63

    Purbeov (Pourbaix) dijagram. Sa aspekta ponaanja metala u vodenoj srediniizraeni su elektrohemijski ravnoteni dijagrami vodenih sistema za temperaturu od 25C, ukojima su ravnoteni potencijaci prikazani u funkciji pH vrednosti.

    Lmol

    H

    pH /1log10

    ) (3.5)gde je: [H+] aktivnost H+ jona, ili preciznije aktivnost jona [H3O

    +], i predstavlja brojvodonikovih jona u jednom litru rastvora (ekvivalent vodonikovih jona izmerenih u jedinicimolarnosti).Poznavanje pH vrednosti sredine (kiselost ili baznost) nije dovoljno da bi se predvidelo ukom obliku e se nai elementarno elezo u nedemineralizovanoj vodi (prirodna voda). Urazmatranje se mora uzeti u obzir i podatak da li u vodi ima rastvorenih gasova(oksidaciona sredina) ili da li je zagaena organskim materijama (redukciona sredina). Utom sluaju se vri korekcija dijagrama da bi se uvrstio redukcioni potencijal i pH sredine.Na slici 3.14. prikazan je ravnoteni dijagram potencijal-pH (E0-pH) za sistem Fe-H2O, koji

    daje mogua stabilna stanja sistema i gde su jasno uo

    ljive oblasti korozije, pasivizacije iimuniteta aleza. Take na dijagramu definiu termodinamiki najstabilnije stanje elementa

    za zadati potencijal i pH vrednost rastvora.U oblastim na Pourbaix dijagramu gde je nekioksid termodinamiki stabilan, ne mora da znai da je on ima i zatitna svojstva (nijepasivne prirode).

    Slika 3.14. Purbeov dijagram za sistem Fe-H2Overtikalne linije razdvajaju oblasti koje su u stanju ravnotee sa aspekta kiselosti (pH vrednosti); kose linije razdvajaju oblasti oksido-redukcionih ravnotenih reakcija; horizontalne linije razdvajaju oblasti oksido-redukcionih ravnotenih reakcija u kojima ne uastvuju H+ iOH-; dijagonale granice razdvajaju oblasti oksido-redukcionih ravnotenih reakcija u kojima uestvuju H+ i OH-; isprekidane linije definiuoblasti stabilnosti u odnosu na oksido-redukcione procese u rastvoru.

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    20/63

    3.2.3.3. Korozioni spregovi

    Proces elektrohemijske korozije analogan je procesu u galvanskom spregu - metalse, lokalno, jonizuje na anodnim delovima povrine, a depolarizacija tee na katodnimdelovima. Posebno posmatran, galvanski spreg, koji deluje pri elektrohemijskoj koroziji,

    naziva se korozioni spreg, a ako su mu dimenzije elektroda mikroskopske - mikrospreg ililokalni spreg. U Tabeli 3.4 opisani su najvaniji tipovi korozionih spregova.Uporedo sa primarnim procesima pri elektrohemijskoj koroziji metala mogu da se

    odvijaju i sekundarni procesi, u kojima primarni proizvodi korozije reaguju uz stvaranjesloja teko rastvorljivih jedinjenja na povrini metala. Sekundarni proizvodi korozije metalamogu dalje da reaguju. Sloj sekundarnih, teko rastvorljivih, proizvoda korozije metalaposeduje zatitna svojstva koja ine metal hemijski postojanim.

    Tabela 3.4. Pregled najvanijih tipova korozionih spregovaStvarni uzrok pojaveheterogenosti faza Polarnost delova

    ematski prikaz sprega(slika 3.15 a-f i 3.16 a-d)

    NEHOMOGENOST MATERIJALA

    Makro i mikro elementi

    Elementi sa pozitivnijimpotencijalom deluju kao katoda(slika 3.15. a)

    Heterogenost legureKomponente legure sapozitivnijim elektrodnimpotencijalom - katoda.

    NEHOMOGENOST POVRINE METALAPostojanje granica

    kristalnih zrna

    Granice kristalnih zrna mogu da

    budu i katode i anode(slika3.15. b)Anizotropnost kristalnihzrna

    Razliite ravni kristalnih zrnamogu da budu anode ili katode

    SUBMIKROSKOPSKA HETEROGENOST POVRINE MATERIJALAPrisustvo raznorodnihatoma u vrstomrastvoru

    Atomi ili grupe atoma sa negativnijim elektrodnim potencijalommogu da se ponaaju kao anode-

    NEHOMOGENOST ZATITNOG SLOJA NA POVRINI MATERIJALA

    Makropore i mikroporeu oksidnom sloju

    Atom metala u pori se ponaa sekao anoda(slika 3.15. c)

    Neravnomernostvaranje sekundarnihprodukata korozije napovrini

    Osnovni materijal ispodnataloenih produkata korozijedeluju kao anoda (slika 3.15. d)

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    21/63

    Tabela 3.4.nastavakStvarni uzrok pojaveheterogenosti faza

    Polarnost delovaematski prikaz sprega(slika 3.15 a-f i 3.16 a-d)

    NEHOMOGENOST UNUTRANJIH NAPONA U MATERIJALU

    Neravnomernadeformacija

    Vie deformisani delovi deluju kaoanode(slika 3.15. e)

    Neravnomernaraspodela napona poddejstvom spoljanjihoptereenja

    Jae napregnuti delovi metala ponaajse kao anode(slika 3.15. f)

    NEHOMOGENOST TENE FAZERazliite koncentracije

    odgovarajuih jonametala u elektrolitu Delovi metala u dodiru sa razblaenijim rastvorom deluju kao anoda

    Razliite koncentracijeneutralnih soli u rastvoru

    Delovi metala u dodiru sakoncentrovanijim rastvorom soli, kojadeluje kao aktivator korozije, - anoda(slika 3.16. a); u dodiru sarastvorom soli, koja deluje kaopasivizator korozije- katoda

    Razliite vrednosti pHelektrolita

    Delovi metala u dodiru sa kiselijim elektrolitom deluju kao katoda

    Razlike u koncentracijikiseonika i drugihoksidacionih sredstava

    Delovi metala u dodiru sa rastvorom ukome je koncentracija rastvorenogkiseonika ili drugog oksidacionogsredstva vea, ponaaju se kaokatoda(slika 3.16. b)

    NEHOMOGENOST FIZIKIH USLOVARazliita temperatura Vie zagrejani delovi metala deluju

    kao anoda(slika 3.16. c)

    Neravnomernoosvetljavanje metala

    Jae osvetljeni delovi metalaponaaju se kao anoda

    Nain vezivanja saspoljnim izvorom struje

    Delovi metala na kojima se stvarajupozitivni joni usled vezivanja saspoljnim izvorom struje deluju kaoanoda(slika 3.16. d)

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    22/63

    3.2.3.4. Lokalna i opta elektrohemijska korozija metala

    Kada je povrina metala homogena, mesto formiranja katode i anode nijeodreeno, tako da svaka taka na graninoj povrini metal/elektrolit moe da bude mestonastanka obe elektrode. U tom sluaju sistem metal/elektrolit se naziva bipolarna elektroda,

    ne postoje odvojeni korozioni spregovi pa metal podlee optoj elektrohemijskoj koroziji.Opta korozija je pojam vezan za spoljanji izgled oteenja.Opta, ravnomerna ili neravnomerna korozija zahvata celu povrinu metala koja

    se nalazi pod dejstvom agenasa korozije, pri emu je intenzitet oteenja svuda isti ili, paklokalno razliit (slika 3.17.)

