icolorex.htgetrid.com/ar/مواد خاصةالتآكل

طرق للحد من شدة ومعدل التآكل من المنتجات المعدنية

التآكل هو التدمير التلقائي للأسطح المعدنية تحت تأثير التفاعل المعدني مع البيئة. تتجلى عمليات التآكل بشكل خاص في الإجهاد الميكانيكي والحراري المرتفع ، وتسبب أضرارًا كبيرة في الهياكل الفولاذية. إن التقييم الصحيح لمعدل التآكل يعني زيادة متانة المنتج.

تدمير الهياكل المعدنية

تصنيف أنواع الصدأ

يتم تصنيف التآكل وفقًا للمعايير التالية:

  1. بواسطة توحيد التدفق. يوجد تآكل سطحي أكثر تناسقًا (ينخفض ​​فيه سمك الجدار للمنتج بنفس الدرجة) وتآكل بؤري غير متساوٍ ، يتميز بظهور نقاط التقرح أو القرح التالفة على سطح الفولاذ.
  2. في اتجاه العمل. يحدث التآكل الانتقائي الذي تتأثر فيه مكونات معينة فقط من الهيكل المعدني ، والاتصال ، الذي يدمر معدن معين (للمركبات ثنائية المعدن).
  3. من خلال نطاق عملها ، تُعرف هذه الأنواع من التآكل باسم الحبيبية ، التي تعمل بشكل مدمر على طول حدود الحبوب من الصلب (مع انتشار تدريجي إلى الداخل) ، وكميات كبيرة ، تؤثر على السطح بأكمله في نفس الوقت.

تزداد شدة التآكل بشكل كبير إذا ، بالإضافة إلى التغيرات / التقلبات المعاكسة في درجة الحرارة والرطوبة ، ضغوط الشد ، وكذلك الوسط العدواني كيميائيًا ، تؤثر بشكل إضافي على سطح تلامس المعدن.

تزداد شدة التآكل عدة مرات بسبب التشققات بين البلورات المجاورة وكتلها. الضغوط الخارجية الشد الضغط هي أكثر عدوانية على الصلب.

تآكل المعادن في البيئة المائية

إلى محتويات ↑

آليات حدوث وتطور ظواهر التآكل

نظرًا لأن معظم الأسطح الفولاذية تعمل في بيئة ذات رطوبة معينة ، وكذلك في المياه ، والمحاليل المائية للأملاح ، والأحماض والقلويات ، فإن الآلية الإلكتروليتية هي الآلية السائدة لظهور الصدأ. الاستثناء الوحيد هو تآكل الفرن ، والذي يحدث في الهياكل المعدنية لأجهزة التدفئة: هناك تلف في السطح يحدث بسبب تكوين درجة حرارة عالية للصدأ.

إلى محتويات ↑

كهربائيا

أثناء التآكل الكهربائي في وجود الأكسجين ، يحدث تفاعل ترطيب الحديد في الصلب ، المنتج النهائي منها هو أكسيد الحديد هيدرات Fe (OH) 2. وتسمى هذه الظاهرة تآكل نوع الأنود. لكن العملية لا تنتهي عند هذا الحد. هيدرات أكسيد الحديد مادة غير مستقرة ، وفي وجود الماء (أو بخار الماء) ، تتحلل بسرعة كبيرة إلى أكاسيد الحديد المختلفة:

  • في درجات حرارة مرتفعة ، يتشكل أكسيد الحديد في الغالب ؛
  • في الغرفة أو أعلى قليلاً - أكسيد الحديد Fe2O3 ؛
  • في المتوسط ​​(في نطاق درجة الحرارة + 250 ... + 450 درجة مئوية) - أكسيد الحديد المغناطيسي- Fe3O4.

في أي حال ، سطح الصدأ الصلب ، فقط مؤشرات هذه الظاهرة يمكن أن تكون إما باللون البني المحمر أو الأصفر الرمادي.

