icolorex.htgetrid.com/ar/مواد خاصةالتآكل

ما هو التآكل الكيميائي وكيفية القضاء عليه؟

التآكل الكيميائي هو عملية تتكون في تدمير المعدن عند التفاعل مع البيئة الخارجية العدوانية. لا يرتبط التنوع الكيميائي لعمليات التآكل بآثار التيار الكهربائي. في هذا النوع من التآكل ، يحدث تفاعل مؤكسد ، حيث تكون المادة المراد تدميرها في الوقت نفسه عاملاً مختزلاً لعناصر الوسط.

التآكل الكيميائي

يشمل تصنيف مجموعة متنوعة من البيئات العدوانية نوعين من تدمير المعادن:

  • التآكل الكيميائي في السوائل غير المنحل بالكهرباء ؛
  • تآكل الغاز الكيميائي.
إلى محتويات ↑

تآكل الغاز

الشكل الأكثر شيوعا للتآكل الكيميائي - الغاز - هو عملية تآكل تحدث في الغازات في درجات حرارة مرتفعة. هذه المشكلة نموذجية لتشغيل العديد من أنواع المعدات والأجزاء التكنولوجية (تجهيزات الأفران والمحركات والتوربينات ، إلخ). بالإضافة إلى ذلك ، تستخدم درجات الحرارة الفائقة في معالجة المعادن تحت الضغط العالي (التسخين قبل التدوير ، الختم ، التزوير ، العمليات الحرارية ، إلخ).

يتم تحديد ميزات حالة المعادن في درجات الحرارة المرتفعة بواسطة اثنين من خصائصها - مقاومة الحرارة ومقاومة الحرارة. المقاومة للحرارة هي درجة ثبات الخواص الميكانيكية للمعادن في درجات حرارة عالية للغاية. تحت استقرار الخواص الميكانيكية يشير إلى الحفاظ على القوة لفترة طويلة ومقاومة زحف. المقاومة للحرارة هي مقاومة المعدن للنشاط التآكل للغازات في درجات حرارة مرتفعة.

تآكل المعادن

يتم تحديد معدل تطور تآكل الغاز من خلال عدد من المؤشرات ، بما في ذلك:

  • درجة حرارة الجو
  • المكونات المدرجة في المعدن أو سبيكة.
  • المعايير البيئية حيث توجد الغازات ؛
  • مدة الاتصال مع المتوسطة الغازية.
  • خصائص المنتجات المسببة للتآكل.

تتأثر عملية التآكل بدرجة أكبر بخصائص ومعايير فيلم الأكسيد الذي ظهر على سطح المعدن. يمكن تقسيم تكوين الأكسيد ترتيبًا زمنيًا إلى مرحلتين:

  • امتزاز جزيئات الأكسجين على سطح معدني يتفاعل مع الغلاف الجوي ؛
  • ملامسة السطح المعدني بالغاز ، مما يؤدي إلى مركب كيميائي

تآكل السفينة

تتميز المرحلة الأولى بظهور الرابطة الأيونية ، نتيجة لتفاعل ذرات الأكسجين والذرات السطحية ، عندما تأخذ ذرة الأكسجين زوجًا من الإلكترونات من المعدن. تتميز الرابطة التي نشأت بقوة استثنائية - فهي أكبر من رابطة الأكسجين مع معدن في أكسيد.

يكمن تفسير هذا الاتصال في تأثير الحقل الذري على الأكسجين. بمجرد امتلاء السطح المعدني بعامل مؤكسد (وهذا يحدث بسرعة كبيرة) ، في درجات حرارة منخفضة ، وبفضل قوة فان دير فال ، يبدأ امتزاز جزيئات المؤكسدة. نتيجة التفاعل هي ظهور أنحف طبقة أحادية الجزيء ، والتي تصبح بمرور الوقت أكثر سمكا ، مما يعقد وصول الأكسجين.

في المرحلة الثانية ، يحدث تفاعل كيميائي يأخذ خلاله عنصر التأكسد في الوسط إلكترونات التكافؤ من المعدن. التآكل الكيميائي هو النتيجة النهائية للتفاعل.