    Slika 3.17. Opta korozija a) ravnomerna, b) neravnomerna; 1-metal, 2-sloj produkatakorozije

    Na osnovu pojava koje se odvijaju, moe da se zakljui da optaelektrohemijska korozija dovodi do ravnomernog nagrizanja materijala (manifestujese ravnomernim smanjenjem debljine metala), a lokalna mestiminog nagrizanja kojese manifestuje pojavom prslina, jamica,... Brzina razvoja opte korozije se predstavlja

    dubinom prodiranja procesa korozije u metal u odreenom vremenskom periodu i najeese izraava u m/god, ili u mg/dm2 na dan. Ovaj oblik korozije je manje opasan za zavarenespojeve od lokalne korozije, jer je lako mogue predvideti vek trajanja konstrukcije.

    Lokalna korozija metala nastaje pri stvaranju odvojenih korozionih spregova. Prilokalnoj koroziji rastvaranje metala moe da se odvija na jednom mestu, redukcija nadrugom mestu, a stvaranje korozionih produkata na treem; u ovakvom sluaju korozioniprodukti nee predstavljati zatitu metala od dalje korozije. Ukoliko je povrina anodemala prema povrini katode, kao to je sluaj pri koroziji metala u pori ili prslini u nekomzatitnom filmu ili prevlaci, lokalno nagrizanje metala moe da bude vrlo jako, mada suukupni gubici metala mali. Ako ne postoje odvojene anode i katode ili su rasute bez ikakvogreda po celoj povrini, nagrizanje metala je ravnomernije, a postoje mogunosti da

    korozioni produkti stvaraju kontinualan film ili sloj koji usporava dalju koroziju. Lokalnaelektrohemijska korozija dovodi do mestiminog nagrizanja koje se manifestuje pojavomprslina, jamica, itd.Poreenje karakteristike opte i lokalne elektrohemijske korozije metalasu prikazane u Tabeli 3.5.

    Tabela 3.5. Karakteristike elektrohemijske korozije metalaOpta elektrohemijska korozija metala Lokalna elektrohemijska korozija metala

    Anode i katode nisu odvojene(bipolarna elektroda)

    Anode i katode su odvojene

    Anoda / katoda rasute po celoj povrini Povrina anode

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    23/63

    Lokalna (mestimina) korozija zahvata deo povrine metala, tee nejednakom brzinom popovrini, zbog ega se koroziona oteenja koncentriu na odreenim delovima, a moebiti:

    pegasta ili koljkasta - ograniena je na pojedinim aritima, kojima je povrinarelativno velika u odnosu na dubinu (pegasta), ili je zahvaena cela povrina

    (koljkasta);

    Slika 3.18. a Lokalna pegasta korozija

    takasta odnosno piting (jamiasta) - usko lokalizovana sa aritima priblinokrunog preseka na povrini, pri emu je dubina oteenja relativno velika,ponekada oteenja mogu da prodiru i kroz itavu debljinu cevi;

    Slika 3.18.b Lokalna piting korozija

    kontaktna - galvanska(poseban oblik pegaste ili takaste) pri dodiru dva metala;M1 neplemenitiji metal i M2 plemenitiji metal pri galvanskoj koroziji,

    Slika 3.18.c Lokalna kontaktna(galvanska) korozija

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    24/63

    potpovrinska ili slojevita irenje arita pitinga u dubinu materijala raslojavajui

    ga

    Slika 3.18.d Lokalna potpovrinska ili slojevitaA- povrina materijala pre korozije; B- povrina materijala posle korozije; M- materijal, h-prosena dubina prodiranja korozije, hmax maks. dubina prodiranja korozije; P-meuprostor (prostor izmeu dva dela)

    selektivna korozija - razliitom brzinom napada pojedine komponente, odnosnofaze, viekomponentnih ili viefaznih metala (mesing, sivi liv, aluminijumska bronza ) moe biti opta i lokalna

    Slika 3.19. Selektivna korozija:(a) opta fazna, (b) lokalna komponenta; A- povrinamaterijala pre korozije; B- povrina materijala posle korozije, M- viefazni materijal, F-

    otpornija faza, L- jednofazna legura, K- plemenitija komponenta

    interkristalna - napreduje uzdu granica zrna u unutranjost metala, na poetku jena povrini nevidljiva golim okom;

    Slika 3.20. Interkristalna korozija; A- povrina legure, L- legura, G- granica zrna, P-produkti korozije po granicama zrna

    DecinkacijaCuZnlegura

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    25/63

    elektrohemijski procesi u kombinaciji sa naponom oteenje napredujerastom prslina potpomognutim korozionim procesima;

    Slika 3.21. Izgled naponske korozije izazvane zaostalim naponima usled savijanja lima(austenitnoferitni (dupleks) Cr-Nielik X2CrNiMoN 22-5-3 elik)

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    26/63

    3.3. Vrste korozije

    3.3.1. Tipovi elektrohemijske korozije

    U ovom poglavlju prikazane su razliite vrste korozija, s tim to je terminolokiusvojen izraz koji se, za odreeni vid korozionog razaranja, u literaturi najee sree toznai da upotrebljeni termini mogu da opisuju ili mehanizam i/ili pojavni oblik korozije.

    3.3.1.1 Kiseonina korozija

    Kiseonina korozija nastaje dejstvom kiseonika na materijal (elezo iz elika).Korozioni proces je praen kompleksnim elektrohemijskim reakcijama, slika 3.22. kojedovode do formiranja vidljivih takica/jamica/kratera u osnovnom materijalu.

    elini elementi se po pravilu odravaju u pasivnom stanju formiranjem kompaktnog

    sloja magnetita, Fe3O4 (Purbeov dijagram). Meutim, pod odre

    enim uslovima, dolazi donaruavanja stabilnog i stvaranja poroznog, nestabilnog sloja, odnosno prevlake od

    hematita (Fe2O3), kiseonine jamice postaju aktivne, zatvaraju se i na taj nain izoluju.Reakcijom koja se odvija unutar jamice, nastaju elektroni za nastavak niza

    sukcesivnih reakcija. Te reakcije dovode do rastvaranja osnovnog materijala zbog egajamice rastu i produbljuju se i oko tog mesta dolazi do lokalnog poveanja baznosti radnesredine (visoka pH vrednost).

    Aktivna koroziona jamica moe lako da se prepozna. Karakterie je crvenaoksidna prevlaka ispod koje se nalazi crni magnetitni sloj.Prisustvo magnetita unutarjamica ukazuje na to da su one jo uvek aktivne. Ukoliko jamice sadre crveno-smeiFe2O3 (hematit) znai da je jamica prestala da bude aktivna. Na slici 3.23. prikazan je

    karakteristian izgled cevi koja je napadnuta kiseoninom takastom korozijom.Neodgovarajui hemijski tretman uzrok je visokog sadraja kiseonika u napojnoj vodi. Kaorezultat toga javlja se kiseonina korozija.

    Slika 3.22. ematski prikaz mehanizma Slika 3.23. Pregrejaka cev napadnutakiseonine korozije kiseoninom takastomkorozijom

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    27/63

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    28/63

    Za kiseoninu koroziju moe da se kae da:

    je najprisutniji vid razaranja metala; poprima ozbiljan karakter kada koncentracijakiseonika u vodi prelazi 10-20mg/kg.

    arita imaju lokalni karakter metala, uz obrazovanje dubokih oteenja malogprenika (do 5 mm, retko do 10mm). je specijalan sluaj kiseonine korozije korozija u zastoju, odnosno korozija koja

    se javlja u kontaktu metala sa vodom i sa vodenim rastvorima soli.

    Na Sl.3.26.(a,b) prikazan je karakteristian izgled kiseonine takaste korozije posmatranpod SEM-om. Mikrostruktura pokazuje niz jamica na povrini, slika 3.26.a, koje su okruenemreom karbida kao stabilne komponente na koju nije uticalo rastvaranja osnovnogmaterijala, slika 3.26.b.

    Sl.3.26.a,b (SEM) Karakteristian izgled kiseonine korozije

    Sl.3.27. Izgled korozionih oteenja cevi nastalih delovanjem zaustavnekorozije (korozija u zastoju)

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    29/63

    3.3.1.2. Korozija u uslovima niskih ili visokih pH vrednosti vode

    Kaustina korozija. U uslovima niskih ili visokih pH vrednosti vode, intenziviraju seprocesi korozije metala. Za kaustinu koroziju je karakteristino da se odvija pri visokim

    lokalnim vrednostima pH.Kod kaustine korozije, hidroksilni joni se koncentriu u talogu pri emu se oslobaagasoviti vodonik koji se mea sa elekrolitom (vodom) (slika 3.28). Ako se proces korozije nezaustavi, debljina zida cevi se toliko smanjuje, da su stvoreni uslovi da lokalni naponipostanu vei od lokalne vrstoe materijala, to se manifestuje razaranjem cevi.

    Slika 3.28. Mehanizam odvijanja kaustine korozije Slika 3.29. Karakteristian izgled cevinapadnute kaustinom korozijom,vidljiva su nepravilna udubljenja i belitalog soli

    a)b)

    Slika 3.31. Kaustina korozija (visok pH):a) makro izgled oteenjab) mikro izgled oteenja, krater

    Slika 3.30. SEM cevi od ugljeninogelika, kroz koju jeproticao kondenzat sa visokim sadrajem NaOH;ispitivanja pokazuju terasastu strukturu povrine zrna

    koja prati kristalnu reetku

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    30/63

    Nasuprot kaustinoj koroziji koja se odvija pri visokim pH vrednostima, kiselinskakorozija se odvija pri niskim pH vrednostim. Na slici 3.32. prikazan je izgled korozionogoteenja u kiseloj sredini.

    a) b)Slika 3.32. Kiselinska korozija: a makro izgled; b mikro izgled, dejstvo zaostale kiseline

    posle hemijskogienja; c mikro izgled, korozija pod naslagama

    Slika 3.33. Izdubljivanje u uslovima niskog pH

    Slika 3.34. Oteenje izazvano nepropisnim hemijskim ienjem uz pomokiselina

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    31/63

    3.3.2. Tipovi korozije nastalih kombinovanim dejstvom radne sredine i optereenja

    3.3.2.1. Naponska korozija

    Naponska korozija je vid razaranja materijala u kojem se javljaju prsline usled

    zajednikog delovanja korozije i deformacije metala zbog zaostalih napona ili poddejstvom primenjenog napona, to predstavlja definiciju zasnovanu na ISO.

    Naponska korozija ne izaziva uvek krti lom (lom praen malom duktilnou) i kaokorozioni proces koji nije vidljiv, prouzrokuje znaajan pad mehanikih karakteristika metalauz njegov vrlo mali maseni gubitak. Iako koroziono naponska prslina, kao oteenje, nemoe da se uoi pri kontroli stanja povrine metala, ona moe da bude "okida" brzogmehanikog loma ili razaranja komponenti i konstrukcija.

    Prsline i razaranja usled naponske korozije mogu da se jave samo ako suistovremeno ostvarena tri uslova:

    sredina, koja ima takve karakteristike, da kod konkretnog materijala pogoduje pojavinaponske korozije,

    materijal koji je osetljiv na pojavu naponske korozije, dovoljan zatezni napon;

    Svaki od ovih uslova mora da se razmatra individualno i sa svim njegovim detaljima;npr. ako se razmatra materijal, kao potreban ali ne i dovoljan uslov, u odnosu na naponskukoroziju, on ne moe da se posmatra samo sa aspekta hemijskog sastava ve i sa aspektamikrostrukture, koja je ostvarena konkretnim termikim tretmanom.

    Prisutne prsline slabe konstrukciju, smanjujui nosei popreni presek zidacevi/komponenti, pa su mogua iznenadna razaranja. U zavisnosti od stepena iintenziteta sadejstva, brzina irenja prsline moe da bude toliko velika da se procesrazaranja, od trenutka pojave prsline, odvija u kratkom vremenskom intervalu (donekoliko dana). Koroziono naponska prslina se iri u velikom opsegu brzina:od 10-3 do 10 mm/h, u zavisnosti od kombinacije legure i radne sredine. Geometrija prslineje takva da ako poraste do odreene duine, moe da dostigne kritinu duinu kada dolazido prelaska od relativno laganog irenja koje ima odlike naponske korozije do irenjavelikom brzinom koje se odlikuje isto mehanikim razaranjem.

    Naponska korozija se najee javlja na:- zavarenim spojevima (prelazna oblast /osnovni materijal, posebno u ZUT-u),- cevnim lukovima,- na mestima naglih prelaza dimenzija;Imajui u vidu da su procesi koji prethode vidljivoj pojavi naponske korozije jo uvek

    nedovoljno istraeni, prema dananjim saznanjima, mogui modeli za opisivanje ovogkorozionog razaranja su sledei: Oteenje zatitnog sloja stabilizacija

    Postoji nekoliko varijacija ovog modela, a karakteristini primeri su prikazani na slici3.35. Konstantni zatezni naponi uzrokuju razaranje povrinskog, zatitnog, oksidnogsloja. Razaranje zatitnog sloja mogu izazvati klizne trake koje formiraju kliznestepenice na povrini metala, ukoliko je spreeno viestruko klizanje u strukturi metalazbog deformacionih procesa, slika 3.35.a. Na taj nain se iniciraju prsline koje se iretranskristalno. U ostalim sluajevima stepenicu klizanja na povrini metala pravepojedinana zrna (granica zrna oslabljena taloenjem karbida i nitrida), slika 3.35.b. Naovaj nain formiraju se prsline koje se ireinterkristalno.

    Hemijsko rastvaranje metala potpomognuto mehanikim dejstvom

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    32/63

    Prikaz ovog mehanizma dat je na slici 3.36. Rastvaranjem metalne povrine poddejstvom korozione sredine stvaraju se praznine koje, pod dejstvom polja zateznih sila,migriraju i akumuliraju se pri vrhu prsline i dovode do njenog rasta.

    Apsorpcija vodonikaPrslina u metalu raste usled apsorpcije slobodnog vodonika u vrhu prsline (vodonina

    krtost), sa napomenom da je u sluaju naponske korozije prslina uvek inicirana napovrini, a kod vodoninog oteenja najee u zapremini materijala. Pojavni oblikirenja prslina je uglavnom isti.

    Slika 3.35. Mehanizamrazaranja zatitnog oksidnogsloja

    Slika 3.36. ematski prikaz mehanizma rastvaranjametala potpomognutog mehanikim dejstvom

    Na slici 3.37 prikazan je nain inicijacije koroziono naponskog oteenja i fazenapredovanja naponske korozije.

    Slika 3.37. Faza napredovanja naponske korozije (SCC)

    Prslina pri naponskoj koroziji moe da se iri interkristalno (du granica kristala) itranskristalno (kroz same kristale)

    Naponska interkristalna/transkristalna korozija nastaje uglavnom kod austenitnih CrNielika u slabo kiselim rastvorima i u prisustvu hlorida. Naponska korozija sa

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    33/63

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    34/63

    Slika 3.41. (a,b) Interkristalno irenje prslinausled naponske korozije niskolegiranih elika(oblasti zavarenog spoja, spusne cevi, TENTA1)

    Slika 3.42.a Interkristalnaprslina usled naponskekorozije (x500 Inconel)

    Slika 3.42.b Naponskakorozija u hloridnoj srediniaustenitnogelika 316,Prslina je razgranata itranskristalna (x300)

    Slika 3.42.c Naponskakorozija niskougljeninogniskolegiranogelika mesto inicijacije prsline je pit(x200)

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    35/63

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    36/63

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    37/63

    Slika 3.49. Zavisnost broja ciklusa dopojave prve prsline korozionog zamoraodsadraja kiseonika rastvorenog u vodi

    Slika 3.50. Oblici optereenja

    3.3.3. Tipovi korozije nastalih istovremenim dejstvom hemijske i elektrohemijskekorozije sa ueem atomarnog vodonika

    3.3.3.1. Vodonina oteenja

    Vodonino oteenje predstavlja opti pojam koji podrazumeva mehanika oteenjametala izazvana prisustvom vodonika, uz istovremeno dejstvo zaostalih ili zateznih radnihnapona. Ovakva definicija, neminovno namee poreenje sa naponskom korozijom sakojom, pri niim i srednjim vrednostima radnih temperatura, vodonina oteenja imajudosta slinosti. Generalno, vodonina oteenja izazivaju pad plastinosti metala zbog

    apsorpcije vodonika, a ovom mehanizmu posebno su podloni elici poviene vrstoe (Rm> 1240 Mpa).Mogui izvori vodonika su:

    Dobijanje metala - Topljenje Fabrikacija - zavarivanje / elektropoliranje Eksploatacija u sredini bogatoj vodonikom - kiseli gasovi Eksploatacija u uslovima korozije koja kao produkt ima izdvajanje vodonika

    Velike koliine atomarnog vodonika mogu da se dobiju u eksploataciji kao rezultatkorozionih procesa u sistemu elezo-voda u procesu katalitike disocijacije vode.Takoe, jedan od znaajnih izvora vodonika je proces zavarivanja, tokom koga u metal av

    moe da bude uneta znatna koliina vodonika, posebno pri reparaturnom zavarivanju, aizvor vodonika je vlana atmosfera.

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    38/63

    Vodonik difunduje u elik u uslovima kada je koncentracija disosovanog vodonika uspoljanjoj sredini, vea od ravnotene koncentracije vodonika rastvorenog u kristalnojreetki metala. Kroz kristalnu reetku moe da difunduje samo atomarni (nascentni) ilijonizovani vodonik. Molekularni vodonik ne moe da difunduje bez prethodne disocijacije.Iako se u literaturi esto navode obimnije i unekoliko razliite podele koje ukljuuju i

    specifine tipove oteenja usko vezane za pojedine grupe legura, vodonina oteenjaelika se mogu podeliti na dve osnovne grupe: Vodonini plikovi (blisteri) Vodonina korozija (vodonina krtost, razugljenienje

    Vodonini blisteri

    Vodonini blisteri(plikovi) se najee javljaju na delovima postrojenja petrohemijskeindustrije, obino kod rezervoara. Nastaju usled penetracija vodonikovih atoma u metal injihove rekombinacije do molekularnog vodonika koji se izdvaja po granicama zrna (slika3.51. i slika 3.52) Parcijalni pritisak molekularnog vodonika je veoma visok, i dovoljan daizazove deformaciju zida rezervoara/cevi metala u obliku pojave lokalizovanog plika(blistera).

    Slika 3.51. Izdvajanje molekularnogvodonika u pojedinim oblastima

    mikrostrukture elika

    Slika 3.52. Vodonini plikovi na povriniaustenitnigelika

    Vodonina korozija

    Vodonina korozija, obuhvata pre svega pojavu: vodonine krtosti, razugljenienja povrinskih slojevai optegvodoninog ataka;

    Sva tri tipa pojava/oteenja se mogu podvesti pod jedno zajedniko ime: vodonina

    korozija, zato to se mogu javiti u kombinovanom ili pojedinanom obliku na jednom istom

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    39/63

    500:1

    postrojenju. Vano je naglasiti da je proces razvoja vodoninog napada vrlo intenzivan i dau veoma kratkom roku (npr. 24h) moe da dovede do pucanja.

    Vodonina krtost je izazvana difuzijom atomarnog ili jonizovanog vodonika umetal, to za posledicu ima smanjenje plastinosti, odnosno poveanje krtosti materijala.Uzroci pojave vodonine krtosti su:

    koenje dislokacija zbog prisustva atoma vodonika, grupisanje atoma vodonika u grekama reetke i u aktivnim ravnima klizanja

    to kao posledicu ima lokalno smanjenje plastinosti elika, izdvajanja vodonika du granica zrna to dovodi do smanjenja kohezione

    vrstoe kristalnih zrna u odnosu na vrstou samih zrna uz istovremenosmanjenje plastinosti (izdvajanje molekularnog vodonika i porast njegovogparcijalnog pritiska);

    Vodonina krtost elika moe da se odstrani i da se povrate svojstva plastinostiprocesom arenja uz uslov da je sadraj vodonika u eliku mali ( 10 cm3/g).

    Razugljenienje predstavlja jo jednu posledicu apsorpcije i difuzije vodonika umetal. Pri ovom procesu atomi vodonika stupaju u reakciju sa karbidom eleza (Fe3C), priemu nastaje gasoviti metan CH4. Razugljenienje je praeno uklanjanjem ugljenika iz slojakoji se nalazi neposredno uz reakcionu zonu.

    Prisustvo stabilnih karbida kod elika, legiranih pre svega hromom i molibdenom,smanjuje intenzitet razugljenienja u odnosu na ugljenine elike. Veliki i slabo pokretljivimolekuli metana, izdvojeni po granicama zrna, vre pritisak na granice zrna usled egadolazi do pojave interkristalnih mikro i makroprslina, slika 3.53. Karakter loma moe bititranskristalan i kombinovan.

