Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
KOROZE A PROTIKOROZNÍ<br />
. přednáška<br />
oužité zdroje:<br />
OCHRANA<br />
V. Kraus:<br />
POVRCHY A JEJICH ÚPRAVY [skripta]<br />
ZČU Plzeň 2000<br />
http://tzs.kmm.zcu.cz/pou.htm<br />
Kolektiv autorů:<br />
Cvičení z fyzikální metalurgie a koroze kovů<br />
ÚKMKI VŠCHT Praha 2002<br />
http://www.vscht.cz/met/stranky/vyuka/labcv/index.htm
Koroze<br />
Samovolně probíhající nevratný proces<br />
postupného narušování<br />
a znehodnocování materiálů<br />
chemickými a fyzikálně-chemickými<br />
vlivy prostředí
Korozní činitelé<br />
Vnitřní:<br />
Vnější:<br />
• čistota kovu<br />
• chemické složení<br />
• způsob zpracování<br />
• stav povrchu<br />
• složení korozního<br />
prostředí<br />
• parametry prostředí<br />
• pohyb prostředí<br />
• mechanické<br />
namáhání
Hodnocení koroze<br />
Kvalitativní:<br />
• vzhled<br />
• barva<br />
• lesk …<br />
Kvantitativní:<br />
• změna váhy nebo rozměru<br />
vzorků<br />
• určení hloubky průniku<br />
• stanovení změn mechanických<br />
vlastností<br />
• množství uvolněného nebo<br />
absorbovaného plynu<br />
• změny elektrických vlastností
Rozdělení koroze<br />
Podle<br />
1. charakteru korozního děje<br />
2. typu napadení<br />
3. korozního (reakčního) prostředí<br />
4. rozhodujícího činitele majícího vliv<br />
na korozní napadení či děj
1. Charakter korozních dějů<br />
• chemický<br />
• elektrochemický<br />
charakteristika<br />
– nevodivé prostředí<br />
– tvorba korozních<br />
produktů<br />
– obvykle suché plyny<br />
s oxidačním nebo<br />
redukčním prostředím<br />
nebo bezvodé<br />
organické tekutiny<br />
charakteristika<br />
–vodivéprostředí<br />
– nemusí se vytvářet<br />
korozní produkty<br />
– obvykle styk kovu<br />
s elektrolytem
2. Typ korozního napadení<br />
A-rovnoměrné<br />
1 - původní povrch<br />
2 - povrch po napadení<br />
B - nerovnoměrné<br />
C - skvrnité<br />
D-důlkové<br />
E - bodové<br />
F - podpovrchové<br />
G - selektivní<br />
I - mezikrystalové<br />
J - transkrystalové<br />
K - extrakční<br />
L - korozní trhliny
Rovnoměrná koroze<br />
• Rovnoměrný průběh:<br />
na každém místě povrchu ubude za stejnou dobu stejné<br />
množství kovu<br />
• místní fluktuace v úbytku kovu korozí - zanedbatelné<br />
• výskyt: homogenní kovový povrch i okolní prostředí<br />
• vyrovnané teploty a koncentrace složek na rozhraní prostředí -<br />
kov<br />
Příklad:<br />
• ocel v atmosféře: "rezavění"<br />
ocel ve zředěných kyselinách<br />
• nebezpečnost:<br />
relativně nízká<br />
lze odhadnout, kdy by mohlo dojít k poškození konstrukce
Nerovnoměrná koroze<br />
• typy:<br />
koroze galvanická, bodová, štěrbinová,<br />
mezikrystalová, selektivní, erozní, korozní praskání …<br />
• zkorodování malého množství kovu → výrazné<br />
zhoršení vlastností výrobků, zejména mechanických<br />
• nebezpečnost:<br />
obtížný odhad vývoje<br />
k selhání výrobku dochází v kratší době
Důlková a bodová koroze<br />
Průměr důlku větší – menší než hloubka<br />
korozní odolnost většiny kovů<br />
v reálných korozních prostředích<br />
