การกัดกร่อนคือการทำลายพื้นผิวโลหะโดยธรรมชาติภายใต้อิทธิพลของการมีปฏิสัมพันธ์ของโลหะกับสิ่งแวดล้อม โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเปิดเผยตัวเองที่ความเค้นเชิงกลและความเครียดความร้อนกระบวนการกัดกร่อนทำให้เกิดความเสียหายอย่างมากต่อโครงสร้างเหล็ก การประเมินอัตราการกัดกร่อนอย่างถูกต้องหมายถึงการเพิ่มความทนทานของผลิตภัณฑ์
- การจำแนกประเภทของสนิม
- กลไกการเกิดและพัฒนาการของปรากฏการณ์การกัดกร่อน
- ไฟฟ้า
- ในที่ที่มีกรด
- ในที่ที่มีโหลด
- วิธีการประเมินกระบวนการกัดกร่อน
- การกำหนดความเร็วของกระบวนการกัดกร่อน
- การฝึกทดสอบการกัดกร่อนของโลหะ
- วิธีลดการกัดกร่อน: กลไกและประสิทธิผล
- เคลือบโลหะ
- การย้อมสี
การจำแนกประเภทของสนิม
การกัดกร่อนแบ่งออกตามเกณฑ์ดังต่อไปนี้:
- โดยความสม่ำเสมอของการไหล มีความสม่ำเสมอมากขึ้นการกัดกร่อนพื้นผิว (ซึ่งความหนาของผนังของผลิตภัณฑ์ลดลงในระดับเดียวกัน) และการกัดกร่อนที่ไม่สม่ำเสมอของโฟกัสซึ่งมีลักษณะโดยการปรากฏตัวของจุดที่เสียหายหรือแผลบนพื้นผิวเหล็ก
- ในทิศทางของการกระทำ การกัดกร่อนแบบเลือกเกิดขึ้นที่เฉพาะบางส่วนของโครงสร้างโลหะที่ได้รับผลกระทบและการติดต่อซึ่งทำลายโลหะบางอย่าง (สำหรับสารประกอบ bimetallic)
- ตามขนาดของการกระทำการกัดกร่อนประเภทนี้เป็นที่รู้จักกันในชื่อ intergranular ทำลายตามแนวเขตแดนของเหล็กทำลายข้าว (พร้อมกับค่อย ๆ กระจายเข้าด้านใน) และจำนวนมากส่งผลกระทบต่อพื้นผิวทั้งหมดในเวลาเดียวกัน
ความเข้มของการกัดกร่อนเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญหากนอกเหนือไปจากการเปลี่ยนแปลง / ความผันผวนของอุณหภูมิและความชื้นที่ไม่พึงประสงค์ความเครียดแรงดึงเช่นเดียวกับสื่อทางเคมีที่ก้าวร้าวนอกจากนี้ยังส่งผลกระทบต่อพื้นผิวสัมผัสของโลหะ
ความเข้มของการกัดกร่อนเพิ่มขึ้นหลายครั้งเนื่องจากการแตกร้าวระหว่างผลึกที่อยู่ติดกันและบล็อกของพวกเขา ความเค้นแรงดึงจากภายนอกเป็นเหล็กที่มีความก้าวร้าวมากขึ้น
กลไกการเกิดและพัฒนาการของปรากฏการณ์การกัดกร่อน
เนื่องจากพื้นผิวเหล็กส่วนใหญ่ทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นเช่นเดียวกับในน้ำสารละลายของเกลือกรดและอัลคาไลน้ำอิเล็กโทรไลต์กลไกอิเล็กโทรไลต์จึงเป็นกลไกสำคัญสำหรับการเกิดสนิม ข้อยกเว้นเพียงอย่างเดียวคือการกัดกร่อนของเตาซึ่งเกิดขึ้นในโครงสร้างโลหะของอุปกรณ์ทำความร้อน: มีความเสียหายที่พื้นผิวเกิดขึ้นเนื่องจากการก่อตัวของสนิมอุณหภูมิสูง
ไปที่เนื้อหา↑ไฟฟ้า