    Slika 3.53. Razugljeniena strukturamaterijala sa interkristalnim mikro i makroprslinama izazvanim dejstvom metana

    Slika 3.54. ematski prikazkarakteristinog izgleda prelomne povrineusled vodonine krtosti

    Vodonini atak (napad) predstavlja proces degradacije materijala koji je tokomeksploatacije izloen visokom pritisku i temperaturi u prisustvu atomarnog vodonika. Terminvodonini atak u petrohemijskoj industriji podrazumeva pre svega reakciju atomarnogvodonika sa ugljenikom iz elika, to rezultira stvaranjem gasovitog metana sa vepoznatim dejstvom. Meutim, pojam vodoninog ataka ponekad ima malo iri znaaj ipodrazumeva vodonina koroziona oteenja (pucanja) koja se javljaju kao posledica

    delovanja, najee, procesa poveanja krtosti, razugljenienja i stvaranjamolekularnog vodonika u metalu u specifinim eksploatacionim uslovima.

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    40/63

    2e-2e-

    Fe

    0Fe Fe

    Fe2+

    0

    2+

    2H0

    2H0

    H+ H

    HH

    +

    +

    +

    H H H+ + +

    +

    H

    KOTLOVSKA VODA (uslovi niske pH vrednosti)

    NASLAGA

    @E L E Z O

    Pri ovom tipu oteenja se javlja karakteristian krti prozorski izgled loma, slika3.55, a sam proces razaranja je praen praskom. Vano je naglasiti da prozori uveknastaju na strani isparivaa koja je direktno izloena plamenu. Makroskopske karakteristikepreloma pokazuju gotovo potpuno odsustvo stanjenja zida, uz karakteristinu krtu prelomnupovrinu. Ako jedan od ova dva uslova nije ispunjen, malo je verovatno da e se javiti

    vodonino oteenje. U odreenim uslovima nastali atomi vodonika, mogu da se oteanoodvode od zida cevi zbog naslaga i da difunduju u metal (slika 3.56).

    Slika 3.55. Karakteristian prozorskitip vodoninog korozionog cevi

    Slika 3.56. ematski prikaz korozionihprocesa pod naslagama u kiselim uslovima izvor vodonika

    3.3.4. Korozija uslovljena dominantnim mehanikim dejstvom

    3.3.4.1. Kavitaciona korozija

    Pod kavitacijom se podrazumeva stvaranje udubljenja prevashodno u povrinskimslojevima metala. Nastajanje udubljenja pri istovremenom delovanju:

    korozione sredine, proticanja radnog fluida i relativnog kretanja (obrtanja) metalnog dela

    naziva se kavitaciona korozija.Uz povrinski sloj metala pod odreenim hidrodinamikim uslovima moe da doedo kljuanja fluida i stvaranja mehurova gasne faze. Implozijom ovih mehurova dolazi dopojave intenzivnih mehanikih udara na povrinu metala i lokalnog razaranjapasivnog filma.

    Kavitacionoj koroziji najvie su podloni sistemi za transport fluida, posebnozakrivljene deonice, cevni lukovi, slavine, crpke, mlaznice, posude za meanje, toplotniizmenjivai, lopatice turbina, kao i ureaji u kojima se izvodi rasprivanje. Pojava i razvojkavitacione korozije zavise od prirode zatitnog sloja na povrini metala, brzine kretanjakorozionog fluida i prirode metala, odnosno legura.

    Sposobnost sloja da titi povrinu metala od kavitacione korozije zavisi od:

    brzine stvaranja sloja pri dejstvu korozionog fluida, otpornosti sloja prema mehanikom oteenju ili habanju i

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    41/63

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    42/63

    3.3.4.2. Eroziona korozija

    Eroziona korozija nastaje dejstvom erozije u uslovima koroziono aktivne sredine.Erozionu koroziju mogu da izazovu strujanja: koroziono aktivnog fluida bez mehanikih primesa ili koroziono aktivnog fluida u kome se nalaze mehanike primese u vidu finih estica

    U oba sluaja dominantni uzrok nastanka oteenja je strujanje brzinama koje izazivajuintenzivna vrtloenja (turbulencije), koja mehaniki oteuju povrinu metala. Korozionoaktivna sredina doprinosi brem odnoenju materijala.

    Slika 3.58a: Eroziono koroziona oteenja bakarne cevi na mestu hidraulinog otpora

    Slika 58 b: Eroziona bakarne cevi neposredno iza promene prenika (reducir)

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    43/63

    Slika 28 c: Turbulentno strujanje vode koja sadri tvrde estice (kvarcni pesak) dovelo jedo erozione korozije povrine rotora (Al-bronza CuAl8Fe3)

    3.3.5. Lokalna korozija

    3.3.5.1.Interkristalna korozija

    Interkristalna korozija je vrsta selektivne korozije, zato to prevashodno dolazi dorastvaranja samo jedne oblasti, granica zrna. Ovoj vrsti korozije, slika 3.59, u veem ilimanjem stepenu mogu da budu podloni koroziono postojani elici svih strukturnihklasa feritni, martenzitni, austenitno-feritni i austenitni. Uslovi koji dovode do pojaveinterkristalne korozije u elicima razliitih strukturnih klasa su razliiti, ali je pojavni oblikinterkristalne korozije za sve klase praktino isti dolazi do selektivnog rastvaranjagranica zrna metala. Pri tome nema vidljivih promena spoljanjeg izgleda metala,meutim, pri napredovanju interkristalne korozije metal postaje krt, pa relativno lako moeda doe do razaranja i pri neznatnim statikim, a posebno dinamikim optereenjima.

    Slika 3.59. Interkristalna korozija nerajueg

    elika u vodenom mediju sa poveanimsadrajem fluorida

    Slika 3.60. Dekohezija grenica zrna zbog

    interkristalne korozije

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    44/63

    Sklonost elika i metalnih materijala ka interkristalnoj koroziji je pre svega

    uslovljena elektrohemijskom nehomogenou strukture granice zrna ili pogranineoblasti su elektronegativnije u poreenju sa samim zrnom.

    Povoljni uslovi za pojavu interkristalne korozije se stvaraju pojavom interkristalne

    likvacije pri kristalizaciji, a najee su posledica izdvajanja novih faza po granicamazrna tokom termike obrade i drugih vidova zagrevanja metala, kao to je npr. zavarivanje.Intenzivan razvoj interkristalne korozije zavisi kako od sastava i prethodne termike obradelegure, tako i od korozione sredine i po pravilu ima elektrohemijski mehanizam.

    Visokolegirani nerajui elici su osetljivi na interkristalnu koroziju, koja je posebnozastupljena kod nerajuih elika na bazi hroma, bez obzira na njegovo povoljno dejstvo

    na poveanje otpornosti na koroziju ( 12 % Cr), jer se povrina ovih elika prevlaipasivizirajuim filmom Cr2O3. Meutim, tokom neodgovarajue termike obrade ovih elikaili njihove eksploatacije u nedozvoljenom temperatursko-vremenskom intervalu, dolazi domigracije atoma hroma iz pograninih oblasti u granice zrna gde se izdvajaju u vidu karbida

    Cr23C6. Usled osiromaenja pograninih oblasti na hromu ( 12 % Cr) one vie nisuzatiene pasivnim, oksidnim filmom, postaju anodne u odnosu na unutranjost zrna isklone ka interkristalnoj koroziji. Sklonost nerajuih elika ka interkristalnoj koroziji,odnosno njihova osetljivost na lokalnu promenu u sadraju hroma koja se odvija u

    odreenom temperaturskom intervalu (450 480 C) je poznata kao senzitizacija. Pojavasenzitizacije je esta posledica zavarivanja, slika 3.61. i slika 3.62.