zajištěna tenkou (~ nm) pasivní vrstvou<br />
korozních produktů<br />
• lokální porušení pasivní vrstvy jinak odolného povrchu (Fe, Cr, Al,<br />
Ni, korozivzdorné oceli …)<br />
• iniciace: dostatečná oxidační schopnost prostředí (ionty Cl, kyslík,<br />
chromáty …)<br />
• vznik různě hlubokých důlků často s velice úzkým hrdlem<br />
• mechanismus bodové koroze - jako štěrbinová koroze (viz dále)<br />
• nebezpečí:<br />
proděravění poměrně silných stěn
Bodová koroze<br />
Materiál:<br />
austenitická korozivzdorná<br />
ocel FeCr18Ni9Ti<br />
Předmět:<br />
plech - tloušťka 0,8 mm<br />
Zkouška odolnosti<br />
proti bodové korozi<br />
ASTM G 48<br />
Prostředí:<br />
roztok FeCl 3<br />
- koncentrace 20 g/l<br />
teplota 60 °C<br />
Čas 2,5 h
Štěrbinová koroze<br />
Výskyt:<br />
• místa, kde je odděleno malé množství kapaliny - špatný oběh prostředí<br />
• kapiláry nebo štěrbiny - mezi dvěma plechy spojenými nýty, šrouby nebo<br />
bodovými svary, pod podložkami, těsněními, pod nekovovými úsadami ...<br />
Příklad:<br />
• korozivzdorná ocel v roztoku NaCl -elektrolyt<br />
• kyslík rozpuštěný v roztoku uvnitř štěrbiny je spotřebován depolarizační<br />
reakcí<br />
• přísun dalšího kyslíku omezen - roztok uvnitř štěrbiny není vyměňován<br />
• nedostatek pasivačního činidla → porušování pasivní vrstvy<br />
• vnitřní povrch štěrbiny se stává anodou - oxidace složek (Fe, Cr, Ni …)<br />
• uvolňované e - jsou odváděny kovem mimo štěrbinu, kde není omezen<br />
přístup rozpuštěného kyslíku k rozhraní ocel - elektrolyt<br />
• okolí štěrbiny se stává katodou - depolarizační reakce<br />
• náboj kationtů rozpuštěných kovů ve štěrbině kompenzován migrací Cl -<br />
z objemu roztoku do štěrbiny a hydrolýzou se podmínky uvnitř štěrbiny<br />
stávají stále agresivnějšími vůči korozivzdorné oceli:<br />
Fe 2 + 2 H 2 O + 2 Cl - = Fe(OH) 2 + 2 HCl
Mezikrystalová koroze<br />
Vznik:<br />
• snížení obsahu složky slitiny, která zajišťuje její pasivovatelnost,<br />
v blízkosti hranic zrn<br />
Příklad:<br />
• korozivzdorné oceli:<br />
ohřev v kritické teplotní oblasti (500 - 800 o C), např. při svařování<br />
→ precipitace karbidů s vysokým obsahem Cr na hranicích zrn<br />
→ oblasti ochuzené o Cr pod 12 %<br />
v agresivním prostředí přednostně korodují<br />
→ ztráta soudržnosti zrn a mechanické pevnosti<br />
bez pozorovatelné vzhledové změny<br />
Náprava:<br />
• snížení obsahu C<br />
• tepelné zpracování (rozpouštěcí žíhání)<br />
• stabilizace (vazba C: Ti, Nb, Zr …)
Mezikrystalová koroze<br />
ateriál:<br />
ustenitická korozivzdorná ocel<br />
2FeCr18Ni9<br />
ředmět:<br />
echanicky namáhaný pásek<br />
0 x 70 x 4 mm<br />
kouška odolnosti<br />
STM A 708<br />
citlivění: 2 h při 650°C<br />
xpozice a ohyb<br />
rostředí:<br />
00 ml konc. H 2<br />
SO 4<br />
+ 100 g CuSO 4<br />
.5H 2<br />
O<br />
oplněno na objem 1000 ml destilovanou vodou,<br />
u hobliny, var<br />
as: 24 h
Transkrystalová koroze<br />
• mezikrystalové šíření přejde<br />
napadení na samotných krystalů<br />
• nebezpečí:<br />
napadení nejsou běžně vizuálně<br />
