კოროზიის სიჩქარე არის მრავალფაქტორიანი პარამეტრი, რომელიც დამოკიდებულია როგორც გარე გარემო პირობებზე, ასევე მასალის შიდა თვისებებზე. ნორმატიულ და ტექნიკურ დოკუმენტაციაში არსებობს გარკვეული შეზღუდვები ლითონის განადგურების დასაშვებ მნიშვნელობებზე აღჭურვილობისა და სამშენებლო კონსტრუქციების მუშაობის დროს მათი უპრობლემოდ მუშაობის უზრუნველსაყოფად. ინჟინერიაში არ არსებობს უნივერსალური მეთოდი კოროზიის სიჩქარის დასადგენად. ეს გამოწვეულია ყველა ფაქტორის გათვალისწინების სირთულით. ყველაზე საიმედო მეთოდია ობიექტის ექსპლუატაციის ისტორიის შესწავლა.
კრიტერიუმი
ამჟამად, კოროზიის რამდენიმე მაჩვენებელი გამოიყენება საინჟინრო დიზაინში:
- შეფასების პირდაპირი მეთოდის მიხედვით: ლითონის ნაწილის მასის შემცირება ერთეულ ზედაპირზე - წონის მაჩვენებელი (გაზომილი გრამებში 1 მ2 1 საათის განმავლობაში); დაზიანების სიღრმე (ან კოროზიის პროცესის გამტარიანობა), მმ/წელი; კოროზიის პროდუქტების გამოთავისუფლებული გაზის ფაზის რაოდენობა; დროის ხანგრძლივობა, რომლის დროსაც ჩნდება პირველი კოროზიის დაზიანება; კოროზიის ცენტრების რაოდენობა ერთეულ ფართობზეზედაპირები, რომლებიც გაჩნდა გარკვეული პერიოდის განმავლობაში.
- ირიბად შეფასებული: ელექტროქიმიური კოროზიის დენის სიძლიერე; ელექტრული წინააღმდეგობა; ფიზიკური და მექანიკური მახასიათებლების ცვლილება.
პირველი პირდაპირი შეფასების მაჩვენებელი ყველაზე გავრცელებულია.
გაანგარიშების ფორმულები
ზოგად შემთხვევაში, წონის დაკლება, რომელიც განსაზღვრავს ლითონის კოროზიის სიჩქარეს, გვხვდება შემდეგი ფორმულით:
Vკპ=q/(St), სადაც q არის ლითონის მასის შემცირება, g;
S - ზედაპირის ფართობი, საიდანაც მასალა გადაიტანეს, m2;
t – დროის პერიოდი, საათი
ლითონის ფურცლისთვის და მისგან დამზადებული ჭურვისთვის, განსაზღვრეთ სიღრმის ინდექსი (მმ/წელი):
H=მ/ტ, მ არის მეტალში შეღწევის სიღრმე.
არის შემდეგი კავშირი ზემოთ აღწერილ პირველ და მეორე ინდიკატორებს შორის:
H=8, 76Vკპ/ρ, სადაც ρ არის მასალის სიმკვრივე.
ძირითადი ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ კოროზიის სიჩქარეზე
ფაქტორების შემდეგი ჯგუფები გავლენას ახდენს ლითონის განადგურების სიჩქარეზე:
- შიდა, დაკავშირებული მასალის ფიზიკურ და ქიმიურ ბუნებასთან (ფაზური სტრუქტურა, ქიმიური შემადგენლობა, ნაწილის ზედაპირის უხეშობა, მასალაში ნარჩენი და მოქმედი ძაბვები და სხვა);
- გარე (გარემოს პირობები, კოროზიული საშუალების მოძრაობის სიჩქარე, ტემპერატურა, ატმოსფეროს შემადგენლობა, ინჰიბიტორების ან სტიმულატორების არსებობა და სხვა);
- მექანიკური (კოროზიული ბზარების წარმოქმნა, ლითონის განადგურება ციკლური დატვირთვების ზემოქმედებით,კავიტაცია და გამაღიზიანებელი კოროზია);
- დიზაინის მახასიათებლები (ლითონის კლასის შერჩევა, ნაწილებს შორის ხარვეზები, უხეშობის მოთხოვნები).
ფიზიკური და ქიმიური თვისებები
ყველაზე მნიშვნელოვანი შიდა კოროზიის ფაქტორები შემდეგია:
- თერმოდინამიკური სტაბილურობა. წყალხსნარებში მისი დასადგენად გამოიყენება პურბეის საცნობარო დიაგრამები, რომლის აბსცისის ღერძის გასწვრივ გამოსახულია გარემოს pH და ორდინატთა ღერძის გასწვრივ, რედოქს პოტენციალი. პოზიტიური მიმართულებით პოტენციური ცვლა ნიშნავს მასალის უფრო მეტ სტაბილურობას. სავარაუდოთ, იგი განისაზღვრება, როგორც ლითონის ნორმალური წონასწორობის პოტენციალი. სინამდვილეში, მასალები სხვადასხვა სიჩქარით კოროზირდება.
- ატომის მდებარეობა ქიმიური ელემენტების პერიოდულ სისტემაში. კოროზიისადმი ყველაზე მგრძნობიარე ლითონები არის ტუტე და მიწის ტუტე ლითონები. კოროზიის სიჩქარე მცირდება ატომური რიცხვის მატებასთან ერთად.
- კრისტალური სტრუქტურა. მას აქვს ორაზროვანი ეფექტი განადგურებაზე. მსხვილმარცვლოვანი სტრუქტურა თავისთავად არ იწვევს კოროზიის ზრდას, მაგრამ ხელსაყრელია მარცვლის საზღვრების ინტერგრანულ შერჩევითი განადგურების განვითარებისათვის. ფაზების ერთგვაროვანი განაწილების მქონე ლითონები და შენადნობები კოროზირდება თანაბრად, ხოლო არაერთგვაროვანი განაწილებით კოროზირდება ფოკალური მექანიზმის მიხედვით. ფაზების ურთიერთგანლაგება ასრულებს ანოდისა და კათოდის ფუნქციას აგრესიულ გარემოში.
- ატომების ენერგეტიკული არაერთგვაროვნება კრისტალურ გისოსში. ყველაზე მაღალი ენერგიის მქონე ატომები განლაგებულია სახის კუთხეებშიმიკროუხეშები და ქიმიური კოროზიის დროს დაშლის აქტიური ცენტრებია. ამიტომ, ლითონის ნაწილების ფრთხილად დამუშავება (დაფქვა, გაპრიალება, დასრულება) ზრდის კოროზიის წინააღმდეგობას. ეს ეფექტი ასევე აიხსნება გლუვ ზედაპირებზე უფრო მკვრივი და უწყვეტი ოქსიდის ფენების წარმოქმნით.
საშუალო მჟავიანობის გავლენა
ქიმიური კოროზიის პროცესში წყალბადის იონების კონცენტრაცია გავლენას ახდენს შემდეგ პუნქტებზე:
- კოროზიის პროდუქტების ხსნადობა;
- დამცავი ოქსიდის ფენების წარმოქმნა;
- მეტალის განადგურების მაჩვენებელი.
როდესაც pH არის 4-10 ერთეულის დიაპაზონში (მჟავე ხსნარი), რკინის კოროზია დამოკიდებულია ობიექტის ზედაპირზე ჟანგბადის შეღწევის ინტენსივობაზე. ტუტე ხსნარებში კოროზიის სიჩქარე ჯერ მცირდება ზედაპირის პასივაციის გამო, შემდეგ კი, pH >13-ზე, იზრდება დამცავი ოქსიდის ფირის დაშლის შედეგად.
თითოეული ტიპის ლითონისთვის არსებობს განადგურების ინტენსივობის საკუთარი დამოკიდებულება ხსნარის მჟავიანობაზე. კეთილშობილი ლითონები (Pt, Ag, Au) მდგრადია კოროზიის მიმართ მჟავე გარემოში. Zn, Al სწრაფად ნადგურდება როგორც მჟავებში, ასევე ტუტეებში. Ni და Cd მდგრადია ტუტეების მიმართ, მაგრამ ადვილად კოროზირდება მჟავებში.
ნეიტრალური ხსნარების შემადგენლობა და კონცენტრაცია
კოროზიის სიჩქარე ნეიტრალურ ხსნარებში უფრო მეტად დამოკიდებულია მარილის თვისებებზე და მის კონცენტრაციაზე:
- მარილების ჰიდროლიზის დროსკოროზიულ გარემოში წარმოიქმნება იონები, რომლებიც მოქმედებენ როგორც მეტალის განადგურების აქტივატორები ან შემანელებელი (ინჰიბიტორები).
- ის ნაერთები, რომლებიც ზრდის pH-ს, ასევე ზრდის დესტრუქციული პროცესის სიჩქარეს (მაგალითად, სოდა ნაცარი), ხოლო ისინი, რომლებიც ამცირებენ მჟავიანობას, ამცირებს მას (ამონიუმის ქლორიდი).
- ხსნარში ქლორიდების და სულფატების არსებობისას დესტრუქცია აქტიურდება მარილების გარკვეული კონცენტრაციის მიღწევამდე (რაც აიხსნება ანოდის პროცესის გაძლიერებით ქლორიდისა და გოგირდის იონების გავლენით) და შემდეგ თანდათან მცირდება ჟანგბადის ხსნადობის შემცირების გამო.
მარილების ზოგიერთ სახეობას შეუძლია შექმნას უხსნადი ფილმი (მაგალითად, რკინის ფოსფატი). ეს ხელს უწყობს ლითონის დაცვას შემდგომი განადგურებისგან. ეს თვისება გამოიყენება ჟანგის ნეიტრალიზატორების გამოყენებისას.
კოროზიის ინჰიბიტორები
კოროზიის ინჰიბიტორები (ან ინჰიბიტორები) განსხვავდებიან მოქმედების მექანიზმით რედოქს პროცესზე:
- ანოდი. მათი წყალობით იქმნება პასიური ფილმი. ამ ჯგუფში შედის ნაერთები, რომლებიც დაფუძნებულია ქრომატებზე და ბიქრომატებზე, ნიტრატებზე და ნიტრიტებზე. ბოლო ტიპის ინჰიბიტორები გამოიყენება ნაწილების ურთიერთოპერაციული დაცვისთვის. ანოდური კოროზიის ინჰიბიტორების გამოყენებისას, ჯერ უნდა განისაზღვროს მათი მინიმალური დამცავი კონცენტრაცია, რადგან მცირე რაოდენობით დამატებამ შეიძლება გამოიწვიოს განადგურების სიჩქარის გაზრდა.
- კათოდი. მათი მოქმედების მექანიზმი ემყარება ჟანგბადის კონცენტრაციის შემცირებას და შესაბამისად კათოდური პროცესის შენელებას.
- დაფარვა. ეს ინჰიბიტორები იზოლირებენ ლითონის ზედაპირს უხსნადი ნაერთების წარმოქმნით, რომლებიც დეპონირდება დამცავ ფენად.
ბოლო ჯგუფში შედის ჟანგის ნეიტრალიზატორები, რომლებიც ასევე გამოიყენება ოქსიდების გასაწმენდად. ისინი ჩვეულებრივ შეიცავს ფოსფორის მჟავას. მისი გავლენით ხდება ლითონის ფოსფატირება - უხსნადი ფოსფატების ძლიერი დამცავი ფენის წარმოქმნა. ნეიტრალიზატორები გამოიყენება სპრეის იარაღით ან როლიკებით. 25-30 წუთის შემდეგ ზედაპირი იძენს თეთრ-ნაცრისფერ ფერს. კომპოზიციის გაშრობის შემდეგ გამოიყენება საღებავები და ლაქები.
მექანიკური მოქმედება
კოროზიის გაზრდას აგრესიულ გარემოში ხელს უწყობს ისეთი სახის მექანიკური მოქმედება, როგორიცაა:
- შიდა (ჩამოსხმის ან თერმული დამუშავების დროს) და გარე (გარედან გამოყენებული დატვირთვის გავლენის ქვეშ) სტრესები. შედეგად, ხდება ელექტროქიმიური არაერთგვაროვნება, მცირდება მასალის თერმოდინამიკური სტაბილურობა და წარმოიქმნება კოროზიული ბზარი. განსაკუთრებით სწრაფია განადგურება დაჭიმვის დატვირთვის ქვეშ (ბზარები წარმოიქმნება პერპენდიკულარულ სიბრტყეებზე) ჟანგვის ანიონების არსებობისას, მაგალითად, NaCl. ამ ტიპის განადგურებას დაქვემდებარებული მოწყობილობების ტიპიური მაგალითია ორთქლის ქვაბების ნაწილები.
- მონაცვლეობითი დინამიური მოქმედება, ვიბრაცია (კოროზიის დაღლილობა). ინტენსიურად მცირდება დაღლილობის ლიმიტი, წარმოიქმნება მრავალი მიკრობზარი, რომლებიც შემდეგ ერწყმის ერთ დიდს. ნომერიწარუმატებლობის ციკლები დიდწილად დამოკიდებულია ლითონებისა და შენადნობების ქიმიურ და ფაზურ შემადგენლობაზე. ტუმბოს ღერძი, ზამბარები, ტურბინის პირები და სხვა აღჭურვილობა ექვემდებარება ასეთ კოროზიას.
- ნაწილების ხახუნი. სწრაფი კოროზია გამოწვეულია ნაწილის ზედაპირზე დამცავი ფირების მექანიკური ცვეთა და გარემოსთან ქიმიური ურთიერთქმედებით. სითხეში განადგურების სიჩქარე უფრო დაბალია, ვიდრე ჰაერში.
- კავიტაციის გავლენა. კავიტაცია ხდება მაშინ, როდესაც სითხის ნაკადის უწყვეტობა ირღვევა ვაკუუმური ბუშტების წარმოქმნის შედეგად, რომლებიც იშლება და ქმნის პულსირებულ ეფექტს. შედეგად, ხდება ადგილობრივი ხასიათის ღრმა დაზიანება. ამ ტიპის კოროზია ხშირად გვხვდება ქიმიურ აპარატში.
დიზაინის ფაქტორები
აგრესიულ პირობებში მომუშავე ელემენტების დაპროექტებისას მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული, რომ კოროზიის მაჩვენებელი იზრდება შემდეგ შემთხვევებში:
- სხვადასხვა ლითონების შეხებისას (რაც მეტია მათ შორის ელექტროდის პოტენციალის სხვაობა, მით უფრო მაღალია განადგურების ელექტროქიმიური პროცესის დენის ძალა);
- მექანიკური სტრესის კონცენტრატორების თანდასწრებით (ღარები, ღარები, ხვრელები და სხვა);
- დამუშავებული ზედაპირის დაბალი სისუფთავით, რადგან ეს იწვევს ადგილობრივ მოკლედ შერთვის გალვანურ წყვილებს;
- აპარატის ცალკეული ნაწილების ტემპერატურის მნიშვნელოვანი სხვაობით (წარმოიქმნება თერმული გალვანური უჯრედები);
- სტაგნაციის ზონების არსებობისას (სლოტები, ხარვეზები);
- ფორმირებისასნარჩენი ძაბვები, განსაკუთრებით შედუღებულ სახსარში (მათი აღმოსაფხვრელად საჭიროა უზრუნველყოს თერმული დამუშავება - დამუშავება).
შეფასების მეთოდები
აგრესიულ გარემოში ლითონების განადგურების სიჩქარის შესაფასებლად რამდენიმე გზა არსებობს:
- ლაბორატორია - სინჯების ტესტირება რეალურთან ახლოს ხელოვნურად სიმულირებულ პირობებში. მათი უპირატესობა ის არის, რომ საშუალებას გაძლევთ შეამციროთ სწავლის დრო.
- მინდორი - გამართული ბუნებრივ პირობებში. მათ დიდი დრო სჭირდებათ. ამ მეთოდის უპირატესობაა ინფორმაციის მოპოვება ლითონის თვისებების შესახებ შემდგომი მუშაობის პირობებში.
- მზა ლითონის ობიექტების ადგილზე ტესტირება ბუნებრივ გარემოში.