إلى محتويات ↑

خصائص فيلم أكسيد

يشمل تصنيف أفلام الأكسيد ثلاثة أنواع:

  • رقيقة (غير مرئية بدون أجهزة خاصة) ؛
  • متوسطة (تلون) ؛
  • سميكة (مرئية للعين المجردة).

يتمتع فيلم الأكسيد الناتج بقدرات وقائية - إنه يبطئ أو يمنع بشكل كامل تطور التآكل الكيميائي. أيضا ، وجود فيلم أكسيد يزيد من مقاومة الحرارة للمعادن.

ومع ذلك ، يجب أن يفي الفيلم الفعال حقًا بعدد من الخصائص:

  • لا تكون مسامية
  • لديها هيكل مستمر.
  • لها خصائص لاصقة جيدة.
  • تختلف في الخمول الكيميائي فيما يتعلق بالجو ؛
  • تكون صعبة وارتداء مقاومة.

أحد الشروط المذكورة أعلاه - بنية صلبة مهمة بشكل خاص حالة الاستمرارية هي الزيادة في حجم جزيئات فيلم أكسيد فوق حجم ذرات المعادن. الاستمرارية هي قدرة الأكسيد على تغطية السطح المعدني بالكامل بطبقة مستمرة. إذا لم يتم الوفاء بهذا الشرط ، لا يمكن اعتبار الفيلم واقيًا. ومع ذلك ، هناك استثناءات لهذه القاعدة: بالنسبة لبعض المعادن ، على سبيل المثال ، للمغنيسيوم وعناصر المجموعات الأرضية القلوية (باستثناء البريليوم) ، لا تنتمي الاستمرارية إلى مؤشرات مهمة.

فيلم أكسيد على المعدن

لتحديد سمك فيلم أكسيد ، وتستخدم العديد من التقنيات. يمكن توضيح الصفات الوقائية للفيلم في وقت تشكيله. للقيام بذلك ، ندرس معدل أكسدة المعادن ، ومعلمات التغير في السرعة مع مرور الوقت.

بالنسبة للأكسيد الذي تم تشكيله بالفعل ، يتم استخدام طريقة أخرى ، والتي تتمثل في دراسة سمك وخصائص الحماية للفيلم. للقيام بذلك ، يتم تطبيق كاشف على السطح. بعد ذلك ، يسجل الخبراء الوقت الذي يستغرقه الكاشف لاختراقه ، وبناءً على البيانات التي تم الحصول عليها ، يستنتجون أن سماكة الفيلم.

انتبه! حتى فيلم أكسيد التأكسد الأخير يواصل التفاعل مع الوسط المؤكسد والمعدن.

إلى محتويات ↑

معدل التآكل

تعتمد الكثافة التي يتطور بها التآكل الكيميائي على نظام درجة الحرارة. في درجات الحرارة العالية ، تتطور العمليات المؤكسدة بسرعة أكبر. علاوة على ذلك ، فإن الانخفاض في دور العامل الديناميكي الحراري في مسار التفاعل لا يؤثر على العملية.

من الأهمية بمكان التبريد والتدفئة المتغيرة. بسبب الضغوط الحرارية ، تظهر شقوق في فيلم أكسيد. من خلال الثقوب ، يضرب العنصر المؤكسد السطح. نتيجة لذلك ، يتم تشكيل طبقة جديدة من فيلم الأكسيد ، ويتم إزالة الطبقة الأولى.

تآكل السيارة من مكونات الغاز

ليس أقل دور تلعبه مكونات الوسط الغازي. هذا العامل فردي لأنواع مختلفة من المعادن ويتوافق مع تقلبات درجات الحرارة. على سبيل المثال ، يمكن أن يتآكل النحاس سريعًا إذا كان ملامسًا للأكسجين ، ولكنه مقاوم لهذه العملية في بيئة أكسيد الكبريت. بالنسبة للنيكل ، على العكس من ذلك ، فإن أكسيد الكبريتيك قاتل ، ويلاحظ الاستقرار في الأكسجين وثاني أكسيد الكربون والبيئة المائية. لكن الكروم مقاوم لجميع هذه البيئات.

