Korozija i metode zaštite od korozije

Što je korozija?

Nenamjerno razaranje materijala uzrokovano fizikalnim, fizikalo - kemijskim i biološkim agensima.

Koji su to direktni troškovi izazvani korozijom?

• zamjena korodirane opreme

• održavanje

• provođenje zaštite

Koji su indirektni troškovi izazvani korozijom?

• onečišćenje okoliša

• onečišćenje / kontaminacija proizvoda

• gubitak proizvoda (propuštanje tankova i cijevovoda)

• smanjenje stupnja iskoristivosti - efikasnosti

• predimenzioniranje konstrukcija

• zaustavljanje proizvodnje / pogona

Koja obilježja materijala utječu na pojavu i razvoj oštećenja?

• sastav materijala

• defekti u kristalnoj rešetki

• oblik materijala

• stanje površine

• zaostala mehanička naprezanja

Kako obilježja medija i nametnute fizikalne okolnosti utječu na oštećivanje materijala?

• sastav okolnog medija

• temperatura i tlak

• mehanička naprezanja

• čistoća okolnog medija

• brzina gibanja medija i turbulencija medija

• izloženost UV zrakama

• međusobni kontakt s drugim materijalima

Prema kojim trima skupinama klasificiramo korozijske procese ?

• mehanizmu procesa : kemijska, elektrokemijska

• mediju

• geometrijskom obliku korozijskog razaranja: lokalna, selektivna, opće, interkristalna

Gdje se zbiva kemijska korozija metala i legura?

Zbiva se u NEELEKTROLITIMA tj. u medijima koji ne provode el. struju :

• pri radu na povišenim temperaturama

• kemijska korozija u organskim tvarima (npr. nafta)

O čemu ovise brzina i tok kemijske korozije?

• metalu koji korodira

• agresivnoj okolini u kojoj se nalazi

• brzini gibanja okoline

• fizikalnim uvjetima

• korozijskim produktima

Koji su najvažniji neelektroliti koji izazivaju kemijsku koroziju?

Vrući plinovi i organske tekućine.

Gdje se javlja elektrokemijska korozija?

Kod metala i legura u dodiru s elektrolitima kao što su voda, vodene otopinem kiseline, lužine i soli. Pri čemu se odvijaju reakcije oksidacija i redukcija.

Što je oksidacija?

Reakcija kojom neka tvar ili skupina tvari (reducens) oslobađa elektrone, pri čemu nastaje druga tvar ili skupina tvari.

Što je redukcija?

Reakcija kojom neka tvar ili skupina tvari (oksidans) veže elektrone, pri čemu nastaje druga tvar ili skupina tvari

Koja dva osnovna procesa se uvijek odvijaju istovremeno kod elektrokemijske korozije?

Katodni i anodni proces.

Što je anodni proces kod elektrokemijske korozije?

Oksidacija ili ionizacija metala. Metal se otapa i stvaraju se elektroni.

Što su katodni procesi kod elektrokemijske korozije te koja dva postoje?

Proces redukcije odnosno trošenja elektrona. Redukcija H⁺ - vodikova depolarizacija.

Redukcija O₂ - kisikova depolarizacija.

Objasnite vodikovu bolest ugljičnog čelika?

Vodikovi atomi u čeliku izazivaju napetosti zbog čega dolazi do raslojavanja i nastajanja pukotina u materijalu.

U kojoj okolini se odvija vodikova redukcija?

U kiselim otopinama.

U kojoj okolini se odvija kisikova redukcija?

U neutralnim, slabo kiselim, slabo alkalnim otopinama tj. s prirodnim vodama.

Navedi podjelu na 8 osnovnih pojavnih oblika korozije.

1. Opća korozija

2. Galvanska korozija

3. Korozija u procijepu

4. Rupičasta korozija

5. Interkristalna korozija

6. Selektivna korozija

7. Erozijska korozija

8. Napetosna korozija

Opiši opću koroziju.

(jednolika eng. uniform) - Najčešći i najrašireniji oblik korozije ali također i najmanje opasan oblik. Zahvaća čitavu izloženu površinu metala.

Ravnomjerna - nije opasna i može se lako pratiti

Neravnomjerna - puno opasnija

Koji su načini zaštite od opće korozije?

• legiranje (dodavanje više od 0,2 % Cu niskougljičnim čelicima

• izbor korozijski postojanog čelika

• prevlačenjem organskim prevlakama

• galvanskim prevlačenjem

• dodavanje inhibitora korozije u okolni medij

• elektrokemijske metode zaštite

Skiciraj opću koroziju.

Što su to te koji su to lokalni korozijski fenomeni?

Oblici korozije koji ne zahvaćaju cijelu izloženu površinu metala ravnomjerno, nego samo pojedina, ograničena mjesta na površini.

Najčešći lokalni korozijski fenomeni su:

• Rupičasta (pitting) korozija, pjegasta korozija

• Korozija u procijepu

• Napetosna korozija

• Mikrobiološki poticana korozija, galvanska, IKK, selektivna…

Opiši rupičastu (pitting) koroziju.

Rupičasta korozija je jedna od najrazornijih i najintenzivnijih formi korozije.

Lokalni oblik korozije kod kojeg nastaju rupišasta oštečenja tj. šupljine koje se protežu od površine u metal.

Kako se procjenjuje rupišasta (pitting) korozija?

Ocjena stanja površine provodi se proučavanjem : gustoće rupica, veličine rupica i dubine rupica.

Također koristimo faktor rupičaste korozije h_max/h - ocjena rupičaste korozije u odnosu na opću koroziju.

(hmax- maksimalna dubina rupica, h-prosječna dubina opće jednolike korozije)

Navedi te skiciraj moguće oblike rupica kod rupičaste korozije.

• Široka i plitka

• Eliptična

• Podpovršinska

• Podlokavajuća

• Uska i duboka

• Horizontalna

Gdje se najčešće pojavljuje rupičasta korozija?

Kod zavarivanja odnosno obojenja - toplinskih nijansi nastale unosom topline tijekom zavarivanja.

Kako se postiže smanjenje sklonosti rupičastoj koroziji?

• Povećanje otpornosti materijala (legiranje s Cr, Mo, Ni)

• Smanjenje agresivnosti korozijskog okoliša (T strelica doli, ph strelica gori, deaeracija - uklanjanje otopljenog kisika iz medija)

• Inhibicija

• Katodna zaštita

• Smanjenje hrapavosti površine

• Naknadna obrada zavarenih spojeva

Koje su to naknadne obrade zavarenih spojeva?

• mehanička obrada

• kemijska obrada

• elektrokemijska obrada

Koji su to oblici potpovršinske korozije?

• BUBRENJE: korozijski produkti imaju veći volumen od volumena uništenog materijala

• LISTANJE (RASLOJAVANJE, EKSFOLIJACIJA): žarišta korozije šire se horizontalno u dubinu materijala

Što je raslojavanje?

Eksfolijacija je oblik korozije koji napreduje lateralno od točne inicijacije odnosno paralelno s površinom metala.

Ekspanzija nastalih voluminoznih netopljivih korozijskih produkata dovodi do raslojavanja metala, a slojevi korozijskih produkata izmjenjuju se s slojevima nekorodiranog metala.

Eksfolijacija napreduje duž granica zrna, stoga je ona zapravo oblik interkristalne korozije.

Što je IKK, koji su uvjeti njenog nastajanja?

Inter kristalna korozija oblik lokalne korozije koji še širi po granicama zrna.

Uvjeti:

• Materijal u senzibiliziranom stanju (vrćim oblikovanjem, zavarivanjem, toplinskom obradom)

• Izlučivanjem percipitata po granicama zrna

• Najčešće zahvaća nehrđajuće čelike, legure na bazi nikla i aluminija

Što uzrokuje interkristalna korozija?

• smanjenje čvrstoće

• runjenje zrna u mnogim medijima - ako su granice zrna razorene zrna se mogu odvajati jedno od drugog

• raspad uz zavar

Skiciraj interkristalnu koroziju.

Kako možemo smanjiti sklonost interkristalnoj koroziji?

• Žarenjem (1050 - 1100 C, 10-40 min), pri čemu se Cr23C6 otapa + gašenje u vodi

• Stabilizacija karbidotvornim metalima: Ti, Nb,Ta; grijanjem se između zrna izlučuju TiC, NbC, TaC

• Snižavanjem udjela C< 0.03 % što onemogućuje izlučivanje karbida

Kako dijelimo kontaktnu koroziju?

• Različiti metali - Galvanska Korozija (bimetalna)

• Istovrsni metali - Korozija u Porcijepu

Skiciraj galvansku koroziju.

Kako nastaje galvanska korozija?

Kada se dva različita metala dovedu u električni kontakt, uz prisutnot elektrolita nastaje galvanski članak.

Plemenitiji metal galvanskog članaka postat će pretežno (ili u potpunosti) katoda, dok će neplemenitiji metal postati anoda.

Kako se postiže manja sklonost galvanskoj koroziji?

• Odabirom kombinacija metala relativno bliskog korozijskog potencijala

• Izoliranjem kontakta različitih metala

• Izoliranjem anodnog metala od korozivnog okoliša

• Pravilnim omjerom katodnih i anodnih ploština

Skiciraj dobar omjer katodnih i anodnih površina.

Što je korozija u procijepu?

(eng. crevice corrosion) naziv je za korozijsku pojavu u uskim površinskim pukotinama ili u procijepima konstrukcijske izvedbe materijala istih korozijskih potencijala.

Srodna je jamičastoj koroziji ali nastaje iz procijepa a ne klice jamice.

Potreban je oksidans (depolarizator), članak diferencijalne aeracije

Procijep: metal - metal, metal - nemetal

Skiciraj koroziju u procijepu.

Kako smanjiti sklonost koroziji u procijepu?

• Izbjegavati uske procijepe pri konstruiranju

• Izbjegavanje naslaga

• Katodnom zaštitom

• Omogućiti dranaže

• Sprječavanjem stagnacije medija

Što je napetosna korozija?

(eng. SCC - Stress Corrosion Cracking) oblik korozija koji nastaje zbog istodobnog djelovanja agresivnog okruženja i vlačnih naprezanja na materijal konstrukcije.

Vlačna naprezanja su uglavnom posljedica zaostalih naprezanja zbog hladne deformacije ili zavarivanja, ali mogu biti i vanjska nametnuta naprezanja.

Skiciraj napetosnu koroziju.

Koja tri uvjeta moraju istodobno biti ispunjena kako bi došlo do napetosne korozije?

• naprezanje

• agresivni medij (posebno uz povišene temperature)

• materijal sklon napetosnoj koroziji (čisti metali su manje skloni u odnosu na legure)

Kako se smanjuje sklonost napetosnoj koroziji?

• Smanjenjem vlačnih naprezanja: konstrukcijskim izmjenama, toplinskom obradom, obradom mlaza sačme ili staklenih zrna

• deaktivacijom medija

• promjenom materijala - umjesto austenitnog čelika možemo koristiti dupleks, feritni ili ugljični čelik

• katodnom zaštitom

• inhibicijom

Gdje se može pojaviti selektivna korozija?

• višefaznih materijala ( Selektivna fazna korozija)

• višekomponentni materijali ( Selektivna komponentna korozija)

Što je selektivna korozija?

Korozija koja se pojavljuje kod višefaznih legura ili višekomponentnih materijala.

To je korozija legura kod koje sastojci reagiraju u udjelima različitim od njihovog udjela fazi.

Neke faze/komponente su elektrokemijski aktivnije te se anodno otapaju u galvanskom kontaktu s plemenitijim fazama/komponentama

Koji su najvažniji primjeri selektivne korozije?

Decinkacija mjedi

Grafitizacija sivog lijeva

Što je erozijska korozija?

Istodobno djelovanje kemijskoga (korozije) i fizikalnoga (erozije) oštećivanja materijala.

Često se javlja u sustavima za prijenos tekućina.

