2
Korozija je spontani heterogeni kemijski proces, u kojem kao rezultat sudjeluju konstrukcijski materijali i komponente okoline (SREDINE medija) koji je najčešće tekući, plinoviti, a može biti i kruti. Ovaj proces će teći samo ako između spomenutih reaktanata postoji afinitet (Af). Brzina i tok korozije ovise o afinitetu i o otporima koji se suprotstavljaju tom procesu (ΣR). Ako se pretpostavi da korozija teče izobarno ili izotermno onda je mjera za AFINITET maksimalan koristan rad koji sustav može izvršiti pri tom procesu. Sustav u kojem postoji afinitet među reaktantima procesa koroziji nije u kemijskoj ravnoteži i u pravu korozijom teži prema njoj. Vrste otpora koroziji: kinetički (aktivacijski) otpori i otpor koji energijski koči kemijska reakcija; difuzijski (transporti) otpori su oni koji usporavaju prijenos reaktanata iz okoline do konstrukcijskog materijala odnosno otežavaju uklanjanje materijala s njegove površine. Afinitet ovisi o: vrsti korozijskog procesa, temperaturi, koncentraciji aktiviteta, parcijalnom tlaku reaktanata i produktu u okolini. KEMIJSKA KOROZIJA METALA (u ne elektrolitima): Kemijska korozija metala sastoji se u reakciji metala s električki nevodljivom okolinom. Jedan je od najvažnijih procesa ove vrste korozije u tehnici spajanja metala s kisikom iz suhih plinova, što se zbiva pri vrućoj obradi metala i pri radu uređaja na visokim temperaturama. OTPORI KEMIJSKOJ KOROZIJI: aktivacijski inercijski otpor, transportni otpori (kinetički prijenosni otpor, sporost mehaničkog gibanja reaktanata procesa). Otpor odvijanjem kem. korozije uvjetovan je u prvom redu niskom energetskom razinom reaktanata i zaštitnim svojstvima čvrstih korozijskih produkata. TEORIJA ZAŠTITE: Smanjiti afinitet, povećati otpore, mijenjati unutrašnjost fakture, mijenjati vanjske faktore, prevlačenje. ELEKTORKEMIJSKA KOROZIJA: je kemijski redukcijsko-oksidacijski proces u sustavu metala / elektrolit. Svaki se redoks - proces sastoji od dviju usporednih paralelnih elektrokemijskih reakcija i to od oksidacije i redukcije. Oksidacija je reakcija kojom tvar (reducens) oslobađa elektrone pri čemu nastaje druga tvar. Redukcija je reakcija kojom tvar ili skupina tvari (oksidans) veže elektrone, pri čemu također nastaje druga tvar. U određenim okolnostima produkt oksidacije djeluje reduktivno a produkti redukcije oksidativno što znači da se radi o reakcijama koje mogu teći u oba smjera ili povratni proces. Elektrokemijskoj koroziji suprotstavljaju se različitim otopinama o kojima uz dani afinitet ovisi brzina korozije. Ako proces teče u korozijskom članku, onda je gubitak metala na anodi (dakle i brzina korozije) je prema Faradayevu zakonu razmjerna struji toga članka koji je opet razmjeran EMS (elektro motornoj sil i ), a obrnuto razmjerna otopini u elektrolitu i u metalu (ionski otpori ) te otopini na granicama faza anoda /elektrolit i katoda / elektrolit (polarizacijski otpori). Procesi depolarizacije pri elektrokemijskoj koroziji mogu biti različiti. Kao depolarizatori djeluju kationi i anioni otopljeni u elektrolitu. U praksi su najvažniji depolarizatori vodikovi ioni i elementarni kisik. KOROZIJSKI ČLANCI: EK korozija metala teče kao redoks - proces tako da se ionizacija metala i depolarizacija zbivaju na različitim mjestima metalne površine. Dijelovi površine takve neravnomjernosti unutrašnjih ili vanjskih faktora korozije toliko su različiti u elektro-kemijskom pogledu da su u prisutnosti elektrolita neka mjesta prikladnija za odvijanje ionizacije metala, a druga za odvijanje depolarizacije. Stoga se spomenuti procesi lokalno razdvajaju pa korozija teče elektro-kemijski tj. na rad galvanskog članka. Metal se ionizira na (neg.) neplemenitijem