Kas ir izturība pret koroziju?

Izturība pret koroziju ir materiāla spēja izturēt ķīmiskas vai elektroķīmiskas reakcijas, kas izraisa pasliktināšanos, pakļaujoties vides faktoriem, piemēram, mitrumam, skābeklim, skābēm vai sāļiem. Šī īpašība nosaka, cik ilgi materiāli saglabā savu strukturālo integritāti un funkcionalitāti korozīvā vidē.

Materiāli nodrošina izturību pret koroziju, izmantojot divus primāros mehānismus: paša materiāla raksturīgās īpašības vai piemērotos aizsardzības pasākumus, piemēram, pārklājumus un apstrādi. Metāli, piemēram, nerūsējošais tērauds, satur hromu, kas veido paš-dziedinošu oksīda slāni, savukārt citiem metāliem nepieciešama ārēja aizsardzība, lai novērstu degradāciju.

Kāpēc ir svarīga izturība pret koroziju

Saskaņā ar Materiālu aizsardzības un veiktspējas asociācijas datiem korozijas globālās izmaksas katru gadu pārsniedz 3% no pasaules IKP. 15–33% no ikgadējās tērauda produkcijas aizvieto korodijušo tēraudu, kas veido 1,6–3,4% no globālajām CO₂ emisijām. Šie skaitļi atklāj koroziju gan kā ekonomisku slogu, gan vides problēmu.

Nozares, sākot no aviācijas un beidzot ar jūras inženieriju, ir atkarīgas no{0}}korozijizturīgiem materiāliem, lai novērstu katastrofālas kļūmes. Korodēta lidmašīnas sastāvdaļa vai naftas platforma jūrā var izraisīt drošības katastrofas un milzīgus finansiālus zaudējumus. Medicīniskajās ierīcēs slikta izturība pret koroziju var izraisīt implantu kļūmes un pacienta komplikācijas. Pusvadītāju rūpniecībai ir nepieciešams ārkārtīgi zems korozijas līmenis, lai saglabātu ražošanas iekārtu tīrību un veiktspēju.

Izvēloties materiālus ar atbilstošu izturību pret koroziju, tiek samazināts nomaiņas biežums, tiek samazinātas uzturēšanas izmaksas un pagarina izstrādājuma dzīves ciklu. Tas kļūst īpaši svarīgi lietojumprogrammās, kurās ir grūti vai neiespējami piekļūt remontdarbiem, piemēram, zemūdens cauruļvados vai apraktajā infrastruktūrā.

Kā darbojas korozija

Korozija būtībā ir elektroķīmisks process, kurā metāli zaudē elektronus un pārvēršas stabilākā oksīda formā. Piemēram, kad dzelzs korozējas, tas oksidējas, veidojot dzelzs oksīda{1}}rūsu. Šai reakcijai nepieciešami trīs elementi: anods (kur notiek oksidēšanās), katods (kur notiek reducēšana) un elektrolīts, kas vada jonus starp tiem.

Reakcija paātrinās mitruma klātbūtnē, jo ūdens darbojas kā elektrolīts. Sāls pastiprina procesu, palielinot šķīduma vadītspēju, kas izskaidro, kāpēc jūras vide ir īpaši agresīva. Temperatūrai ir arī liela nozīme-augstākas temperatūras parasti palielina korozijas ātrumu, lai gan daži materiāli darbojas labāk paaugstinātā temperatūrā.

Dažādu veidu korozijas iedarbības materiāli dažādos veidos. Vienmērīga korozija vienmērīgi izplatās pa virsmu, lēnām retinot materiālu. Punktu korozija rada dziļus, lokalizētus caurumus, kas var iekļūt detaļās. Plaisu korozija rodas šaurās vietās, kur stagnē šķidrums. Galvaniskā korozija rodas, ja dažādi metāli elektrolītā saskaras viens ar otru, un aktīvākais metāls dod priekšroku korozijai.

Sprieguma korozijas plaisāšana apvieno mehānisko spriegumu ar korozīvu vidi, radot plaisas, kas izplatās caur materiālu. Šī forma ir īpaši bīstama, jo ārējā pārbaude var uzrādīt minimālus virsmas bojājumus, savukārt iekšējā plaisāšana apdraud konstrukcijas integritāti.

Materiāli un to izturība pret koroziju

Nerūsējošais tērauds

Nerūsējošais tērauds dominē pret koroziju{0}}izturīgos lietojumos, pateicoties tā veiktspējas un izmaksu līdzsvaram. Noteicošais raksturlielums ir vismaz 10,5% hroma saturs, kas reaģē ar skābekli, veidojot plānu hroma oksīda slāni uz virsmas. Šis pasīvais slānis paš-dzīst, ja tiek saskrāpēts, ja ir klāt skābeklis.