إلى محتويات ↑

في وجود الأحماض

توجد آلية مختلفة قليلاً لتكوين الصدأ في وجود الأحماض أو المحاليل الحمضية أو الوسائط السائلة التي لا تحتوي على الأكسجين. هنا يحدث انحلال أنوديك الصلب مع تكوين هيدريد - مركبات الحديد والهيدروجين. ولكن هذه الأخيرة هي مواد غير مستقرة كيميائيا ، تتأكسد بسرعة في الهواء وفي بيئة رطبة وتشكل أيضا الصدأ ، أكثر فضفاضة. تتحلل هيدريد الحديد بسرعة خاصة عندما تكون مركبات الكبريت موجودة في الجو أو البيئة.

إلى محتويات ↑

في وجود الكثير

وفقًا للمخطط الثالث ، يحدث التآكل عند تطبيق الأحمال الخارجية على الأسطح الملامسة. هنا ، بالإضافة إلى عنصرين تقليديين ، هناك مكون ثالث موجود بالضرورة - زيوت التشحيم. نظرًا لأن جميع المركبات العضوية تحتوي دائمًا على الأكسجين والهيدروجين ، تبدأ التفاعلات الميكانيكية الكيميائية لأكسدة مادة التشحيم مع زيادة درجة الحرارة عند التلامس. وينتهي الأمر بحقيقة أنه بدلاً من تقليل الاحتكاك ، يبدأ زيوت التشحيم المستعملة والمدمرة جزئيًا بالفعل في أكسدة السطح بشكل نشط وتشكيل الصدأ.

تآكل الأنابيب

إلى محتويات ↑

طرق لتقييم عمليات التآكل

يتم تحديد شدة التآكل بالنسبة للصلب اعتمادًا على طبيعة ظاهرة التآكل. عادة ما تبدأ مع الكشف البصري من الصدأ على السطح.

باستخدام المجهر التقليدي أو حتى المكبر ، يمكن للمرء أن يقيم بدقة إلى حد ما كثافة عمليات التآكل ودرجة الأضرار التي لحقت سطح المعدن.

يتم تحديد ما يسمى مؤشرات التآكل بدقة أكثر من درجة الضرر. بمساعدتهم ، يمكنك معرفة:

  • فقدان الوزن بسبب التآكل.
  • انخفاض في الحجم الخطي للجزء أو الهيكل ؛
  • شدة الضرر اعتمادا على وقت الإقامة للجزء في بيئة تآكل.

التآكل على سيارة قديمة

بالإضافة إلى التقييم الكمي لوجود الصدأ ، يمكن إجراء تقييم نوعي أيضًا. يتم تحديد مؤشراتها التغييرات في البنية المجهرية للصلب. لذلك ، يتم اكتشاف التآكل الحبيبي أو الانتقائي. في كثير من الأحيان ، يتم تحديد شدة ومعدل التآكل بواسطة تغيير في التركيب الكيميائي للبيئة المحيطة بالمعادن أو بكمية الهيدروجين المنبعثة.

تشمل مؤشرات التآكل المحددة التي تؤثر على معدل التآكل:

  1. سمة تآكل لا يتجزأ. يتم حسابه على أنه الفقد الشامل لمنتج الفولاذ على مدار العام مقسومًا على مساحة السطح التي ظهر عليها الصدأ. في هذه الحالة ، يُعتبر سطح الفولاذ المتآكل سطحًا توجد به نقاط تالفة واحدة.
  2. التآكل الخطي. يتم حسابها اعتمادًا على كثافة الجزء وسمك طبقة المنتج التي تآكلت على مدار العام.

ما هي أفضل قيمة للاستخدام؟ إذا كان من الممكن أن تزن جزءًا دقيقًا قبل وبعد تشغيله ، أو لتقييم التغيرات في التركيب الكيميائي للمحل الذي يعمل فيه هذا الجزء ، فمن الأفضل إجراء تقييم متكامل لعمليات التآكل. على وجه الخصوص ، يتم تقييم أداء الشحم الاتصال. إذا تم فحص الجزء عدة مرات فقط في السنة أو يجب إجراء تقييم لشدة ظواهر التآكل على الفور ، فمن الأفضل استخدام المعلمة الثانية.