انتبه! إذا تجاوز مستوى الضغط لتفكك الأكسدة ضغط عنصر التأكسد ، تتوقف عملية الأكسدة ويكتسب المعدن ثباتًا ديناميكيًا حراريًا.

مكونات السبائك تؤثر أيضًا على معدل تفاعل الأكسدة. على سبيل المثال ، لا يسهم المنجنيز والكبريت والنيكل والفوسفور في أكسدة الحديد. لكن الألمنيوم والسيليكون والكروم تجعل العملية أبطأ. يؤدي الكوبالت والنحاس والبريليوم والتيتانيوم إلى إبطاء أكسدة الحديد بدرجة أكبر. تساعد مضافات الفاناديوم والتنغستن والموليبدينوم في جعل العملية أكثر كثافة ، وهو ما يفسره قابلية تقلب هذه المعادن وتقلبها. تتفاعل تفاعلات الأكسدة ببطء شديد مع التركيب الأوستنيتي ، حيث أنها تتكيف بدرجة أكبر مع درجات الحرارة العالية.

خلائط معدنية

هناك عامل آخر يعتمد عليه معدل التآكل هو خاصية السطح المعالج. الأسطح الملساء تتأكسد ببطء أكثر ، والأسطح غير المستوية أسرع.

إلى محتويات ↑

التآكل في السوائل غير المنحل بالكهرباء

السوائل غير الموصلة (أي السوائلالسوائل غير المنحل بالكهرباء) تشمل المواد العضوية مثل:

  • بنزين
  • الكلوروفورم
  • كحول
  • رابع كلوريد الكربون
  • الفينول
  • زيت
  • البنزين
  • الكيروسين ، إلخ.

 

السوائل غير المنحل بالكهرباء

بالإضافة إلى ذلك ، يتم تصنيف كمية صغيرة من السوائل غير العضوية مثل البروم السائل والكبريت المصهور على أنها سوائل غير بالكهرباء.

تجدر الإشارة إلى أن المذيبات العضوية نفسها لا تتفاعل مع المعادن ، ومع ذلك ، في وجود كمية صغيرة من الشوائب ، تحدث عملية تفاعل مكثفة.

عناصر الكبريت في الزيت تزيد من معدل التآكل. أيضا ، ارتفاع درجات الحرارة ووجود الأكسجين في السائل يعزز عمليات التآكل. تعمل الرطوبة على تكثيف تطور التآكل وفقًا لمبدأ الكهروميكانيكية.

هناك عامل آخر في التطور السريع للتآكل وهو البروم السائل. في درجات الحرارة العادية ، فإنه يضر بشكل خاص بالفولاذ عالي الكربون والألومنيوم والتيتانيوم. أقل أهمية هو تأثير البروم على الحديد والنيكل. يظهر أكبر مقاومة للبروم السائل من الرصاص والفضة والتنتالوم والبلاتين.

الرصاص المعدنية

يدخل الكبريت المنصهر في تفاعل عدواني مع جميع المعادن تقريبًا ، في المقام الأول بالرصاص والقصدير والنحاس. الدرجات الكربونية من الصلب وكبريت التيتانيوم أقل تأثراً وتدمِّر بالكامل الألومنيوم تقريبًا.

يتم تنفيذ التدابير الوقائية للهياكل المعدنية الموجودة في الوسائط السائلة غير الموصلة من خلال إضافة معادن مقاومة لوسط معين (على سبيل المثال ، الفولاذ الذي يحتوي على نسبة عالية من الكروم). أيضا ، يتم استخدام الطلاءات الواقية الخاصة (على سبيل المثال ، في بيئة حيث يوجد الكثير من الكبريت ، يتم استخدام الطلاء الألومنيوم).

إلى محتويات ↑

طرق حماية التآكل

طرق التحكم في التآكل تشمل:

  • معالجة المعدن الأساسي بطبقة واقية (على سبيل المثال ، تطبيق الطلاء) ؛
    الطلاء المضادة للتآكل
  • استخدام مثبطات (مثل الكرومات أو الزرنيخ) ؛
  • إدخال مواد مقاومة لعمليات التآكل.