Dažādas nerūsējošā tērauda kategorijas piedāvā dažādus korozijas izturības līmeņus. Austenīta klases, piemēram, 304 un 316, satur 18-20% hroma plus 8-12% niķeļa, nodrošinot izcilu vispārējo izturību pret koroziju. 316. klase pievieno 2–3% molibdēna, ievērojami uzlabojot izturību pret hlorīdiem un padarot to piemērotu jūras videi. Dupleksais nerūsējošais tērauds apvieno austenīta un ferīta struktūras, panākot lielāku izturību un labu izturību pret koroziju par zemākām izmaksām nekā augsti leģētajiem austenīta tēraudiem.

Martensīta nerūsējošais tērauds zaudē zināmu izturību pret koroziju, lai iegūtu lielāku cietību un izturību. Šīs kategorijas labi darbojas tādos lietojumos kā galda piederumi vai ķirurģiskie instrumenti, kur mērena izturība pret koroziju ir saistīta ar nodilumizturības prasībām. Nokrišņu{2}}rūdītās kategorijas, piemēram, 17–4 PH, piedāvā labāko stiprības un izturības pret koroziju kombināciju starp nerūsējošajiem tēraudiem, kuru tecēšanas robeža ir par 50% lielāka nekā 300. sērijas austenīta šķirnēm.

Alumīnijs un tā sakausējumi

Alumīnijs dabiski veido aizsargājošu alumīnija oksīda slāni, saskaroties ar gaisu. Šis slānis novērš turpmāku oksidēšanos un nodrošina izturību pret koroziju daudzās vidēs. Vieglais raksturs un laba izturība pret koroziju padara alumīniju ideāli piemērotu kosmosa, automobiļu un jūras vajadzībām.

Tomēr ne visi alumīnija sakausējumi ir vienādi izturīgi pret koroziju. 2024. gada alumīnija sakausējumam, ko plaši izmanto kosmiskajā aviācijā tā augstās izturības -pret-svara attiecības dēļ, ir salīdzinoši vāja izturība pret koroziju, salīdzinot ar citiem alumīnija sakausējumiem. Šis sakausējums satur 3,8-4,9% vara, kas samazina izturību pret koroziju. Ražotāji to risina, pārklājot 2024 alumīniju ar augstas tīrības pakāpes alumīniju vai citiem aizsargpārklājumiem, radot AlClad produktus, kas apvieno 2024. gada izturību ar uzlabotu izturību pret koroziju.

6061 alumīnija sakausējums piedāvā labāku izturību pret koroziju nekā 2024, lai gan ar mazāku izturību. Jūras-pakāpes alumīnija sakausējumi ietver papildu elementus, kas uzlabo izturību pret sālsūdens vidi. Anodēšana-elektroķīmisks process, kas mākslīgi sabiezina oksīda slāni,{6}}vēl vairāk uzlabo alumīnija izturību pret koroziju, vienlaikus palielinot virsmas cietību.

Titāns

Titāns nodrošina izcilu izturību pret koroziju, pateicoties stabilai oksīda plēvei, kas veidojas uzreiz, ja tiek pakļauta gaisa vai mitruma iedarbībai. Šis oksīda slānis aizsargā parasto metālu pat skarbās vidēs, piemēram, jūras ūdenī, hlorā un daudzās skābēs. Titāns saglabā šo pretestību plašā temperatūras diapazonā un automātiski atjauno oksīda slāni, ja tas tiek bojāts.

Titāna izturība pret koroziju padara to vērtīgu ķīmiskajā apstrādē, atsāļošanas iekārtās un jūras inženierijā. Medicīniskajos implantos plaši tiek izmantots titāns, jo tas ir izturīgs pret koroziju fizioloģiskā vidē, vienlaikus demonstrējot izcilu bioloģisko saderību. Aviācijas un kosmosa lietojumos konstrukciju komponentiem un dzinēja daļām tiek izmantota titāna vieglā svara, augstas stiprības un izturības pret koroziju kombinācija.

Izmaksas ir galvenais titāna ierobežojums,{0}}tas parasti ir visdārgākais pret koroziju izturīgs{1}}metāls. Titāna apstrādes un veidošanas grūtības palielina ražošanas izmaksas. Neskatoties uz to, lietojumprogrammas, kurām nepieciešama ilgtermiņa uzticamība-agresīvā vidē, bieži vien attaisno ieguldījumu.

Niķeļa{0}}sakausējumi

Niķeļa sakausējumi nodrošina izcilu izturību pret koroziju ekstremālos apstākļos, kad nerūsējošais tērauds sabojājas. Tādos sakausējumos kā Inconel 625 un Hastelloy C-276 ir liels niķeļa, hroma un molibdēna procentuālais daudzums, nodrošinot izturību pret oksidējošām un reducējošām skābēm, hlorīdiem un oksidēšanu augstā temperatūrā.

