Korozija je proces kojim se željezo razgrađuje prisutnošću različitih oksidansa u okolišu. Korozija ima mnogo oblika i može imati mnogo uzroka. Jedan uobičajen primjer je postupak hrđe, u kojem željezo oksidira u prisutnosti vlage. Korozija je ozbiljan problem za proizvođače zgrada, brodova, aviona, automobila i drugih metalnih proizvoda. Na primjer, kada se željezo koristi kao dio mosta, strukturni integritet željeza, koji se može oštetiti korozijom, ključan je za sigurnost ljudi koji koriste most. Pogledajte 1. korak u nastavku za početak učenja kako zaštititi željezo od prijetnje korozije i kako usporiti brzinu korozije.
Korak
Metoda 1 od 3: Razumijevanje uobičajenih vrsta korozije željeza
Budući da se danas koristi toliko različitih vrsta željeza, graditelji i proizvođači moraju se zaštititi od mnogih vrsta korozije. Svako željezo ima jedinstvena elektrokemijska svojstva koja određuju na koju je vrstu korozije (ako postoji) podložna. Donja tablica opisuje neke uobičajene glačala i vrste korozije koje mogu proći.
| Željezo | Ranjivost od korozije željeza | Opće tehnike prevencije | Galvanska aktivnost* |
|---|---|---|---|
| Oplemenjeni čelik (pasivno) | Jedinstven napad, galvanski, perforiran, napuknut (sve uglavnom u morskoj vodi) | Čišćenje, zaštitni premaz ili brtva | Niska (početni oblici korozije tvore zaštitni oksidacijski sloj) |
| Željezo | Ujednačen napad, galvanski, pukotina | Čišćenje, zaštitni premaz ili brtva, pocinčavanje, zaštita od hrđe | Visok |
| Mjed | Ujednačeni napad, dezincifikacija, stres | Čišćenje, zaštitni premaz ili brtva (obično ulje ili lak), dodavanje olova, aluminija ili arsena legurama | Trenutno |
| Aluminij | Galvanski, rupe, pukotine | Čišćenje, zaštitni premaz ili brtva, anoda, pocinčavanje, katodna zaštita, električna izolacija | Visoka (početna korozija tvori otporni oksidacijski sloj) |
| Bakar | Galvanska, rupa, estetska mrlja | Čišćenje, zaštitni premaz ili brtvljenje, dodavanje nikla metalnim legurama (posebno za salamuru) | Niska (početna korozija tvori zadržavajuću patinu) |
*Imajte na umu da se stupac "Galvanska aktivnost" odnosi na srodnu kemijsku aktivnost željeza kako je opisano u galvanskoj tablici referentnog izvora. Za potrebe ove tablice, "što je veća galvanska aktivnost željeza, brže će proći kroz galvansku koroziju u kombinaciji s manje aktivnim željezom."
Korak 1. Spriječite ravnomjernu napadnu koroziju štiteći željeznu površinu
Ujednačena napadna korozija (ponekad skraćena do "jednolična" korozija) je vrsta korozije koja se, prema tome, na ujednačen način javlja na izloženim metalnim površinama. U ovoj vrsti korozije cijela površina željeza je korozivno napadnuta, pa se korozija odvija ujednačenom brzinom. Na primjer, ako je nezaštićeni metalni krov redovito izložen kiši, cijela površina krova bit će u kontaktu s istom količinom vode i tako će korodirati ujednačenom brzinom. Najjednostavniji način zaštite od jednoličnog napada obično je postavljanje zaštitne barijere između bobice i korozivnog sredstva. To može biti niz stvari - boja, brtve, "ili" elektrokemijska otopina, poput pocinčanog premaza od cinka.
