Metallkorrosion och metoder för att förhindra det

Vad är korrosion?

Funktionella föremål eller arkitektoniska element gjorda av metaller och deras legeringar utsätts dagligen för olika miljöfaktorer. Detta orsakar nedbrytning av material på grund av kemisk eller elektrokemisk reaktion , vilket kallas korrosion (kemisk eller elektrokemisk, respektive). Korrosion kallas ofta rost , vilket hänvisar till metallmaterial. När rost inträffar, täcks en metallyta av den karakteristiska röda lacken som kallas rost . Rost är inte en individuell kemisk förening utan ett lager av oxider, hydroxider och järnsalter (som produceras genom oxidation av järn och dess legeringar, såsom stål). Miljöfaktorer som orsakar korrosion:

• atmosfärisk nederbörd,
• fuktighet,
• miljöföroreningar (t.ex. svaveloxider, kväveoxider, damm),
• otillräcklig pH-nivå,
• materialspänning,
• förekomst av bioorganismer,
• kontakt med jord.

Kemisk och elektrokemisk korrosion

Kemisk korrosion Kemisk korrosion uppstår i en miljö där det inte finns någon jonledningsförmåga, så vanligtvis i närvaro av avgaser, petroleum, vissa organiska ämnen eller gaser som väte, vätesulfid, kolmonoxid (II) eller klor . Kemisk korrosion kallas ibland torrkorrosion. Vanligtvis kommer hela ytan av det korroderande materialet i kontakt med det frätande medlet. Detta utgör dock normalt inte någon betydande risk för strukturen. Elektrokemisk korrosion Det förekommer i en miljö som kan leda elektriska laddningar (i elektrolyter). Ett exempel på en sådan miljö är vatten som innehåller lösta gaser eller salter. I ett sådant fall bildas lokala galvaniska celler (t.ex. vid kontaktpunkten med fukt) på materialytan. Närvaron av en elektrolyt gör att kretsen sluts. Elektrokemisk korrosion resulterar i oxidation på metallytor och bildandet av en brun avlagring (rost).

Metallkorrosion och passivering

En metallyta som vidrör ett frätande ämne oxideras under dess inverkan; den täcks av ett lager av metalloxid. Detta är inte alltid oönskat. Passivering är ett fenomen där ett tillräckligt fast oxidskikt bildas som är starkt bundet till metallytan. Det är tänkt att skydda materialet mot ytterligare nedbrytning (ytterligare oxidation). Passivering kan observeras till exempel på aluminium . Även om det är en högreaktivitetsmetall visar den motståndskraft mot korrosion, vilket är tack vare passivering. Metaller utsätts vanligtvis för passiveringsprocesser, eftersom det är en av antikorrosionsteknikerna. Men passivering finns också i naturen. Det kan observeras på koppar, vars yta kan täckas med en grön matfärgning som kallas "patina".

Är det bara metaller som blir korroderade?

Föremål gjorda av metaller eller deras legeringar bryts vanligtvis ned på grund av kemisk eller elektrokemisk korrosion. Den elektrokemiska korrosionen av järn, stål, koppar eller aluminium är vanlig, men den påverkar också andra material, inte bara metalliska ; till exempel kan vi observera kemisk korrosion av betong . Material (andra än metaller) som kan korrodera:

• betong och armerad betong,
• plast ,
• trä,
• keramik.

Korrosionsprocesserna för varje material är olika. Korrosion beror till stor del på typen av elektrisk ledningsförmåga vid gränssnittet material/miljö. Även typen av miljö där materialet finns är viktig. För kroppar som har hög konduktivitet hanterar vi vanligtvis elektrokemisk korrosion. I fallet med låg (eller noll) konduktivitet är korrosion mycket mer kemisk (eller fysikalisk-kemisk) till sin natur.

Anti-korrosionstekniker

Korrosion kan inte helt elimineras . Alla anti-korrosionstekniker syftar till att hämma den processen. Ädelmetaller som finns naturligt i obunden form kräver inget korrosionsskydd. Dessa inkluderar guld eller platina. Metoder för att skydda mot korrosion:

• eliminera de faktorer som är ansvariga för korrosion från miljön, till exempel eliminera fukt, använda jonbytare för att avlägsna salter lösta i vatten, neutralisera sura ämnen;
• använda ämnen som bromsar korrosionen (inhibitorer);
• ändra metallens elektriska potential;
• använda skyddande beläggningar. En metall kan täckas med en annan metall som är mer ädel (isoleringsbeläggning) eller mindre ädel (avskärmande beläggning) än den som skyddas;
• användning av icke-organiska beläggningar, t.ex. glasaktiga emaljer, kromatbeläggningar;
• med användning av organiska beläggningar, t.ex. polymermaterial eller täckfärger.

Beläggningar är ett populärt korrosionsskydd. De appliceras genom att föremålet sänks ned i en smält metall ( varmbeläggning ) eller tas från en vattenlösning av elektrolyt, genom elektrolysbeläggning . En mindre populär metod är metallsprutning , som utförs med en sprutpistol. Den mest populära skyddsmetallen är zink . Den används speciellt som beläggning för stål eller gjutjärn. En zinkbeläggning uppvisar goda skyddsegenskaper trots sin lägre termodynamiska stabilitet jämfört med järn. Men samtidigt som metallföremålet skyddas mot nedbrytning kan zinken i sig korrodera när den utsätts för fukt. Hållbarheten hos en zinkbeläggning beror inte bara på dess tjocklek utan också på de miljöförhållanden under vilka föremålet används. Beroende på appliceringssättet elförzinkar vi eller varmförzinkar vi

Ekonomiska effekter av korrosion på global skala

Korrosion är en global fråga. Vi fortsätter att registrera skador och dödsfall, ekonomiska förluster och negativa miljöeffekter orsakade av korrosion av material. Korrosion kan leda till allvarliga fel i trycktankar, flygplanskomponenter och dragutrustning. Som Mohmmad A. Jafar Mazumder indikerar i sin artikel med titeln Global Impact of Corrosion: Occurrence, Cost and Mitigation (2020) , varierar den typiska underhållskostnaden för korrosionsrelaterade problem för ett visst land från 1–5 %av dess bruttonationalprodukt. Under 2013 genomförde NACE International en global studie om de ekonomiska effekterna av korrosion. Den syftade bland annat till att visa hur viktigt det är att integrera antikorrosionsteknik med ledningssystem. Enligt den publicerade rapporten uppskattas kostnaden för korrosion till 2,5 biljoner dollar, det vill säga 3,4 %av global BNP, vilket innebär att länder över hela världen varje år måste budgetera betydande belopp för att bekämpa korrosion. Källor: https://irispublishers.com/gjes/fulltext/global-impact-of-corrosion-occurrence-cost-and-mitigation.ID.000618.php https://psk.org.pl/aktualnosci/ekonomiczne-skutki -korozji