Korózia je proces, pri ktorom je železo degradované prítomnosťou rôznych oxidačných činidiel v životnom prostredí. Korózia má mnoho foriem a môže mať mnoho príčin. Bežným príkladom je proces hrdzavenia, pri ktorom železo oxiduje za prítomnosti vlhkosti. Korózia je vážnym problémom pre výrobcov budov, lodí, lietadiel, automobilov a iných kovových výrobkov. Napríklad, keď sa železo používa ako súčasť mosta, štrukturálna integrita železa, ktoré môže byť poškodené koróziou, je rozhodujúca pre bezpečnosť ľudí používajúcich most. V nižšie uvedenom kroku 1 sa začnite učiť, ako chrániť železo pred hrozbou korózie a ako spomaliť rýchlosť korózie.
Krok
Metóda 1 z 3: Pochopenie bežných typov korózie železa
Pretože sa dnes používa toľko rôznych druhov železa, musia stavitelia a výrobcovia chrániť pred mnohými druhmi korózie. Každá žehlička má jedinečné elektrochemické vlastnosti, ktoré určujú, na aký typ korózie (ak existuje) je náchylná. Nasledujúca tabuľka popisuje niektoré bežné žehličky a typy korózie, ktorej môžu byť vystavené.
| Žehlička | Zraniteľnosť voči korózii železom | Všeobecné techniky prevencie | Galvanická činnosť* |
|---|---|---|---|
| Nerezová oceľ (pasívna) | Rovnomerný útok, galvanický, perforovaný, prasknutý (všetko hlavne v morskej vode) | Čistenie, ochranný povlak alebo tesnenie | Nízke (počiatočné formy korózie tvoria ochrannú oxidačnú vrstvu) |
| Žehlička | Rovnomerný útok, galvanický, trhlina | Čistenie, ochranný náter alebo tesnenie, pozinkovanie, protikorózna ochrana | Vysoký |
| Mosadz | Rovnomerný útok, odzincifikácia, stres | Čistenie, ochranný povlak alebo tesnenie (zvyčajne olej alebo lak), pridávanie olova, hliníka alebo arzénu do zliatin | Aktuálne |
| Hliník | Galvanické, diery, praskliny | Čistenie, ochranný povlak alebo tesnenie, anóda, galvanizácia, katódová ochrana, elektrická izolácia | Vysoká (počiatočná korózia tvorí odolnú oxidačnú vrstvu) |
| Meď | Galvanická, diera, estetická škvrna | Čistenie, ochranný povlak alebo tesnenie, pridávanie niklu do kovových zliatin (najmä pre soľanku) | Nízka (počiatočná korózia tvorí zadržiavaciu patinu) |
*Uvedomte si prosím, že stĺpec „Galvanická aktivita“odkazuje na súvisiacu chemickú aktivitu železa, ako je popísaná v galvanickej tabuľke referenčného zdroja. Na účely tejto tabuľky „čím vyššia je galvanická aktivita železa, tým rýchlejšie bude galvanicky korodovať v kombinácii s menej aktívnym železom“.
Krok 1. Chráňte povrch železa pred rovnomernou koróziou
Rovnomerná útočná korózia (niekedy skrátená na „rovnomernú“koróziu) je druh korózie, ktorá sa podľa toho vyskytuje rovnomerne na odhalených kovových povrchoch. Pri tomto type korózie je celý povrch žehličky napadnutý koróziou, a preto korózia prebieha rovnomerne. Ak je napríklad nechránená kovová strecha pravidelne vystavovaná dažďu, celý povrch strechy bude v kontakte s rovnakým množstvom vody, a preto bude korodovať rovnomernou rýchlosťou. Najľahším spôsobom ochrany pred rovnomerným útokom je zvyčajne umiestnenie ochrannej bariéry medzi bobule a korozívne činidlo. Môže to byť veľa vecí - farba, olejové tesnenia alebo „elektrochemické riešenie“, ako je galvanický zinkový povlak.