U situacijama pod zemljom ili uranjanjem, katodni štit je također dobra opcija
Korak 2. Spriječite galvansku koroziju tako što ćete prekinuti protok iona iz jednog željeza u drugo
Jedan važan oblik korozije koji se može pojaviti bez obzira na fizičku čvrstoću željeza je galvanska korozija. Galvanska korozija nastaje kada dva glačala s različitim potencijalima elektroda dođu u dodir s prisutnošću elektrolita (poput slane vode) koji stvara put električne vodljivosti između njih. Kad se to dogodi, ioni željeza prelaze iz aktivnijeg željeza u manje aktivno željezo, uzrokujući brže djelovanje aktivnijeg željeza i sporije korodiranje manje aktivnog željeza. U praktičnom smislu to znači da će se na aktivnijem željezu na mjestu dodira dva glačala razviti korozija.
- Svaka metoda zaštite koja sprječava protok iona između glačala može zaustaviti galvansku koroziju. Davanje željeza zaštitnog sloja može pomoći u sprječavanju elektrolita iz okoline stvarajući električnu vodljivost između dva glačala, a procesi elektrokemijske zaštite poput pocinčavanja i anode također dobro funkcioniraju. Također možete spriječiti galvansku koroziju električno izoliranih područja željeza u dodiru.
- Osim toga, upotreba katodne ili anodne zaštite može zaštititi važno željezo od galvanske korozije. Za više informacija pogledajte dolje.
Korak 3. Spriječite pojavu korozije košticama štiteći željeznu površinu, izbjegavajući izvore klorida u okolišu, te izbjegavajući ogrebotine i ogrebotine
Rupičavost je oblik korozije koji se odvija na mikroskopskoj razini, ali može imati velike posljedice. Rupe su glavna briga za željezo koje svoju otpornost na koroziju dobiva od tankog sloja pasivnog spoja na njegovoj površini, jer ovaj oblik korozije može dovesti do strukturnog sloma u situacijama u kojima bi ga zaštitni premaz inače spriječio. Rupe nastaju tamo gdje mali komad željeza izgubi pasivni zaštitni sloj. Kada se to dogodi, galvanska korozija se javlja na mikroskopskoj ljestvici, što dovodi do stvaranja sitnih rupa u željezu. U ovoj rupi okolina postaje bogata kiselinom, što ubrzava proces. Rupe se obično sprječavaju nanošenjem zaštitnog sloja na metalnu površinu i/ili upotrebom katodne zaštite.
Izloženost okolini s visokim sadržajem klorida (poput, na primjer, slane vode) može ubrzati proces perforacije
Korak 4. Spriječite korozijsko pucanje minimiziranjem skučenih prostora u dizajnu objekta
Korozija pukotina javlja se u prostorima metalnih predmeta gdje je pristup okolnoj tekućini (zraku ili tekućini) vrlo slab - na primjer, ispod vijaka, ispod podloška, ispod korita ili između zglobova. Korozija pukotina nastaje tamo gdje je jaz između metalnih površina dovoljno širok da omogući ulazak tekućine, ali dovoljno sužen da se tekućina teško može izvući i stagnira. Okoliš na ovom malom prostoru postaje korozivan i željezo počinje korodirati u procesu sličnom koroziji pukotina. Sprječavanje korozijskog pucanja općenito je problem dizajna. Smanjivanjem prisutnosti uskih praznina u izgradnji metalnih predmeta prekrivanjem tih praznina ili osiguravanjem cirkulacije, moguće je minimizirati koroziju pukotina.