tj. anodom djeluju površine a depolarizacija teče na plemenitijem (pozitivnom ) tj. katodnom dijelu. Svaki kratko spojeni par anodno / katodno čini korozijski članak, a istodobno rad svih tih članaka na površinu - je korozija - (lokalni članci ili mikro članci). Anodna polarizacija: može ju uzrokovati povećana koncentracija iona metaIa uz anodu (koncentracijska polarizacija), energijsko kočenje anodnog procesa (aktivacijska polarizacija, prenapon ionizacije), odnosno nastajanje ili postojanje primarnih zaštitnih filmova na anodi (pasivnost). Ioni metala ulaze u elektrolit na anodi pa je zbog sporosti difuzije i kretanja električnim poljem prema katodi njihova koncentracija uz anodu veća od koncentracije u masi elektrolita. Time se uz anodu povećava i aktivitet iona metala tako da anoda postaje pozitivnija za iznos koncentracijske polarizacije ηkonc. Koncentracijska polarizacija raste sa stvarnom anodnom gustoćom električne struje pa je stoga veća na glatkim metalnim površinama. Ona se može smanjiti miješanjem elektrolita i zagrijavanjem. Naime, što je miješanje intenzivnije, tanji je difuzijski sloj uz metal, a što je viša temperatura, veći je koeficijent difuzije. Vrlo jaku anodnu polarizaciju mogu uzrokovati primarni zaštitni filmovi koji su nastali ranijom kemijskom korozijom ili posebnim anodnim procesom u korozijskom članku. Ako je taj sloj kompaktan, metal je u pasivnom stanju pa mnogo sporije korodira (oko 105 puta) nego u aktivnom stanju (bez sloja), a njegov stacionarni potencijal u elektrolitima postaje za 0,5 do 2,0 V plemenitiji. Ta se pojava naziva pravom, elektrokemijskom ili anodnom pasivnošću. Katodna polarizacija: može ju uzrokovati smanjena koncentracija reaktanata ili povećana koncentracija produkata depolarizacije uz katodu (koncentracijska depolarizacija), odnosno energijsko kočenje depolarizaicije (aktivacijska depolarizacija, prenapon depolarizacije). pojavljuje se zbog nedostatka vodikovih iona ili zbog gomilanja vodikovih odnosno hidroksid-iona uz katodu. Vodikova bolest je uzrokovana apsorpcijom atoma vodika i nastajanjem njegovih molekula u kristalnoj rešetki. Vodikovi atomi u čeliku izazivaju napetosti zbog čega dolazi do raslojavanja i nastajanja pukotina u metalu. BRZINA I TOK EK KOROZIJE METALA: Prosječna brzina elektrokemijske korozije nekog metala, bez obzira na karakter toka, ovisi o mnogim okolnostima: vrsti elektrolita, sastavu i koncentraciji otopljenih tvari, pH-vrijednosti, stupnju aeracije, temperaturi i relativnoj brzini strujanja elektrolita. Utjecaj elektrolita: ako je sama otopljena tvar elektrolit, tj. ako ona daje ione, a nema inhibitorskih svojstava, onda je proces korozije obično najbrži uz neku srednju koncentraciju, vrijedi samo za lako topljive tvari jer se inače uopće ne mogu postići veće koncentracije. Ubrzanje korozije zbog povećanja koncentracije razrijeđenih elektrolita objašnjava se povećanom provodnošću otopina. Taj je utjecaj još izrazitiji ako otopljene tvari djeluju kao depolarizatori odnosno ako daju aktivne anione ili ligande koji se vežu na katione metala. Netopivi produkti usporavaju koroziju. Teorija korozije anorganskih nemetala: najvažniji su kamen, cement i beton, keramika, staklo, ugljik i grafit. Ti se materijali po svojim fizikalnim i kemijskim svojstvima međusobno bitno razlikuju, ali za sve njih, u osnovi, vrijedi teorija kemijske korozije metala, tj. korozije metala u ne elektrolitima. Anorganski nemetali, naime, uglavnom ne provode struju kretanjem elektrona. Korozija anorganskih nemetala obično se dijeli na koroziju u tekućim i plinovitim sredinama, pri čemu se često zasebno obrađuje atmosferska korozija u prisutnosti vode, tj. vodenog kondenzata iz zraka.

