Korozja i ochrona przed korozja.pdf

Politechnika Lubelska

Barbara Surowska

WYBRANE ZAGADNIENIA Z KOROZJI

I OCHRONY PRZED KOROZJĄ

Lublin 2002

Spis treści

WPROWADZENIE ................................................................................................................. 6

1. PODSTAWY ZJAWISKA KOROZJI ............................................................................... 7

1.1. K OROZJA CHEMICZNA I ELEKTROCHEMICZNA ................................................................... 7

1.2. P ASYWACJA ....................................................................................................................... . 13

2. RODZAJE KOROZJI ....................................................................................................... 20

2.1. K OROZJA OGÓLNA ............................................................................................................. 20

2.2. K OROZJA MIĘDZYKRYSTALICZNA ..................................................................................... 21

2.3. K OROZJA WŻEROWA ......................................................................................................... 23

2.5. K OROZJA NAPRĘŻENIOWA I ZMĘCZENIE KOROZYJNE ...................................................... 28

2.6. K RUCHOŚĆ WODOROWA .................................................................................................... 32

2.7. I NNE RODZAJE KOROZJI .................................................................................................... 35

2.8. K OROZJA GAZOWA ............................................................................................................ 39

3. KOROZJA W RÓŻNYCH ŚRODOWISKACH............................................................. 46

3.1. K OROZJA ATMOSFERYCZNA .............................................................................................. 46

3.2. K OROZJA ZIEMNA .............................................................................................................. 48

3.2.1. Charakterystyka gleby............................................................................................ 48

3.2.2. Wilgotność i napowietrzenie.................................................................................. 48

3.2.3. Skład chemiczny gleby i jej pH.............................................................................. 50

3.2.4. Przewodnictwo elektryczne gleby.......................................................................... 51

3.2.5. Korozja mikrobiologiczna...................................................................................... 51

3.3. K OROZJA W GAZACH SUCHYCH ........................................................................................ 51

3.4. K OROZJA W WODZIE MORSKIEJ ........................................................................................ 56

4. BADANIA KOROZYJNE ................................................................................................. 58

4.1. B ADANIA LABORATORYJNE ............................................................................................... 58

4.1.1. Badania laboratoryjne przyśpieszone..................................................................... 59

4.1.2. Badania elektrochemiczne...................................................................................... 59

4.1.3. Metody badań odporności na korozję międzykrystaliczną.................................... 62

4.1.4. Przygotowanie próbek do oceny po badaniach korozyjnych ................................. 63

4.2. M ETODY OCENY BADAŃ KOROZYJNYCH ........................................................................... 64

4.2.1. Metody oceny odporności na korozję międzykrystaliczną.................................... 65

4.2.2. Metody oceny zmian korozyjnych występujących w wyniku korozji wż erowej .. 67

4.2.3. Metody badań żaroodporności ............................................................................... 70

4.3. B ADANIA W WARUNKACH NATURALNYCH ........................................................................ 73

5. OCHRONA PRZED KOROZJĄ...................................................................................... 75

5.1. I NHIBITORY KOROZJI ......................................................................................................... 75

5.1.1. Inhibitory anodowe ................................................................................................ 75

5.1.2. Inhibitory katodowe ............................................................................................... 77

5.1.3. Inhibitory mieszane (organiczne)........................................................................... 77

5.1.4. Mieszaniny inhibitorów ......................................................................................... 78

5.2. O CHRONA ELEKTROCHEMICZNA ...................................................................................... 79

5.2.1. Ochrona katodowa.................................................................................................. 79

5.2.2. Ochrona anodowa................................................................................................... 84

5.3. P OWŁOKI OCHRONNE ........................................................................................................ 85

5.3.1. Powłoki malarskie .................................................................................................. 85

5.3.2. Powłoki niemetalowe ............................................................................................. 94

5.3.3. Powłoki metalowe ................................................................................................ 112

6. MATERIAŁY ODPORNE NA KOROZJĘ................................................................... 124

6.1. S TOPY ŻELAZA ................................................................................................................. 125

6.1.1. Żelazo i stale konstrukcyjne................................................................................. 125

6.1.2. Stale odporne na korozję...................................................................................... 127

6.2. M IEDŹ I STOPY MIEDZI .................................................................................................... 132

6.3. A LUMINIUM I JEGO STOPY ............................................................................................... 135

6.4. T YTAN I JEGO STOPY ........................................................................................................ 137

6.5. M ATERIAŁY ŻAROODPORNE ............................................................................................ 138

7. LITERATURA ................................................................................................................. 143

Wprowadzenie

Zagadnienia trwałości materiałów w środowiskach naturalnych i sztucznych są niezwykle

istotne w projektowaniu i stosowaniu konstrukcji i urządzeń. Niszczenie korozyjne jest jednym

z głównych źródeł strat materiałowych. Przyczynia się równocześnie do zanieczyszczenia śro-

dowiska i stwarza zagrożenie zdrowia ludzkiego.