V podzemných alebo ponorných situáciách je dobrou voľbou aj katodický štít
Krok 2. Zabráňte galvanickej korózii prerušením toku iónov z jedného železa do druhého
Jednou z dôležitých foriem korózie, ktorá môže nastať bez ohľadu na fyzickú pevnosť použitého železa, je galvanická korózia. Galvanická korózia nastáva, keď dve žehličky s rôznym potenciálom elektródy prídu do kontaktu s prítomnosťou elektrolytu (ako je slaná voda), ktorý medzi nimi vytvorí cestu elektrického vedenia. Keď sa to stane, ióny železa prúdia z aktívnejšieho železa do menej aktívneho železa, čo spôsobuje, že aktívnejšie železo rýchlejšie koroduje a menej aktívne železo koroduje pomalšie. V praxi to znamená, že na aktívnejšom železe sa v mieste kontaktu medzi týmito dvoma žehličkami vyvinie korózia.
- Akákoľvek metóda ochrany, ktorá bráni toku iónov medzi žehličkami, môže zastaviť galvanickú koróziu. Poskytnutie ochrannej vrstvy žehličke môže pomôcť zabrániť tomu, aby elektrolyty z prostredia vytvorili dráhu elektrického vedenia medzi týmito dvoma žehličkami, pričom procesy elektrochemického tienenia, ako je galvanické zinkovanie a anóda, tiež dobre fungujú. Môžete tiež zabrániť galvanickej korózii elektricky izolačných oblastí železa v kontakte.
- Okrem toho môže použitie katodickej alebo anódovej ochrany chrániť dôležité železo pred galvanickou koróziou. Ďalšie informácie nájdete nižšie.
Krok 3. Predchádzajte jamkovej korózii ochranou povrchu železa, vyhýbaním sa zdrojom chloridov v životnom prostredí a vyhýbaním sa škrabancom a škrabancom
Pitting je forma korózie, ktorá prebieha v mikroskopickom meradle, ale môže mať vážne dôsledky. Otvory sú hlavným problémom železa, ktoré odvodzuje svoju odolnosť proti korózii od tenkej vrstvy pasívnej zmesi na svojom povrchu, pretože táto forma korózie môže viesť k poruche konštrukcie v situáciách, kde by jej normálny ochranný povlak bránil. Otvory sa vyskytujú tam, kde malý kúsok železa stratí svoju pasívnu ochrannú vrstvu. Keď k tomu dôjde, v mikroskopickom meradle dochádza k galvanickej korózii, ktorá vedie k tvorbe drobných dierok v žehličke. V tejto diere je v prostredí veľa kyselín, čo proces urýchľuje. Otvorom sa spravidla predchádza nanesením ochrannej vrstvy na kovový povrch a/alebo použitím katodickej ochrany.
Vystavenie prostrediu s vysokým obsahom chloridov (ako je napríklad slaná voda) môže urýchliť proces perforácie
Krok 4. Zabráňte vzniku koróznych trhlín minimalizovaním tesných priestorov v dizajne objektu
Korózia trhlín sa vyskytuje v priestoroch kovových predmetov, kde je prístup k okolitej tekutine (vzduchu alebo kvapaline) veľmi zlý - napríklad pod skrutkami, pod podložkami, pod baraklami alebo medzi kĺbovými spojmi. Korózia trhlín nastáva tam, kde je medzera medzi kovovými povrchmi dostatočne široká na to, aby dovolila kvapaline vstúpiť, ale je dostatočne úzka, takže z kvapaliny je ťažké uniknúť a stagnuje. Prostredie v tomto malom priestore začne byť korozívne a železo začne korodovať v procese podobnom korózii trhlín. Zabránenie vzniku koróznych trhlín je spravidla konštrukčným problémom. Minimalizáciou prítomnosti úzkych medzier v konštrukcii kovových predmetov prekrytím týchto medzier alebo zabezpečením cirkulácie je možné minimalizovať koróziu trhlín.
