Coroziunea este un proces prin care fierul este degradat de prezența diferiților agenți oxidanți în mediu. Coroziunea ia multe forme și poate avea multe cauze. Un exemplu comun este procesul de ruginire, în care fierul se oxidează în prezența umidității. Coroziunea este o problemă serioasă pentru producătorii de clădiri, bărci, avioane, mașini și alte produse metalice. De exemplu, atunci când fierul este folosit ca parte a unei punți, integritatea structurală a fierului, care poate fi deteriorată de coroziune, este esențială pentru siguranța persoanelor care folosesc podul. Consultați Pasul 1 de mai jos pentru a începe să învățați cum să protejați fierul de amenințarea coroziunii și cum să încetiniți rata de coroziune.
Etapa
Metoda 1 din 3: Înțelegerea tipurilor comune de coroziune a fierului
Deoarece astăzi se folosesc atât de multe tipuri diferite de fier, constructorii și producătorii trebuie să se protejeze împotriva multor tipuri de coroziune. Fiecare fier are proprietăți electrochimice unice care determină la ce tip de coroziune (dacă există) este susceptibil. Tabelul de mai jos descrie câteva fiare de călcat obișnuite și tipurile de coroziune pe care le pot suferi.
| Fier | Vulnerabilitate la coroziunea fierului | Tehnici generale de prevenire | Activitate galvanică * |
|---|---|---|---|
| Oțel inoxidabil (pasiv) | Atac uniform, galvanic, perforat, crăpat (toate în principal în apă de mare) | Curățare, acoperire de protecție sau sigiliu | Scăzut (formele inițiale de coroziune formează un strat protector de oxidare) |
| Fier | Atac uniform, galvanic, crack | Curățare, acoperire sau sigiliu de protecție, galvanizare, antirugină | Înalt |
| Alamă | Atac uniform, dezincificare, stres | Curățare, acoperire de protecție sau sigiliu (de obicei ulei sau lac), adăugarea de plumb, aluminiu sau arsen în aliaje | În prezent |
| Aluminiu | Galvanic, găuri, fisuri | Curățare, acoperire sau etanșare de protecție, anod, galvanizare, protecție catodică, izolație electrică | Ridicat (coroziunea inițială formează un strat de oxidare rezistent) |
| Cupru | Galvanic, gaură, petă estetică | Curățarea, acoperirea de protecție sau etanșarea, adăugarea de nichel la aliajele metalice (în special pentru saramură) | Scăzută (coroziunea inițială formează o patină de reținere) |
* Vă rugăm să rețineți că coloana „Activitate galvanică” se referă la activitatea chimică aferentă fierului, așa cum este descris de tabelul galvanic al sursei de referință. În sensul acestui tabel, „cu cât este mai mare activitatea galvanică a fierului, cu atât mai rapid va suferi coroziune galvanică atunci când este combinată cu fier mai puțin activ”.
Pasul 1. Prevenirea coroziunii de atac uniform protejând suprafața fierului
Coroziunea uniformă de atac (uneori scurtată la coroziune „uniformă”) este un tip de coroziune care apare, în consecință, în mod uniform peste suprafețele metalice expuse. În acest tip de coroziune, întreaga suprafață a fierului este atacată de coroziune și, astfel, coroziunea se desfășoară într-un ritm uniform. De exemplu, dacă un acoperiș metalic neprotejat este expus în mod regulat la ploaie, întreaga suprafață a acoperișului va fi în contact cu aceeași cantitate de apă și astfel se va coroda la o rată uniformă. Cea mai ușoară modalitate de a proteja împotriva atacului uniform este de obicei plasarea unei bariere de protecție între boabe și agentul coroziv. Acestea ar putea fi o serie de lucruri - vopsea, garnituri de etanșare sau „o” soluție electrochimică, cum ar fi o acoperire de zinc pentru zincare.
În situații subterane sau de imersiune, un scut catodic este, de asemenea, o opțiune bună
Pasul 2. Prevenirea coroziunii galvanice prin tăierea fluxului de ioni de la un fier la altul
O formă importantă de coroziune care poate apărea indiferent de rezistența fizică a fierului implicat este coroziunea galvanică. Coroziunea galvanică apare atunci când două fiare de călcat cu potențiale de electrod diferite intră în contact cu prezența unui electrolit (cum ar fi apa sărată) care creează o cale de conducere electrică între ele. Când se întâmplă acest lucru, ionii de fier curg de la fierul mai activ la cel mai puțin activ, determinând fierul mai activ să se corodeze mai repede și fierul mai puțin activ să se corodeze mai lent. În termeni practici, aceasta înseamnă că coroziunea se va dezvolta pe fierul mai activ la punctul de contact dintre cele două fiare de călcat.
- Orice metodă de protecție care împiedică fluxul de ioni între fiare de călcat poate opri coroziunea galvanică. Acordarea unui strat protector de fier poate ajuta la prevenirea electroliților din mediul înconjurător, creând o cale de conducere electrică între cele două fiare de călcat, care procesele de ecranare electrochimică, cum ar fi galvanizarea și anodul, funcționează bine. De asemenea, puteți preveni coroziunea galvanică a zonelor izolatoare electric de fier în contact.
- În plus, utilizarea protecției catodice sau anodice poate proteja fierul important de coroziunea galvanică. Vedeți mai jos pentru mai multe informații.
Pasul 3. Prevenirea coroziunii prin scufundări protejând suprafața fierului, evitând sursele de clorură din mediu și evitând zgârieturile și zgârieturile
Pittingul este o formă de coroziune care are loc la scară microscopică, dar poate avea consecințe majore. Găurile sunt o preocupare majoră pentru fierul care își obține rezistența la coroziune dintr-un strat subțire de compus pasiv de pe suprafața sa, deoarece această formă de coroziune poate duce la defecțiuni structurale în situațiile în care un strat de protecție l-ar împiedica în mod normal. Găurile apar în cazul în care o mică bucată de fier își pierde stratul de protecție pasiv. Când se întâmplă acest lucru, coroziunea galvanică apare la scară microscopică, ducând la formarea unor găuri mici în fier. În această gaură, mediul devine bogat în acid, ceea ce accelerează procesul. Găurile sunt de obicei prevenite prin aplicarea unui strat protector pe suprafața metalică și / sau folosirea protecției catodice.
Expunerea la un mediu bogat în cloruri (cum ar fi, de exemplu, apa sărată) poate accelera procesul de perforație
Pasul 4. Preveniți fisurarea prin coroziune prin minimizarea spațiilor înguste în proiectarea obiectului
Coroziunea fisurilor apare în spațiile obiectelor metalice în care accesul la fluidul din jur (aer sau lichid) este foarte slab - de exemplu, sub șuruburi, sub șaibe, sub baloane sau între articulațiile balamalei. Coroziunea crăpăturilor apare atunci când decalajul dintre suprafețele metalice este suficient de mare pentru a permite pătrunderea lichidului, dar suficient de îngust, astfel încât lichidul să scape greu și să devină stagnant. Mediul din acest spațiu mic devine coroziv și fierul începe să se corodeze într-un proces similar cu coroziunea fisurilor. Prevenirea fisurării prin coroziune este, în general, o problemă de proiectare. Prin minimizarea prezenței golurilor înguste în construcția obiectelor metalice prin acoperirea acestor goluri sau asigurarea circulației, este posibil să se minimizeze coroziunea fisurilor.
Coroziunea fisurilor este o preocupare deosebită la manipularea fierului, cum ar fi aluminiul care are un strat de protecție exterior pasiv, deoarece mecanismele de coroziune a fisurilor pot contribui la defalcarea acestui strat
Pasul 5. Preveniți coroziunea fisurilor de stres utilizând numai sarcini sigure și / sau recoacere
Cracarea prin coroziune prin stres (SCC) este o formă de defecțiune structurală legată de coroziune, care este o preocupare pentru inginerii care proiectează structuri de construcții care să susțină sarcini critice. Odată cu apariția SCC, fierul care susține sarcina formează fisuri și fracturi sub limita sa de încărcare - în cazuri severe, într-o măsură mai mică. În prezența ionilor corozivi, fisuri microscopice mici în fier cauzate de stresul de întindere a sarcinilor grele se răspândesc pe măsură ce ionii corozivi ajung la vârful fisurii. Acest lucru determină creșterea lentă a fisurii și poate duce la defecțiuni structurale. SCC este deosebit de periculos deoarece poate apărea chiar și în prezența materialelor care sunt în general mai puțin corozive pentru fier. Aceasta înseamnă că această coroziune dăunătoare apare în timp ce restul suprafeței fierului nu este afectată.
- Prevenirea SCC este parțial o problemă de proiectare. De exemplu, selectarea materialelor care sunt rezistente la SCC în mediul în care va funcționa fierul și asigurarea faptului că materialul feros este testat corespunzător la stres poate ajuta la prevenirea SCC. În plus, procesul de întărire a fierului poate elimina stresul rezidual din proiectare.
- SCC a fost cunoscut a fi exacerbat de temperaturile ridicate și de prezența fluidelor dizolvate care conțin clorură.
Metoda 2 din 3: Prevenirea coroziunii cu soluții pentru casă
Pasul 1. Vopsiți suprafața de fier
Probabil cea mai comună și mai ieftină metodă de protejare a fierului împotriva coroziunii este acoperirea pur și simplu cu un strat de vopsea. Procesul de coroziune implică umezeală și agenți oxidanți care interacționează cu suprafața fierului. În acest fel, dacă fierul este acoperit cu o barieră de protecție împotriva vopselei, nici umezeala, nici agenții de oxidare nu pot intra în contact cu fierul în sine și nu apare coroziunea.
- Cu toate acestea, vopseaua în sine este predispusă la degradare. Vopsiți din nou ori de câte ori ceva este ciobit, uzat sau deteriorat. Dacă vopseaua se degradează astfel încât fierul este expus, asigurați-vă că verificați dacă există coroziune sau deteriorarea fierului expus.
-
Există multe metode pentru vopsirea suprafețelor metalice. Lucrătorii din metal folosesc adesea mai multe dintre aceste metode pentru a se asigura că toate obiectele metalice primesc o acoperire temeinică. Mai jos sunt câteva exemple de metode cu comentarii despre utilizarea lor:
- Perie - utilizată pentru spații greu accesibile.
- Rolă - utilizată pentru a acoperi spații mari. Ieftin și ușor.
- Pulverizare cu aer - folosit pentru a acoperi spații mari. Mai rapid, dar nu la fel de ușor ca o rolă (risipă de vopsea).
- Spray fără aer / Spray electrostatic fără aer - utilizat pentru acoperirea spațiilor mari. Rapid și permite diferite grade de consistență groasă / subțire. Nu este atât de risipitor ca apa pulverizată obișnuită. Echipamentul este destul de scump.
Pasul 2. Folosiți vopsea marină pentru fierul expus la apă
Obiectele metalice care sunt în mod regulat (sau constant) în contact cu apa, cum ar fi bărcile, necesită vopsea specială pentru a proteja împotriva probabilității ridicate de coroziune. În această situație, coroziunea „normală” sub formă de rugină nu este singura preocupare (deși este destul de mare), deoarece viața marină (balanele etc.) poate crește pe fier neprotejat care poate fi o sursă de uzură și coroziune suplimentară. Pentru a proteja obiecte metalice precum bărci și altele, asigurați-vă că utilizați o vopsea epoxidică marină de înaltă calitate. Acest tip de vopsea nu numai că protejează fierul de umezeală, ci previne și creșterea vieții marine la suprafața sa.
Pasul 3. Aplicați ungere de protecție la piesele metalice în mișcare
Pentru suprafețele metalice plane și statice, vopseaua face o treabă excelentă de a menține umezeala departe și de a preveni coroziunea fără a afecta utilitatea fierului. Cu toate acestea, vopseaua nu este de obicei potrivită pentru mișcarea pieselor metalice. De exemplu, dacă vopsiți pe o balamală a ușii, atunci când vopseaua se usucă, aceasta va ține balama, blocând mișcarea acesteia. Dacă forțați ușa să se deschidă, vopseaua se va sparge, lăsând loc pentru umezeală să ajungă la fier. O alegere mai bună pentru piesele feroase, cum ar fi balamalele, îmbinările, arborii și așa mai departe este o lubrifiere adecvată insolubilă în apă. Acest strat detaliat de lubrifiant va respinge umezeala asigurând în același timp o mișcare lină și ușoară a pieselor metalice.
Deoarece lubrifianții nu se usucă la loc ca vopseaua, se pot degrada în timp și necesită reutilizare regulată. Re-aplicați periodic lubrifierea pe piesele metalice pentru a vă asigura că acestea rămân eficiente ca sigiliu de protecție
Pasul 4. Curățați bine suprafața metalică înainte de vopsire sau lubrifiere
Indiferent dacă folosiți vopsea obișnuită, vopsea marină sau lubrifiere / etanșare de protecție, trebuie să vă asigurați că fierul de călcat este curat și uscat înainte de a începe procesul de aplicare. Asigurați-vă că fierul de călcat nu conține murdărie, grăsime, reziduuri de sudură sau coroziune existente, deoarece acest lucru vă poate pierde efortul contribuind la coroziune în viitor.
- Solul, uleiul și alte resturi pot interfera cu vopseaua și lubrifierea, împiedicând vopseaua sau lubrifiantul să adere direct la suprafața metalică. De exemplu, dacă vopsiți pe o foaie de oțel cu o bucată de fier deasupra, vopseaua se va usca deasupra grindului, lăsând spațiu gol în fierul de dedesubt. Dacă și când caderea ascuțitorului. Partea expusă va fi susceptibilă la coroziune.
- Dacă vopsiți sau lubrifiați o suprafață de fier cu coroziune preexistentă, obiectivul dvs. ar trebui să fie de a face suprafața cât mai netedă și normală posibil pentru a asigura cea mai bună aderență posibilă a etanșării la fier. Utilizați o perie de sârmă, hârtie de nisip și / sau un agent de îndepărtare a ruginii chimice pentru a îndepărta cât mai multă coroziune posibil.
Pasul 5. Păstrați produsele din fier neprotejate departe de umiditate
După cum sa menționat mai sus, majoritatea formelor de coroziune sunt exacerbate de umiditate. Dacă nu puteți aplica un strat protector de vopsea sau sigiliu pe fierul de călcat, trebuie să aveți grijă să vă asigurați că nu este expus umezelii. Efortul de a păstra uscate uneltele de fier neprotejate le poate crește utilitatea și le poate prelungi durata de viață efectivă. Dacă fierul dvs. este expus la apă sau umezeală, asigurați-vă că îl curățați și îl uscați imediat după utilizare pentru a preveni pornirea coroziunii.
Pe lângă monitorizarea expunerii la umiditate în timpul utilizării, asigurați-vă că depozitați obiecte metalice în interior, într-un loc curat și uscat. Pentru obiectele mari care nu se potrivesc într-un dulap sau dulap, acoperiți articolul cu o cârpă. Acest lucru ajută la respingerea umezelii din aer și previne acumularea prafului la suprafață
Pasul 6. Asigurați-vă că suprafața metalică este cât mai curată posibil
După fiecare utilizare a unui obiect metalic, indiferent dacă metalul este vopsit sau nu, asigurați-vă că ați curățat suprafața funcțională, îndepărtând orice murdărie, grăsime sau praf. Acumularea de murdărie pe suprafața metalică poate contribui la uzura fierului și / sau a învelișului său protector, ducând la coroziune în timp.
Metoda 3 din 3: Prevenirea coroziunii cu soluții electrochimice avansate
Pasul 1. Folosiți procesul de galvanizare
Fierul galvanizat este fierul care a fost acoperit cu un strat subțire de zinc pentru a-l proteja de coroziune. Zincul este mai activ din punct de vedere chimic decât fierul de bază, deci se oxidează atunci când este expus la aer. Odată ce stratul de zinc este oxidat, acesta formează un strat protector, prevenind coroziunea suplimentară a fierului subiacent. Cel mai obișnuit tip de galvanizare astăzi este un proces numit galvanizare la cald prin care o bucată de fier (de obicei din oțel) este scufundată în zinc topit fierbinte pentru a obține o acoperire uniformă.
-
Acest proces implică manipularea substanțelor chimice industriale, dintre care unele sunt periculoase la temperatura camerei, la temperaturi foarte ridicate și nu ar trebui încercate de nimeni altul decât un profesionist instruit. Mai jos sunt pașii de bază ai procesului de zincare la cald pentru oțel:
- Oțelul este curățat cu o soluție fierbinte pentru a îndepărta murdăria, uleiul, vopseaua etc., apoi se clătește bine.
- Oțelul este scufundat în acid pentru a îndepărta solzii morii, apoi se clătește.
- Un material numit „flux” se aplică oțelului și se lasă să se usuce. Acest lucru ajută stratul final de zinc să adere la oțel.
- Oțelul este scufundat în zinc fierbinte și lăsat să atingă temperatura zincului.
- Oțelul este răcit într-un „rezervor de răcire” umplut cu apă.
Pasul 2. Folosiți anodul sacrificial
O modalitate de a proteja obiectele feroase de coroziune este de a atașa electric un metal mic și reactiv numit „anod de sacrificiu”. Datorită relației electrochimice dintre corpul de fier mai mare și corpul reactiv mic (care este descris pe scurt mai jos), doar fierul mic și reactiv va suferi coroziune, lăsând fierul important și important intact. Când anodul de sacrificiu se corodează complet, acesta trebuie înlocuit sau fierul mai mare se va coroda. Această metodă de protecție împotriva coroziunii este de obicei utilizată pentru structurile îngropate, cum ar fi rezervoarele subterane de depozitare sau obiectele care sunt în contact constant cu apa, cum ar fi ambarcațiunile.
- Anodul sacrificial este format din mai multe tipuri diferite de fier reactiv. Zincul, aluminiul și magneziul sunt cele mai comune trei fiare de călcat utilizate în acest scop. Datorită proprietăților chimice ale acestor materiale, zincul și aluminiul sunt utilizate în mod obișnuit pentru materialele feroase din apa sărată, în timp ce magneziul este mai potrivit în scopuri de apă dulce.
- Anodii sacrificiali pot fi utilizați datorită procesului chimic de coroziune în sine. Când un obiect din fier se corodează, se formează în mod natural zone care sunt chimic similare cu anodul și catodul dintr-o celulă electrochimică. Electronii curg de la anod la suprafața fierului către electrolitul din jur. Deoarece anodul de sacrificiu este foarte reactiv în comparație cu fierul protejat, obiectul în sine devine extrem de catodic prin comparație și, astfel, electronii curg din anodul de sacrificiu, determinându-l să se corodeze, dar nu și restul fierului.
Pasul 3. Folosiți „curentul impresionat”
Deoarece procesul electrochimic din spatele coroziunii fierului implică fluxul de electricitate sub formă de electroni care curg din fier, este posibil să se utilizeze o sursă externă de curent electric pentru a controla fluxul coroziv și a preveni coroziunea. Acest proces (numit „curent impresionat”) este o sarcină continuă de fier negativă pe fierul protejat. Această încărcare copleșește fluxul provocând scurgerea electronilor din fier, prevenind coroziunea. Acest tip de protecție este de obicei utilizat pentru structurile de fier îngropate, cum ar fi rezervoarele de depozitare și conductele.
- Rețineți că tipul de curent electric utilizat pentru sistemele de protecție a curentului imprimat este de obicei curent continuu (DC).
- De obicei, un curent impresionat care previne coroziunea este generat prin îngroparea a doi anodi de fier în pământ lângă un obiect metalic protejat. Curentul electric este trimis prin firul izolator la anod, care apoi curge prin sol și în obiectul metalic. Electricitatea curge prin obiecte de fier și apoi revine la sursa de electricitate (generatoare, redresoare etc.) prin fire izolatoare.
Pasul 4. Folosiți anodizarea
Anodizarea este un strat special de protecție a suprafeței folosit pentru a proteja fierul de coroziune. Dacă ați văzut vreodată un carabină de fier de culoare deschisă, ați văzut o suprafață de fier anodizată colorată. În loc să implice aplicarea fizică a unui strat protector, cum ar fi vopseaua, anodizarea folosește un curent electric pentru a oferi fierului un strat protector care previne aproape toate formele de coroziune.
- Procesul chimic din spatele anodizării implică faptul că multe fiare de călcat, precum aluminiul, formează în mod natural produse chimice numite oxizi atunci când sunt în contact cu oxigenul din aer. Rezultatul este că fierul are în mod normal un strat subțire de oxid exterior care protejează (în grade diferite, în funcție de fier) împotriva coroziunii ulterioare. Curentul electric utilizat în procesul de anodizare creează de obicei o construcție mai groasă a acestui oxid pe suprafața fierului decât de obicei, oferind o protecție excelentă împotriva coroziunii.
-
Există mai multe moduri diferite de a dona fier. Mai jos sunt pașii de bază ai unuia dintre procesele de anodizare. Consultați Cum se anodizează aluminiu pentru mai multe informații.
- Aluminiul se curăță și se unge.
- Impuritățile de pe suprafața de aluminiu sunt îndepărtate cu o soluție de smut.
- Aluminiu este plasat într-o baie acidă la curent și temperatură constante (de exemplu, 12 amperi / mp și 70-72 grade F (21-22 grade C).
- Aluminiu este îndepărtat și clătit.
- Aluminiul este introdus opțional în colorant la 38-60 grade C (100-140 grade F).
- Aluminiu este etanșat prin scufundarea acestuia în apă clocotită timp de 20-30 de minute.
Pasul 5. Folosiți fierul pasiv
După cum sa menționat mai sus, o parte din fier formează în mod natural un strat protector de oxid atunci când este expus la aer. Unele fier formează acest strat de oxid atât de eficient încât devine inactiv chimic. Spunem că fierul este „pasiv” în raport cu un proces „pasiv” în care devine mai puțin reactiv. În funcție de utilizare, este posibil ca obiectele pasive din fier să nu aibă „nevoie” de protecție suplimentară pentru a le face rezistente la coroziune.
-
Un exemplu bine cunoscut de fier pasiv este oțelul inoxidabil. Oțelul inoxidabil este un aliaj obișnuit de oțel și crom care rezistă la coroziune în majoritatea condițiilor fără a necesita protecție. Pentru majoritatea utilizărilor zilnice, coroziunea nu este de obicei o problemă cu oțelul inoxidabil.
Cu toate acestea, trebuie spus că, în anumite condiții, oțelul inoxidabil nu este 100% rezistent la coroziune - de exemplu, în apă sărată. În mod similar, multe fiare de călcat pasive devin non-pasive în condiții meteorologice extreme și, prin urmare, nu sunt potrivite pentru toate aplicațiile
sfaturi
- Fiți conștienți de coroziunea inter-granulară. Acest lucru afectează capacitatea fierului de a fi modelat sau manipulat și reduce rezistența generală a fierului.
- American Boat and Yacht Council recomandă în general legarea bărcii. Cu toate acestea, bărcile din aluminiu și oțel nu trebuie lipite pentru a preveni corodarea fierului.
Avertizare
- Nu lăsați niciodată piese metalice puternic corodate în vehicule sau bărci. Gradul de coroziune variază, dar orice coroziune poate indica deteriorări structurale grave. Pentru siguranță, înlocuiți sau eliminați toate semnele de coroziune a fierului.
- Când utilizați un anod de sacrificiu, nu-l vopsiți. Acest lucru ar face imposibilă trecerea electronilor în împrejurimi, îndepărtându-i puterea de prevenire a coroziunii.