Šie īpašie sakausējumi ir izcili ķīmiskajā apstrādē, naftas un gāzes ražošanā un elektroenerģijas ražošanā. Inconel 718 saglabā mehāniskās īpašības un izturību pret koroziju temperatūrā līdz 700 grādiem. Niķeļa -vara sakausējums Monel 400 uzrāda izcilu izturību pret fluorūdeņražskābi un jūras ūdeni.

Niķeļa{0}}sakausējumu augstās izmaksas ierobežo to izmantošanu vietās, kur standarta nerūsējošais tērauds nevar darboties. Tomēr to spēja darboties apstākļos, kas ātri iznīcinātu citus materiālus, bieži padara tos par vienīgo dzīvotspējīgo izvēli kritiskām sastāvdaļām agresīvā vidē.

Varš un vara sakausējumi

Varš veido aizsargājošu patinu-zaļu oksidētu slāni-, kas novērš turpmāku koroziju. Šis raksturlielums padara varu piemērotu santehnikai, elektroierīcēm un arhitektūras elementiem. Misiņa (vara-cinka) un bronzas (vara-alvas) sakausējumi pārmanto vara izturību pret koroziju, vienlaikus piedāvājot dažādas mehāniskās īpašības.

Vara sakausējumi labi darbojas saldūdenī, sālsūdenī un daudzās rūpniecības vidēs. Tie ir izturīgāki pret bioloģisko piesārņojumu nekā daudzi materiāli, padarot tos vērtīgus jūras kondensatoros un siltummaiņos. Lieliskā siltumvadītspēja un elektriskā vadītspēja papildina funkcionalitāti, kas pārsniedz izturību pret koroziju.

Dažas vides agresīvi uzbrūk vara. Amonjaks un amonjaku saturoši šķīdumi{1}} var izraisīt spriegumu korozijas plaisāšanu misiņā. Daži sēra savienojumi paātrina vara koroziju. Izpratne par šiem ierobežojumiem palīdz pareizi izvēlēties materiālu konkrētiem lietojumiem.

Korozijas izturība iekšāMetāla iesmidzināšanas formēšana

Metāla iesmidzināšanas formēšana (MIM) ražo sarežģītas metāla sastāvdaļas, apvienojot metāla pulverus ar polimēru saistvielām, iesmidzinot maisījumu, pēc tam noņemot saistvielu un saķepinot metāla daļiņas. Šis process rada gandrīz -neto-formas detaļas, kuru īpašības ir līdzīgas kaltiem materiāliem, padarot to vērtīgu sarežģītu pret koroziju izturīgu -komponentu ražošanā.

Nerūsējošais tērauds dominē MIM lietojumos, ņemot vērā to izturību pret koroziju, mehāniskās īpašības un apstrādājamību. MIM 316L piedāvā izcilu izturību pret koroziju un izturību medicīnas instrumentiem, kuģu aparatūrai un rūpnieciskiem komponentiem. Šis process nodrošina sarežģītas ģeometrijas, kas nav iespējamas ar tradicionālo metālapstrādi, vienlaikus saglabājot bāzes sakausējuma izturību pret koroziju.

Tomēr MIM apstrāde īpašos veidos ietekmē izturību pret koroziju. Saķepināšanas laikā hroms var iztvaikot no nerūsējošā tērauda virsmas, veidojot hroma{1}}noplicinātos reģionus, kas ir jutīgi pret punktveida koroziju. Pēc-apstrāde ar saķepināšanu-termiskā, ķīmiskā vai mehāniskā-atjauno vienmērīgu hroma sadalījumu un atjauno pilnīgu izturību pret koroziju. Virsmas raupjums ietekmē arī korozijas uzvedību; MIM nerūsējošā tērauda detaļu pulēšana pēc saķepināšanas uzlabo izturību pret koroziju, samazinot bedres ierosināšanas vietas.

MIM 17-4 PH nerūsējošais tērauds apvieno augstu izturību un labu izturību pret koroziju prasīgiem lietojumiem. Šai ar nokrišņiem rūdītajai klasei nepieciešama atbilstoša termiskā apstrāde, lai sasniegtu optimālas īpašības. Mākslīgo siekalu testos neapstrādāts MIM 17-4 PH var uzrādīt bedrītes, bet pulēšana un pareiza apstrāde nodrošina izturību pret koroziju, kas piemērota lietošanai medicīnā un zobārstniecībā.

Titanium MIM nodrošina sarežģītus titāna komponentus kosmosa un biomedicīnas vajadzībām, lai gan pilnīga blīvuma sasniegšana saķepināšanas laikā joprojām ir sarežģīta. Titāna lieliskā izturība pret koroziju, pareizi apstrādājot, pāriet uz MIM daļām. Instrumentu tēraudos, kas apstrādāti, izmantojot MIM, var būt ietvertas cietās fāzes, piemēram, titāna nitrīds vai hroma borīds, lai uzlabotu nodilumizturību, vienlaikus saglabājot atbilstošu aizsardzību pret koroziju īpašiem lietojumiem.