pozorovatelná
Selektivní koroze<br />
• přednostní rozpouštění některé ze složek slitiny<br />
Příklady:<br />
• odzinkování mosazi:<br />
Zn méně ušlechtilý kov než Cu<br />
více náchylný ke korozi<br />
jeho úbytek ve slitině →zhoršení mechanických vlastností<br />
• slitiny Cu např. s Ni, Si, Al<br />
• selektivní rozpouštění Fe v šedé litině →<br />
porézní struktura grafitu s horšími mechanickými vlastnostmi
Selektivní koroze<br />
• Důlkové odzinkování<br />
• Mosaz Ms70<br />
• Trubka průměr 20 mm, tloušťka stěn 1 mm<br />
• Prostředí: voda<br />
• Doba expozice:roky
Extrakční napadení<br />
• Koroze jediné chemické složky slitiny<br />
• Napadení rovnoměrné, místní nebo důlkovité
Korozní praskání<br />
Kombinace:<br />
korozní prostředí + tahové pnutí různého původu:<br />
vnější statický tah<br />
tahové pnutí uvnitř materiálu např. po tváření za studena<br />
cyklické namáhání s tahovou složkou (únava)<br />
Snížení deformační práce nutné k porušení materiálu oproti namáhaní<br />
v inertním prostředí<br />
Trhliny:<br />
vznik:<br />
- místo lokálního porušení pasivní vrstvy (bodová koroze)<br />
šíření:<br />
- po hranicích zrn (interkrystalicky)<br />
- napříč zrny (transkrystalicky)<br />
Nevhodné kombinace kov - prostředí<br />
při existenci tahového pnutí:<br />
-Cu vprostředí s amonnými ionty<br />
- korozivzdorná ocel v prostředí s chloridy<br />
- uhlíková ocel v roztoku NaOH,<br />
dusičnanů nebo hydrogenuhličitanů
Korozní praskání<br />
osaz Ms63<br />
rubka<br />
průměr 10 mm, tloušťka stěn 3 mm, délka 80 mm<br />
rostředí: skladová atmosféra pod přístřeškem<br />
oba expozice: více než 1 rok
3. Charakter prostředí<br />
Oxidační prostředí<br />
Oxidace:<br />
• Kov ztrácí valenční e -<br />
• Vznik oxidů, uhličitanů,<br />
síranů, chloridů …<br />
Pilling-Bedwordovo číslo<br />
• Poměr molárních objemů<br />
r PB = V 0 /V Me<br />
Alkalické kovy<br />
r PB
Kinetika reakce 1.<br />
Lineární:<br />
reakční produkty plynné nebo<br />
kapalné nebo tuhé<br />
nesouvislé<br />
2. Parabolická:<br />
tuhé vrstvy částečně ochranné,<br />
při vysokých T, vliv difúze<br />
3. Kubická:<br />
přechod mezi korozí za<br />
vysokých a nízkých teplot<br />
4. Logaritmická<br />
5. Recipročně logaritmická:<br />
velmi tenké vrstvy, při nízkých T
Koroze redukčními plyny<br />
oškození dvojího druhu:<br />
vodíková koroze<br />
-změna chemického<br />
složení materiálu,<br />
oduhličení event. vznik<br />
dutin<br />
vodíkové křehnutí<br />
- vyvolané vodíkem<br />
rozpuštěným v oceli<br />
1 - transport molekul H 2<br />
2 - disociace molekul H 2<br />
3 - transport atomů H<br />
4 - difúze atomů H do povrchu<br />
5 - difúze atomů H strukturou kovu
odíkem vyvolané<br />
raskání<br />
voufázová korozivzdorná ocel<br />
Cr22Ni5Mo3N<br />
hová tyč průměr 2 mm<br />
rostředí: 0,5 mol dm -3 H 2<br />
SO 4<br />
s As 2<br />
O 3<br />
zorek sycen vodíkem<br />
oba expozice: dny
Zpuchýřování vodíkem<br />
euklidněná uhlíková ocel<br />
lech tloušťka 5 mm<br />
atoda elektrolyzéru:<br />
NaClO<br />
rostředí:<br />
kyselý vodný roztok Cl - a ClO 3
Change language