Podstawy korozji

1 Definicja
2 Wprowadzenie
3 Formy korozji
4 Metody ochrony przed
korozją
5 Monitorowanie korozji

Definicja

Korozja - niszczenie metali, będące wynikiem

ich oddziaływania ze środowiskiem.

Czasami określenie korozja stosuje się w
odniesieniu do niszczenia tworzyw
sztucznych, betonu lub drewna, chociaż
przyjmuje się że w tym przypadku lepszym
określeniem jest degradacja.

Wprowadzenie



Korozja jest zjawiskiem naturalnym



Całkowite jej zahamowanie jest bardzo
trudne i nie zawsze celowe



Są duże problemy z tworzywami
sztucznymi wolno korodującymi



Procesy korozyjne są często pożyteczne
– trawienie metali, baterie, warstwy
pasywne

Przykłady zaatakowań
korozyjnych

Przykłady zaatakowań
korozyjnych

Czynniki wpływające na
korozję

Wewnętrzne



Rodzaj metalu



Skład chemiczny



Struktura



Stan powierzchni



Obróbka cieplna



Obróbka
mechaniczna



Naprężenia własne

Zewnętrzne



Rodzaj środowiska



Skład środowiska



Temperatura



Prędkość

przepływu



Ciśnienie

atmosferyczne



Polaryzacja

zewnętrzna

Rodzaje korozji

Zależnie od mechanizmu

elektrochemiczna i

chemiczna

Zależnie od środowiska

korozja wodna

korozja atmosferyczna

korozja wysokotemperaturowa

Mechanizm korozji
elektrochemicznej



Na powierzchni metalu można
zlokalizować miejsca mające charakter

anod

i

katod



Na anodach zachodzi proces utleniania:

Fe  Fe

+2

+ 2e



Na katodach zachodzi proces redukcji:

1/2 O

2

+ H

2

O + 2e = 2 OH

-

2H

+

+ 2e = H

2

Rodzaje ogniw korozyjnych



Różne materiały



Różne stężenia



Różne
napowietrzenie



Zróżnicowane
naprężenia



Materiał skorodowany –
materiał
nieskorodowany



Zróżnicowane
temperatury

Stężenie tlenu

Anoda –
niskie
stężenie
tlenu

Katoda –
wysokie
stężenie tlenu

Metal

Woda

Powietrz
e

Korozja na linii wodnej

Formy korozji



Osiem postaci korozji



Korozja ogólna



Korozja galwaniczna



Korozja wżerowa



Korozja szczelinowa



Korozja międzykrystaliczna



Korozja selektywna



Erozja – korozja



Korozja naprężeniowa

Formy korozji

Formy korozji - ogólna

Korozja ogólna –
też ogniwa galwaniczne

Fe

3

C



Fe

3

C





anoda

katoda

anod
a

katoda

anoda

Anoda:

Fe  Fe

2+

+ 2e

-

Katoda:

O

2

+ H

2

O + 4e

-

 4(OH)

-

Fe

2+

+ 2(OH)

-

 Fe(OH)

2

Szereg napięciowy metali

Uszeregowanie metali w zależności od

wartości ich potencjałów korozyjnych

względem elektrody wodorowej (NEW)



Wskazuje na tendencję do korozji



Metale o potencjałach wyższych od NEW

– metale szlachetne



Metale o potencjałach niższych od NEW –

metale nieszlachetne

Formy korozji -

galwaniczna

Tablica 1. Praktyczny szereg napięciowy
wybranych metali w 3 % NaCl

Metal

Symbol

Potencjał względem NEW

Platyna

Tytan

Srebro

Miedź

Nikiel

Ołów

Żelazo

Glin

Cynk

Pt

Ti

Ag

Cu

Ni

Pb

Fe

Al.

Zn

+ 0,47 V

+ 0,37 V
+ 0,30 V

+ 0,04 V

- 0,03 V
- 0,27 V

- 0,40 V
- 0,53 V

- 0,76 V

Formy korozji -

galwaniczna

Formy korozji



Korozja wżerowa

Korozja wżerowa jest jedną z postaci

korozji lokalnej. Charakteryzuje się tym, że
atak zlokalizowany jest na niewielkich,
dyskretnych miejscach na powierzchni
metalu. Korozja wżerowa ma miejsce
głównie w obojętnych i kwaśnych
roztworach zawierających

chlorki lub inne

halogenki.

Miejscami inicjacji korozji

wżerowej mogą być wtrącenia
niemetaliczne, mikroszczeliny powstające
podczas obróbki mechanicznej.

Korozja wżerowa

Formy korozji -

szczelinowa

Metal

O

2

Fe

3+

Metal

Fe

3+

Podobna do korozji wżerowej

Niskie [O] – obszar anodowy

Wysokie [O] – obszar katodowy

Najczęściej występuje przy połączeniach
śrubowych i kołnierzowych, pod osadami,
kurzem itp.