    Slika 3.61. ematski prikaz procesasenzitizacije

    Slika 3.62. Interkristalna prslina nastalaprocesom senzitizacije visokolegiranognerajuegelika kao dodatnog materijalajednog zavarenog spoja

    Efekat interkristalne korozije elika i drugih metalnih materijala odreuje se izrazlike brzina rastvaranja zrna i granica zrna. Ukoliko je ova razlika vea, utoliko je

    intenzivnija interkristalna korozija. U prisustvu oksidacionih sredstava razlika u brzinirastvaranja zrna i granica zrna se naglo poveava. Dodatkom stabilizacionih elemenata kao

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    45/63

    to su titan i niobijum i ograniavanjem sadraja ugljenika u nerajuim elicima nabazi hroma smanjuje se sklonost ovih elika procesu interkristalne korozije.

    3.3.5.2. Piting(takasta) korozija

    Piting korozija se definie kao izrazito lokalizovan korozioni napad pri kome dolazi dostvaranja korozionih jamica (pitova). Takastoj (piting) koroziji su podlone veoma male(ograniene) povrine metala (ostatak povrine je u stabilnom, pasivnom stanju), pri emudolazi do stvaranja oteenja takica, rupica, jamica, kratera (slika 3.63). Kao to jeistaknuto piting korozija po elektrohemijskom mehanizmu se, po pravilu, javlja u rastvorimakoji sadre oksidanse (to moe da bude i kiseonik iz vazduha) i aktivne anjone (Cl-, Br-,I-,itd). Osnovni uslov nastajanja pitinga je pomeranje elektrohemijskog potencijala uprisustvu oksidansa u rastvoru (anodna polarizacija) i pribliavanje kritinojvrednosti, Epit.Povrina pitinga je anoda i razara se velikom brzinom na raun kontaktasa ostatkom povrine koja se nalazi u pasivnom stanju nepolarizovana katoda.Potoje istovremeno postojanje pasivne katode i aktivne anode na povrini jednog istog metala,bez ikakvih dopunskih uslova, nemogue, takav sistem je elektrohemijski nestabilan.

    Na odvijanje piting korozije pored ve pomenutih uzroka (kiseonina korozija,hloridna korozija, pH vrednost, galvanski par) utiu i hemijski sastav elika, njegovastruktura i termika obrada, temperatura, stanje povrine i nemetalni ukljuci. Pitovi seformiraju na mestima razaranja pasivnog filma na povrini metala, u prisustvu jona.Stepen zatite koju prua pasivni film zavisi od njegove debljine, kontinuiteta, koherentnostii adhezije za metal itd. Ako se film oteti mehaniki ili hemijski moe da doe do njegovogponovnog formiranja (repasivizacija) ili do daljeg odvijanja korozionih procesa. U sluajunerajuih elika obrazovanje pitova se odvija skoro iskljuivo u zonamaneposredno oko MnS ukljuaka.

    Sa poveanjem temperature raste sklonost metala i legura prema obrazovanjupitova. Npr. do obrazovanja stabilnih pitova na nerajuem eliku nee doi ukoliko jetemperatura nia od neke kritine vrednosti koja se naziva kritina temperatura pitinga.

    Slika 3.63a Pregrejaka cev (TE KostolacB) napadnuta kiseoninom piting korozijom

    Slika 3.63b. Stadijumi razvoja procesatakaste korozije

    Takasta korozija se razvija u tri stadijuma koji obuhvataju: inicijalno stvaranje jamice (nukleacija), poetni rast jamice (u odreenim uslovima moe da se okona

    repasivizacijom) i stabilni rast jamice, slika 3.63b.

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    46/63

    1 2 3 4 5 6

    0,2

    0,4

    0,6

    0,8

    1,0

    jedini na povrina elementa~

    verovatno

    analaena

    jamicadatedubine

    dubina = D

    dubina = 2D

    dubina = 3D

    Slika 3.64: Piting korozija austenitnog elika AISI 304 u uslovima poveanog sadraja hloridnih jona

    Kod takaste korozije pojavi vidljivih jamica prethodi dug inicijalni period. Ovajinterval podrazumeva period od nekoliko meseci do godinu dana, u zavisnosti od toga o

    kom je materijalu i kakvoj korozionoj sredini re. Kada jednom zapone rast, jamicepenetriraju u metal stalno rastuom brzinom (ukoliko se ovaj proces ne narui). Jamiceobino rastu u pravcu dejstva gravitacije, pa se stoga razvijaju na horizontalnimpovrinama, rastu na dole. Zabeleen je veoma mali broj sluajeva stvaranja jamica navertikalnim povrinama, ili na horizontalnim povrinama sa rastom na gore.U sluaju pitingkorozije gubitak metala (kao jedan od aktuelnih pokazatelja razvoja korozionih procesa) jeveoma mali i ne moe da ukae na dubinu prodiranja jamice. S druge strane, merenjadubine jamica su veoma komplikovana, jer postoji statistika varijacija u dubini jamice, slika3.65.

    Slika 3.65. Odnos izmeu dubine i brojajamica koje se javljaju na korodiranoj

    povrini

    Slika 3.66. Verovatnoa nalaenja jamicadate dubine u funkciji veliine oblasti pod

    korozijom

    Istraivanja koja se odnose na podatke prikazane na slici 3.65. sugeriu da biodreivanje jamica najvee dubine moglo da poslui kao pokazatelj izraenosti pitingkorozije, odnosno procene radnog veka. Meutim, u realnim uslovima, ovakva merenja je

    praktino nemogu

    e izvesti, jer je izme

    u ostalog dubina jamice funkcija veli

    ine elementa.Ovo je ilustrovano slici 3.66, na kojoj je prikazana relativna verovatnoa nalaenja jamica

    srednja vrednost

    dubine

    brojjamica

    dubina jamica

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    47/63

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    48/63

    Slika 3.70. Galvanska korozija:

    a kiseonina korozija sa metalnim

    bakrom iznad naslaga;

    b, c kiseonina i galvanska korozija sa metalnim

    bakrom u kontaktu sa metalom cevi

    a

    b

    c

    Slika 3.69. Piting korozija pod naslagama, vodena strana meupregrejake cevi

    3.3.5.3. Korozija u zazorima

    Tokom eksploatacije metalnih konstrukcija, ukljuujui i konstrukcije od elika, moeda doe do pojave selektivne korozije koja podrazumeva intenzivno razaranje u zazorima.Zazori su u konstrukcijama neizbeni, nastaju pri spajanju razliitih delova koji mogu dabudu od istog ili razliitog metala. Najveu osetljivost ka pojavi korozije u zazorima imaju

    pasivni metali (koroziono postojane legure, Al-legure), jer u zazorima dolazi do njihovedepasivizacije.