إلى محتويات ↑

تحديد سرعة عمليات التآكل

تساعد مؤشرات التآكل أيضًا في تحديد شدة التغييرات الضارة. للقيام بذلك ، استخدم مفهوم "معدل التآكل المعدني". يمكن تقديره بخاصيتين مختلفتين تختلفان بمرور الوقت.

يمكن تعيين مؤشرات التآكل بواسطة الخصائص الكمية التالية:

  • حسب مساحة السطح المتآكل ؛
  • مجموع فقدان الوزن.
  • عن طريق التغييرات في الكثافة.
  • وقت إقامة الجزء أو الهيكل في بيئة تآكلية (اليوم) ؛
  • للحد من سمك.

تآكل المنتجات المعدنية

في هذه الحالة ، يمكن أن تكون المعايير الكمية لتقييم طبيعة التآكل الفولاذي خلال فترة زمنية معينة:

  • فقدان التآكل المطلق على المنطقة ؛
  • تغيير الأبعاد الخطية للمنتج ؛
  • مقاومة التآكل الخطي.
  • معدل التآكل.
  • معدل التآكل الخطي (ملليمتر في السنة) ؛
  • مقاومة التآكل الكلي أو المتانة.

في الممارسة العملية ، يعتمد تطبيق معيار أو آخر على طريقة حماية السطح المعدني. يمكن رسمها الدهانات مانعة لتسرب الماء، ويمكنك استخدام المعادن مع الطلاء واقية. إذا استمر التآكل بالتساوي ، يمكن تقييم فعالية الحماية بشكل أكثر دقة.

الطلاء الألكيد المضادة للتآكل

إذا كانت شدة تكوين الصدأ في أماكن مختلفة من المنتج مختلفة ، فلا يمكن اختيار أنسب طريقة للحماية إلا عندما يتم تحميل الجزء بضغوط خارجية من الشد. ثم ، بمرور الوقت ، لا يتغير مظهر السطح فحسب ، بل يتغير أيضًا بعض خصائصه الفيزيائية ، لا سيما الموصلية الحرارية والمقاومة الكهربائية.

إلى محتويات ↑

ممارسة اختبار التآكل للمعادن

مؤشرات التآكل هي العوامل المناخية - درجة الحرارة والتكوين والرطوبة النسبية للبيئة ، وطبيعة توزيع الأحمال الخارجية. من الضروري أيضًا مراعاة التغير في الإضاءة حسب وقت النهار ، وكمية الهطول ، وتلوث الهواء المحتمل. على سبيل المثال ، في مناطق انبعاثات نفايات المداخن بالقرب من المصانع الكيميائية والمصانع المعدنية ، مصحوبة بزيادة حادة في نسبة ثاني أكسيد الكبريت ، يتم تنشيط عمليات التآكل بحدة.

كمؤشرات لنشاط التآكل ، يمكنك استخدام الاعتماد الكمي للتآكل في الوقت المحدد:

  1. خطي - غالبًا ما يكون هذا نموذجيًا بالنسبة للأسطح المعدنية التي لا تحتوي على طبقة واقية.
  2. تتناقص باطراد - وجدت في تآكل حامض المعادن والسبائك التقليدية.
  3. زيادة أضعافا مضاعفة - عندما يكون هناك طبقة واقية على سطح الجزء.

مسامير صدئ

شدة تشكيل الصدأ في ظل هذه الظروف يقلل:

  • انخفاض سرعة الرياح.
  • تغييرات دورية بمرور الوقت في مؤشرات الرطوبة النسبية ؛
  • طبيعة تأثير وسيط تآكل على السطح.

مع وجود ريح ضعيفة أو غيابها ، لا توجد شروط لخلط التيار مع غسل سطح التلامس من الفولاذ. مع المراحل الطويلة من الرطوبة المنخفضة والعالية خلال العام ، يتوفر للفيلم من الصدأ السطحي وقت للتكوين ، والانتفاخ ، وفصله عن المعدن الأساسي. سينخفض ​​سمك السطح ، لكن عمليات التآكل تضطر إلى "البدء" أولاً ، وهذا لا يتطلب فقط الوقت ، ولكن أيضًا الظروف المناسبة - الرياح أو التغيرات في التركيب الكيميائي للهواء ، وهو ما لا يحدث دائمًا.