Korozija pukotina posebna je briga pri rukovanju željezom, poput aluminija, koje ima pasivni vanjski zaštitni sloj, jer mehanizmi korozije pukotina mogu pridonijeti razgradnji ovog premaza
Korak 5. Spriječite koroziju pukotina od naprezanja samo sigurnim opterećenjima i/ili žarenjem
Naponsko korozijsko pucanje (SCC) oblik je korozijskog strukturnog sloma koji zabrinjava inženjere koji projektiraju građevinske konstrukcije koje podnose kritična opterećenja. S pojavom SCC -a, željezo koje podupire teret stvara pukotine i lomove ispod svoje granice opterećenja - u teškim slučajevima, u manjoj mjeri. U prisutnosti korozivnih iona, mikroskopske sitne pukotine u željezu uzrokovane vlačnim naprezanjem teških naboja šire se dok korozivni ioni dosežu vrh pukotine. Zbog toga se pukotina polako povećava i može dovesti do strukturnog sloma. SCC je osobito opasan jer se može pojaviti čak i u prisutnosti materijala koji su općenito manje korozivni za željezo. To znači da se ta štetna korozija javlja dok ostatak željezne površine izgleda neoštećen.
- Sprječavanje SCC -a djelomično je problem dizajna. Na primjer, odabir materijala koji su otporni na SCC u okolini u kojoj će željezo djelovati i osiguravanje da je željezni materijal pravilno testiran na stres može pomoći u sprječavanju SCC -a. Osim toga, proces jačanja željeza može ukloniti zaostala naprezanja iz dizajna.
- Poznato je da se SCC pogoršava visokim temperaturama i prisutnošću otopljenih tekućina koje sadrže klorid.
Metoda 2 od 3: Sprječavanje korozije kućnim rješenjima
Korak 1. Obojite željeznu površinu
Vjerojatno najčešća i jeftina metoda zaštite željeza od korozije je jednostavno prekrivanje slojem boje. Proces korozije uključuje vlagu i oksidante u interakciji s površinom željeza. Na taj način, ako je željezo premazano zaštitnom barijerom, niti vlaga niti oksidanti ne mogu doći u dodir sa samim željezom i ne dolazi do korozije.
- Međutim, sama boja je sklona degradaciji. Ponovno bojite kad god je nešto usitnjeno, istrošeno ili oštećeno. Ako se boja razgrađuje tako da je željezo izloženo, svakako pregledajte ima li korozije ili oštećenja izloženog željeza.
-
Postoji mnogo metoda za bojanje metalnih površina. Metalci često koriste nekoliko ovih metoda kako bi osigurali da svi metalni predmeti dobiju temeljni premaz. U nastavku slijedi nekoliko primjera metoda s komentarima na njihovu upotrebu:
- Četka - koristi se za teško dostupna mjesta.
- Valjak - koristi se za pokrivanje velikih prostora. Jeftino i jednostavno.
- Zračni sprej - koristi se za pokrivanje velikih prostora. Brže, ali nije tako jednostavno kao valjak (rasipanje boje).
- Airless sprej/Elektrostatički airless sprej - koristi se za pokrivanje velikih prostora. Brz i omogućuje različite stupnjeve guste/tanke konzistencije. Nije toliko rasipno kao obična voda za prskanje. Oprema je prilično skupa.
Korak 2. Upotrijebite morsku boju za željezo izloženo vodi
Metalni predmeti koji su redovito (ili stalno) u dodiru s vodom, poput brodova, zahtijevaju posebnu boju za zaštitu od velike vjerojatnosti korozije. U ovoj situaciji "normalna" korozija u obliku hrđe nije jedina briga (iako je prilično velika), jer morski svijet (školjke itd.) Može rasti na nezaštićenom željezu koje može biti izvor trošenja i habanja dodatna korozija. Za zaštitu metalnih predmeta, poput brodova i drugih, svakako upotrijebite visokokvalitetnu epoksidnu morsku boju. Ova vrsta boje ne samo da štiti željezo od vlage, već sprječava i rast morskog života na njegovoj površini.
Korak 3. Nanesite zaštitno podmazivanje na pokretne metalne dijelove
Za ravne i statične metalne površine, boja izvrsno zadržava vlagu i sprječava koroziju bez utjecaja na upotrebljivost glačala. Međutim, boja obično nije prikladna za pomicanje metalnih dijelova. Na primjer, ako slikate na šarkama vrata, kad se boja osuši, zadržat će šarke blokirajući njihovo kretanje. Ako otvorite vrata silom, boja će napuknuti, ostavljajući prostor za vlagu da dođe do glačala. Bolji izbor za željezne dijelove kao što su šarke, spojevi, vratila itd. Prikladno je podmazivanje netopljivo u vodi. Ovaj temeljni sloj maziva odgurnut će vlagu i osigurati glatko i jednostavno kretanje vaših metalnih dijelova.