Faktori, kas ietekmē izturību pret koroziju

Materiāla sastāvs nosaka sākotnējo izturību pret koroziju. Leģējošie elementi, piemēram, hroms, niķelis un molibdēns, veido aizsargājošus oksīdus vai lēnu korozijas kinētiku. Pat nelielas sastāva izmaiņas būtiski ietekmē veiktspēju-2–3% molibdēna pievienošana nerūsējošajam tēraudam ievērojami uzlabo hlorīdu izturību.

Vides apstākļi būtiski ietekmē korozijas uzvedību. Mitrums un skābekļa pieejamība izraisa lielāko daļu korozijas reakciju. Sāls koncentrācijai ir nozīme-jūras ūdens satur aptuveni 3,5% sāls, savukārt sāls izsmidzināšanas testos var izmantot 5% šķīdumus, lai paātrinātu testēšanu. Temperatūras ietekme atšķiras atkarībā no materiāla un vides; dažiem sakausējumiem paaugstinātā temperatūrā veidojas vairāk aizsargājošu oksīda slāņu.

pH spēcīgi ietekmē korozijas ātrumu. Skāba vide (zems pH) paātrina uzbrukumu lielākajai daļai metālu, savukārt sārmaini apstākļi var palielināt vai samazināt koroziju atkarībā no materiāla. Daži metāli, piemēram, alumīnijs un cinks, ātri korodē gan skābēs, gan stiprās bāzēs, bet iztur neitrālus šķīdumus.

Virsmas stāvoklis ietekmē korozijas sākšanos. Gludas, pulētas virsmas nodrošina mazāk vietu, lai sāktu bedri, salīdzinot ar raupjām virsmām. Dzirnavu nogulsnes, termiskās apstrādes oksīdi vai piesārņojums var radīt atšķirīgas zonas, kas paātrina lokalizētu koroziju. Virsmas apstrāde, piemēram, pasivēšana, ķīmiski uzlabo nerūsējošā tērauda aizsargājošo oksīda slāni.

Mehāniskais spriegums veicina sprieguma korozijas plaisāšanu. Sastāvdaļās, kas atrodas nospriegotā stāvoklī, īpaši korozīvā vidē, var veidoties plaisas, kas izplatās līdz atteicei. Šī korozijas forma parādās nerūsējošajos tēraudos, kas pakļauti hlorīdiem, misiņam amonjaka vidē un daudziem sakausējumiem īpašos apstākļos. Izstrādājot, ir jāņem vērā stresa līmenis un vides iedarbība kopā.

Galvaniskā iedarbība rodas, ja dažādi metāli elektrolītā elektriski saskaras viens ar otru. Aktīvākais metāls (anods) dod priekšroku korozijai, aizsargājot cēlmetālu (katodu). Materiālu savienošana pārī un virsmas laukuma attiecības nosaka smaguma pakāpi-mazs tērauda stiprinājums lielā alumīnija panelī ātri korozējas, savukārt attiecības maiņa samazina tērauda korozijas ātrumu.

Korozijas izturības pārbaude un mērīšana

Korozijas izturības testēšanā tiek novērtēta materiāla veiktspēja kontrolētos apstākļos, lai prognozētu uzvedību reālajā{0}}pasaulē. Pastāv vairākas pārbaudes metodes, jo dažādiem lietojumiem ir nepieciešamas dažādas novērtēšanas pieejas. Rezultāti nosaka materiālu izvēli, pārklājuma novērtēšanu un kvalitātes kontroli.

Sāls izsmidzināšanas pārbaude

Sāls izsmidzināšanas tests (ASTM B117) ir visplašāk izmantotā korozijas izturības novērtēšanas metode. Metāla paraugi atrodas kontrolētā kamerā, kas pakļauta nepārtrauktai 5% nātrija hlorīda šķīduma miglai 35 grādu temperatūrā. Testa ilgums ir no stundām līdz tūkstošiem stundu atkarībā no lietojumprogrammas un paredzamās veiktspējas.

Sāls izsmidzināšanas testēšana nodrošina standartizētus, reproducējamus rezultātus, kas ļauj salīdzināt materiālus un pārklājumus. Paātrinātie apstākļi simulē gadiem ilgu āra ekspozīciju nelielā laika daļā. Tomēr testam ir ierobežojumi-tas neatkārto dabā sastopamu pārvietošanos starp mitriem un sausiem apstākļiem, kas dažos gadījumos var sniegt maldinošus rezultātus.

Variācijas pamata sāls izsmidzināšanas testēšanai ietver vara-paātrinātās etiķskābes sāls aerosolu (CASS), lai veiktu agresīvāku testēšanu, un izturības testu, kas cikliski pāriet starp sāls izsmidzināšanu un sausiem apstākļiem, lai labāk simulētu iedarbību reālajā pasaulē.

