Korozija je proces, pri katerem se železo razgradi zaradi prisotnosti različnih oksidantov v okolju. Korozija ima različne oblike in ima lahko veliko vzrokov. Eden pogostih primerov je proces rjavenja, pri katerem železo oksidira v prisotnosti vlage. Korozija je resen problem proizvajalcev zgradb, čolnov, letal, avtomobilov in drugih kovinskih izdelkov. Na primer, ko se železo uporablja kot del mostu, je strukturna celovitost železa, ki se lahko poškoduje zaradi korozije, ključnega pomena za varnost ljudi, ki uporabljajo most. Glejte 1. korak spodaj, če se želite naučiti, kako zaščititi železo pred nevarnostjo korozije in kako upočasniti hitrost korozije.
Korak
Metoda 1 od 3: Razumevanje običajnih vrst korozije železa
Ker se danes uporablja toliko različnih vrst železa, se morajo gradbeniki in proizvajalci zaščititi pred številnimi vrstami korozije. Vsako železo ima edinstvene elektrokemijske lastnosti, ki določajo, za katero vrsto korozije (če obstaja) je dovzetna. Spodnja tabela opisuje nekaj običajnih likalnikov in vrste korozije, do katerih lahko pride.
| Železo | Ranljivost proti koroziji železa | Splošne preventivne tehnike | Galvanska dejavnost* |
|---|---|---|---|
| Nerjaveče jeklo (pasivno) | Enotni napad, galvanski, perforiran, razpokan (vse pretežno v morski vodi) | Čiščenje, zaščitni premaz ali tesnilo | Nizka (začetne oblike korozije tvorijo zaščitno oksidacijsko plast) |
| Železo | Enoten napad, galvansko, razpoka | Čiščenje, zaščitni premaz ali tesnilo, pocinkanje, proti rji | Visok |
| Medenina | Enotni napad, dezincifikacija, stres | Čiščenje, zaščitni premaz ali tesnilo (običajno olje ali lak), dodajanje svinca, aluminija ali arzena v zlitine | Trenutno |
| Aluminij | Galvansko, luknje, razpoke | Čiščenje, zaščitni premaz ali tesnilo, anoda, pocinkanje, katodna zaščita, električna izolacija | Visoka (začetna korozija tvori odporno oksidacijsko plast) |
| baker | Galvanska, luknjasta, estetska madež | Čiščenje, zaščitni premaz ali tesnjenje, dodajanje niklja kovinskim zlitinam (zlasti za slanico) | Nizka (začetna korozija tvori zadrževalno patino) |
*Upoštevajte, da se stolpec »galvanska aktivnost« nanaša na s tem povezano kemično aktivnost železa, kot je opisano v galvanski tabeli referenčnega vira. Za namene te tabele "višja kot je galvanska aktivnost železa, hitreje bo podlegel galvanski koroziji v kombinaciji z manj aktivnim železom."
Korak 1. Preprečite enakomerno napadno korozijo z zaščito železne površine
Enotna napadna korozija (včasih skrajšana na "enotno" korozijo) je vrsta korozije, ki se na enak način pojavi na izpostavljenih kovinskih površinah. Pri tej vrsti korozije je korozija poškodovana celotna površina železa, zato korozija poteka enakomerno. Na primer, če je nezaščitena kovinska streha redno izpostavljena dežju, bo celotna površina strehe v stiku z enako količino vode in bo tako korodirala z enakomerno hitrostjo. Najlažji način za zaščito pred enotnim napadom je običajno postaviti zaščitno pregrado med jagodičjem in jedkim sredstvom. To so lahko številne stvari - barva, oljna tesnila, "ali" elektrokemična raztopina, na primer pocinkana prevleka iz cinka.