ในระหว่างการกัดกร่อนด้วยอิเล็กโทรไลติคในที่ที่มีออกซิเจนปฏิกิริยาไฮเดรชั่นของเหล็กจะเกิดขึ้นในเหล็กซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายซึ่งก็คือเหล็กออกไซด์ไฮเดรต Fe (OH) 2 ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการกัดกร่อนของขั้วบวกประเภท แต่กระบวนการไม่ได้จบเพียงแค่นั้น Iron ออกไซด์ไฮเดรตเป็นสารที่ไม่เสถียรและในที่ที่มีน้ำ (หรือไอน้ำ) สลายตัวค่อนข้างรวดเร็วในออกไซด์ของเหล็กต่างๆ:
- ที่อุณหภูมิสูง FeO เหล็กออกไซด์ส่วนใหญ่จะเกิดขึ้น;
- ที่ห้องหรือสูงกว่าเล็กน้อย - เหล็กออกไซด์ Fe2O3;
- ที่ระดับกลาง (ในช่วงอุณหภูมิ + 250 ... + 450 ° C) - เหล็กแม่เหล็กออกไซด์-Fe3O4
ไม่ว่าในกรณีใดพื้นผิวของสนิมเหล็กมีเพียงตัวบ่งชี้ของปรากฏการณ์นี้เท่านั้นที่สามารถเป็นได้ทั้งสีน้ำตาลแดงหรือสีเทาอมเหลือง
ไปที่เนื้อหา↑
ในที่ที่มีกรด
กลไกการเกิดสนิมที่แตกต่างกันเล็กน้อยเกิดขึ้นเมื่อมีกรดสารละลายที่เป็นกรดหรือตัวกลางที่เป็นของเหลวซึ่งไม่มีออกซิเจน นี่คือการสลายตัวของขั้วบวกของเหล็กเกิดขึ้นจากการก่อตัวของไฮไดรด์ - สารประกอบของเหล็กและไฮโดรเจน แต่สารหลังนี้เป็นสารที่ไม่เสถียรทางเคมีออกซิไดซ์อย่างรวดเร็วในอากาศและในสภาพแวดล้อมที่ชื้นและยังก่อให้เกิดสนิมเท่านั้นที่หลวมมากขึ้น เหล็กไฮไดรด์สลายตัวโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อสารประกอบกำมะถันปรากฏอยู่ในบรรยากาศหรือสิ่งแวดล้อม
ไปที่เนื้อหา↑ในที่ที่มีโหลด
ตามรูปแบบที่สามการกัดกร่อนเกิดขึ้นเมื่อโหลดภายนอกถูกนำไปใช้กับพื้นผิวสัมผัส ที่นี่นอกจากองค์ประกอบดั้งเดิมสองประการองค์ประกอบที่สามยังจำเป็นต้องมีอยู่ในปัจจุบัน - น้ำมันหล่อลื่น เนื่องจากสารประกอบอินทรีย์ทั้งหมดมีออกซิเจนและไฮโดรเจนอยู่เสมอปฏิกิริยากลไกทางเคมีของออกซิเดชันของน้ำมันหล่อลื่นจึงเริ่มเกิดขึ้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นเมื่อสัมผัส พวกเขาลงเอยด้วยความจริงที่ว่าแทนที่จะลดแรงเสียดทานน้ำมันหล่อลื่นที่ใช้แล้วบางส่วนที่ถูกทำลายไปแล้วก็เริ่มที่จะออกซิไดซ์พื้นผิวกลายเป็นสนิม
วิธีการประเมินกระบวนการกัดกร่อน
ความเข้มของการกัดกร่อนที่สัมพันธ์กับเหล็กนั้นขึ้นอยู่กับลักษณะของปรากฏการณ์การกัดกร่อน มักจะเริ่มต้นด้วยการตรวจจับภาพของการเกิดสนิมบนพื้นผิว
การใช้กล้องจุลทรรศน์แบบดั้งเดิมหรือแม้แต่แว่นขยายก็สามารถประเมินความรุนแรงของกระบวนการกัดกร่อนได้อย่างแม่นยำและระดับความเสียหายของพื้นผิวโลหะ
แม่นยำยิ่งขึ้นกำหนดระดับของความเสียหายต่อตัวบ่งชี้การกัดกร่อนที่เรียกว่า ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขาคุณสามารถค้นหา:
- การสูญเสียน้ำหนักเนื่องจากการกัดกร่อน;
- การลดขนาดเชิงเส้นของชิ้นส่วนหรือโครงสร้าง
- ความเสียหายรุนแรงขึ้นอยู่กับเวลาที่อยู่อาศัยของชิ้นส่วนในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน
นอกเหนือจากการประเมินเชิงปริมาณของการเกิดสนิมแล้วก็ยังสามารถทำได้เชิงคุณภาพอีกด้วย ตัวชี้วัดของมันถูกระบุการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างจุลภาคของเหล็ก ดังนั้นจึงตรวจพบการกัดกร่อนตามขอบเกรนหรือการคัดเลือก บ่อยครั้งที่ความรุนแรงและอัตราการกัดกร่อนถูกกำหนดโดยการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีของสภาพแวดล้อมโดยรอบโลหะหรือปริมาณไฮโดรเจนที่ปล่อยออกมา
ตัวบ่งชี้การกัดกร่อนเฉพาะที่มีผลต่ออัตราการกัดกร่อนรวมถึง:
- ลักษณะการกัดกร่อนแบบบูรณาการ คำนวณจากการสูญเสียมวลของผลิตภัณฑ์เหล็กในแต่ละปีหารด้วยพื้นที่ผิวที่เกิดสนิม ในกรณีนี้พื้นผิวของเหล็กที่สึกกร่อนจะถือว่าเป็นจุดที่มีจุดที่เสียหายเพียงจุดเดียว
- การกัดกร่อนเชิงเส้น มีการคำนวณขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของชิ้นส่วนและความหนาของชั้นผลิตภัณฑ์ที่สึกกร่อนตลอดปี
ค่าที่ดีที่สุดในการใช้คืออะไร? หากเป็นไปได้ที่จะชั่งน้ำหนักชิ้นส่วนก่อนและหลังการใช้งานอย่างแม่นยำหรือเพื่อประเมินการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีของสารละลายที่ส่วนนี้ทำหน้าที่การประเมินแบบรวมของกระบวนการกัดกร่อนจะเหมาะสมกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งประสิทธิภาพของจาระบีสัมผัสถูกประเมิน หากมีการตรวจสอบชิ้นส่วนปีละหลายครั้งเท่านั้นหรือต้องทำการประเมินความเข้มของปรากฏการณ์การกัดกร่อนโดยทันทีจะเป็นการดีกว่าถ้าใช้พารามิเตอร์ที่สอง
ไปที่เนื้อหา↑
การกำหนดความเร็วของกระบวนการกัดกร่อน
ตัวบ่งชี้การกัดกร่อนยังช่วยกำหนดความรุนแรงของการเปลี่ยนแปลงที่ไม่พึงประสงค์ เมื่อต้องการทำเช่นนี้ใช้แนวคิดของ "อัตราการกัดกร่อนของโลหะ" มันสามารถประเมินได้โดยสองลักษณะที่แตกต่างกันซึ่งแตกต่างกันไปตามเวลา
ตัวบ่งชี้การกัดกร่อนสามารถกำหนดโดยลักษณะเชิงปริมาณดังต่อไปนี้:
- โดยพื้นที่ของพื้นผิวสึกกร่อน;
- การสูญเสียน้ำหนักรวม
- โดยการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่น
- ตามเวลาที่อยู่อาศัยของชิ้นส่วนหรือโครงสร้างในสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อน (วัน);
- เพื่อลดความหนา
ในกรณีนี้เกณฑ์เชิงปริมาณสำหรับการประเมินลักษณะของการกัดกร่อนของเหล็กในช่วงระยะเวลาหนึ่งสามารถ:
- การสูญเสียการกัดกร่อนที่แน่นอนมากกว่าพื้นที่;
- การเปลี่ยนขนาดเชิงเส้นของผลิตภัณฑ์
- ความต้านทานการกัดกร่อนเชิงเส้น
- อัตราการกัดกร่อน
- อัตราการกัดกร่อนเชิงเส้น (มิลลิเมตรต่อปี);
- ความต้านทานการกัดกร่อนโดยรวมหรือความทนทาน
ในทางปฏิบัติการประยุกต์ใช้เกณฑ์หนึ่งหรือมากกว่านั้นขึ้นอยู่กับวิธีการปกป้องพื้นผิวโลหะ มันสามารถทาสี สีทนฝนและแดดและคุณสามารถใช้โลหะที่มีการเคลือบป้องกัน หากการกัดกร่อนดำเนินไปอย่างสม่ำเสมอการประเมินประสิทธิภาพของการป้องกันสามารถประเมินได้อย่างแม่นยำมากขึ้น