Elektroķīmiskās testēšanas metodes

Elektroķīmiskās metodes mēra korozijas uzvedību, pārraugot elektriskās īpašības. Lineārā polarizācijas pretestība (LPR) pieliek nelielu spriegumu paraugam korozīvā šķīdumā un mēra iegūto strāvu. Polarizācijas pretestība ir apgriezti saistīta ar korozijas ātrumu, nodrošinot ātru, nesagraujošu ļoti zema korozijas līmeņa novērtējumu, kas ir svarīgs farmācijas, pārtikas pārstrādes un kodolenerģijas lietojumos.

Potenciodinamiskā polarizācija skenē spriegumu plašā diapazonā, vienlaikus mērot strāvas reakciju. Tas atklāj tādu materiālu kā nerūsējošā tērauda pasivācijas uzvedību, identificējot kritiskos parametrus, piemēram, pasīvo potenciālu, pasīvās strāvas blīvumu un punktu potenciālu. Cikliskā polarizācija palīdz noteikt uzņēmību pret lokalizētu koroziju.

Elektroķīmiskās pretestības spektroskopija (EIS) izmanto maiņstrāvas signālus vairākās frekvencēs, analizējot reakciju, lai raksturotu oksīda plēvju un pārklājumu aizsargājošās īpašības. Šis paņēmiens izšķir dažādus korozijas mehānismus un uzrauga pārklājuma noārdīšanos laika gaitā.

Iegremdēšanas pārbaude

Iegremdēšanas testi noteiktus periodus iegremdē paraugus īpašos kodīgos šķīdumos. Pēc iedarbības, svara zudums, izmēru izmaiņas vai mehānisko īpašību pasliktināšanās kvantificējiet koroziju. Šī metode tieši simulē ekspluatācijas apstākļus materiāliem, kas pakļauti ķīmisko vielu, dzesēšanas ūdeņu vai procesa šķidrumu iedarbībai.

Ekspozīcijas ilgums ir atkarīgs no pieteikšanās-dienas skrīninga pārbaudēm, mēneši kvalifikācijai. Vairāki paraugi uzlabo statistisko ticamību. Vizuāla pārbaude, bedres dziļuma mērīšana un metalogrāfiskā analīze sniedz papildu informāciju par korozijas mehānismiem.

Plaisu korozijas testēšanā tiek izmantotas plastmasas paplāksnes, kas piestiprinātas pie metāla paraugiem, radot mākslīgas plaisas, kur stagnējošs šķīdums var izraisīt lokālu uzbrukumu. Tas novērtē uzņēmību pret koroziju savienojumos, zem blīvēm un citās šaurās vietās.

Reālas-pasaules iedarbības pārbaude

Atmosfēras iedarbības testēšanā paraugi tiek novietoti faktiskās apkalpošanas vidēs{0}}piekrastes zonās, rūpnieciskajās zonās vai noteiktās telpās. Lai gan tas ir laikietilpīgs-, tas nodrošina visprecīzāko veiktspējas prognozi. Kontrolētas laikapstākļu kameras simulē āra apstākļus ar UV iedarbību, temperatūras ciklu un mitruma kontroli.

Lauka testēšana atklāj sekas, kuras nav iespējams dublēt laboratorijās, tostarp bioloģisko piesārņojumu, negaidītu ķīmisko iedarbību un sarežģītu mijiedarbību starp vairākiem vides faktoriem. Trūkums ir ilgs ilgums, kas nepieciešams jēgpilnu datu ģenerēšanai.

Korozijas mērījumi un novērtējums

Korozijas ātrums nosaka materiāla zuduma ātrumu. Parastās mērvienības ietver milimetrus gadā (mm/gadā) vai jūdzes gadā (mpy), kur viena jūdze ir vienāda ar 0,001 collu. Likmes, kas mazākas par 0,02 mm/gadā (0,8 m/gadā), parasti tiek uzskatītas par izcilām, savukārt likmes virs 0,5 mm/gadā (20 m/e) norāda uz nopietnu koroziju.

Formula korozijas ātruma aprēķināšanai no svara zuduma ir:

Korozijas ātrums=(K × W) / (A × T × D)

Kur K ir konstante (87,6 mm/gadā vai 3,45 × 10⁶ mpy), W ir svara zudums gramos, A ir eksponētais laukums cm², T ir ekspozīcijas laiks stundās un D ir materiāla blīvums g/cm³.

Punktu veidošanās koeficients nosaka lokalizētas korozijas smagumu, salīdzinot maksimālo bedres dziļumu ar vidējo sienas zudumu no vienmērīgas korozijas. Augstāki punktveida faktori norāda uz koncentrētāku uzbrukumu, kas var izraisīt priekšlaicīgu neveiksmi. Bedru blīvums-bedru skaits laukuma vienībā-arī ir svarīgs riska novērtēšanai.