Korózia trhlín je zvláštnym problémom pri manipulácii so železom, ako je hliník, ktorý má pasívnu vonkajšiu ochrannú vrstvu, pretože mechanizmy korózie trhlín môžu prispieť k rozpadu tohto povlaku
Krok 5. Predchádzajte korózii trhlín namáhaním používaním iba zaistených bremien a/alebo žíhaním
Stresové korózne praskanie (SCC) je forma štrukturálnej poruchy súvisiacej s koróziou, ktorá je problémom inžinierov navrhujúcich stavebné konštrukcie, ktoré nesú kritické zaťaženie. Pri výskyte SCC železo nesúce záťaž tvorí praskliny a zlomeniny pod hranicou zaťaženia - v závažných prípadoch v menšej miere. V prítomnosti korozívnych iónov sa mikroskopické drobné trhliny v železe spôsobené ťahovým napätím ťažkých nábojov šíria, keď sa korozívne ióny dostanú na vrchol trhliny. To spôsobuje, že sa trhlina pomaly zväčšuje a môže viesť k poruche konštrukcie. SCC je obzvlášť nebezpečný, pretože sa môže vyskytnúť aj v prítomnosti materiálov, ktoré sú vo všeobecnosti menej korozívne pre železo. To znamená, že k tejto škodlivej korózii dochádza, zatiaľ čo zvyšok povrchu železa nie je ovplyvnený.
- Prevencia SCC je čiastočne problém s dizajnom. Zabrániť SCC môže napríklad výber materiálov, ktoré sú odolné voči SCC v prostredí, v ktorom bude žehlička pracovať, a zaistenie správneho namáhania železného materiálu namáhaním. Okrem toho môže proces spevnenia žehličky odstrániť zvyškové napätie z konštrukcie.
- Je známe, že SCC je zhoršované vysokými teplotami a prítomnosťou tekutín obsahujúcich rozpustený chlorid.
Metóda 2 z 3: Predchádzanie korózii pomocou domácich roztokov
Krok 1. Maľujte povrch železa
Pravdepodobne najbežnejším a najlacnejším spôsobom ochrany železa pred koróziou je jednoducho ho pokryť náterom. Korózny proces zahŕňa vlhkosť a oxidačné činidlá, ktoré interagujú s povrchom železa. Ak je teda žehlička potiahnutá ochrannou bariérou farby, vlhkosť ani oxidačné činidlá nemôžu prísť do styku so samotnou žehličkou a nedochádza ku korózii.
- Samotný lak je však náchylný na degradáciu. Maľujte vždy, keď je niečo odštiepené, opotrebované alebo poškodené. Ak sa farba degraduje tak, že je žehlička odhalená, nezabudnite skontrolovať koróziu alebo poškodenie odhalenej žehličky.
-
Existuje mnoho spôsobov lakovania kovových povrchov. Kovoobrábatelia často používajú niekoľko z týchto metód, aby zaistili dôkladný povlak všetkých kovových predmetov. Nasleduje niekoľko ukážkových metód s komentármi k ich použitiu:
- Kefa - používa sa na ťažko dostupné miesta.
- Valček - slúži na pokrytie veľkých priestorov. Lacné a ľahké.
- Vzduchový sprej - používa sa na pokrytie veľkých priestorov. Rýchlejšie, ale nie tak jednoduché ako valček (zbytočné farby).
- Bezvzduchový sprej/Elektrostatický bezvzduchový sprej - používa sa na pokrytie veľkých priestorov. Rýchly a umožňuje rôzny stupeň hustej/riedkej konzistencie. Nie je také zbytočné ako bežná postreková voda. Zariadenie je dosť drahé.
Krok 2. Na železo vystavené vode použite námornú farbu
Kovové predmety, ktoré sú pravidelne (alebo neustále) v kontakte s vodou, napríklad lode, vyžadujú špeciálny náter na ochranu pred vysokou pravdepodobnosťou korózie. V tejto situácii nie je „normálna“korózia vo forme hrdzavenia jediným problémom (aj keď je dosť veľká), pretože morský život (barnacles, atď.) Môže rásť na nechránenom železe, ktoré môže byť zdrojom opotrebovania a dodatočná korózia. Na ochranu kovových predmetov, ako sú člny a iné, používajte vysokokvalitnú epoxidovú námornú farbu. Tento druh farby nielenže chráni žehličku pred vlhkosťou, ale tiež zabraňuje rastu morského života na jej povrchu.