يعتمد اختيار مادة معينة على الفعالية المحتملة (بما في ذلك التقنية والمالية) لاستخدامها.

تعتمد المبادئ الحديثة لحماية المعادن على هذه التقنيات:

  1. تحسين المقاومة الكيميائية للمواد. أثبتت المواد المقاومة كيميائيا (البلاستيك عالي البوليمر ، الزجاج ، السيراميك) نجاحها بنجاح.
  2. عزل المواد من بيئة عدوانية.
  3. الحد من عدوانية البيئة التكنولوجية. من أمثلة هذه الإجراءات تحييد وإزالة الحموضة في البيئات المسببة للتآكل ، وكذلك استخدام مثبطات مختلفة.
  4. الحماية الكهروكيميائية (فرض تيار خارجي).

الأساليب المذكورة أعلاه مقسمة إلى مجموعتين:

  1. يتم تطبيق زيادة المقاومة الكيميائية والعزل قبل أن يتم تشغيل الأعمال المعدنية.
  2. الحد من عدوانية البيئة والحماية الكهروكيميائية تستخدم بالفعل في عملية استخدام منتج معدني. يتيح تطبيق هاتين الطريقتين إدخال طرق حماية جديدة ، ونتيجة لذلك يتم توفير الحماية عن طريق تغيير ظروف التشغيل.

إحدى الطرق الأكثر شيوعًا لحماية المعدن - الطلاء الغلفاني المضاد للتآكل - غير مربحة اقتصاديًا للمناطق السطحية الكبيرة. السبب هو التكلفة العالية للعملية التحضيرية.

الطلي من المعادن

المكان الرئيسي بين طرق الحماية هو طلاء المعادن بالطلاء والورنيش. يرجع سبب شعبية هذه الطريقة في مكافحة التآكل إلى مجموعة من العوامل:

  • خصائص وقائية عالية (الكارهة المائية ، تنافر السوائل ، نفاذية الغاز المنخفضة ونفاذية البخار) ؛
  • تصنيع
  • فرص وافرة للحلول الزخرفية ؛
  • صيانة
  • التبرير الاقتصادي.

في الوقت نفسه ، فإن استخدام المواد المتاحة على نطاق واسع لا يخلو من العيوب:

  • ترطيب غير كامل للسطح المعدني ؛
  • التصاق مكسور للطلاء مع المعدن الأساسي ، مما يؤدي إلى تراكم المنحل بالكهرباء تحت الطلاء المقاوم للتآكل ، وبالتالي يسهم في التآكل ؛
  • المسامية ، مما يؤدي إلى زيادة نفاذية الرطوبة.

ومع ذلك ، فإن السطح المطلي يحمي المعدن من عمليات التآكل حتى مع التلف الهشومي للفيلم ، في حين أن الطلاءات الجلفانية غير الكاملة يمكنها حتى تسريع التآكل.

إلى محتويات ↑

الطلاء سيلوسيكات

من أجل حماية التآكل ذات الجودة العالية ، يوصى باستخدام المعادن ذات المستوى العالي من الكارهة للماء ، وعدم النفاذية في بيئات المياه والغاز والبخار. وتشمل هذه المواد العضوية.

الفولاذ المقاوم للصدأ لا تآكل

لا ينطبق التآكل الكيميائي عملياً على مواد السيليكات العضوية. تكمن أسباب ذلك في زيادة الاستقرار الكيميائي لهذه التركيبات ، ومقاومتها للضوء ، والصفات الكارهة للماء وامتصاص الماء المنخفض. والسيليكات العضوية مقاومة أيضًا لدرجات الحرارة المنخفضة ولديها خصائص لاصقة جيدة ومقاومة التآكل.

مشاكل تدمير المعادن بسبب آثار التآكل لا تختفي ، على الرغم من تطوير التقنيات لمكافحتها. والسبب هو الزيادة المستمرة في إنتاج المعادن وظروف التشغيل المتزايدة الصعوبة للمنتجات منها. من المستحيل حل المشكلة أخيرًا في هذه المرحلة ، لذا تركز جهود العلماء على إيجاد فرص لإبطاء عمليات التآكل.

أضف تعليق

دهانات

الغراء

الأدوات