Temat: Korozja
12.1. Część teoretyczna
Pod pojęciem korozji rozumie się niszczenie tworzyw konstrukcyjnych pod^
wpływem chemicznej lub elektrochemicznej reakcji z otaczającym środowi-j
skiem. Niszczenie metali pod wpływem zjawisk fizycznych określa się jako ero-i
zje lub zużycie. W niektórych przypadkach zjawiskom fizycznym towarzyszył
oddziaływanie chemiczne i wówczas używa się pojęcia korozji ciernej (frettin-
gowej). Biorąc pod uwagę mechanizm niszczenia materiału, korozję dzielimy
na: chemiczną (np. wysokotemperaturowe utlenianie) i elektrochemiczną (np.
tak zwane rdzewienie żelaza).
W ujęciu elektrochemicznym korozja żelaza związana jest z powstaniem na
powierzchni metalu wielu krótkozwartych ogniw galwanicznych, czyli obsza-
rów różniących się w danej chwili potencjałem oksydacyjno-redukcyjnym. Pro-
ces niszczenia stali (żelaza) w wodzie morskiej można przedstawić następująco:
|^g;"Śtałe elektrony przemieszczają się i na granicy faz metal-roztwór, wchodzą
|^p (elektroda dodatnia)
fc.^ 8e + 202 + 4H20 ——»• 80H" (+)
IB'^
Itgpy, wy stepujące obok siebie reaguj ą następująco:
H^jpiffmsekwencj i powstaje rdza, której przypisuje się wzór chemiczny przed-
^^^wiony równaniem (12.3). W obserwowanych w praktyce procesach korozji
B§BilCtrochemicznej spotyka się ogniwa: stykowe, stężeniowe i naprężeniowe.
Jakościowa metoda badania procesów korozji (metoda wskaźnikowa)
Pozwala ona stwierdzić, czy zachodzi proces korozji, przez stwierdzenie8
obecności jonów danego metalu w ośrodku korodującym po dodaniu odpowied-'
nich substancji. Metoda ta pozwala także określić położenie obszaru elektrody
dodatniej i elektrody ujemnej, ponieważ w pobliżu tych miejsc występują różnes
zabarwienia wskaźnika. Obszary elektrody dodatniej i elektrody ujemnej wykry-
wa się za pomocą wskaźnika ferroksylowego, w przypadku korozji stopów żela-
za. Po pokryciu powierzchni płytki żelaznej wskaźnikiem ferroksylowym
w miejscach elektrody ujemnej występuje zabarwienie niebieskie, gdyż tworzy
się błękit Turnbulla według równania:
a w miejscach elektrody dodatniej — zabarwienie różowe powstałe wskutek
zwiększenia się stężenia jonów OH'. Przy badaniu stopów glinowych jako
wskaźnika używa się alizaryny (l,2,dihydroksyantrachinon). Reakcję barwną
o podobnym przebiegu otrzymuje się w przypadku stopów
Temat: Ochrona przed korozją
13.1. Część teoretyczna
Zasadniczą przyczyną powstawania korozji elektrochemicznej na poszyciu
części podwodnej kadłuba jest działanie krótkozwartych ogniw, powstających
na skałek różnic potencjałów. Korozje wywołują różne czynniki;
- niejednorodność struktury metalu,
- .lokalne uszkodzenie warstw ochronnych np. powłok malarskich,
- stosowanie do budowy części podwodnej kadłuba różnych gatunków metali
(kadłub stalowy, śruba napędowa ze stopu miedzi),
- różnica w stopniu napowietrzenia wody morskiej,
- różnica temperatur.
W praktyce nic jest możliwe zmniejszenie liczby czynników ani też inten-
sywności icli działania- Możliwe jest natomiast, zmniejszenie różnicy potencja-
łów, Zmniejszenie efektów korozyjnych w podwodnej części statku uzyskuje się
przez tzw. ochronę elektrochemiczną, do której zalicza się:
- ochronę za pomocą anod galwanicznych,
- ochronę za pomocą zewnętrznego źródła prądu.
Wspólną cechą tych metod jest to, że prąd polaryzujący doprowadzony jest do
podwodnej części kadłuba przez elektrolit, jakim jest woda morska.
W technice szeroko stosowana jesi metoda ochrony anodami galwanicz-
nymi. Polega ona na łączeniu kadłuba z metalem, którego potencjał elektroche-
miczny jest bardziej elektroujemny niż metalu będącego budulcem poszycia.
Materiałem, z którego wykonuje się anody, stosowanym w okrętownictwic
najczęściej, jest cynk, rzadziej stosuje .się magnez i glin. Anody magnezowe
używane są w mniejszym zakresie ze względu na z!iyt wysoki potencjał robo-
czy, prowadzący do .szkodliwego przechronicnia konstrukcji. Natomiast glin ja-
ko materiał anodowy nie znalazł w Polsce szerokiego zastosowania z powodu
wysokiej ceny.
