Korrosjon og erosjon av metaller: årsaker og metoder for beskyttelse

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

Kjemiske, mekaniske og elektriske ytre påvirkninger forekommer ofte i driftsmiljøer for metallprodukter. Som et resultat, med feil vedlikehold av slike elementer, samt ignorering av sikkerhetsstandarder, kan det være risiko for deformasjon og skade på strukturer og deler. Dette skyldes de nye prosessene med korrosjon og erosjon av metaller, som på lang sikt bidrar til fullstendig ødeleggelse av produktets struktur.

Hvorfor vises rust

I en korrosiv reaksjon skapes forholdene for strukturell ødeleggelse av metallprodukter ved kontakt med kjemiske og elektrokjemiske medier. I det første tilfellet kommer materialet i kontakt med oljeprodukter, kull, s alt og andre mineraler. Elektrisk strøm er ikke involvert i dette tilfellet. Hoveddriftsmediet kan være en tørr gass eller en ikke-ledende væske. Lette varianter har størst destruktiv effekt.petroleumsprodukter som parafin og bensin. Spesielt kan skroget til et offshore-transporttankskip bli påvirket av svovelforbindelser og sure rester i sammensetningen.

I elektrokjemisk korrosjon er det også en effekt av strøm. Kompleks ødeleggelse med metallerosjon vil bli ledsaget av mekanisk slitasje. Situasjonen kan kompliseres av det faktum at de ytre påvirkningene i seg selv vil bli bestemt av egenskapene til det naturlige miljøet - for eksempel kan kjemiske reaksjoner med elektrolytter finne sted i sjøvann. Selve metalllegemet er et heterogent materiale i strukturen, noe som fører til tilstedeværelsen av mikrogalvaniske par. Det er de, sammen med metallseksjonene i strukturen, som fungerer som anoder og skaper betingelser for korrosjonsprosessen.

Årsaker til erosjon

Generelt sett refererer erosjon til mekanisk slitasje, som et resultat av at produktet kan endre seg i størrelse, form, vekt og andre egenskaper. Hva er årsaken til metallerosjon? Fysiske prosesser av ytre påvirkning som reduserer styrken til mikrovolumer av overflatelaget til en struktur eller en separat del. Dessuten er de virksomme mediene ikke bare mekaniske faktorer, som direkte kontakt med harde slipemidler.

Disse kan være termiske, gass- og kjemiske aktive medier, og de kan fungere både uavhengig og som ekstraslitasjefaktor. For eksempel bidrar gassstrømmer til bevegelsen av faste partikler i kretsen for levering av arbeidsblandinger gjennom rørledningen, noe som har en indirekte destruktiv effekt på metalloverflater.

Metoder for å beskytte metaller mot korrosjon

Praksis viser at 80 % av betingelsene for å beskytte materialer mot korrosjon er fastsatt på stadiet med overflatebehandling. De resterende 20% er allerede gitt under drift. Omtrent det samme forholdet mellom effektiviteten av beskyttelsestiltak observeres ved erosjon av metaller, når midlene for å minimere slitasje på arbeidsstykker brukes.

Hovedområdene for korrosjonsbeskyttelse inkluderer strukturell, passiv og aktiv. Strukturell beskyttelse skyldes bruk av spesiallegeringer basert på rustfritt stål, cortenstål og ikke-jernholdig metall. Aktive metoder innebærer å endre strukturen til materialet med et dobbelt elektrisk lag - en metode for elektrokjemisk beskyttelse. Når det gjelder passive metoder, innebærer de bruk av spesielle belegg som forhindrer dannelsen av et etsende element.

varianter av metallvarmebehandling

En gruppe metoder for teknologisk bearbeiding av metallemner, som også fokuserer på en strukturell endring i overflatelaget for å beskytte mot korrosjonsskader. Følgende typer slik behandling skilles:

• Gløding. Varmebehandling, hvor metallet varmes opp, etterfulgt av gradvis avkjøling.
• Herding. PÅstål og deres legeringer kan tjene som målprodukter. Under herding omkrystalliserer strukturen, og etter å ha holdt materialet ved en kritisk temperatur følger avkjøling. En ikke-likevektsstruktur dannes i en del som har gjennomgått slik bearbeiding, noe som er en begrensende faktor ved valg av denne metoden.
• Ferie. En alternativ metode for varmebehandling av metall i forhold til herding, som også kan fungere som et hjelpetrinn for å endre strukturen. I alle fall, under implementeringen, fjernes for store stålspenninger, noe som fører til en økning i anti-korrosjonskvaliteter.
• Normalisering. Behandling som ligner på gløding. Forskjellen er at under gløding skjer avkjølingen i en ovn, mens den under normalisering skjer i luft.

Metoder for å beskytte metaller mot erosjon

Hovedretningen for beskyttelse av metalliske materialer mot erosjon er utviklingen av spesielle belegg. Spesielt øker metallisering i form av påføring av en anti-korrosjonslegering på arbeidsstykket de kjemiske og mekaniske egenskapene til strukturen. Som et resultat reduseres slitasjen og delens design kan opprettholde sin tidligere ytelse.

Ikke-metalliske slitesterke belegg for spesifikke bruksområder er også under utvikling. For eksempel er erosjon av metaller, dannet i forhold til gnide overflater, ofte funnet i kjøretøydeler. For denne typen beskyttelse brukes diamantlignende, keramiske og kombinerte forbindelser med økt styrke og hardhet.

Funksjonergasserosjonsbeskyttelse

I dette tilfellet er det ikke lagt vekt på mekanisk beskyttelse av deler, men på kjemisk-fysisk isolasjon. Både spesielle moduser for oppbevaring og lagring av materialer, samt spesielle smøremidler som forhindrer metallerosjon kan brukes. Slitasjebeskyttelse og forebygging er også avhengig av termisk isolasjon.

I denne retningen brukes materialer som rent krom og NT-merke nairitt. Ulempen med krom er at det er preget av mangel på seighet og duktilitet. Av denne grunn brukes det sjelden som et element i strukturell isolasjon. Når det gjelder nairitt, lages gummingsvæskeblandinger på basis av disse, gjennom hvilke monolittiske slitasjebestandige tetninger dannes.

Beskyttelsesmetode ved termisk sprøyting

Dette er en allsidig beskyttelsesteknologi som er egnet for både korrosjonsforebygging og mekanisk slitasjeisolering. Teknikken for påføringen ligger i det faktum at sinkpartikler påføres overflaten av delen med en gassstråle. I motsetning til andre metalliseringsmetoder, danner denne metoden et beskyttende lag opp til titalls mikron tykt. Dermed forhindres erosjonsprosesser som oppstår i nodene til ingeniørutstyr, samt i transportnettverk og større oljerørledninger.

Konklusjon

Prosessene med negativ innvirkning på metallstrukturer tvinger driftsselskaper til å bruke pengerstore summer for vedlikeholdet deres. Samtidig er de mest effektive beskyttelsesmidlene som regel dyrere. På den annen side kan foreløpige studier av vilkårene for bruk av produkter for risikoen for rustdannelse eller metallerosjon minimere slike kostnader. Faktum er at mange tekniske og beskyttende egenskaper til kritiske strukturer er fastsatt på stadiet av legeringsvalg. Ved å legere og introdusere modifiserende tilsetningsstoffer på produksjonsstadiet, er det mulig å gi den optimale beskyttelsesegenskaper.