หากความเข้มของการเกิดสนิมในสถานที่ต่าง ๆ ของผลิตภัณฑ์แตกต่างกันสามารถเลือกวิธีการป้องกันที่เหมาะสมที่สุดเฉพาะเมื่อชิ้นส่วนถูกโหลดด้วยแรงดึงภายนอก จากนั้นเมื่อเวลาผ่านไปไม่เพียง แต่การปรากฏตัวของพื้นผิวที่เปลี่ยนแปลง แต่ยังมีลักษณะทางกายภาพบางอย่างโดยเฉพาะอย่างยิ่งการนำความร้อนและความต้านทานไฟฟ้า
ไปที่เนื้อหา↑การฝึกทดสอบการกัดกร่อนของโลหะ
ตัวบ่งชี้การกัดกร่อนเป็นปัจจัยภูมิอากาศ - อุณหภูมิองค์ประกอบและความชื้นสัมพัทธ์ของสภาพแวดล้อมธรรมชาติของการกระจายของโหลดภายนอก นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องคำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงของการส่องสว่างตามเวลาของวันปริมาณน้ำฝนมลพิษทางอากาศที่อาจเกิดขึ้น ตัวอย่างเช่นในพื้นที่ที่มีการปล่อยของเสียจากปล่องควันใกล้กับโรงงานเคมีและโรงงานโลหะพร้อมด้วยการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในเปอร์เซ็นต์ของ SO2 กระบวนการการกัดกร่อนจะเปิดใช้งานอย่างรวดเร็ว
เป็นตัวบ่งชี้กิจกรรมการกัดกร่อนคุณสามารถใช้การพึ่งพาเชิงปริมาณของการกัดกร่อนตรงเวลา:
- เป็น Linear - ส่วนใหญ่มักเป็นแบบนี้สำหรับพื้นผิวโลหะที่ไม่มีการเคลือบป้องกัน
- การลดลงอย่างมาก - พบได้ในการกัดกร่อนของกรดของโลหะทั่วไปและโลหะผสม
- เพิ่มขึ้นเป็นทวีคูณ - เมื่อมีการเคลือบป้องกันบนพื้นผิวของชิ้นส่วน
ความเข้มของการเกิดสนิมภายใต้เงื่อนไขดังกล่าวช่วยลด:
- ความเร็วลมต่ำ
- ลดวัฏจักรตลอดเวลาการเปลี่ยนแปลงของตัวบ่งชี้ความชื้นสัมพัทธ์
- ธรรมชาติของผลกระทบของสื่อที่มีฤทธิ์กัดกร่อนบนพื้นผิว
ด้วยแรงลมที่อ่อนหรือไม่มีอยู่จึงไม่มีเงื่อนไขใด ๆ สำหรับการผสมกระแสให้ล้างพื้นผิวสัมผัสของเหล็ก ด้วยระยะเวลานานที่มีความชื้นต่ำและสูงในระหว่างปีฟิล์มที่เกิดจากการเกิดสนิมของผิวจะมีเวลาในการก่อตัวบวมและแยกออกจากโลหะฐาน ความหนาของพื้นผิวจะลดลง แต่กระบวนการกัดกร่อนจะต้อง“ เริ่มต้น” ก่อนและสิ่งนี้ไม่เพียง แต่ต้องใช้เวลาเท่านั้น แต่ยังต้องมีเงื่อนไขที่เหมาะสมเช่นลมหรือการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีของอากาศซึ่งไม่ได้เป็นเช่นนั้นเสมอไป
ความชื้นกรดหรือด่างสามารถเข้าถึงพื้นผิวของเหล็กในรูปแบบของหยดหรือโดยการสเปรย์ วิธีแรกเป็นเรื่องปกติสำหรับพื้นที่ที่มีปริมาณน้ำฝนสูงและวิธีที่สองใช้สำหรับสภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวยซึ่งฟังก์ชั่นส่วนหนึ่งหรือโครงสร้างโลหะ
วิธีลดการกัดกร่อน: กลไกและประสิทธิผล