يمكن أن تصل الرطوبة أو الحمض أو القلويات إلى سطح الفولاذ على شكل قطرات أو بالرش. الطريقة الأولى هي نموذجية للمناطق ذات الأمطار المتزايدة ، والثانية للبيئات غير المواتية التي يعمل فيها الجزء أو الهيكل المعدني.

حماية التآكل

إلى محتويات ↑

طرق للحد من التآكل: آلية وفعالية

تعتمد قدرة السطح المطلي على تحمل عمليات التآكل على آلية التآكل السائدة. على سبيل المثال ، مع التعرض المستمر لوسيط نشط كيميائيًا ، يتغير الفرق المحتمل للسطح الخارجي للمنتج المعدني وأحجامه الداخلية بشكل كبير. في هذه الحالة ، تحدث التيارات المسببة للتآكل التي تعزز عملية التآكل (ظاهرة تسبب في كثير من الأحيان تدمير أنابيب الصلب في خطوط الأنابيب تحت الأرض). التلطيخ هنا لا يعطي أي تأثير ، لأن التركيب الكيميائي للسطح المغطى بطبقة من الطلاء لا يتغير مع مرور الوقت.

إلى محتويات ↑

طلاء المعادن

إنها مسألة أخرى عندما يتم طلاء السطح بمعدن له إمكانية إلكتروليتية سلبية فيما يتعلق بعمليات الأكسدة والاختزال. مع غلبة تفاعلات الأكسدة ، يكون من الأكثر فعالية حماية الصلب من خلال تطبيق طبقة سطحية تحتوي على الألمنيوم والزنك - معادن "تركت" من الحديد في نشاط الأكسجين.

الجلفنة الباردة

هذه العمليات - الجلفنة والألمنيوم - تستخدم على نطاق واسع في ممارسة الحماية من التآكل لوحدات الصلب والأجزاء الفردية الموجودة في بيئة مؤكسدة. تلطيخ في هذه الحالات هو مساعد في الطبيعة ، لزيادة الخصائص الزخرفية للسطح.

في البيئة المختزلة ، يمكن عرقلة عملية تكوين هيدريد الحديد بشكل فعال عن طريق إنشاء طبقات سطحية للمعادن الموجودة "على اليمين" من الهيدروجين: هذا هو النحاس وجميع المعادن الثمينة. عادة ما يتم إجراء طلاء النحاس ، على الرغم من استخدامه في الممارسة العملية ، للمساحات السطحية الصغيرة نسبيًا ، لأنه عملية مكلفة للغاية من حيث الموارد المالية. هو الحال بالنسبة لمثل هذه الحالات التي يمكن وينبغي أن يكون التلوين تطبيقها.

إلى محتويات ↑

صباغة

يتمثل الدور الوقائي للدهانات في حقيقة أن مثبطات التآكل موجودة دائمًا في تكوينها - وهي مكونات تبطئ معدل عمليات تكوين المقياس بمرور الوقت. تم تصميم الصيغ الكيميائية لمواد المانع بطريقة تتوقف نتيجة ظهور الصدأ. تسمح مرونة تركيبات الطلاء الحديثة للطلاء بالتحمل الناجح للضغوط السطحية التي تثير بداية عمليات التآكل.

الطلاء المضادة للتآكل

تزداد خصائص مقاومة التآكل للدهانات إذا كانت تحتوي على بوليمرات السيليكون العضوي التي تزيد من قدرة السطح المطلي على مقاومة التغيرات في الرطوبة ودرجة الحرارة ، بغض النظر عن الوقت من السنة. ومع ذلك ، فإن مثل هذه الدهانات لها عيبان مهمان:

  • سام
  • غير فعالة في ظروف آلية التآكل كهربائيا.

وبالتالي ، يمكن لمركبات التلوين المحددة بشكل صحيح منع عمليات التآكل بشكل فعال. للقيام بذلك ، يجب أن تحتوي على مثبطات التآكل ، لديها مرونة كافية وقوة ميكانيكية ، وتغيير طفيف مع مرور الوقت.

أضف تعليق

دهانات

الغراء

الأدوات