Vizuālās vērtēšanas skalas nodrošina kvalitatīvu novērtējumu. Standarti nosaka izskata kritērijus, kas atbilst dažādiem korozijas līmeņiem. Lai gan pieredzējuši inspektori ir subjektīvi, tie iegūst konsekventus vērtējumus, kas ir noderīgi pārklājuma veiktspējas salīdzināšanai.

Korozijas izturības uzlabošana

Ja pamatmateriāla izturība pret koroziju izrādās nepietiekama, pastāv vairākas uzlabošanas metodes. Optimālā pieeja ir atkarīga no materiāla, vides un pielietojuma prasībām.

Virsmas apstrāde un pārklājumi

Aizsargpārklājumi rada barjeras starp parasto metālu un korozīvu vidi. Organiskie pārklājumi-krāsas, pulvera pārklājumi un polimēru plēves-nodrošina ekonomisku aizsardzību tērauda konstrukcijām, transportlīdzekļiem un iekārtām. Uzlabotajos pārklājumos ir iekļauti pašizdziedējošie

Metāla pārklājumi, piemēram, cinks (cinkošana), alumīnijs vai cinka -alumīnija sakausējumi, aizsargā tēraudu gan ar barjeras, gan upurēšanas palīdzību. Pat ja tas ir bojāts, pārklājums vispirms korodē, lai saglabātu apakšā esošo tēraudu. Karstā-cinkošana rada biezus, izturīgus pārklājumus, savukārt galvanizācija veido plānākus slāņus ar lielisku sarežģītu formu pārklājumu.

Konversijas pārklājumi ķīmiski maina metāla virsmu. Nerūsējošā tērauda pasivācijas apstrāde noņem brīvo dzelzi un uzlabo hroma oksīda slāni. Anodējot alumīniju, mākslīgi veidojas biezs alumīnija oksīda slānis, kas nodrošina izcilu korozijas un nodilumizturību. Lai gan hromāta konversijas pārklājumi saskaras ar vides ierobežojumiem, tie nodrošina izcilu alumīnija un cinka aizsardzību.

Jaunākie sasniegumi ietver grafēna{0}pārklājumus, nanokompozītu pārklājumus un sol-gelu sistēmas. Šie uzlabotie materiāli piedāvā uzlabotas barjeras īpašības, paš-atveseļošanās spēju un videi draudzīgumu salīdzinājumā ar tradicionālajām sistēmām, kuru pamatā ir hroms{4}}. Viedie pārklājumi ar iegultiem sensoriem var noteikt korozijas sākšanos un izraisīt aizsardzības reakcijas.

Katoda aizsardzība

Katoda aizsardzība novērš koroziju, padarot visu metāla konstrukciju par katodu. Upura anodu sistēmas savieno aktīvākus metālus (piemēram, cinku vai magniju) ar aizsargāto struktūru. Anods korodē struktūras vietā, nodrošinot aizsardzību tik ilgi, kamēr anods ir efektīvs.

Iespaidotas strāvas sistēmas izmanto ārēju strāvas avotu, lai ievadītu strāvu, padarot struktūru katodisku. Šī pieeja ir piemērota lielām konstrukcijām, piemēram, cauruļvadiem, kuģiem un jūras platformām. Pareiza konstrukcija nodrošina vienmērīgu strāvas sadali, lai aizsargātu visas atklātās vietas.

Abas katodaizsardzības metodes papildina pārklājumus. Pat ar aizsargpārklājumiem nelieli defekti vai bojājumi var atklāt tukšu metālu. Katoda aizsardzība novērš koroziju pie šiem defektiem, ievērojami pagarinot kalpošanas laiku.

Korozijas inhibitori

Ķīmiskie inhibitori samazina korozijas ātrumu, ja tos pievieno kodīgajai videi. Filmēšanas inhibitori adsorbējas uz metāla virsmām, veidojot aizsargbarjeras. Pasivējošie inhibitori veicina oksīda plēves veidošanos uz metāla virsmām. Gaistošie korozijas inhibitori (VCI) paaugstinās, veidojot aizsargājošas tvaika fāzes slēgtās telpās.

Inhibitori tiek izmantoti dzesēšanas ūdens sistēmās, naftas un gāzes ražošanā, betona stiegrojuma aizsardzībā un pagaidu uzglabāšanas aizsardzībā. Izvēlei ir nepieciešama izpratne par korozijas mehānismu, metāla-elektrolītu sistēmu un saderību ar citām esošajām ķīmiskajām vielām.

Zaļie korozijas inhibitori, kas iegūti no augu ekstraktiem un aminoskābēm, daudzos lietojumos aizstāj tradicionālos hromātu un fosfātu inhibitorus, risinot vides un toksicitātes problēmas.

Dizaina apsvērumi

Pareiza konstrukcija samazina korozijas risku. Izvairīšanās no plaisām, drenāžas nodrošināšana, lai novērstu ūdens uzkrāšanos, un dažādu metālu saskares samazināšana līdz minimumam samazina koroziju. Noapaļotas malas un gludas pārejas novērš sprieguma koncentrāciju, kas var izraisīt plaisāšanu.