Budući da se maziva ne suše na mjestu poput boje, mogu se vremenom razgraditi i zahtijevaju redovitu ponovnu uporabu. Povremeno ponovno podmazujte metalne dijelove kako biste osigurali njihovu učinkovitost kao zaštitnu brtvu
Korak 4. Prije bojenja ili podmazivanja temeljito očistite metalnu površinu
Bilo da koristite redovitu boju, morsku boju ili zaštitno podmazivanje/brtvljenje, prije početka nanošenja morate provjeriti je li glačalo čisto i suho. Pobrinite se da glačalo ne sadrži postojeću prljavštinu, masnoću, ostatke zavarivanja ili koroziju jer bi to moglo uzalud potrošiti vaš trud doprinoseći koroziji u budućnosti.
- Tlo, ulje i drugi ostaci mogu ometati boju i podmazivanje sprječavajući da se boja ili mazivo izravno prilijepe na metalnu površinu. Na primjer, ako slikate na čeličnom listu s komadom željeza na vrhu, boja će se osušiti na vrhu brušenja, ostavljajući prazan prostor u željezu ispod. Ako i kad oštrenje padne. Izloženi dio bit će podložan koroziji.
- Ako bojite ili podmazujete željeznu površinu s već postojećom korozijom, vaš bi cilj trebao biti učiniti površinu što glatkijom i normalnijom kako bi se osiguralo najbolje moguće prianjanje brtve na željezo. Upotrijebite žičanu četku, brusni papir i/ili kemijsko sredstvo za uklanjanje hrđe kako biste uklonili što je moguće više korozije.
Korak 5. Čuvajte nezaštićene proizvode od željeza dalje od vlage
Kao što je gore napomenuto, većinu oblika korozije pogoršava vlaga. Ako ne možete nanijeti zaštitni sloj boje ili brtvu na svoje glačalo, morate paziti da ne bude izloženo vlazi. Nastojanje da se nezaštićeni željezni alati održe suhim može povećati njihovu korisnost i produžiti im učinkovit vijek trajanja. Ako je vaše glačalo izloženo vodi ili vlazi, očistite ga i osušite odmah nakon uporabe kako biste spriječili nastanak korozije.
Osim što nadzirete izloženost vlazi tijekom uporabe, metalne predmete pohranite u zatvorenom prostoru na čistom i suhom mjestu. Za velike predmete koji ne stanu u ormar ili ormar, pokrijte predmet krpom. To pomaže u odbijanju vlage iz zraka i sprječava nakupljanje prašine na površini
Korak 6. Pobrinite se da metalna površina bude što čišća
Nakon svake uporabe metalnog predmeta, neovisno o tome je li metal obojen ili ne, očistite njegovu funkcionalnu površinu uklanjajući svu prljavštinu, masnoću ili prašinu. Nakupljanje prljavštine na metalnoj površini može pridonijeti trošenju željeza i/ili njegovog zaštitnog premaza, što s vremenom dovodi do korozije.
Metoda 3 od 3: Sprječavanje korozije naprednim elektrokemijskim otopinama
Korak 1. Upotrijebite postupak pocinčavanja
Pocinčano željezo je željezo premazano tankim slojem cinka kako bi se zaštitilo od korozije. Cink je kemijski aktivniji od željeza u osnovi pa oksidira kada je izložen zraku. Nakon što se sloj cinka oksidira, tvori zaštitni sloj, sprječavajući daljnju koroziju temeljnog željeza. Najčešći tip pocinčavanja danas je postupak koji se naziva vrućim pocinčavanjem u kojem se komad željeza (obično čelik) uroni u vrući rastopljeni cink kako bi se dobio jednoličan premaz.