    50:1

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    49/63

    Karakteristika korozionih procesa u zazorima je snienje koncentracije oksidansa(kiseonika i dr.) u poreenju sa njegovom koncentracijom u rastvoru i sporo odstranjivanjeprodukata korozione reakcije iz zazora. Lokalna gustina struje rastvorenog metala u zazoruje jako visoka, jer je preostala povrina van zazora znatno vea. Ovakvim mehanizmom seobjanjava lokalno nagrizanje metala u zazorima i odsustvo nagrizanja ili slabo nagrizanje

    ostale povrine metala.Joni hlora i vodonika ubrzavaju rastvaranje veine metala i legura, odnosno imajuisto dejstvo kao i kod takaste korozije metala. Ova vrsta korozije se odvija u gotovo svakojsredini, ali najintenzivnija je u rastvorima hlorida.

    Slika 3.71.Primeri korizije u zazorima

    Slika 3.72. Mehanizam korozije u zazoru

    Za razvoj korozije u zazorima, koja je u najveem stepenu odreena difuzionimprocesima, vaan inilac predstavlja irina zazora. Najvei stepen korozije metala utvrenje ne pri najmanjoj irini zazora ( 0,05 mm), kada je dolazak oksidacionih sredstava jakootean, ve pri zazorima srednje irine (0,05 0,5 mm). Ukoliko je irina zazora manja,naruavanje pasivnog sloja utoliko se odvija na veoj povrini naruava pasivnost, pakorozija postaje ravnomerna. U zazorima srednje veliine, koncentracija oksidacionogsredstva se u manjoj meri sniava, pasivnost se lokalno naruava, a korozija postaje

    mestimina, ireci se u dubinu. Tako npr. pri ispitivanju nerajueg, elika sa 13% Cr umorskoj vodi u prisustvu zazora veliine 0,05 i 0,1 mm, korozija u zazorima se pojavila ve

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    50/63

    posle tri, odnosno est meseci. Kada je veliina zazora poveana na 0,5, odnosno 1 mm,korozija u zazorima nije otkrivena.

    3.3.6. Opta korozija

    3.3.6.1.Atmosferska korozija

    Atmosferska korozija je najrasprostranjeniji oblik elektrohemijske korozije. Javlja sekao posledica prisustva vlanog filma na povrini metala i spoljnih faktora koji imajuspecifini uticaj na njen tok (temperatura, relativna vlanost, atmosferski talozi, sunevaradijacija, zagaenost vazduha itd.). Atmosferska korozija je proces rastvaranja metala podtankim slojem vlage ija debljina iznosi od nekoliko monoslojeva adsorbovanih molekula

    vode do vidljivog sloja od 10 100 m.Na osnovu debljine sloja vlage izvrena je podela atmosferske korozije metala na:

    suvu, vlanu i mokru.Brzina atmosferske korozije metala zavisi od relativne vlanosti vazduha zbog ega i

    postoji zavisnost izmeu brzine korozionih procesa i debljine adsorbovanih slojeva vlage napovrini metala. Za veinu tehnikih metala postoji kritina vrednost relativne vlanostivazduha, iznad koje brzina odvijanja atmosferske korozije postaje znaajna. Ova veliinazavisi od stanja povrine metala, prisustva produkata korozije, prirode i koncentracijeagresivnih primesa u atmosferi, temperature i drugih inilaca. Ako je npr. na povrini elezave stvoren nestabilni oksidni sloj, onda se kritina vrednost relativne vlanosti vazduhasmanjuje, a korozioni proces ubrzava. Na glatkim metalnim povrinama eleza debljinaadsorpcionih slojeva vlage raste od 15 molekulskih slojeva pri vlanosti vazduha od 55 %do 92 molekulska sloja pri vlanosti vazduha od oko 100 %.

    Adsorbovani molekuli vode reaguju sa oksidnim slojem na metalnoj podlozi pri emuse stvara hidroksid koji je vrsto vezan sa oksidom, pa je uklanjanje hidroksida moguesamo pri temperaturama viim od 373-473 K. Hidroksidi na povrini metala deluju kao novicentri za adsorpciju molekula vode. Kada adsorbovani sloj vlage apsorbuje tetne primeseiz atmosfere, kao to je sumpor-dioksid, korozija protie intenzivnije.

    Hemijski sastav, struktura produkata korozije, kao i priroda i koncentracija agresivnesredine u velikoj meri utiu na kinetiku atmosferske korozije metalnih materijala. U optemsluaju brzina korozije, u svim klimatskim oblastima, u poetnom periodu raste, postie

    maksimalnu vrednost, a potom opada usled poveanja debljine sloja korozionih produkata,slika 3.73. Poveanje brzine korozije u prvom periodu delovanja agresivne atmosfereobjanjava se razaranjem prvobitnog oksidnog sloja. Naknadno usporenje korozije uotvorenoj atmosferi nastaje sa rastom korozionih proizvoda koji elektrohemijski izolujuaktivnu povrinu metala.

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    51/63

    11 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

    Godine

    1

    2

    1

    2

    2

    1

    6

    10

    14

    18

    22

    26 a bc

    Brzinakorozije,

    g/m

    mesec

    .2

    Slika 3.73. Zavisnost brzine korozijeugljeninogelika od vremenaa) u industrijskoj atmosferi

    b) u seoskoj atmosferic) u primorskoj atmosferiOznake:1 pod otvorenim nebom2 u prostoriji sa aluzinom

    3.3.7. Korozija zavarenih spojeva

    U sluaju zavarivanja topljenjem, povrina metala ava je hrapava, naborana ipredstavlja mesto za pojavu koncentratora napona i mesto na kome se kondenzuje vlaga.Zavareni spoj moe biti prekriven troskom koja je esto hemijski reaktivna, posebno ako jehigroskopna. Fizike greke koji nastaju tokom zavarivanja su opasne same po sebi, alimogu da utiu i na pojavu i odvijanje procesa korozije (piting korozija na nemetalnimukljucima, korozija u zazorima, koja se odvija u porama ili prslinama). Takoe, zatitneprevlake na metalima koji se spajaju tokom zavarivanja mogu da sagore, tako da metalava i osnovni metal u njegovoj blizini ostaju nezatieni.

    Navedene pojave utiu na koroziono ponaanje zavarenih konstrukcija. Poeljno jeda zavareni spoj ima glatku i ravnu povrinu, bez zazora, tako da se korozioni slojevi mogulako ukloniti sa povrine zavarenog spoja. Takoe, korozija u ZUT-u kod ugljeninih iniskolegiranih elika je uoena u velikom broju vodenih korozionih sredina, pri pHvrednostima niim od 8.

    Generalno, od oblika korozije kod zavarenih spojeva se mogu nai: opta (ravnomerna) korozija, galvanska korozija, lokalizovana piting korozija, korozija u zazorima, interkristalna korozija, naponska korozija, selektivna korozija, korozioni zamor, vodonina krtost i visokotemperaturna korozija.