V podzemnih ali potopnih situacijah je katodni ščit tudi dobra možnost
Korak 2. Preprečite galvansko korozijo tako, da prekinete pretok ionov iz enega železa v drugega
Ena pomembna oblika korozije, ki se lahko pojavi ne glede na fizično moč železa, je galvanska korozija. Galvanska korozija nastane, ko prideta dva likalnika z različnimi potenciali elektrod v stik s prisotnostjo elektrolita (na primer slane vode), ki med njima ustvari električno prevodno pot. Ko se to zgodi, železovi ioni tečejo iz bolj aktivnega železa v manj aktivno, zaradi česar aktivnejše železo hitreje korodira in manj aktivno železo počasneje. Praktično to pomeni, da se bo na aktivnejšem železu na stiku med likalniki razvila korozija.
- Vsak način zaščite, ki preprečuje pretok ionov med likalniki, lahko ustavi galvansko korozijo. Če zaščitite železo z zaščitno plastjo, lahko preprečite, da bi elektroliti iz okolja ustvarili električno prevodno pot med obema likalnikoma, pri čemer procesi elektrokemijske zaščite, kot sta pocinkanje in anoda, dobro delujejo. Prav tako lahko preprečite galvansko korozijo električno izoliranih površin železa v stiku.
- Poleg tega lahko uporaba katodne ali anodne zaščite zaščiti pomembno železo pred galvansko korozijo. Za več informacij glejte spodaj.
Korak 3. Preprečite pikčasto korozijo tako, da zaščitite železno površino, se izognete virom kloridov v okolju ter se izognete zarezam in praskam
Utrinki so oblika korozije, ki poteka v mikroskopskem merilu, vendar ima lahko velike posledice. Luknje so glavna skrb za železo, ki svojo korozijsko odpornost črpa iz tanke plasti pasivne spojine na svoji površini, saj lahko ta oblika korozije privede do strukturne odpovedi v situacijah, ko bi to običajno preprečil zaščitni premaz. Luknje nastanejo, ko majhen kos železa izgubi svojo pasivno zaščitno plast. Ko se to zgodi, se v mikroskopskem merilu pojavi galvanska korozija, ki povzroči nastanek drobnih lukenj v železu. V tej luknji okolje postane bogato s kislino, kar pospeši proces. Luknje običajno preprečimo z nanosom zaščitne plasti na kovinsko površino in/ali uporabo katodne zaščite.
Izpostavljenost okolju z visokim kloridom (na primer slani vodi) lahko pospeši proces perforacije
Korak 4. Preprečite korozijsko razpokanje tako, da zmanjšate tesne prostore v zasnovi predmeta
Korozija razpok se pojavi v prostorih kovinskih predmetov, kjer je dostop do okoliške tekočine (zrak ali tekočina) zelo slab - na primer pod vijaki, pod podložkami, pod stebri ali med tečaji. Do korozije razpok pride, če je razmik med kovinskimi površinami dovolj širok, da omogoča vstop tekočine, vendar dovolj ozek, da tekočina težko uhaja in postane stagnira. Okolje v tem majhnem prostoru postane jedko in železo začne korodirati v procesu, podobnem koroziji razpok. Preprečevanje korozijskega razpokanja je na splošno problem oblikovanja. Z zmanjšanjem prisotnosti ozkih vrzeli pri gradnji kovinskih predmetov s pokrivanjem teh vrzeli ali zagotavljanjem kroženja je mogoče zmanjšati korozijo razpok.