-
Ovaj proces uključuje rukovanje industrijskim kemikalijama, od kojih su neke opasne na sobnoj temperaturi, na vrlo visokim temperaturama i ne bi ih trebao pokušavati nitko osim obučenog stručnjaka. U nastavku su navedeni osnovni koraci procesa vrućeg pocinčavanja čelika:
- Čelik se čisti vrućom otopinom za uklanjanje prljavštine, ulja, boje itd., A zatim se temeljito ispire.
- Čelik se uroni u kiselinu da se ukloni mlinski kamenac, a zatim se ispere.
- Materijal nazvan "fluks" nanosi se na čelik i ostavlja da se osuši. To pomaže da se završni sloj cinka zalijepi za čelik.
- Čelik se uroni u vrući cink i pusti da dosegne temperaturu cinka.
- Čelik se hladi u "rashladnom spremniku" napunjenom vodom.
Korak 2. Upotrijebite žrtvenu anodu
Jedan od načina zaštite predmeta od željeza od korozije je električno pričvršćivanje malog, reaktivnog metala koji se naziva „žrtvena anoda“. Zbog elektrokemijskog odnosa između većeg željeznog tijela i malog reaktivnog tijela (što je ukratko opisano u nastavku), samo će malo i reaktivno željezo proći koroziju, ostavljajući veliko i važno željezo netaknutim. Kad žrtvena anoda potpuno korodira, mora se zamijeniti ili će veće željezo korodirati. Ova metoda zaštite od korozije obično se koristi za ukopane građevine poput podzemnih spremnika za skladištenje ili predmete koji su u stalnom kontaktu s vodom, poput brodova.
- Žrtvena anoda izrađena je od nekoliko različitih vrsta reaktivnog željeza. Cink, aluminij i magnezij tri su najčešće glačala koja se koriste u tu svrhu. Zbog kemijskih svojstava ovih materijala, cink i aluminij se obično koriste za željezne materijale u slanoj vodi, dok je magnezij prikladniji za potrebe slatke vode.
- Žrtvene anode mogu se koristiti zbog samog kemijskog procesa korozije. Kada korodira željezni predmet, prirodno se stvaraju područja koja su kemijski slična anodi i katodi u elektrokemijskoj ćeliji. Elektroni teku od anode na površini željeza do okolnog elektrolita. Budući da je žrtvena anoda vrlo reaktivna u odnosu na željezo koje se štiti, sam objekt u usporedbi postaje visoko katodan, pa elektroni istječu iz žrtvene anode, uzrokujući njezinu koroziju, ali ne i ostatak željeza.
Korak 3. Upotrijebite "utisnutu struju"
Budući da elektrokemijski proces iza korozije željeza uključuje protok električne energije u obliku elektrona koji izlaze iz željeza, moguće je upotrijebiti vanjski izvor električne struje za kontrolu korozivnog toka i sprječavanje korozije. Ovaj proces (nazvan "utisnuta struja") je kontinuirani negativni naboj željeza na zaštićenom željezu. Ovaj naboj prevladava protok uzrokujući istjecanje elektrona iz željeza, sprječavajući koroziju. Ova vrsta zaštite obično se koristi za ukopane željezne konstrukcije kao što su spremnici i cijevi.
- Imajte na umu da je vrsta električne struje koja se koristi za sustave zaštite impresivnom strujom obično istosmjerna (DC).
- Obično se utisnutom strujom koja sprječava koroziju stvara zakopavanjem dvije željezne anode u tlo u blizini zaštićenog metalnog predmeta. Električna struja se šalje kroz izolacijsku žicu na anodi, koja zatim teče kroz tlo i ulazi u metalni predmet. Električna energija teče kroz željezne predmete, a zatim se kroz izolacijske žice vraća do izvora električne energije (generatori, ispravljači itd.).
