Korroziya dərəcəsi həm xarici mühit şəraitindən, həm də materialın daxili xüsusiyyətlərindən asılı olan çoxfaktorlu parametrdir. Normativ-texniki sənədlərdə avadanlıqların və tikinti konstruksiyalarının istismarı zamanı onların problemsiz işləməsini təmin etmək üçün metal məhvinin icazə verilən dəyərlərinə müəyyən məhdudiyyətlər qoyulur. Mühəndislikdə korroziya dərəcəsini təyin etmək üçün universal bir üsul yoxdur. Bu, bütün amilləri nəzərə almağın mürəkkəbliyi ilə bağlıdır. Ən etibarlı üsul obyektin istismar tarixini öyrənməkdir.
Meyarlar
Hazırda mühəndis dizaynında bir neçə korroziya dərəcəsi istifadə olunur:
- Birbaşa qiymətləndirmə metoduna görə: metal hissənin kütləsinin vahid səthə düşən azalması - çəki göstəricisi (1 m2 üçün qramla 1 saat ərzində ölçülür); zədələnmə dərinliyi (və ya korroziya prosesinin keçiriciliyi), mm/il; korroziya məhsullarının ayrılan qaz fazasının miqdarı; ilk korroziya zədələnməsinin göründüyü müddətin uzunluğu; vahid sahəyə düşən korroziya mərkəzlərinin sayımüəyyən vaxt ərzində görünən səthlər.
- Dolayısı ilə hesablanmış: elektrokimyəvi korroziya cərəyanının gücü; elektrik müqaviməti; fiziki və mexaniki xüsusiyyətlərin dəyişməsi.
İlk birbaşa qiymətləndirmə göstəricisi ən çox yayılmışdır.
Hesablama düsturları
Ümumi halda metalın korroziya sürətini təyin edən çəki itkisi aşağıdakı düsturla tapılır:
Vkp=q/(St), burada q metalın kütləsinin azalmasıdır, g;
S – materialın köçürüldüyü səth sahəsi, m2;
t – vaxt dövrü, saat
Sahə metal və ondan hazırlanmış qabıqlar üçün dərinlik indeksini təyin edin (mm/il):
H=m/t, m metala nüfuz etmə dərinliyidir.
Yuxarıda təsvir edilən birinci və ikinci göstəricilər arasında aşağıdakı əlaqə mövcuddur:
H=8, 76Vkp/ρ, burada ρ materialın sıxlığıdır.
Korroziya sürətinə təsir edən əsas amillər
Aşağıdakı amillər qrupları metalın məhv olma sürətinə təsir edir:
- daxili, materialın fiziki və kimyəvi təbiəti ilə əlaqədar (faza quruluşu, kimyəvi tərkibi, hissənin səthi pürüzlülüyü, materialda qalıq və əməliyyat gərginliyi və s.);
- xarici (ətraf mühit şəraiti, aşındırıcı mühitin hərəkət sürəti, temperatur, atmosferin tərkibi, inhibitorların və ya stimullaşdırıcıların olması və s.);
- mexaniki (korroziya çatlarının inkişafı, siklik yüklərin təsiri altında metalın məhv edilməsi,kavitasiya və korroziya);
- dizayn xüsusiyyətləri (metal növünün seçimi, hissələr arasında boşluqlar, pürüzlülük tələbləri).
Fiziki və kimyəvi xassələr
Ən mühüm daxili korroziya faktorları aşağıdakılardır:
- Termodinamik sabitlik. Onu sulu məhlullarda təyin etmək üçün absis oxu boyunca mühitin pH-ı və ordinat oxu boyunca redoks potensialı olan istinad Pourbaix diaqramlarından istifadə olunur. Müsbət istiqamətdə potensial sürüşmə materialın daha çox sabitliyi deməkdir. İlkin olaraq, metalın normal tarazlıq potensialı kimi müəyyən edilir. Reallıqda materiallar müxtəlif sürətlərdə korroziyaya məruz qalır.
- Kimyəvi elementlərin dövri cədvəlində atomun yeri. Korroziyaya ən çox həssas olan metallar qələvi və qələvi torpaq metallarıdır. Atom sayı artdıqca korroziya dərəcəsi azalır.