Krok 3. Na pohyblivé kovové časti naneste ochranné mazivo
Na plochých a statických kovových povrchoch farba výborne odvádza vlhkosť a zabraňuje korózii bez toho, aby to ovplyvnilo použiteľnosť žehličky. Na pohybujúce sa kovové časti však farba spravidla nie je vhodná. Ak napríklad maľujete na záves dverí, keď farba zaschne, bude záves držať, čím zablokuje jeho pohyb. Ak násilím otvoríte dvere, farba praskne a zostane priestor pre vlhkosť, aby sa dostala k žehličke. Lepšou voľbou pre železné diely, ako sú pánty, kĺby, hriadele a podobne, je vhodné vo vode nerozpustné mazivo. Táto dôkladná vrstva maziva odpudzuje vlhkosť a zaisťuje hladký a ľahký pohyb vašich kovových častí.
Pretože mazivá neschnú na mieste ako farba, môžu sa časom degradovať a vyžadujú pravidelné opätovné použitie. Na kovové časti pravidelne opakovane nanášajte mazivá, aby ste zaistili, že zostanú účinné ako ochranné tesnenie
Krok 4. Kovový povrch pred lakovaním alebo mazaním dôkladne očistite
Bez ohľadu na to, či používate bežnú farbu, morskú farbu alebo ochranné mazivo/tesnenie, pred začatím procesu aplikácie by ste sa mali uistiť, že je žehlička čistá a suchá. Uistite sa, že je žehlička bez akýchkoľvek existujúcich nečistôt, mastnoty, zvyškov zvaru alebo korózie, pretože by to mohlo stratiť vaše úsilie a prispieť v budúcnosti ku korózii.
- Pôda, olej a iné nečistoty môžu interferovať s farbou a mazaním tým, že zabránia priľnutiu farby alebo mazadla priamo na kovový povrch. Ak napríklad maľujete na oceľový plech so železným šrotom, farba na vrchu mletia zaschne a v spodnej časti žehličky zostane prázdny priestor. Ak a kedy brúska spadne. Exponovaná časť bude náchylná na koróziu.
- Pri lakovaní alebo mazaní povrchu žehličky už existujúcou koróziou by malo byť vašim cieľom povrch čo najhladší a najnormálnejší, aby sa zaistila najlepšia možná priľnavosť tesnenia k žehličke. Na odstránenie čo najväčšej korózie použite drôtenú kefu, brúsny papier a/alebo chemický odstraňovač hrdze.
Krok 5. Chráňte nechránené železné výrobky pred vlhkosťou
Ako je uvedené vyššie, väčšina foriem korózie je zhoršená vlhkosťou. Ak nemôžete na žehličku naniesť ochranný náter alebo tesnenie, mali by ste si dávať pozor na to, aby nebola vystavená vlhkosti. Úsilie udržať nechránené železné nástroje v suchu môže zvýšiť ich užitočnosť a predĺžiť ich efektívnu životnosť. Ak je žehlička vystavená vode alebo vlhkosti, ihneď po použití ju vyčistite a vysušte, aby ste predišli vzniku korózie.
Okrem monitorovania vystavenia vlhkosti počas používania nezabudnite kovové predmety skladovať vo vnútri, na čistom a suchom mieste. V prípade veľkých predmetov, ktoré sa nezmestia do skrinky alebo skrinky, zakryte predmet látkou. To pomáha odpudzovať vlhkosť zo vzduchu a zabraňuje hromadeniu prachu na povrchu
Krok 6. Uistite sa, že kovový povrch je čo najčistejší
Po každom použití kovového predmetu bez ohľadu na to, či je kov natretý alebo nie, nezabudnite vyčistiť jeho funkčný povrch a odstrániť z neho všetky nečistoty, mastnoty alebo prach. Hromadenie nečistôt na kovovom povrchu môže prispieť k opotrebovaniu žehličky a/alebo jej ochranného povlaku, čo časom vedie ku korózii.
Metóda 3 z 3: Predchádzanie korózii pomocou pokročilých elektrochemických roztokov
Krok 1. Použite proces galvanizácie
Pozinkované železo je železo, ktoré bolo na ochranu pred koróziou potiahnuté tenkou vrstvou zinku. Zinok je chemicky aktívnejší ako železo nachádzajúce sa pod ním, takže pri pôsobení vzduchu oxiduje. Akonáhle je vrstva zinku oxidovaná, vytvára ochrannú vrstvu, ktorá zabraňuje ďalšej korózii základného železa. Najbežnejším typom galvanizácie v dnešnej dobe je proces nazývaný žiarovým zinkovaním, pri ktorom je kus železa (zvyčajne oceľ) ponorený do horúceho roztaveného zinku, aby sa získal rovnomerný povlak.