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    52/63

    Slika 3.74. Neki oblici korozionih oteenja koji mogu da se nau u okolini zavarenog spoja

    3.3.7.1. Opta korozija zavarenih spojeva

    Opta korozija se karakterie ravnomernim smanjenjem debljine metala, bezznaajnijeg lokalizovanog napada. Tokom odvijanja opte korozije dolazi do zameneanodnih i katodnih mesta, usled ega je rastvaranje metala priblino jednako po celojpovrini metala, slika 3.75 a i b. Brzina odvijanja ovog vida korozije se predstavlja dubinomprodiranja procesa korozije u metal u odreenom vremenskom periodu i najee se

    izraava u m/god, ili u mg/dm2. Opta korozija je znatno manje opasna od lokalizovanih

    vidova korozije jer omoguava lako predvi

    anje veka trajanja konstrukcije, a u slu

    ajuzavarenih spojeva, lako se spreava uobiajenim postupcima zatite, kao to su nanoenje

    organskih ili neorganskih zatitnih prevlaka, primena inhibitora itd. Mnogo opasniji sulokalizovani vidovi korozije kojima podleu metali otporni prema optoj koroziji, kao to sunerajui elici i legure obojenih metala.

    Slika 3.75a. Opta korozija zone zavarenogspoja kao posledica grube obrade povrine

    spoja

    Slika 3.75b. Opta kiseonina korozijazavareni spoj dve cevi prekriven

    hematitom

    H2Okomplekson Na+

    komplekson Cu+

    H+, H-, H0

    OH-

    Cl-

    H2SO2

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    53/63

    3.3.7.2. Galvanska korozija zavarenih spojeva

    Galvanska (kontaktna ili bimetalna) korozija se javlja pri kontaktu dva ili vie metalarazliitog elektrodnog potencijala u prisustvu elektrolita. Ulogu elektrolita mogu da igraju islojevi atmosferske vlage, kao i naslage prisutne na povrini metala.

    Veliki uticaj na odvijanje korozionih procesa ima provodljivost elektrolita, agalvanska korozija je intenzivnija ukoliko je provodljivost vea. Pri maloj provodljivostielektrolita, korozija je ograniena na oblasti metala koje su u kontaktu, dok je pri veojprovodljivosti galvanska korozija mogua i na veim rastojanjima izmeu razliitih metala.

    Sa aspekta metala, ukoliko je razlika potencijala izmeu metala u kontaktu vea,galvanska korozija je intenzivnija. Takoe, kod galvanske korozije je od velikog znaajaodnos anodnih i katodnih povrina. Ukoliko je manja povrina metala koji se ponaaanodno u odnosu na povrinu metala koji se ponaa katodno, utoliko je korozija anodnogmetala intenzivnija.

    Ponaanje razliitih metala u kontaktu, u odreenoj korozionoj sredini, moe sepredvideti na osnovu galvanskog niza. Galvanski nizovi su formirani za razliite korozione

    sredine, za mnoge metale i legure, kao i njihove varijacije postignute termikim obradama.U praksi su zapaeni brojni sluajevi lomova cevovoda i posuda pod pritiskom,

    izazvanih galvanskom korozijom zavarenih spojeva. Pri tome se zavareni spoj ponaaanodno u odnosu na osnovni metal, u datoj korozionoj sredini.

    Galvanska korozija se esto javlja kod zavarenih spojeva kada je sastav dodatnogmetala razliit od sastava osnovnog metala usled razlike elektrohemijskih potencijala, paneke oblasti u zavarenom spoju postaju anodne i koroziono aktivnije, slika 3.76. Takoe,galvanska korozija se javlja u zavarenim spojevima nekih aluminijumskih legura, akododatni materijal nije bio odgovarajui. Postoje i mnoge druge kombinacije osnovnimetal/zavareni spoj kod kojih dolazi do galvanske korozije. esto se za reparaturnozavarivanje elemenata od niskolegiranih elika visoke vrstoe (HSLA steels) koristidodatni materijal od austenitnog nerajueg elika. Ovaj postupak dovodi u kontaktnerajui elik, koji se ponaa katodno, sa HSLA elikom. U prisustvu korozione sredine nanerajuem eliku se obrazuje vodonik, koji izaziva obrazovanje prslina u zoni uticajatoplote na HSLA eliku. Takoe, razlika u temperaturnim koeficijentima irenja ferita iaustenita izaziva znaajne unutranje napone u zavarenom spoju, koja doprinosenastajanju prslina.

    Slika 3.76. Razlika elektrohemijskih potencijala osnovnog materijala, ZUT-a i metal ava

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    54/63

    Slika 3.77: Galvanska korozija ZS: posledica razlike potencijala M plemenitiji

    Galvanska korozija moe da se javi i prilikom zavarivanja ugljeninih i niskolegiranihelika, slika 3.77. Da bi se izbegla njena pojava, posebnu panju treba posvetiti izborudodatnog materijala sa aspekta elektronegativnosti, to praktino znai da je potrebnoizvesti ispitivanje svakog galvanskog para osnovni metal/dodatni materijal u konkretnojkorozionoj sredini.

    3.3.7.3. Korozija sa niskim pH u zoni uticaja toplote (ZUT)

    Pod uticajem radne sredine mogua je pojava korozije usled odstupanja pHvrednosti vode. Zaostali naponi nastali tokom zavarivanja, ine zavareni spoj posebnoosetljivom, u kiseloj sredini slika 3.78. Korozija u ZUT-u kod ugljeninih i niskolegiranihelika je uoena u velikom broju vodenih rastvora, pri pH vrednostima niim od 8, slika3.76b. Na martenzitnoj strukturi, ukoliko nastaje tokom zavarivanja, olakana je katodnareakcija izdvajanja vodonika, zbog ega je ubrzana i anodna reakcija rastvaranja elika uneposrednoj blizini te strukture. Ovaj vid korozije moe da se posmatra i kao jedna vrstakontaktne, odnosno, galvanske koroziju. Poveanjem pH vrednosti rastvora, oteano jeodvijanje katodne reakcije i izdvajanja vodonika, a samim tim se eliminie ovaj vid korozije.

    Slika 3.78. Kiselinska korozija (nizak pH) ZUT je posebno osetljiv na nisku pH

  • 7/27/2019 Korozija 2013 63 Str

    55/63

    3.3.7.4. Piting korozija zavarenih spojeva

    U sluaju zavarenih spojeva piting korozija se esto obrazuju na mestima saodreenom mikrostrukturom, odnosno na mestima metalurke heterogenosti metala i njojsu posebno podloni zavareni spojevi nerajuih elika. U sluaju nerajuih elika

    obrazovanje pitova se odvija skoro iskljuivo u zonama neposredno oko MnS ukljuaka kojise formiraju u metal avu tokom spajanja. Prisustvo MnS ukljuaka je neizbeno, jer jejedna od uloga mangana u sastavu dodatnog materijala da sprei formiranja niskotopivogeutektikuma elezo sulfida, tako to vezuje sumpor. Meutim, pitingu su podlone i hromomosiromaene oblasti koje nastaju kao posledica zagrevanja austenitnih elika dotemperature na kojoj se odvija senzitizacija, kao i granice faza austenit-ferit kod viefaznihstruktura. Ovaj vid korozije se ee javlja ako se primenjuju dodatni materijali sa manjimsadrajem legirajuih elemenata u odnosu na osnovni metal.

    Verovatnoa obrazovanja pitova u metalu ava je velika, zbog postojanjamikrosegregacija u dendritnoj strukturi. Danas se proizvode dodatni materijali koji imajuveu otpornost prema piting koroziji nego osnovni metal. Generalno, kombin