Pieejamība pārbaudei un apkopei ļauj laikus atklāt un apstrādāt koroziju. Projektēšana pārklājuma uzklāšanai un atkārtotai uzklāšanai nodrošina pastāvīgu aizsardzību visā kalpošanas laikā. Videi atbilstošu materiālu izvēle jau no paša sākuma bieži izrādās ekonomiskāka nekā plašas aizsardzības sistēmas nepiemērotiem materiāliem.

Nozare{0}}Īpašas prasības pret koroziju

Aviācija

Gaisa kuģu konstrukcijām ir nepieciešami materiāli, kas apvieno augstu izturības -līdz-svara attiecību ar atbilstošu izturību pret koroziju. Alumīnija sakausējumi, piemēram, 2024 un 7075, nodrošina nepieciešamo izturību, taču tiem ir nepieciešama aizsargājoša apstrāde. Alumīnija apšuvums, anodēšana un aizsargājošie grunti novērš koroziju ekspluatācijas laikā.

Nerūsējošais tērauds un titāna sakausējumi tiek izmantoti{0}}augstas slodzes komponentos, hidrauliskajās sistēmās un dzinēja daļās. Regulāras pārbaudes un aizsargapstrādes nodrošina izturību pret koroziju visā gaisa kuģa ekspluatācijas laikā. Sāls migla no piekrastes darbībām un -ledojuma atkausēšanas ķimikālijas rada īpaši agresīvu vidi.

Jūras un ārzonas

Jūras ūdens ir viena no kodīgākajām dabiskajām vidēm. Izšķīdušais skābeklis, sāls saturs, temperatūra un bioloģiskā aktivitāte veicina ātru koroziju. Materiāliem jābūt izturīgiem pret vispārēju koroziju, punktveida koroziju, plaisu koroziju un bioloģisko piesārņojumu.

Vara-niķeļa sakausējumi ir izcili jūras ūdens lietojumos cauruļvadiem, vārstiem un siltummaiņiem. Dupleksais un superdupleksais nerūsējošais tērauds nodrošina konstrukcijas detaļu izturību un izturību pret hlorīdu. Titāna imunitāte pret jūras ūdens koroziju padara to ideāli piemērotu kritiskām sistēmām, neskatoties uz augstajām izmaksām.

Naftas un gāzes ieguve jūrā apvieno jūras ūdens iedarbību ar sērūdeņradi, oglekļa dioksīdu un augstu spiedienu. Pretkoroziju izturīgie sakausējumi (CRA), piemēram, 625, 825 un specializēti nerūsējošie tēraudi, iztur šos ekstremālos apstākļus. Pasaules kredītreitingu aģentūru tirgus pieaug par 8% gadā, sasniedzot paredzētos 16,27 miljardus ASV dolāru līdz 2033. gadam, ko veicina pieprasītās ārzonas lietojumprogrammas.

Medicīniskās ierīces

Biomedicīnas lietojumiem nepieciešama izturība pret koroziju fizioloģiskā vidē{0}}ķermeņa šķidrumos ar hlorīdiem, olbaltumvielām un pH izmaiņām. Materiāliem jāsaglabā mehāniskās īpašības, vienlaikus neizdalot kaitīgus korozijas produktus, kas varētu izraisīt audu reakcijas vai implanta bojājumus.

Nerūsējošais tērauds, piemēram, 316L, kalpo pagaidu implantos un ķirurģiskajos instrumentos. Titāns un titāna sakausējumi dominē pastāvīgajos implantos-locītavu aizvietojumos, kaulu plāksnēs, zobu implantos-, jo tiem ir lieliska izturība pret koroziju un biosaderība. Kobalta-hroma sakausējumi nodrošina augstu nodilumizturību un labu izturību pret koroziju šarnīrveida virsmām.

Virsmas apstrāde var uzlabot bioloģisko saderību, vienlaikus saglabājot izturību pret koroziju. Pareiza MIM apstrāde nodrošina sarežģītus medicīniskos komponentus, taču virsmas apdare un pulēšana ir būtiska, lai panāktu izturību pret koroziju un bioloģisko saderību, kas nepieciešama saskarei ar ķermeni.

Ķīmiskā apstrāde

Ķīmiskās rūpnīcas apstrādā skābes, bāzes, oksidētājus un organiskos šķīdinātājus, kas agresīvi uzbrūk lielākajai daļai materiālu. Temperatūra un koncentrācija būtiski ietekmē korozijas ātrumu-materiāls, kas istabas temperatūrā ir izturīgs pret atšķaidītu skābi, koncentrētā skābē paaugstinātā temperatūrā var ātri sabojāt.