povr.zastita2

Embed Size (px)

DESCRIPTION

kolokvij

Citation preview

Page 1: povr.zastita2

Korozija je spontani heterogeni kemijski proces, u kojem kao rezultat sudjeluju konstrukcijski materijali i komponente okoline (SREDINE medija) koji je najčešće tekući, plinoviti, a može biti i kruti. Ovaj proces će teći samo ako između spomenutih reaktanata postoji afinitet (Af). Brzina i tok korozije ovise o afinitetu i o otporima koji se suprotstavljaju tom procesu (ΣR). Ako se pretpostavi da korozija teče izobarno ili izotermno onda je mjera za AFINITET maksimalan koristan rad koji sustav može izvršiti pri tom procesu. Sustav u kojem postoji afinitet među reaktantima procesa koroziji nije u kemijskoj ravnoteži i u pravu korozijom teži prema njoj. Vrste otpora koroziji: kinetički (aktivacijski) otpori i otpor koji energijski koči kemijska reakcija; difuzijski (transporti) otpori su oni koji usporavaju prijenos reaktanata iz okoline do konstrukcijskog materijala odnosno otežavaju uklanjanje materijala s njegove površine. Afinitet ovisi o: vrsti korozijskog procesa, temperaturi, koncentraciji aktiviteta, parcijalnom tlaku reaktanata i produktu u okolini. KEMIJSKA KOROZIJA METALA (u ne elektrolitima): Kemijska korozija metala sastoji se u reakciji metala s električki nevodljivom okolinom. Jedan je od najvažnijih procesa ove vrste korozije u tehnici spajanja metala s kisikom iz suhih plinova, što se zbiva pri vrućoj obradi metala i pri radu uređaja na visokim temperaturama. OTPORI KEMIJSKOJ KOROZIJI: aktivacijski – inercijski otpor, transportni otpori (kinetički prijenosni otpor, sporost mehaničkog gibanja reaktanata procesa). Otpor odvijanjem kem. korozije uvjetovan je u prvom redu niskom energetskom razinom reaktanata i zaštitnim svojstvima čvrstih korozijskih produkata. TEORIJA ZAŠTITE: Smanjiti afinitet, povećati otpore, mijenjati unutrašnjost fakture, mijenjati vanjske faktore, prevlačenje. ELEKTORKEMIJSKA KOROZIJA: je kemijski redukcijsko-oksidacijski proces u sustavu metala / elektrolit. Svaki se redoks - proces sastoji od dviju usporednih paralelnih elektrokemijskih reakcija i to od oksidacije i redukcije. Oksidacija je reakcija kojom tvar (reducens) oslobađa elektrone pri čemu nastaje druga tvar. Redukcija je reakcija kojom tvar ili skupina tvari (oksidans) veže elektrone, pri čemu također nastaje druga tvar. U određenim okolnostima produkt oksidacije djeluje reduktivno a produkti redukcije oksidativno što znači da se radi o reakcijama koje mogu teći u oba smjera ili povratni proces. Elektrokemijskoj koroziji suprotstavljaju se različitim otopinama o kojima uz dani afinitet ovisi brzina korozije. Ako proces teče u korozijskom članku, onda je gubitak metala na anodi (dakle i brzina korozije) je prema Faradayevu zakonu razmjerna struji toga članka koji je opet razmjeran EMS (elektro motornoj sili ), a obrnuto razmjerna otopini u elektrolitu i u metalu (ionski otpori ) te otopini na granicama faza anoda /elektrolit i katoda / elektrolit (polarizacijski otpori). Procesi depolarizacije pri elektrokemijskoj koroziji mogu biti različiti. Kao depolarizatori djeluju kationi i anioni otopljeni u elektrolitu. U praksi su najvažniji depolarizatori vodikovi ioni i elementarni kisik. KOROZIJSKI ČLANCI: EK korozija metala teče kao redoks - proces tako da se ionizacija metala i depolarizacija zbivaju na različitim mjestima metalne površine. Dijelovi površine takve neravnomjernosti unutrašnjih ili vanjskih faktora korozije toliko su različiti u elektro-kemijskom pogledu da su u prisutnosti elektrolita neka mjesta prikladnija za odvijanje ionizacije metala, a druga za odvijanje depolarizacije. Stoga se spomenuti procesi lokalno razdvajaju pa korozija teče elektro-kemijski tj. na rad galvanskog članka. Metal se ionizira na (neg.) neplemenitijem tj. anodom djeluju površine a depolarizacija teče na plemenitijem (pozitivnom ) tj. katodnom dijelu. Svaki kratko spojeni par anodno / katodno čini korozijski članak, a istodobno rad svih tih članaka na površinu - je korozija - (lokalni članci ili mikro članci). Anodna polarizacija: može ju uzrokovati povećana koncentracija iona metaIa uz anodu (koncentracijska polarizacija), energijsko kočenje anodnog procesa (aktivacijska polarizacija, prenapon ionizacije), odnosno nastajanje ili postojanje primarnih zaštitnih filmova na anodi (pasivnost). Ioni metala ulaze u elektrolit na anodi pa je zbog sporosti difuzije i kretanja električnim poljem prema katodi njihova koncentracija uz anodu veća od koncentracije u masi elektrolita. Time se uz anodu povećava i aktivitet iona metala tako da anoda postaje pozitivnija za iznos koncentracijske polarizacije ηkonc. Koncentracijska polarizacija raste sa stvarnom anodnom gustoćom električne struje pa je stoga veća na glatkim metalnim površinama. Ona se može smanjiti miješanjem elektrolita i zagrijavanjem. Naime, što je miješanje intenzivnije, tanji je difuzijski sloj uz metal, a što je viša temperatura, veći je koeficijent difuzije. Vrlo jaku anodnu polarizaciju mogu uzrokovati primarni zaštitni filmovi koji su nastali ranijom kemijskom korozijom ili posebnim anodnim procesom u korozijskom članku. Ako je taj sloj kompaktan, metal je u pasivnom stanju pa mnogo sporije korodira (oko 105 puta) nego u aktivnom stanju (bez sloja), a njegov stacionarni potencijal u elektrolitima postaje za 0,5 do 2,0 V plemenitiji. Ta se pojava naziva pravom, elektrokemijskom ili anodnom pasivnošću. Katodna polarizacija: može ju uzrokovati smanjena koncentracija reaktanata ili povećana koncentracija produkata depolarizacije uz katodu (koncentracijska depolarizacija), odnosno energijsko kočenje depolarizaicije (aktivacijska depolarizacija, prenapon depolarizacije). pojavljuje se zbog nedostatka vodikovih iona ili zbog gomilanja vodikovih odnosno hidroksid-iona uz katodu. Vodikova bolest je uzrokovana apsorpcijom atoma vodika i nastajanjem njegovih molekula u kristalnoj rešetki. Vodikovi atomi u čeliku izazivaju napetosti zbog čega dolazi do raslojavanja i nastajanja pukotina u metalu. BRZINA I TOK EK KOROZIJE METALA: Prosječna brzina elektrokemijske korozije nekog metala, bez obzira na karakter toka, ovisi o mnogim okolnostima: vrsti elektrolita, sastavu i koncentraciji otopljenih tvari, pH-vrijednosti, stupnju aeracije, temperaturi i relativnoj brzini strujanja elektrolita. Utjecaj elektrolita: ako je sama otopljena tvar elektrolit, tj. ako ona daje ione, a nema inhibitorskih svojstava, onda je proces korozije obično najbrži uz neku srednju koncentraciju, vrijedi samo za lako topljive tvari jer se inače uopće ne mogu postići veće koncentracije. Ubrzanje korozije zbog povećanja koncentracije razrijeđenih elektrolita objašnjava se povećanom provodnošću otopina. Taj je utjecaj još izrazitiji ako otopljene tvari djeluju kao depolarizatori odnosno ako daju aktivne anione ili ligande koji se vežu na katione metala. Netopivi produkti usporavaju koroziju. Teorija korozije anorganskih nemetala: najvažniji su kamen, cement i beton, keramika, staklo, ugljik i grafit. Ti se materijali po svojim fizikalnim i kemijskim svojstvima međusobno bitno razlikuju, ali za sve njih, u osnovi, vrijedi teorija kemijske korozije metala, tj. korozije metala u ne elektrolitima. Anorganski nemetali, naime, uglavnom ne provode struju kretanjem elektrona. Korozija anorganskih nemetala obično se dijeli na koroziju u tekućim i plinovitim sredinama, pri čemu se često zasebno obrađuje atmosferska korozija u prisutnosti vode, tj. vodenog kondenzata iz zraka.

Page 2: povr.zastita2

Najvažniji su organski konstrukcijski materijali POLIPLASTI (plastične mase, umjetne smole), a uz njih znatnu tehničku važnost imaju drvo, celulozni derivati te prirodna i sintetička guma. Osnovnu tvar svih ovih materijala čine makromolekule, tj. polimeri koji podložni procesu degradacije u okviru kojega se može zbivati i korozija. Organski su materijali, u pravilu, slabi vodiči električne struje i ne ioniziraju se elektrokemijskom oksidacijom pa se i na njihovu koroziju mogu donekle primijeniti osnovne zakonitosti kemijske korozije metala. Degradacija je skup fizikalnih, kemijskih, a eventualno i bioloških procesa koji smanjuju upotrebnu vrijednost. Ovaj proces moguće je nazvati starenje materijala. Zaštita metala od kemijske korozije: (u vrućim oksidativnim plinovima i u lošim mazivima), smanjenjem ili poništenjem afiniteta ili zamjenom uobičajenih konstrukcijskih materijala (metala) plemenitim metalima odnosno inertnim nemetalima. Zamjenom ili obradom agresivne sredine: zaštitom atmosfere – u metalurgiji zavarivanjem smanjenjem parcijalnog tlaka ili zamjenom zraka dušik, argon. Zaštita metala od elektrokemijske korozije: Budući da je razlika elektrodnih potencijala katode i anode korozijskih članaka mjera afiniteta za elektrokemijsku koroziju, taj se afinitet može smanjiti povišenjem elektrodnog potencijala anode ili sniženjem elektrodnog potencijala katode. Anode se oplemenjuju zamjenom metala plemenitijim npr. zamjena čelika bakrom. Katode se oplemenjuju promjenom sastava elektrolita ili katodnom polarizacijom (uklanjanjem kisika iz vode, smanjenjem relativne vlažnosti zraka). Elektrokemijska se korozija može usporiti povećanjem katodne polarizacije koja snižava radni potencijal katode, odnosno povećanjem anodne polarizacije koja povisuje radni potencijal anode. Ispitivanja korozije: Terenska i eksploatacijska ispitivanja izvode se u uvjetima koji vladaju u praksi. To su obična ili ne ubrzana ispitivanja koja redovito dugo traju, a provode se na predmetima upotrebne vrijednosti. Laboratorijska ispitivanja gotovo se isključivo vrše na uzorcima i najčešće su ubrzana pa kraće traju. Svrha ispitivanja korozije može biti: izbor optimalnih konstrukcijskih materijala, zaštitnih postupaka ili sustava, razvoj novih konstrukcijskih materijala, osvajanje i određivanje djelotvornosti novih zaštitnih postupaka i sustava, utvrđivanje korozijskog ponašanja određenog konstrukcijskog materijala, tj. njegova područja upotrebljivosti, određivanje agresivnosti neke sredine, kontrola kvalitete konstrukcijskih materijala il i provođenja zaštitnih postupaka, dijagnostika oštećenja opreme te istraživanje mehanizma korozije i zaštite. Legiranje radi zaštite od elektrokemijske korozije: temelji se na postizanju imunosti visokim legiranjem neplemenitog, korozijski aktivnog metala plemenitim metalom, postizanju prave pasivnosti visokim legiranjem neplemenitog, korozijski aktivnog metala metalom sklonim pasiviranju faznim filmom, olakšanom postizanju prave pasivnosti niskim legiranjem metala sklonih toj pojavi plemenitim metalom, postizanju neprave pasivnosti legiranjem neplemenitoga, korozijskog aktivnog metala metalom koji povećava sklonost pasiviranju slojem sekundarnih produkata korozije i smanjenju katodne aktivnosti niskim legiranjem neplemenitoga, korozijski aktivnog metala elementom visokog prenapona depolarizacije. Imunost se postiže dodatkom dovoljne količine plemenitog metala neplemenitom tako da se u nekim korozivnim sredinama legura ponaša kao sam dodani metal.