W optymalnych warunkach ochrona galwaniczna powoduje zahamowanie
procesów korozyjnych. Kryterium ochrony jest gęstość prądu i potencjał
ochronny. W praktyce ochrony galwanicznej pr/yjmuje się, /e dla nowego zc-
'•tawii powłok malarskich i w czasie ruchu slatkn. wystarczająca jest gęstość
-""ł" ''t"''" '' •"^/",',\„vv,.?,'i4>wa•l;V.II f;ow)|}k-./J!.i.s/,i-„/onv
sach pływania, gęstość prądu winna wynosić dla statków dużych \1 mA/m3, dlaa^
małych — 35 mA/m'. Wielkości te związane są ze stosunkiem powierzchni naj-g-
silniej uszkodzonej (pasa zmiennego zanurzenia i części powierzchni bezpośred-g^
nio do niego przyległej) do ogólnej powierzchni części podwodnej. Za najbiir-jl.;
dziej wygodne, teoretycznie i praktycznie, uznaje się kryterium potencJ .iłowe •|
Dla stali (nie zabezpieczonej) w wodzie morskiej potencjał wynosi około -gi
600 mV względem elektrody chlorosrebrowej. Aby uzyskać efekt ochronny na-|i
leży przesunąć len potencjał w kierunku ujemnym. Przy potencjale 780 mV uzy-g|
skuje się 90% zahamowanie procesu korozji, natomiast przy potencjale równym ^
800 mV otrzymuje się pełną ochronę. Należy pamiętać, że poszycie kadłuba jesi l',
zabezpieczone odpowiednim zestawem powłok malarskich i aby spolaryzować ^
je w pierwszym okresie do wartości potencjału ochronnego, potrzebne są bardzo ^"
matę wartości prądu ochronnego, kióry bardzo silnie wzrasta w miarę jak po- ;
włoki ulegają zniszczeniu. Na właściwą ochronę ma również wpływ ksztall |1''
anody. W okrętowi! ictwie stosuje się anody \v kształcie trapezowym z zabez-
pieczonymi przed rozpuszczaniem krawędziami bocznymi. Stosowanie innycli
kształtów, np, półokrągłych a nawet prostokątnych- bez zabezpieczonych boków
powoduje pr/yrost oporu przejścia prądu na granicy faz o wartości około;
20-30%, a tym samym spadek natężenia prądu ochronnego. Ważną roi?
w ochronie części podwodnej poszycia kadłuba odgrywa właściwe rozłożenie
anod na kadłubie. Montuje się je zasadniczo na górnej i dolnej powierzchni śle-
pki przechyłowej oraz w jej przedłużeniu w kierunku dziobu i ruty. Zasadą jest,
że około 1/3 ogólnej ilości materiału anodowego winna być umieszczona w re-
jonie rufy statku, w tym szczególnie w okolicach ujścia wału śrubowego. W re-
jonie tym anody rozmieszczone są na ogól w 3—5 rzędach na każdej burcie, z za-
chowaniem zakazu montażu w obszarze kawitacyjnym. Grupy anod w tych
miejscach są na ogól 2-3 krolnie dłuższe niż na pozostałych częściach kadłuba,
Regułą jest leż montowanie dwóch równoległych grup anod w rejonie grus/ki
dziobowej ze względu na silne niszczenie mechaniczne powłok malarskich
przez łańcuchy kotwiczne. W przypadku braku gruszki dziobowej, ostatnia od
strony dziobu grupa anod winna znajdować się w odległości równej 0,14 długo- '
ści konstrukcji linii wodnej od pionu dziobowego. Należy pamiętać, że wokół i,
każdej anody lub grupy anod tworzy się tzw. lej potencjału o wartości maksy-j„
malnej, dlatego w otoczeniu tym stosuje się ekrany izolacyjne. ||
Metoda ochrony anodami galwanicznymi, pomimo szerokiego stosowania, g
wykazuje wicie niedoskonałości, dlatego coraz częściej stosuje się ochrona ^
zzewnętr/.nym źródłem prądu 7.c sterowaniem automatycznym. Prąd ochron-1|
ny czerpany jest z sieci okrętowej przez odpowiedni układ tran sto rmująco-pros- "•
tujący i podawany do odizolowanych od kadłuba anod. Zapotrzebowanie na";
ilość prądu do ochrony (jego należenie) zależy od tych samych czynników, co ;.
przy ochronie anodami galwanicznymi. W metodzie tej, mimo zmienności czyn- ^
ników, utrzymywany jest stały i kontrolowany potencjał ochronny części pod-^
wodnci kad;^»a.,Dzląl;mie_oc]lroll,ic wymienionych inciod ocenia się za poni.icą '
l) efektywności działania ochronnego (£„?) - stosuje się do metody protekto-
rowej i z zewnętrznym źródłem prądu
gdzie:
- szybkość korozji próbki bez ochrony,
- szybkość korozji próbki chronionej.
bl skuteczność ochrony protektorowej (Sop) wyrażonej zależnością
gdzie:
- szybkość korozji próbki bez ochrony,
- szybkość korozji próbki chronionej.
Do ochrony zbiorników przed korozją stosuje się inhibitory korozji, które
występują pod nazwami firmowymi. Są to najczęściej inhibitory mieszane, któ-
rych proces ochronny polega na tym, że wchodzą one w reakcję z czynnikiem
wywołującym korozję (tlen) lub pokrywają metal warstewką ochronną od strony
elektrolitu.' Inhibitory korozji charakteryzują się skutecznością działania (Si)
Określoną zależnością
gdzie:
- szybkość korozji bez inhibitora,
- szybkość korozji w obecności inhibitora.
Wyszukiwarka