Materiālu izvēle balstās uz korozijas testēšanu konkrētos procesa šķidrumos. Niķeļa sakausējumi, piemēram, Hastelloy, ir izturīgi pret spēcīgām oksidējošām skābēm. Cirkonijs un tantals iztur ļoti agresīvus apstākļus. Stikla-tērauds apvieno tērauda izturību un stikla ķīmisko inerci reaktoros un tvertnēs.

Korozijas izturības tendences

Pētījumi turpina izstrādāt efektīvākus{0}korozijizturīgus materiālus un aizsardzības metodes. Augstas-entropijas sakausējumu-kompleksās kompozīcijas, kas satur vairākus galvenos elementus-, uzrāda daudzsološu izturību pret koroziju apvienojumā ar lieliskām mehāniskajām īpašībām. Ekstrēmās vidēs šie materiāli var pārspēt tradicionālos sakausējumus.

Nanostrukturēti materiāli ar rafinētu graudu izmēru demonstrē uzlabotu izturību pret koroziju, pateicoties vienmērīgākam aizsargājošam oksīda slānim. Virsmas nanostrukturēšanas metodes var uzlabot esošos materiālus, nemainot tilpuma sastāvu.

AI un mašīnmācīšanās rada apvērsumu korozijas prognozēšanā un uzraudzībā. Viedie sensori, kas iegulti konstrukcijās, nodrošina reāllaika-korozijas uzraudzību, ļaujot veikt paredzamu apkopi. AI analizē sensoru datus, lai prognozētu, kad aizsardzības sistēmas ir jānomaina vai kad komponenti tuvojas kļūmei.

Papildu ražošana ļauj izveidot pret koroziju{0}}izturīgus komponentus ar sarežģītu iekšējo ģeometriju, ko nav iespējams ražot tradicionāli. Sastāva pielāgošana lokāli daļā varētu optimizēt izturību pret koroziju, kur tas ir nepieciešams, vienlaikus izmantojot lētākus materiālus citur.

Vides spiediens veicina zaļās korozijas aizsardzības tehnoloģiju attīstību. Bio-balstīti inhibitori, hromātu- nesaturoši konversijas pārklājumi un atkārtoti pārstrādājamas aizsargsistēmas samazina ietekmi uz vidi, vienlaikus saglabājot veiktspēju.

Bieži uzdotie jautājumi

Kāda ir atšķirība starp izturību pret koroziju un izturību pret rūsu?

Rūsa īpaši attiecas uz dzelzs oksīda veidošanos uz dzelzs{0}}metāliem, piemēram, tērauda. Korozija ir plašāks termins, kas apzīmē materiālu noārdīšanos ķīmisku vai elektroķīmisku reakciju rezultātā, ieskaitot rūsu, bet arī alumīnija, vara un citu metālu oksidēšanos. Materiāls var korodēt bez rūsas, ja tas nesatur dzelzi.

Vai pret koroziju{0}}izturīgie materiāli kādreiz var korodēties?

Jā, neviens materiāls nav izturīgs pret koroziju jebkurā vidē. “Izturīgs pret koroziju{1}” norāda, ka materiāli iztur specifiskus apstākļus labāk nekā alternatīvas, nevis to, ka tie ir pilnīgi imūni. Pat nerūsējošais tērauds var korodēt pietiekami agresīvā vidē vai ja ir bojāts tā aizsargājošais oksīda slānis. Pareizai materiāla izvēlei ir jāsaskaņo materiāla izturība pret konkrēto vidi un pielietojumu.

Kā jūs uzlabojat esošo metāla detaļu izturību pret koroziju?

Vairākas pieejas var uzlabot izturību pret koroziju pēc izgatavošanas. Virsmas apstrāde, piemēram, pasivēšana, anodēšana vai nitrēšana, maina virsmas ķīmisko sastāvu. Aizsargpārklājumi-krāsas, pārklājumi vai konversijas pārklājumi-rada barjeras. Lai novērstu koroziju, katodaizsardzības sistēmās tiek izmantoti anodi vai pastiprināta strāva. Korozijas inhibitori, kas pievienoti videi, samazina uzbrukuma ātrumu. Labākā metode ir atkarīga no materiāla, vides un pielietojuma ierobežojumiem.

Kādi faktori būtu jāņem vērā, izvēloties {0}korozijizturīgus materiālus?

Sāciet ar konkrēto korozīvo vidi{0}}nosakiet visas ķīmiskās vielas, temperatūras diapazonus un iedarbības apstākļus. Apsveriet nepieciešamās mehāniskās īpašības, piemēram, izturību, elastību un noguruma izturību. Izgatavošanas prasības ietekmē materiāla izvēli-dažus pret koroziju izturīgus{4} sakausējumus ir grūti metināt vai apstrādāt. Izmaksām ir nozīme, taču tām ir jāņem vērā dzīves cikla izdevumi, tostarp apkope un nomaiņa, nevis tikai sākotnējā materiāla cena. Izvēli ietekmē arī pieejamība vajadzīgajās formās un izmēros, kā arī nozarei -specifiski noteikumi vai sertifikāti.