Koje su metode sprječavanja erozijske korozije?

• primjena materijala veće korozijske i erozijske postojanosti

• zaštita nanošenjem prevlaka

• zaštita konstrukcijsko tehnološkim rješenjima

• zaštita promjenom okolnosti

Tko su glavni krivci za mikrobiološku koroziju na zrakoplovu ?

Gljivice ali ponekad bakterije i plijesni koji proizvode organske kiseline te tako pospješuju nastanak korozije.

Što je premaz?

Jedan ili više međusobno povezanih slojeva na nekoj podlozi koji stvaraju “suhi” film.

Što sadržavaju premazna sredstva?

• vezivo koje čini opna prevlake

• razrjeđivač/otapalo koji obično otapa vezivo, a regulira viskoznost

• mogu sadržavati: pigmente i punila koji daju nijansu i čine premaze neprozirnima kao i različite dodatke (aditive)

Koja je svrha boja i lakova?

Zaštitno - Dekorativna

Koja je razlika između boja i lakova?

Lakovi imaju veću glatkoću, sjaj i tvrdoću.

Što je vezivo?

Vezivo je neisparljivi dio medija boje. To su organske tvari u tekućem ili praškastom stanju koje povezuju sve komponente premaznog sredstva, nakon nanošenja stvaraju tvrdi zaštitni sloj.

Što su sušiva ulja?

Najstarija veziva. Po kemijskom sastavu su esteri glicerola i masnih kiselina. Dobivaju se iz sjemenki lana i nekih vrsta tropskih drveća, a suše se tj. otvrdnjuju oksidativnom polimerizacijom djelovanjem kisika iz zraka. Spor proces.

Kojih 5 čimbenika čini premaz?

• vezivo

• otapalo/razrjeđivač

• aditivi

• punila

• pigmenti

Što su otapala?

Hlapljivi organski spojevi u kojima se vezivo otapa, a pri tom ne dolazi do kemijskih promjena. Služe za dobivanje specifične viskoznosti zaštitnog sredstva koja omogućuje lako nanošenje na materijal.

Koja je razlika između otapala i razrjeđivaća?

Otapalo se dodaje u boju pri pri proizvodnji, a razrjeđivač se po potrebi dodaje neposredno prije nanošenja.

Što su pigmenti, što se njima postiže?

Organske ili anorganske, obojene ili neobojene, netopljive čestice u obliku praha, paste ili vlakana koje su obično već u proizvodnji raspršene u premaznu sredstvu. Njima se postiže neprozirnost i obojenje naliča, a redovito se poboljšava njihovo zaštitno djelovanje, otpornost na svjetlo i grijanje te mehanička svojstva.

Kako dijelimo pigmente prema mehanizmu zaštitnog djelovanja?

Na aktivne (temeljni premaz) i inertne (u svim premazima) zaštitne pigmente.

Čemu mogu služiti pigmenti?

Mogu biti dekorativni, antikorozijski ili najčešće oboje.

Na čemu se osniva aktivnost zaštitnog pigmenta?

Na inhibiciji korozije, katodnoj zaštiti metalne površine, pasivaciji površine te neutralizaciji kiselih tvari iz okoline.

Na čemu se osniva inertnost zaštitnog pigmenta?

Na barijernom učinku.

Što su punila?

Punila su bijele ili slabo obojane anorganske tvari netopljive u primjenjenu mediju.

Što su aditivi?

Tvari koje unatoč malom udjelu u premazu imaju značajan utjecaj na svojstva. Dodaju se kako bi spriječila nedostatke u premazima ili da daju specifična svojstva koja se inače dosta teško postižu.

Kako dijelimo aditive prema nedostatku na koji djeluju?

• disperzanti i okvašivači

• reološki aditivi

• aditivi protiv pjenjenja

• aditivi za poboljšanje izgleda površine

• katalizatori i sušila

• konzervansi

• svjetlosni stabilizatori

• korozijski inhibitori

Što su disperzanti/okvašivaći?

Aditivi koji imaju ulogu dispergirati pigmente i punila tekućoj smjesi otapala i veziva.

Što su katalizatori?

Aditivi koji ubrzavaju reakciju umrežavanja.

Što su sušila?

Katalizatori oksidativne polimerizacije.

Što su sredstva protiv koženja?

Aditivi koji se dodaju u boje koje suše oksidativnim putem, koje imaju tendenciju sušenja na površini već u samoj ambalaži.

Što su aditivi za regulaciju površine?

Sredstva na bazi silikona koja se koriste za povećanje glatkoće i poboljšanje općeg izgleda površine.

Zašto dodajemo punila?

Jer poboljšavaju mehanička svojstva, mazivosti i svojstva tečenja, smanjuju ili povećavaju sjaj i poboljšavaju barijerna svojstva filma t. otpornost filma prema difuziji vode i agresivnih plinova.

Zašto se primjenjuju bijeli pigmenti?

Kako bi premazu dali neprozirnost i svojstvo raspršivanja svjetla.

Čemu služe pigmenti željezova oksida?

To su inertni pigmenti koji blokiraju difuziju tvari kroz pore premaza. Imaju izvanrednu otportnost.

Što znaš o olovnim i kromatnim pigmentima?

Prije ih se često koristilo kao inhibitorske pigmente koji pasiviraju metalnu površinu, ali danas se izbjegavaju zbog toksičnosti.

Zašto i gdje se upotrebljava metalni cink?

Upotrebljava se zbog svog galvanskog djelovanja primarno u temeljnim premazima za željezo.

Što su aluminijski listići?

To su inertni pigmenti koji zbog svojeg oblik i orijentacije paralelne s površinom premaza, čine prepreku za tvari koje difundiraju kroz pore premaza prema metalnoj površini.

Što su listići nehrđajućeg čelika, čemu služe?

Inertni pigmenti dobre kemijske i termalne otpornosti koji sprječavaju difuziju kroz pore premaza.

Što je čađa?

Čađa je crni ugljikov pigment koji dobro upija svjetlost i UV-zračenje, vrlo je stabilna, a jačina crne boje ovisi o veličini njezinih čestica.

Nabroji sve organske pigmente.

• bijeli pigmenti

• pigmenti željezovih oksida

• olovne i kromatne pigmente

• metalni cink

• aluminijski listići

• listići nehrđajućeg čelika

• čađa

Što su azo pigmenti?

Najzastupljeniji organski pigmenti jer omogućuju širok niz jeftinih “živih” boja prihvatljivih svojstava.

Što znaš o ftalocijanin pigmentima?

Karakterizira ih iznimna svjetlostajnost, intenzitet, kemijska otpornost, toplinska stabilnost i izuzeto visoka moć bojanja.

Na što su ograničeni ftalocijanin pigmenti?

Plavi i zeleni dio vidljivog spektra.

Što znaš o kinakridon pigmentima?

Primjenjuju se u visokokvalitetnim premazima. Važna svojstva su: postojanost na otapala završnih premaza, tzv. nekrvarenje (eng. non bleeding), svjetlostalnost, toplinska i kemijska otpornost.

Što su alifatski ugljikovodici?

Spojevi vodika i ugljika. Dobro otapaju mineralna ulja, masna ulja, vosak i parafin.

Koji se alifatski ugljikovodici najčešće upotrebljavaju u industriji boja?

Benzini

Zašto bi koristili aromatkse ugljikovodike umjesto alifatskih ugljikovodika?

Imaju veću sposobnost otapanja.

Nabroji neka alkoholna otapala.

• butanol

• propanol

• benzilni alkohol

• cikloheksanol

• butil glikol

Što su esteri?

Bistre, bezbojne tekućine često ugodna, voćnog mirisa.

Koji su najvažniji esteri u proizvodnji boja i lakova?

Acetati

Što su ketoni?

Bistre bezbojne tekućine vrlo pokretne tekućine, karakteristićna mirisa.

Što otapaju viši a što niži ketoni?

Niži ketoni otapaju polarne smole, masti, ulja i manje polarne tvari.

Viši ketoni otapaju nepolarne smole, polimere i kopolimere.