Korozja należy do zjawisk, których nie można całkowicie wyeliminować, ale można

znacznie ograniczyć. Degradacja materiałów i środowiska na skutek korozji może być skutecz-

nie obniżona przez umiejętne jej zapobieganie, głównie poprzez stosowanie metod ochrony

przeciwkorozyjnej oraz właściwy dobór materiałów. Prawidłowe zaprojektowanie konstrukcji,

z uwzględnieniem zagrożeń korozyjnych i metod ochrony przed korozją, w znaczący sposób

obniża koszty eksploatacji.

Znajomość mechanizmów korozji oraz sposobów jej zapobiegania i zwalczania jest więc

niezbędna każdemu inżynierowi, bez względu na to czy pracuje w obszarze przemysłu maszy-

nowego, chemicznego, spożywczego, budownictwa czy rolnictwa. W krajach uprzemysłowio-

nych edukację korozyjną prowadzi się nie tylko dla osób bezpośrednio związanych z przemy-

słem, ale dla szerszego gremium mającego wpływ na podniesienie świadomości społecznej w

tej dziedzinie.

Książka przeznaczona jest przede wszystkim dla studentów Wydziału Mechanicznego, po-

siadających podstawową wiedzę z zakresu chemii i inżynierii materiałowej. Tematyka książki

dobrana została głównie pod kątem przedmiotów prowadzonych w ramach specjalności Inży-

nieria Materiałów Konstrukcyjnych oraz Maszyny i Urządzenia dla Przemysłu Spożywczego.

Książka zawiera rozdziały poświęcone zjawisku korozji elektrochemicznej, korozji w różnych

środowiskach, metodom ochrony przed korozją oraz materiałom odpornym na korozję i służą-

cym do ochrony przeciwkorozyjnej. Zamieszczono również rozdział dotyczący podstawowych

metod badań korozyjnych.

Autorka pragnie podziękować dr inż. Zbigniewowi Ratajewiczowi, długoletniemu kierow-

nikowi Zakładu Elektrochemii w Politechnice Lubelskiej oraz dr inż. Józefowi Sawie, za po-

moc w opracowaniu materiałów z zakresu chemii i elektrochemii.

1. Podstawy zjawiska korozji

1.1. Korozja chemiczna i elektrochemiczna

Korozja to niszczenie materiału pod wpływem chemicznego lub elektrochemicznego od-

działywania środowiska.

Zjawisku korozji ulegają różnorodne materiały, nie tylko metaliczne. Obserwuje się nisz-

czące działanie środowiska na ceramikę, tworzywa sztuczne, kompozyty. Mechanizm korozji

różnych materiałów zależy od typu przewodności elektrycznej na granicy faz materiał-środowi-

sko i od rodzaju środowiska. Dla materiałów o wysokiej przewodności korozja ma charakter

głównie elektrochemiczny. Przy niskiej przewodności lub jej braku korozja zachodzi jako pro-

ces chemiczny lub fizykochemiczny.

W środowiskach, w których brak jest przewodności jonowej, proces niszczenia materiału

zachodzi według mechanizmu chemicznego. Do środowisk wywołujących korozję chemiczną

metali należą: gorące gazy spalinowe, ropa naftowa i jej pochodne, stopiona siarka, szereg sub-

stancji organicznych oraz suche gazy takie jak: H 2 S, H 2 , CO, CO 2 , Cl 2 , NH 3 .

Materiały przewodzące prąd elektryczny ulegają w środowiskach będących elektrolitami

korozji elektrochemicznej.

Typ przewodnictwa elektrycznego i jego wielkość zależą od rodzaju nośników i składu

materiału [11]. Przewodnictwo I rodzaju, czyli elektronowe , jest charakterystyczne dla metali

(wysoka przewodność właściwa 1/=10 4  -1 cm -1 ), grafitu (1/=10 3  -1 cm -1 ), niektórych węgli-

ków i azotków pierwiastków przejściowych, niektórych tlenków i siarczków np. FeS, PbS,

CuS, Fe 3 O 4 , MnO 2 . Przewodność dla takich związków zawiera się w przedziale 1010 3  -1 cm -

1 .

Przewodnictwo II rodzaju, czyli jonowe , występuje w przewodnikach elektrolitycznych,

np. roztworach wodnych dysocjujących soli, kwasów i zasad (1/ < 1  -1 cm -1 ), roztworach

stopionych dysocjujących soli i kwasów (1/<10  -1 cm -1 ), gazach zjonizowanych, układach

koloidalnych. Ponieważ przenoszenie ładunku jest związane w nich z transportem masy, mate-

riały tego typu ulegają zmianom składu chemicznego.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: