Corrosie en erosie van metalen: oorzaken en methoden van bescherming

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Chemische, mechanische en elektrische externe invloeden komen vaak voor in bedrijfsomgevingen van metalen producten. Als gevolg hiervan kunnen bij onjuist onderhoud van dergelijke elementen en het negeren van veiligheidsnormen risico's op vervorming en schade aan constructies en onderdelen ontstaan. Dit komt door de opkomende processen van corrosie en erosie van metalen, die op de lange termijn bijdragen aan de volledige vernietiging van de structuur van het product.

Waarom verschijnt roest

Bij een corrosieve reactie worden de voorwaarden voor de structurele vernietiging van metalen producten gecreëerd door contact met chemische en elektrochemische media. In het eerste geval komt het materiaal in aanraking met olieproducten, kolen, zout en andere mineralen. Elektrische stroom is in dit geval niet aan de orde. Het belangrijkste bedrijfsmedium kan een droog gas of een niet-geleidende vloeistof zijn. Lichte soorten hebben het grootste destructieve effect.aardolieproducten zoals kerosine en benzine. Met name de romp van een offshore transporttanker kan worden aangetast door zwavelverbindingen en zure residuen die in hun samenstelling aanwezig zijn.

Bij elektrochemische corrosie is er ook een effect van stroom. Complexe vernietiging met metaalerosie gaat gepaard met mechanische slijtage. De situatie kan gecompliceerd worden door het feit dat de externe invloeden zelf worden bepaald door de kenmerken van de natuurlijke omgeving - er kunnen bijvoorbeeld chemische reacties met elektrolyten plaatsvinden in zeewater. Het metalen lichaam zelf is een heterogeen materiaal van structuur, wat leidt tot de aanwezigheid van microgalvanische paren. Zij zijn het, samen met de metalen delen van de constructie, die als anoden fungeren en voorwaarden scheppen voor het corrosieproces.

Oorzaken van erosie

Erosie verwijst in het algemeen naar mechanische slijtage, waardoor het product kan veranderen in grootte, vorm, gewicht en andere eigenschappen. Wat is de oorzaak van metaalerosie? Fysische processen van externe invloeden die de sterkte van microvolumes van de oppervlaktelaag van een structuur of een afzonderlijk onderdeel verminderen. Bovendien zijn de werkende media niet alleen mechanische factoren, zoals direct contact met harde schuurmiddelen.

Dit kunnen thermische, gas- en chemisch actieve media zijn, en ze kunnen zowel onafhankelijk als aanvullend werkenslijtagefactor. Zo dragen gasstromen bij aan de beweging van vaste deeltjes in het circuit voor de levering van werkmengsels door de pijpleiding, wat een indirect destructief effect heeft op metalen oppervlakken.

Methoden voor het beschermen van metalen tegen corrosie

De praktijk leert dat 80% van de voorwaarden voor de bescherming van materialen tegen corrosie worden vastgelegd in het stadium van de oppervlaktevoorbereiding. De overige 20% wordt al tijdens bedrijf verstrekt. Ongeveer dezelfde verhouding van de effectiviteit van beschermende maatregelen wordt waargenomen bij de erosie van metalen, wanneer de middelen worden gebruikt om de slijtage van werkstukken te minimaliseren.

De belangrijkste gebieden van anticorrosiebescherming zijn structureel, passief en actief. Structurele bescherming is te danken aan het gebruik van speciale legeringen op basis van roestvast staal, cortenstaal en non-ferro metaal. Actieve methoden omvatten het veranderen van de structuur van het materiaal met een dubbele elektrische laag - een methode van elektrochemische bescherming. Passieve methoden omvatten het gebruik van speciale coatings die de vorming van een corrosief element voorkomen.