Korozija razpok je še posebej zaskrbljujoča pri ravnanju z železom, kot je aluminij, ki ima pasivno zunanjo zaščitno plast, saj lahko mehanizmi korozije razpok prispevajo k razpadu tega premaza
Korak 5. Preprečite korozijo razpoke zaradi napetosti z uporabo samo varnih bremen in/ali žarjenja
Stresno korozijsko razpokanje (SCC) je oblika strukturne okvare, povezane s korozijo, ki skrbi inženirje, ki načrtujejo gradbene konstrukcije, ki podpirajo kritične obremenitve. S pojavom SCC železo, ki podpira obremenitev, tvori razpoke in zlome pod mejo obremenitve - v hujših primerih v manjši meri. V prisotnosti korozivnih ionov se v železu pojavijo mikroskopske drobne razpoke, ki nastanejo zaradi natezne napetosti težkih nabojev, ko korozivni ioni dosežejo vrh razpoke. To povzroči, da se razpoka počasi povečuje in lahko povzroči strukturno okvaro. SCC je še posebej nevaren, ker se lahko pojavi tudi v prisotnosti materialov, ki so na splošno manj jedki za železo. To pomeni, da do te škodljive korozije pride, medtem ko preostala površina železa ni prizadeta.
- Preprečevanje SCC je delno problem oblikovanja. Na primer, izbira materialov, ki so odporni na SCC, v okolju, v katerem bo železo delovalo, in zagotovitev, da je železov material ustrezno testiran na stres, lahko pomaga preprečiti SCC. Poleg tega lahko postopek utrjevanja železa odstrani preostale obremenitve iz zasnove.
- Znano je, da se SCC poslabša zaradi visokih temperatur in prisotnosti raztopljenih tekočin, ki vsebujejo kloride.
Metoda 2 od 3: Preprečevanje korozije z domačimi rešitvami
Korak 1. Pobarvajte železno površino
Morda najpogostejša in poceni metoda zaščite železa pred korozijo je, da ga preprosto prekrijete s plastjo barve. Korozijski proces vključuje vlago in oksidacijska sredstva, ki sodelujejo s površino železa. Na ta način, če je železo prevlečeno z zaščitno barvno pregrado, niti vlaga niti oksidanti ne morejo priti v stik s samim železom in ne pride do korozije.
- Vendar je sama barva nagnjena k razgradnji. Ponovno barvajte vsakič, ko je kaj razpokano, obrabljeno ali poškodovano. Če se barva razgradi, tako da je železo izpostavljeno, ne pozabite pregledati korozije ali poškodb izpostavljenega železa.
-
Obstaja veliko načinov za barvanje kovinskih površin. Kovinarji pogosto uporabljajo več teh metod, da zagotovijo, da so vsi kovinski predmeti temeljito premazani. Spodaj je nekaj vzorčnih metod s komentarji o njihovi uporabi:
- Krtača - uporablja se za težko dostopne prostore.
- Valjček - uporablja se za pokrivanje velikih prostorov. Poceni in enostavno.
- Zračni razpršilec - uporablja se za pokrivanje velikih prostorov. Hitreje, vendar ne tako enostavno kot valj (potratna barva).
- Brezzračno brizganje/Elektrostatično brezzračno brizganje - uporablja se za pokrivanje velikih prostorov. Hiter in omogoča različne stopnje debele/tanke konsistence. Ni tako potraten kot običajna voda za pršenje. Oprema je precej draga.
Korak 2. Za železo, izpostavljeno vodi, uporabite morsko barvo
Kovinski predmeti, ki so redno (ali stalno) v stiku z vodo, na primer čolni, potrebujejo posebno barvo za zaščito pred veliko verjetnostjo korozije. V tem primeru "normalna" korozija v obliki rjavenja ni edina skrb (čeprav je precej velika), saj lahko morsko življenje (školjke itd.) Raste na nezaščitenem železu, ki je lahko vir obrabe in dodatna korozija. Za zaščito kovinskih predmetov, kot so čolni in drugi, uporabite visoko kakovostno epoksidno morsko barvo. Ta vrsta barve ne le ščiti železo pred vlago, ampak tudi preprečuje rast morskega življenja na njegovi površini.