- Kristal quruluş. Məhv etməkdə qeyri-müəyyən təsir göstərir. Kobud dənəli strukturun özü korroziyanın artmasına səbəb olmur, lakin taxıl sərhədlərinin intergranular seçici məhvinin inkişafı üçün əlverişlidir. Fazaların homojen paylanması olan metallar və ərintilər bərabər şəkildə korroziyaya məruz qalır, qeyri-bərabər paylananlar isə fokus mexanizminə görə korroziyaya məruz qalır. Fazaların qarşılıqlı düzülüşü aqressiv mühitdə anod və katod funksiyasını yerinə yetirir.
- Kristal qəfəsdə atomların enerji qeyri-bərabərliyi. Ən yüksək enerjiyə malik atomlar üzlərin künclərində yerləşirmikrokobudluqlar və kimyəvi korroziya zamanı aktiv həll mərkəzləridir. Buna görə də, metal hissələrin ehtiyatlı işləməsi (daşlama, cilalama, bitirmə) korroziyaya davamlılığı artırır. Bu təsir həm də hamar səthlərdə daha sıx və davamlı oksid təbəqələrinin əmələ gəlməsi ilə izah olunur.
Orta turşuluğun təsiri
Kimyəvi korroziya prosesində hidrogen ionlarının konsentrasiyası aşağıdakı nöqtələrə təsir edir:
- korroziya məhsullarının həll olması;
- qoruyucu oksid plyonkalarının əmələ gəlməsi;
- metal məhvetmə dərəcəsi.
pH 4-10 vahid aralığında olduqda (turşu məhlul) dəmirin korroziyası oksigenin obyektin səthinə nüfuz etmə intensivliyindən asılıdır. Qələvi məhlullarda korroziya sürəti əvvəlcə səthin passivləşməsi səbəbindən azalır, sonra isə pH >13-də qoruyucu oksid təbəqəsinin əriməsi nəticəsində artır.
Hər bir metal növü üçün məhvetmə intensivliyinin məhlulun turşuluğundan öz asılılığı var. Nəcib metallar (Pt, Ag, Au) turşu mühitdə korroziyaya davamlıdır. Zn, Al həm turşularda, həm də qələvilərdə sürətlə məhv olur. Ni və Cd qələvilərə davamlıdır, lakin turşularda asanlıqla korroziyaya uğrayır.
Neytral məhlulların tərkibi və konsentrasiyası
Neytral məhlullarda korroziya dərəcəsi daha çox duzun xüsusiyyətlərindən və konsentrasiyasından asılıdır:
- Duzların hidrolizi zamanıaşındırıcı mühitdə metal məhvinin aktivatoru və ya gecikdiricisi (inhibitoru) kimi çıxış edən ionlar əmələ gəlir.
- PH-ı artıran birləşmələr də dağıdıcı prosesin sürətini artırır (məsələn, soda külü), turşuluğu azaldanlar isə (ammonium xlorid) azaldır.
- Məhsulda xloridlərin və sulfatların olması halında, məhvetmə duzların müəyyən konsentrasiyasına çatana qədər aktivləşdirilir (bu, xlorid və kükürd ionlarının təsiri altında anod prosesinin intensivləşməsi ilə izah olunur) və sonra oksigenin həllolma qabiliyyətinin azalması səbəbindən tədricən azalır.
Bəzi duz növləri həll olunmayan təbəqə əmələ gətirə bilir (məsələn, dəmir fosfat). Bu, metalı daha da məhv olmaqdan qorumağa kömək edir. Bu xüsusiyyət pas neytrallaşdırıcıları tətbiq edərkən istifadə olunur.
Korroziya inhibitorları
Korroziya inhibitorları (və ya inhibitorları) redoks prosesinə təsir mexanizmlərinə görə fərqlənirlər:
- Anod. Onların sayəsində passiv bir film yaranır. Bu qrupa xromatlar və bixromatlar, nitratlar və nitritlər əsasında birləşmələr daxildir. Sonuncu növ inhibitorlar hissələrin qarşılıqlı qorunması üçün istifadə olunur. Anodik korroziya inhibitorlarından istifadə edərkən əvvəlcə onların minimum qoruyucu konsentrasiyasını müəyyən etmək lazımdır, çünki az miqdarda əlavə etmək məhvetmə sürətinin artmasına səbəb ola bilər.
- Katod. Onların təsir mexanizmi oksigen konsentrasiyasının azalmasına və müvafiq olaraq katodik prosesin yavaşlamasına əsaslanır.
- Qoruyucu. Bu inhibitorlar qoruyucu təbəqə kimi çökən həll olunmayan birləşmələr əmələ gətirərək metal səthini təcrid edir.