-
Tento proces zahŕňa manipuláciu s priemyselnými chemikáliami, z ktorých niektoré sú nebezpečné pri izbovej teplote, pri veľmi vysokých teplotách a nemal by sa o to pokúšať nikto iný ako vyškolený odborník. Nasledujú základné kroky procesu žiarového zinkovania ocele:
- Oceľ sa očistí horúcim roztokom, aby sa odstránili nečistoty, olej, farba atď., Potom sa dôkladne opláchne.
- Oceľ sa ponorí do kyseliny, aby sa odstránil vodný kameň, a potom sa opláchne.
- Na oceľ sa nanesie materiál nazývaný „tavidlo“a nechá sa vysušiť. To pomáha konečnej zinkovej vrstve priľnúť k oceli.
- Oceľ je ponorená do horúceho zinku a nechá sa dosiahnuť teplotu zinku.
- Oceľ sa chladí v „chladiacej nádrži“naplnenej vodou.
Krok 2. Použite obetnú anódu
Jeden zo spôsobov, ako chrániť železné predmety pred koróziou, je elektricky k nim pripevniť malý reaktívny kov, nazývaný „obetná anóda“. Vzhľadom na elektrochemický vzťah medzi väčším železným telesom a malým reaktívnym telesom (ktorý je stručne popísaný nižšie) bude iba malé a reaktívne železo podliehať korózii, pričom veľké a dôležité železo zostane nedotknuté. Keď obetná anóda úplne koroduje, musí byť vymenená, inak dôjde k korózii väčšieho železa. Tento spôsob ochrany proti korózii sa zvyčajne používa pre podzemné stavby, ako sú podzemné skladovacie nádrže, alebo pre objekty, ktoré sú v neustálom kontakte s vodou, ako napríklad člny.
- Obetná anóda je vyrobená z niekoľkých rôznych typov reaktívneho železa. Zinok, hliník a horčík sú tri najbežnejšie žehličky používané na tento účel. Vzhľadom na chemické vlastnosti týchto materiálov sa zinok a hliník bežne používajú na železné materiály v slanej vode, zatiaľ čo horčík je vhodnejší na sladkovodné účely.
- Vďaka chemickému procesu samotnej korózie je možné použiť obetné anódy. Keď železný predmet koroduje, prirodzene sa vytvoria oblasti, ktoré sú chemicky podobné anóde a katóde v elektrochemickom článku. Elektróny prúdia z anódy na povrchu železa do okolitého elektrolytu. Pretože obetovaná anóda je v porovnaní s chráneným železom veľmi reaktívna, samotný predmet sa v porovnaní stáva vysoko katodickým, a preto elektróny prúdia von z obetnej anódy, čo spôsobuje koróziu, ale nie zvyšok železa.
Krok 3. Použite „vtlačený prúd“
Pretože elektrochemický proces korózie železa zahŕňa tok elektriny vo forme elektrónov prúdiacich von zo železa, je možné použiť externý zdroj elektrického prúdu na riadenie korozívneho toku a predchádzanie korózii. Tento proces (nazývaný „vtlačený prúd“) je kontinuálnym negatívnym nábojom železa na chránenom železe. Tento náboj zahltí tok a spôsobí, že zo žehličky vytekajú elektróny, čím sa zabráni korózii. Tento typ ochrany sa zvyčajne používa pre podzemné železné konštrukcie, ako sú skladovacie nádrže a potrubia.
- Uvedomte si, že typ elektrického prúdu používaného v systémoch ochrany proti prúdovému zaťaženiu je zvyčajne jednosmerný prúd (DC).