Korak 3. Na premikajoče se kovinske dele nanesite zaščitno mazanje
Za ravne in statične kovinske površine barva odlično zadrži vlago in prepreči korozijo, ne da bi to vplivalo na uporabnost železa. Vendar barva običajno ni primerna za premikanje kovinskih delov. Na primer, če barvate na tečaju vrat, se bo, ko se barva posuši, držala tečaj in blokirala njegovo gibanje. Če s silo odprete vrata, bo barva razpokala in pustila prostor, da vlaga pride do likalnika. Boljša izbira za železne dele, kot so tečaji, spoji, gredi itd., Je primerno v vodi netopno mazanje. Ta temeljit premaz maziva bo odganjal vlago, hkrati pa zagotovil nemoteno in enostavno premikanje vaših kovinskih delov.
Ker se maziva ne posušijo na mestu, kot se barve, se lahko sčasoma razgradijo in zahtevajo redno ponovno uporabo. Občasno ponovno nanesite mazanje na kovinske dele, da zagotovite, da ostanejo učinkoviti kot zaščitno tesnilo
Korak 4. Pred barvanjem ali mazanjem kovinsko površino temeljito očistite
Ne glede na to, ali uporabljate običajno barvo, morsko barvo ali zaščitno mazanje/tesnjenje, se morate pred začetkom nanašanja prepričati, da je likalnik čist in suh. Prepričajte se, da v likalniku ni obstoječe umazanije, maščobe, ostankov zvara ali korozije, saj lahko s tem prispevate k koroziji v prihodnosti.
- Tla, olje in drugi odpadki lahko vplivajo na barvo in mazanje, saj preprečujejo, da bi se barva ali mazivo oprijelo neposredno na kovinsko površino. Na primer, če slikate na jekleni listi z ostankom železa na vrhu, se bo barva posušila na vrhu brušenja, tako da bo spodaj v likalniku ostal prazen prostor. Če in kdaj ostrenje pade. Odkriti del bo dovzeten za korozijo.
- Če barvate ali mažete železno površino z že obstoječo korozijo, bi moral biti vaš cilj, da je površina čim bolj gladka in normalna, da zagotovite čim boljši oprijem tesnila na železo. Uporabite žično krtačo, brusni papir in/ali kemično sredstvo za odstranjevanje rje, da odstranite čim več korozije.
Korak 5. Nezaščitene izdelke iz železa hranite stran od vlage
Kot je navedeno zgoraj, večino oblik korozije poslabša vlaga. Če na likalnik ne morete nanesti zaščitnega sloja barve ali tesnila, bodite previdni in se prepričajte, da ni izpostavljen vlagi. Če si prizadevate ohraniti nezaščitena železna orodja suha, lahko povečate njihovo uporabnost in podaljšate njihovo življenjsko dobo. Če je vaše železo izpostavljeno vodi ali vlagi, ga takoj po uporabi očistite in posušite, da preprečite zagon korozije.
Poleg spremljanja izpostavljenosti vlagi med uporabo, kovinske predmete shranjujte v zaprtih prostorih, na čistem in suhem mestu. Za velike predmete, ki ne ustrezajo omari ali omari, predmet pokrijte s krpo. To pomaga odganjati vlago iz zraka in preprečuje nabiranje prahu na površini
Korak 6. Prepričajte se, da je kovinska površina čim bolj čista
Po vsaki uporabi kovinskega predmeta, ne glede na to, ali je kovina pobarvana ali ne, očistite njeno funkcionalno površino in odstranite umazanijo, maščobo ali prah. Kopičenje umazanije na kovinski površini lahko prispeva k obrabi železa in/ali njegovega zaščitnega premaza, kar sčasoma povzroči korozijo.
Metoda 3 od 3: Preprečevanje korozije z naprednimi elektrokemijskimi raztopinami
Korak 1. Uporabite postopek galvanizacije
Pocinkano železo je železo, prevlečeno s tanko plastjo cinka, ki ga ščiti pred korozijo. Cink je kemično aktivnejši od osnovnega železa, zato oksidira, ko je izpostavljen zraku. Ko oksidira plast cinka, tvori zaščitno plast, ki preprečuje nadaljnjo korozijo spodnjega železa. Najpogostejša vrsta pocinkanja danes je postopek, imenovan vroče pocinkanje, pri katerem je kos železa (običajno jekla) potopljen v vroč staljeni cink, da dobimo enotno prevleko.
-
Ta postopek vključuje rokovanje z industrijskimi kemikalijami, od katerih so nekatere nevarne pri sobni temperaturi, pri zelo visokih temperaturah in jih ne sme poskusiti nihče drug, razen usposobljenega strokovnjaka. Spodaj so osnovni koraki postopka vročega pocinkanja jekla:
- Jeklo očistimo z vročo raztopino, da odstranimo umazanijo, olje, barvo itd., Nato temeljito speremo.
- Jeklo se potopi v kislino, da se odstrani mlinski kamen, nato spere.
- Na jeklo nanesemo material, imenovan "fluks", in pustimo, da se posuši. To pomaga, da se končna plast cinka oprime jekla.
- Jeklo potopimo v vroč cink in pustimo, da doseže temperaturo cinka.
- Jeklo se hladi v "hladilnem rezervoarju", napolnjenem z vodo.
Korak 2. Uporabite žrtveno anodo
Eden od načinov za zaščito železnih predmetov pred korozijo je električna pritrditev majhne, reaktivne kovine, imenovane "žrtvena anoda". Zaradi elektrokemijske povezave med večjim železnim ohišjem in majhnim reaktivnim telesom (kar je na kratko opisano spodaj) bo le majhno in reaktivno železo podvrženo koroziji, tako da bo veliko in pomembno železo ostalo nedotaknjeno. Ko žrtvovana anoda popolnoma korodira, jo je treba zamenjati, sicer bo korodiralo večje železo. Ta metoda zaščite pred korozijo se običajno uporablja za zakopane objekte, kot so podzemni skladiščni rezervoarji, ali predmete, ki so v stalnem stiku z vodo, na primer čolne.
- Žrtvena anoda je izdelana iz več različnih vrst reaktivnega železa. Cink, aluminij in magnezij so trije najpogostejši likalniki, ki se uporabljajo v ta namen. Zaradi kemičnih lastnosti teh materialov se cink in aluminij običajno uporabljata za železove materiale v slani vodi, medtem ko je magnezij bolj primeren za sladkovodne namene.
- Žrtev anode se lahko uporablja zaradi kemičnega procesa korozije same. Ko korodira železni predmet, se naravno oblikujejo območja, ki so kemično podobna anodi in katodi v elektrokemični celici. Elektroni tečejo od anode na površini železa do okoliškega elektrolita. Ker je žrtvena anoda zelo reaktivna v primerjavi z železom, ki je zaščiteno, postane predmet sam po sebi visoko katoden in tako iz žrtvovane anode iztekajo elektroni, ki povzročajo korozijo, ne pa tudi preostanek železa.
Korak 3. Uporabite "vtisnjeni tok"
Ker elektrokemični proces za korozijo železa vključuje pretok električne energije v obliki elektronov, ki pritečejo iz železa, je možno uporabiti zunanji vir električnega toka za nadzor korozivnega toka in preprečevanje korozije. Ta proces (imenovan "vtisnjeni tok") je neprekinjen negativni naboj železa na zaščitenem železu. Ta naboj premaga tok, zaradi česar iz železa iztekajo elektroni, kar preprečuje korozijo. Ta vrsta zaščite se običajno uporablja za zakopane železne konstrukcije, kot so rezervoarji in cevi.
- Zavedajte se, da je vrsta električnega toka, ki se uporablja za sisteme zaščite z impresivnim tokom, običajno enosmerni (DC).
- Običajno nastane vtisnjen tok, ki preprečuje korozijo, ko zakopljemo dve železni anodi v tla v bližini zaščitenega kovinskega predmeta. Električni tok se pošlje skozi izolacijsko žico na anodi, ki nato teče skozi tla in v kovinski predmet. Električna energija teče skozi železne predmete in se nato po izolacijskih žicah vrne k viru električne energije (generatorji, usmerniki itd.).
Korak 4. Uporabite eloksiranje
Eloksiranje je posebna površinska zaščitna plast, ki se uporablja za zaščito železa pred korozijo. Če ste kdaj videli svetlo obarvano železno vponko, ste videli barvno eloksirano površino železa. Namesto fizičnega nanašanja zaščitnega premaza, na primer barve, eloksiranje uporablja električni tok, da železu da zaščitno plast, ki preprečuje skoraj vse oblike korozije.
- Kemični postopek za eloksiranje vključuje dejstvo, da veliko likalnikov, na primer aluminija, v stiku s kisikom v zraku naravno tvori kemične izdelke, imenovane oksidi. Posledica tega je, da ima železo običajno tanko zunanjo plast oksida, ki ščiti (v različni meri, odvisno od železa) pred nadaljnjo korozijo. Električni tok, uporabljen v procesu eloksiranja, običajno ustvari debelejšo zgradbo tega oksida na površini železa kot običajno, kar zagotavlja odlično zaščito pred korozijo.
-
Obstaja več različnih načinov darovanja železa. Spodaj so osnovni koraki enega od postopkov eloksiranja. Za več informacij glejte Kako eloksirati aluminij.
- Aluminij se očisti in razmasti.
- Nečistoče na površini aluminija se odstranijo z raztopino za odstranjevanje umazanije.
- Aluminij postavimo v kislo kopel pri stalnem toku in temperaturi (na primer 12 amperov/kvadratnih čevljev in 70-72 stopinj F (21-22 stopinj C).
- Aluminij se odstrani in spere.
- Aluminij se po izbiri vnese v barvilo pri 100–140 stopinjah F (38–60 stopinj C).
- Aluminij zapremo tako, da ga za 20-30 minut potopimo v vrelo vodo.
Korak 5. Uporabite pasivno železo
Kot je navedeno zgoraj, nekaj železa naravno tvori zaščitno oksidno plast, ko je izpostavljeno zraku. Nekaj železa tvori to oksidno plast tako učinkovito, da postane kemično neaktivna. Pravimo, da je železo "pasivno" glede na "pasivni" proces, v katerem postane manj reaktiven. Glede na uporabo pasivni železni predmeti morda ne bodo „potrebovali“dodatne zaščite, da bi bili odporni proti koroziji.
-
Znan primer pasivnega železa je nerjavno jeklo. Nerjaveče jeklo je običajna zlitina jekla in kroma, ki je v večini pogojev odporna proti koroziji, ne da bi potrebovala zaščito. Za večino vsakodnevne uporabe korozija običajno ni problem pri nerjavečem jeklu.
Vendar je treba reči, da pod določenimi pogoji nerjavno jeklo ni 100% odporno proti koroziji - na primer v slani vodi. Podobno mnogi pasivni likalniki v ekstremnih vremenskih razmerah postanejo nepasivni in zato niso primerni za vse aplikacije
Nasveti
- Zavedajte se medzrnate korozije. To vpliva na sposobnost oblikovanja ali manipulacije železa in zmanjšuje splošno moč železa.
- Ameriški svet za čolne in jahte na splošno priporoča vezavo čolna. Aluminijastih in jeklenih čolnov ne smete privezati, da preprečite korozijo železa.
Opozorilo
- Nikoli ne puščajte močno korodiranih kovinskih delov v vozilih ali čolnih. Stopnja korozije je različna, vendar lahko vsaka korozija kaže na resne strukturne poškodbe. Zaradi varnosti zamenjajte ali odstranite vse znake korozije železa.
- Ko uporabljate žrtveno anodo, je ne barvajte. To bi onemogočilo prehod elektronov v okolico in jim odvzel moč, ki preprečuje korozijo.