Sonuncu qrupa oksidləri təmizləmək üçün də istifadə olunan pas neytrallaşdırıcıları daxildir. Onların tərkibində adətən fosfor turşusu olur. Onun təsiri altında metal fosfatlaşması baş verir - həll olunmayan fosfatların güclü qoruyucu təbəqəsinin formalaşması. Neytrallaşdırıcılar bir sprey tabancası və ya rulon ilə tətbiq olunur. 25-30 dəqiqədən sonra səth ağ-boz rəng əldə edir. Kompozisiya quruduqdan sonra boyalar və laklar tətbiq olunur.
Mexanik hərəkət
Aqressiv mühitdə korroziyanın artmasına aşağıdakı mexaniki təsir növləri kömək edir:
- Daxili (qəlibləmə və ya istilik müalicəsi zamanı) və xarici (xarici tətbiq olunan yükün təsiri altında) gərginliklər. Nəticədə elektrokimyəvi qeyri-bərabərlik yaranır, materialın termodinamik dayanıqlığı azalır, korroziya krekinqi əmələ gəlir. Oksidləşdirici anionların, məsələn, NaCl-in iştirakı ilə dartılma yükləri (perpendikulyar müstəvilərdə çatlar əmələ gəlir) altında məhv olmaq xüsusilə sürətlidir. Bu tip məhvə məruz qalan cihazların tipik nümunəsi buxar qazanlarının hissələridir.
- Alternativ dinamik hərəkət, vibrasiya (korroziya yorğunluğu). Yorğunluq həddində intensiv azalma var, çoxlu mikro çatlar əmələ gəlir, sonra bir böyük birinə birləşir. Nömrəuğursuzluq dövrləri daha çox metalların və ərintilərin kimyəvi və faza tərkibindən asılıdır. Nasos oxları, yaylar, turbin qanadları və digər avadanlıqlar belə korroziyaya məruz qalır.
- Hissələrin sürtünməsi. Sürətli korroziya hissənin səthindəki qoruyucu filmlərin mexaniki aşınması və ətraf mühitlə kimyəvi qarşılıqlı təsir nəticəsində baş verir. Mayedə məhvetmə sürəti havadan daha aşağıdır.
- Kavitasiya təsiri. Kavitasiya, çökən və pulsasiya edən təsir yaradan vakuum baloncuklarının əmələ gəlməsi nəticəsində maye axınının davamlılığı pozulduqda baş verir. Nəticədə yerli təbiətə dərin ziyan dəyir. Bu cür korroziya tez-tez kimyəvi aparatlarda müşahidə olunur.
Dizayn Faktorları
Aqressiv şəraitdə işləyən elementləri layihələndirərkən nəzərə almaq lazımdır ki, korroziya dərəcəsi aşağıdakı hallarda artır:
- oxşar olmayan metallar təmasda olduqda (onlar arasındakı elektrod potensialında fərq nə qədər çox olarsa, elektrokimyəvi məhvetmə prosesinin cari gücü bir o qədər yüksək olar);
- mexaniki gərginlik konsentratorları (yivlər, yivlər, çuxurlar və s.) olduqda;
- işlənmiş səthin aşağı təmizliyi ilə, çünki bu, yerli qısaqapanmış qalvanik cütlərə səbəb olur;
- aparatın ayrı-ayrı hissələrinin temperaturunda əhəmiyyətli fərqlə (termal qalvanik elementlər əmələ gəlir);
- durğun zonalar (slotlar, boşluqlar) olduqda;
- formalanarkənqalıq gərginliklər, xüsusən də qaynaqlı birləşmələrdə (onları aradan qaldırmaq üçün istilik müalicəsini təmin etmək lazımdır - tavlama).
Qiymətləndirmə üsulları
Aqressiv mühitlərdə metalların məhv olma sürətini qiymətləndirməyin bir neçə yolu var:
- Laboratoriya - real vəziyyətə yaxın süni simulyasiya edilmiş şəraitdə nümunələrin sınaqdan keçirilməsi. Onların üstünlüyü ondan ibarətdir ki, onlar sizə öyrənmə vaxtını az altmağa imkan verir.
- Çöl - təbii şəraitdə keçirilir. Onlar uzun müddət çəkir. Bu metodun üstünlüyü sonrakı əməliyyat şəraitində metalın xassələri haqqında məlumat əldə etməkdir.
- Təbii mühitdə hazır metal əşyaların yerində sınaqdan keçirilməsi.