Formy korozji -

szczelinowa

Formy korozji -

korozja

międzykrystaliczna

C

C

C

C

Gdy stal stopową ogrzewa się do
temperatury ok.650

o

C, tworzą się

węgliki Cr przy granicach ziaren

Jeżeli stężenie chromu na
granicy ziaren spadnie
wystarczająco (poniżej ok.
9%), nie wystąpi w tym
miejscu pasywacja, i
występować będzie korozja
granicy ziaren

Formy korozji

Formy korozji



Korozja międzykrystaliczna

Formy korozji



Używanie stali stopowych o niskiej zawartości
węgla



Używanie stali stabilizowanych,
zawierających pierwiastki łatwo tworzące
węgliki (Nb lub Ti) w celu związania węgla



Dla istniejących konstrukcji, które uległy
uczuleniu obróbka cieplna w celu wyrównania
stężenia chromu w masie stali (proces trudny
z punktu widzenia praktycznego)

Formy korozji -

selektywna



Stopy zawierające jeden składnik bardziej

szlachetny i drugi (stanowiący podstawowy

składnik stopu) bardziej aktywny

(np. brąz, Cu + Zn)



Podstawowy składnik stopu może ulegać

rozpuszczeniu pozostawiając matrycę ze

stopu bardziej szlachetnego



Odcynkowanie brązów(mosiądzów)



Grafityzacja żeliwa szarego



Powoduje utratę wytrzymałości

mechanicznej bez oczywistej zmiany

kształtu.

Formy korozji – erozja korozja



Przepływ może
powodować:



Zwiększenie szybkości
transportu tlenu do
powierzchni metalu
(

+

pomaga pasywacji,

-

zwiększa szybkość

korozji)



Zwiększa szybkość
rozpuszczania się
warstw produktów
korozji



Mechanicznie usuwa
warstwy tlenkowe

Formy korozji



Korozja naprężeniowa

Specyficzne współdziałanie
środowiska korozyjnego
i naprężeń (własnych lub
zewnętrznych).

Cl-, OH- - stale stopowe;

amoniak – stopy miedzi;

Ochrona przed korozją



Podstawowym celem ochrony przed
korozją jest zmniejszenie szybkości
korozji do akceptowalnego
poziomu.

Znaczenie ochrony przed
korozją



Straty do

3 tys. $

na mieszkańca



ok. 30% strat –

brak wiedzy



Środki zainwestowane w badania i
szkolenie są

bardzo opłacalne



Ochrona ma duże znaczenie

proekologiczne

pozwala unikać

skażeń i chroni instalacje ochrony
środowiska (IOS, oczyszczalnie)

Metody ochrony przed
korozją



Ochrona powłokowa

(uniwersalna,

powszechna – 80% zabezpieczeń)



Ochrona elektrochemiczna

(w

zanurzeniu, zwykle uzupełnienie
powłokowej)



Ochrona katodowa (protektory,
zewnętrzne źródła prądu stałego,



Ochrona anodowa.



Modyfikacja środowiska

(inhibitory,

odtlenianie, klimatyzacja, osuszanie)

Metody ochrony przed
korozją



Dobór materiałów



Stopy metali



Kompozyty



Nanowarstwy



Odpowiednie projektowanie konstrukcji



Projekt konstrukcji powinien ułatwiać
przygotowanie powierzchni, malowanie,
nadzór i renowację.

Ochrona powłokowa



Zadaniem tego typu ochrony jest
oddzielenie środowiska korozyjnego
od materiału podlegającego
ochronie.

Ochrona elektrochemiczna

Dwa sposoby realizacji ochrony katodowej:

-Polaryzacja z zewnętrznego źródła prądu stałego

-Podłączenie konstrukcji do roztwarzanych anod

Ochrona elektrochemiczna

Podłączenie konstrukcji do
roztwarzanych anod

Modyfikacja środowiska



Ograniczanie wilgotności atmosfery



Zmniejszenie zawartości tlenu



Dodatek inhibitorów korozji



Korekcja pH (głównie alkalizacja)



Zmiana temperatury



Dodatek biocydów

Dobór
materiałów



W literaturze dostępne są ogromne ilości
danych dotyczących szybkości korozji
większości metali o znaczeniu
technologicznym w różnych środowiskach
korozyjnych.

Monitorowanie korozji



W celu kontroli procesów korozyjnych
monitorujemy dwa główne parametry



Czynniki powodujące korozję – pH,
chlorki, wilgotność, zanieczyszczenia
atmosfery, itp.



Aktualne wartości

parametrów

związanych

z procesem

korozy

jnym –

czyli np. prąd korozyjny.