- Dojemný prúd, ktorý zabraňuje korózii, sa zvyčajne generuje zakopaním dvoch železných anód do zeme v blízkosti chráneného kovového predmetu. Elektrický prúd je posielaný cez izolačný drôt na anóde, ktorý potom preteká zemou a do kovového predmetu. Elektrická energia preteká železnými predmetmi a potom sa cez izolačné drôty vracia k zdroju elektrickej energie (generátory, usmerňovače atď.).
Krok 4. Použite eloxovanie
Eloxácia je špeciálna povrchová ochranná vrstva používaná na ochranu železa pred koróziou. Ak ste niekedy videli svetlú železnú karabínu, videli ste farebný povrch eloxovaného železa. Namiesto fyzického nanášania ochranného povlaku, akým je farba, anodizácia používa elektrický prúd, aby železo dostalo ochrannú vrstvu, ktorá zabraňuje takmer všetkým formám korózie.
- Chemický proces, ktorý stojí za anodizáciou, zahŕňa skutočnosť, že mnohé železá, ako napríklad hliník, pri kontakte so vzdušným kyslíkom prirodzene tvoria chemické produkty nazývané oxidy. Výsledkom je, že železo má obvykle tenkú vonkajšiu vrstvu oxidu, ktorá chráni (v rôznej miere, v závislosti od železa) pred ďalšou koróziou. Elektrický prúd používaný v procese eloxovania zvyčajne vytvára na povrchu železa hrubšiu vrstvu tohto oxidu ako obvykle, čo poskytuje vynikajúcu ochranu pred koróziou.
-
Existuje niekoľko spôsobov darovania železa. Nasledujú základné kroky jedného z procesov eloxovania. Ďalšie informácie nájdete v časti Ako anodizovať hliník.
- Hliník sa vyčistí a odmastí.
- Nečistoty na povrchu hliníka sa odstránia roztokom na odstránenie škvŕn.
- Hliník sa umiestni do kyslého kúpeľa pri konštantnom prúde a teplote (napríklad 12 ampérov/štvorcový stop a 21 až 22 stupňov Celzia).
- Hliník sa odstráni a opláchne.
- Hliník sa voliteľne zavádza do farbiva pri teplote 38-60 ° C (100-140 ° F).
- Hliník sa utesní ponorením do vriacej vody na 20-30 minút.
Krok 5. Použite pasívne železo
Ako je uvedené vyššie, niektoré železo pri vystavení vzduchu prirodzene vytvára ochrannú vrstvu oxidu. Niektoré železo tvorí túto vrstvu oxidu tak efektívne, že sa stáva chemicky neaktívnym. Hovoríme, že železo je „pasívne“v súvislosti s „pasívnym“procesom, v ktorom sa stáva menej reaktívnym. V závislosti od použitia nemusia pasívne železné predmety „potrebovať“dodatočnú ochranu, aby boli odolné proti korózii.
-
Známym príkladom pasívneho železa je nehrdzavejúca oceľ. Nerezová oceľ je bežná zliatina ocele a chrómu, ktorá odoláva korózii vo väčšine podmienok bez toho, aby vyžadovala ochranu. Pri väčšine každodenných použití korózia zvyčajne nie je problémom nehrdzavejúcej ocele.
Treba však povedať, že za určitých podmienok nie je nehrdzavejúca oceľ 100% odolná voči korózii - napríklad v slanej vode. Podobne sa mnohé pasívne žehličky stanú v extrémnych poveternostných podmienkach pasívnymi, a preto nie sú vhodné pre všetky aplikácie
Tipy
- Uvedomte si medzigranulárnu koróziu. To má vplyv na schopnosť tvarovania alebo manipulácie so žehličkou a znižuje celkovú pevnosť žehličky.
- Americká rada pre lode a jachty spravidla odporúča uviazať čln. Hliníkové a oceľové člny by však nemali byť pripútané, aby sa zabránilo korózii železa.
Pozor
- Nikdy nenechávajte silne skorodované kovové časti vo vozidlách alebo člnoch. Stupeň korózie sa líši, ale akákoľvek korózia môže naznačovať vážne poškodenie konštrukcie. Z bezpečnostných dôvodov vymeňte alebo odstráňte všetky známky korózie železa.
- Pri použití obetnej anódy ju nenatierajte. To by znemožnilo priechod elektrónov do okolia a uberalo by to jeho schopnosť predchádzať korózii.