Rassen van metalen warmtebehandeling

Een groep methoden voor de technologische verwerking van metalen blanks, die zich ook richt op een structurele verandering in de oppervlaktelaag om te beschermen tegen corrosieschade. De volgende soorten van dergelijke verwerkingen worden onderscheiden:

• Uitgloeien. Warmtebehandeling, waarbij het metaal wordt verwarmd, gevolgd door geleidelijke afkoeling.
• Verharding. BIJstaal en hun legeringen kunnen als doelproducten dienen. Tijdens het uitharden herkristalliseert de structuur en nadat het materiaal op een kritische temperatuur is gehouden, volgt afkoeling. Een niet-evenwichtsstructuur wordt gevormd in een onderdeel dat een dergelijke bewerking heeft ondergaan, wat een beperkende factor is bij het kiezen van deze methode.
• Vakantie. Een alternatieve methode van warmtebehandeling van metaal in relatie tot harden, die ook kan dienen als hulpstap bij het veranderen van de structuur. In ieder geval worden tijdens de implementatie overmatige staalspanningen verwijderd, wat leidt tot een toename van de anticorrosieve eigenschappen.
• Normalisering. Verwerking vergelijkbaar met gloeien. Het verschil is dat tijdens het gloeien de koeling plaatsvindt in een oven, terwijl deze bij normalisatie in lucht plaatsvindt.

Methoden voor het beschermen van metalen tegen erosie

De belangrijkste richting in de bescherming van metalen materialen tegen erosie is de ontwikkeling van speciale coatings. Met name metallisatie in de vorm van het aanbrengen van een corrosiewerende legering op het werkstuk verhoogt de chemische en mechanische eigenschappen van de constructie. Als gevolg hiervan wordt slijtage verminderd en kan het ontwerp van het onderdeel zijn eerdere prestaties behouden.

Niet-metalen slijtvaste coatings voor specifieke toepassingen worden ook ontwikkeld. De erosie van metalen, gevormd in de omstandigheden van wrijvende oppervlakken, wordt bijvoorbeeld vaak aangetroffen in voertuigonderdelen. Voor dit soort bescherming worden diamantachtige, keramische en gecombineerde verbindingen met verhoogde sterkte en hardheid gebruikt.

Kenmerkenbescherming tegen gaserosie

In dit geval ligt de nadruk niet op de mechanische bescherming van onderdelen, maar op chemisch-fysische isolatie. Zowel speciale manieren om materialen te bewaren en op te slaan, als speciale smeermiddelen die metaalerosie voorkomen, kunnen worden gebruikt. Slijtagebescherming en preventie zijn ook afhankelijk van thermische isolatie.

In deze richting worden materialen zoals puur chroom en NT-merknaïriet gebruikt. Het nadeel van chroom is dat het wordt gekenmerkt door een gebrek aan taaiheid en taaiheid. Om deze reden wordt het zelden gebruikt als een element van structurele isolatie. Wat naïriet betreft, worden op basis daarvan gomvloeistofmengsels gemaakt, waardoor monolithische slijtvaste afdichtingen worden gevormd.

Beschermingsmethode door thermisch spuiten

Dit is een veelzijdige beschermingstechnologie die geschikt is voor zowel corrosiepreventie als mechanische slijtage-isolatie. De techniek van de toepassing ervan ligt in het feit dat zinkdeeltjes met een gasstraal op het oppervlak van het onderdeel worden aangebracht. In tegenstelling tot andere metallisatiemethoden vormt deze methode een beschermende laag tot tientallen microns dik. Zo worden erosieprocessen die plaatsvinden in de knooppunten van technische apparatuur, evenals in transportnetwerken en grote oliepijpleidingen voorkomen.

Conclusie

De processen van negatieve impact op metalen constructies dwingen werkmaatschappijen om te bestedengrote bedragen voor hun onderhoud. Tegelijkertijd zijn de meest effectieve beschermingsmiddelen in de regel duurder. Aan de andere kant kunnen voorbereidende studies van de gebruiksomstandigheden van producten voor de risico's van roestvorming of metaalerosie dergelijke kosten minimaliseren. Het feit is dat veel technische en beschermende eigenschappen van kritieke constructies worden vastgelegd in het stadium van de legeringsselectie. Door te legeren en modificerende additieven te introduceren tijdens de productiefase van het onderdeel, is het mogelijk om het te voorzien van optimale beschermende eigenschappen.