ความสามารถของพื้นผิวที่ทาสีเพื่อทนต่อกระบวนการกัดกร่อนขึ้นอยู่กับกลไกการกัดกร่อนที่เกิดขึ้น ตัวอย่างเช่นเมื่อมีการสัมผัสกับตัวกลางที่มีปฏิกิริยาทางเคมีอย่างต่อเนื่องความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นของพื้นผิวภายนอกของผลิตภัณฑ์โลหะและปริมาณภายในนั้นมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมาก ในกรณีนี้กระแสการกัดกร่อนเกิดขึ้นซึ่งช่วยเพิ่มกระบวนการกัดกร่อน (ปรากฏการณ์มักทำให้ท่อเหล็กในท่อใต้ดินถูกทำลาย) การย้อมสีที่นี่ไม่ได้ให้ผลใด ๆ เนื่องจากองค์ประกอบทางเคมีของพื้นผิวที่ปกคลุมด้วยชั้นของสีไม่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา
ไปที่เนื้อหา↑เคลือบโลหะ
เป็นอีกเรื่องหนึ่งเมื่อพื้นผิวเคลือบด้วยโลหะที่มีศักย์ไฟฟ้าเชิงลบที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการรีดอกซ์ ด้วยความโดดเด่นของปฏิกิริยาออกซิเดชั่นมันจะมีประสิทธิภาพมากกว่าในการปกป้องเหล็กโดยใช้การเคลือบผิวที่มีอลูมิเนียมและสังกะสี - โลหะที่เป็นเหล็ก "ซ้าย" ในกิจกรรมออกซิเจนของพวกเขา
กระบวนการดังกล่าว - การชุบสังกะสีและอะลูมิไนซ์ - ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการปฏิบัติการป้องกันการกัดกร่อนของเหล็กและชิ้นส่วนแต่ละชิ้นที่อยู่ในสภาพแวดล้อมการออกซิไดซ์ การย้อมสีในสถานการณ์เหล่านี้จะช่วยเสริมในธรรมชาติเพื่อเพิ่มลักษณะการตกแต่งของพื้นผิว
ในสภาพแวดล้อมที่ลดลงกระบวนการก่อตัวของไฮไดรด์เหล็กสามารถถูกบล็อกได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยการสร้างการเคลือบผิวของโลหะที่อยู่“ ทางด้านขวา” ของไฮโดรเจน: นี่คือทองแดงและโลหะมีค่าทั้งหมด การชุบทองแดงแม้จะใช้ในทางปฏิบัติมักใช้กับพื้นที่ผิวที่ค่อนข้างเล็กเนื่องจากเป็นกระบวนการทางการเงินที่มีค่าใช้จ่ายสูงมาก สำหรับสถานการณ์เช่นนั้นการทำสีและควรนำไปใช้
ไปที่เนื้อหา↑การย้อมสี
บทบาทการป้องกันของสีประกอบด้วยความจริงที่ว่าสารยับยั้งการกัดกร่อนมีอยู่เสมอในองค์ประกอบของมัน - ส่วนประกอบที่ชะลออัตรากระบวนการก่อตัวของตะกรันเมื่อเวลาผ่านไป สูตรทางเคมีของสารยับยั้งได้รับการออกแบบในลักษณะที่เป็นผลให้การปรากฏตัวของสนิมจะหยุด ความยืดหยุ่นของสารผสมสีที่ทันสมัยช่วยให้การเคลือบทนต่อแรงตึงผิวได้สำเร็จซึ่งก่อให้เกิดกระบวนการกัดกร่อน
คุณสมบัติต้านการกัดกร่อนของสีจะเพิ่มขึ้นหากมีพอลิเมอร์ซิลิกอนที่เพิ่มความสามารถของพื้นผิวที่ทาสีเพื่อทนต่อการเปลี่ยนแปลงของความชื้นและอุณหภูมิโดยไม่คำนึงถึงช่วงเวลาของปี อย่างไรก็ตามสีดังกล่าวมีข้อบกพร่องที่สำคัญสองประการ:
- พิษ;
- ไม่ได้ผลในเงื่อนไขของกลไกการกัดกร่อนด้วยไฟฟ้า
ดังนั้นสารประกอบสีที่ถูกเลือกอย่างถูกต้องสามารถบล็อกกระบวนการกัดกร่อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อต้องการทำเช่นนี้พวกเขาจะต้องมีสารยับยั้งการกัดกร่อนมีความยืดหยุ่นเพียงพอและความแข็งแรงทางกลเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยเมื่อเวลาผ่านไป
