Wykład 13

Korozja elektrochemiczna

- w środowiskach przewodzących prąd elektryczny

- w temp <100'C a nawet zbliżonych do 0'C. duże straty może przynosić także w temperaturze <100'C - korozja katastrofalna.

Większość zniszczeń korozyjnych w polskim klimacie wywołana jest tym rodzajem korozji.

Mechanizm korozji - praca ogniw korozyjnych:

Elektrody:

-Anoda metal lub miejsce na jego powierzchni (ubytek masy) . anoda metal bardziej aktywny chemicznie lub miejsce na jego powierzchni ( zależnie od struktury, zanieczyszczenia, miejsca spawania, miejsca mniej natlenionego, lub zanurzone w elektrolicie o mniejszym stężeniu jonów metalu)

-katoda metal lub miejsce na jego powierzchni w którym zachodzi reakcja depolaryzacji np. tlenu lub jonu H+

schemat pracy ogniwa korozyjnego.

Anoda rozpuszczanie metalu - żelaza. Katoda. Redukcja depolaryzacji D, Depolaryzator to np.H+ (1) lub O2 (2). Na powierzchni między elektrodami jony OH- utworzone na katodzie wchodzą w reakcje z jonami Fe2+ (3)

reakcje katodowe: 2H+ + 2e + H2 (pH<7) (1)

½ O2 + H2O + 2e 2OH- ( wszystkie środowiska) (2)

2Fe2+ + 4OH- + ½ O2 Fe2O3 * 2H2O (3) (rdza)

RDZA:

- rdza czerwona ( trwając badania nad jej składem chemicznym, właściwościami)

- rdza czarna ( tam gdzie ma stały kontakt z wodą, małe napowietrzenie)

ogniwa korozyjne:

- ogniwa dwumetaliczne (dimetaliczne)

anoda metalem bardziej aktywnym, katoda metalem mniej aktywnym chemicznie.

- ogniwa stężeniowe tlenowe

anoda miejsce mniej napowietrzone, katoda miejsce napowietrzone bardziej. Występuje tam gdzie jest częściowe zanurzenie konstrukcji w wodzie, konstrukcje żelbetowe, rurociągi przechodzące przez różne typy gleb)

- ogniwa stężeniowe solne

konstrukcje metalowe głównie zanurzone w wodzie morskiej (morze, ocean)

- ogniwa temperaturowe

wywołane różnicą temperatury na metalu

na szybkość korozji wpływa: różnica potencjałów, przewodnictwo elektrolitu, zawartość soli w środowisku, pH, stosunek powierzchni katody do powierzchni anody, szybkość przepływu elektrolitu, korozja elektrolityczna - wywołana prądami błądzącymi.

Metody zapobiegania korozji:

- metoda wprowadzania dodatków stopowych (chrom - bardzo korzystny, nikiel, kobalt, tytan)

- stosowanie powłok ochronnych:

- powłoki nieorganiczne : powłoka betonowa zwana otuliną, tlenkowe na powierzchni aluminium, emalierskie.

- powłoki konwersyjne : stosowane w przemyśle motoryzacyjnym, przy klejeniu w budownictwie.

- powłoki metaliczne: nanoszone ogniowo, natryskowo, zaprasowywanie (plater), galwaniczne.

-powłoki organiczne: farby, lakiery, powłoki ochrony czasowej - smary, powłoki zdzieralne.

- inhobitory korozji

- ochrona elektrochemiczna : anodowe i katodowe. Polega na polaryzowaniu konstrukcji metalowej lub zbrojenia lub stosowanie anody poświęconowej.

Substancje organiczne w budownictwie:

- naturalne i syntetyczne związki węgla

- węgiel dzięki właściwościom chemicznym:

-tworzy związki chemiczne łańcuchowe i pierścieniowe

-te związki chemiczne posiadają wiązania pojedyncze
, podwóje
i potrójne
.

- te związki oprócz węgla zawierają H, i różne atomy min.O, S, N, Ch (heteroatomy) i tworzą różne grupy funkcyjne.

- związki węgla i wodoru zawierają wiązania pojedyncze i są bierne chemiczne.

- pozostałe związki węgla wchodzą w różne reakcje chemiczne wykorzystywane w syntezie organicznej.

- materiały budowlane tworzywa sztuczne i drewno

- domieszki do betonów: regulatory czasu wiązania, regulatory właściwości reologicznych, inhibitory

-środki impregnacji: kleje, lakier

- paliwa, środki pomocnicze w produkcji materiałów bitumicznych

- środowisko pracy budowli przemysłowe, spożywczy, przetwórstwa ropy naftowej, syntezy wodnej i kanalizacyjnej. Należą do niej tworzywa sztuczne, drewno i materiały bitumiczne. Materiały organiczne zawierają oprócz C także H, oraz heteroatomy, w silikonach występuje także Si.

Skład chemiczny powoduje ze materiały te są lżejsze od materiałów nieorganicznych, są palne i trudnopalne - samogasnące, są atakowane przez mikroorganizmy, działają niszcząco na mikroorganizmy.

Tworzywa sztuczne są to materiały organiczne podatne na formowanie w warunkach podwyższonej temperatury i ciśnienia różnymi metodami. Zawierają polimery - podstawowy składnik, czasami jedyny, składniki dodatkowe -przeważnie.

Polimer ro materiał lub syntetyczna wielocząsteczka o masie cząsteczkowej większej niż 10tys jednostek masy atmowej. Cząsteczki polimerów - makrocząsteczek zbudowane są z n merów powtarzalnych, jednostek prostych np.:

polimer otrzymuje się w polimerach w reakcjach polimeryzacji addycyjnej i kondensacyjnej.

Polimeryzacja addycyjna:

- reakcja łańcuchowa, polimer ma taki sam skład chemiczny jak monomer, polimer powstaje w wyniku połączenia n cząsteczek monomeru zawierającego wiązanie podwójne. Reakcje wzrostu łańcucha jest w różny sposób inicjowana, w reakcji otrzymujemy, PE, PP, PVC, PMMA, jeżeli wykorzysta się różne monomery reakcji otrzymuje się polimery kopolimery złożone z różnych merów.

Polimeryzacja kondensacyjna:

- reakcja stopniowo, katalizowana, z wydzielaniem produktów małocząsteczkowych, polimer powstaje z małocząsteczkowych substratów, substraty posiadają 2 i więcej grup funkcyjnych takich jak: OH-, -COOH, -NH2, w tej reakcji otrzymuje się poliamidy PA, poliesty termoplastyczne PET, żywice poliestrowe NP., żywice fenolowo- formaldehydowe PF, poliwęglany PC, silikony S.

podział polimerów:

- budowa chemiczna łańcucha - o łańcuchach węglowych, heterołańcuchowe.

- pochodzenie - naturalne ( kauczuk, celuloza, kazeina, skrobia) i syntetyczne

- reakcje otrzymywania

- przeznacznie podstawników -ataktyczne
, syndiatyczne
, izotaktyczne

- budowa łańcucha: liniowe


,

rozgałęzione
, usieciowane

- struktury fizyczne krystaliczna i bezpostaciowa

-zachowanie podczas ogrzewania - termoplastyczne, termoutwardzalne

- inicjowanie utwardzania

- przydatność techniczna - elastomery, elastomery.

---