Korak 4. Upotrijebite eloksiranje
Eloksiranje je poseban površinski zaštitni sloj koji se koristi za zaštitu željeza od korozije. Ako ste ikada vidjeli željezni karabiner svijetle boje, vidjeli ste površinu od eloksiranog željeza u boji. Umjesto fizičkog nanošenja zaštitnog premaza, poput boje, eloksiranje koristi električnu struju kako bi željezo dobilo zaštitni sloj koji sprječava gotovo sve oblike korozije.
- Kemijski proces iza eloksiranja uključuje činjenicu da mnoga glačala, poput aluminija, prirodno stvaraju kemijske proizvode koji se nazivaju oksidi u dodiru s kisikom u zraku. Zbog toga željezo obično ima tanak vanjski oksidni sloj koji štiti (u različitim stupnjevima, ovisno o željezu) od daljnje korozije. Električna struja koja se koristi u procesu eloksiranja obično stvara deblju građu ovog oksida na površini željeza nego inače, pružajući veliku zaštitu od korozije.
-
Postoji nekoliko različitih načina doniranja željeza. U nastavku su navedeni osnovni koraci jednog od procesa eloksiranja. Za više informacija pogledajte Kako eloksirati aluminij.
- Aluminij se čisti i odmašćuje.
- Nečistoće s aluminijske površine uklanjaju se otopinom za uklanjanje mrlja.
- Aluminij se stavlja u kiselu kupelj pri konstantnoj struji i temperaturi (na primjer, 12 ampera/kvadratnih stopa i 70-72 stupnjeva F (21-22 stupnja C).
- Aluminij se uklanja i ispire.
- Aluminij se po izboru unosi u boju pri 100-140 stupnjeva F (38-60 stupnjeva C).
- Aluminij se zatvara potapanjem u kipuću vodu na 20-30 minuta.
Korak 5. Upotrijebite pasivno željezo
Kao što je gore navedeno, neko željezo prirodno tvori zaštitni oksidni sloj kada je izloženo zraku. Neki željezo tvore ovaj oksidni sloj toliko učinkovito da postaje kemijski neaktivan. Kažemo da je željezo "pasivno" u odnosu na "pasivni" proces u kojem postaje manje reaktivno. Ovisno o uporabi, pasivnim željeznim predmetima možda neće trebati dodatna zaštita kako bi bili otporni na koroziju.
-
Jedan poznati primjer pasivnog željeza je nehrđajući čelik. Nehrđajući čelik uobičajena je legura čelika i kroma koja je otporna na koroziju u većini uvjeta bez potrebe za zaštitom. Za većinu svakodnevnih upotreba korozija obično nije briga za nehrđajući čelik.
Međutim, mora se reći da pod određenim uvjetima nehrđajući čelik nije 100% otporan na koroziju - na primjer, u slanoj vodi. Slično, mnoga pasivna glačala postaju nepasivna pod ekstremnim vremenskim uvjetima i stoga nisu prikladna za sve primjene
Savjeti
- Budite svjesni međuzrnaste korozije. To utječe na sposobnost željeza da se oblikuje ili manipulira, te smanjuje ukupnu čvrstoću željeza.
- Američko vijeće za brodove i jahte općenito preporučuje vezivanje broda. No, aluminijske i čelične čamce ne smijete vezati kako biste spriječili koroziju željeza.
Upozorenje
- Nikada ne ostavljajte jako korodirane metalne dijelove u vozilima ili čamcima. Stupanj korozije varira, ali svaka korozija može ukazivati na ozbiljna strukturna oštećenja. Radi sigurnosti zamijenite ili uklonite sve znakove korozije željeza.
- Kada koristite žrtvenu anodu, nemojte je bojati. To bi onemogućilo prolazak elektrona u okolinu, oduzimajući im moć sprječavanja korozije.
