Lekcja 3 Zjawisko korozji i jej wpływ na trwałość różnych elementów sprzętu rolniczego.
advertisement
Blok I: PODSTAWY TECHNIKI Lekcja 3: Zjawisko korozji i jej wpływ na trwałość różnych elementów sprzętu rolniczego (1 godz.) 1. Rodzaje korozji. 2. Ochrona przed korozją. Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Rodzaje korozji 1. Rodzaje korozji Korozja jest zjawiskiem, które stopniowo niszczy, pod wpływem chemicznego i elektrochemicznego oddziaływania środowiska, wszystkie tworzywa i materiały stosowane w technice, począwszy od metali, poprzez betony, żelbetony, ceramikę, drewno - do tworzyw sztucznych włącznie. Ogólnie korozja jest to nieodwracalna reakcja materiału z otoczeniem. Korozja w największym stopniu odnosi się do metali i ich stopów materiałów konstrukcyjnych pojazdów i maszyn rolniczych, które są użytkowane w naturalnym środowisku zawierającym zanieczyszczenia chemiczne. Oddziaływanie chemiczne i elektrochemiczne w połączeniu z wilgotnym powietrzem (powyżej 70%) przyspiesza proces łączenia żelaza z tlenem i wodorem i utworzenia się rdzy. 1. Rodzaje korozji Korozja chemiczna Polega na niszczącym działaniu gazów lub cieczy nie będących elektrolitami. Cząsteczki takiego środowiska stykają się z powierzchnią metalu i tworzą z nim związki, najczęściej tlenki, rzadziej siarczki, węgliki lub azotki. Wzrost temperatury przyspiesza tworzenie się tych związków. Niekiedy powstająca na powierzchni metalu warstwa związku jest ścisła i trwała. Wówczas chroni ona przedmiot przed dalszą korozją. Jeżeli jednak utworzona warstewka związków nie jest ścisła lub gdy łatwo odpada, wówczas metal jest stale narażony na agresywne działanie środowiska i szybko ulega zniszczeniu. Korozja elektrochemiczna 1. Rodzaje korozji Jest procesem niszczenia metalu związanym z przepływem prądu elektrycznego przez granicę faz metal – elektrolit (np. korozja metali w roztworach wodnych, stopionych solach, wilgotnych glebach). Najważniejszymi w praktyce przypadkami korozji elektrochemicznej są: – korozja atmosferyczna, gdy wilgotność powietrza wynosi powyżej 70%, w wyniku czego na powierzchni metali może kondensować się warstewka wody, która wraz z rozpuszczonymi w niej substancjami spełni zadanie elektrolitu, – korozja morska (w wodzie morskiej), – korozja ziemna. 1. Rodzaje korozji Rodzaje procesu korozyjnego w zależności od objawów i skutków Równomierna Międzykrystaliczna Miejscowa Ochrona przed korozją Rozróżnia się następujące metody zabezpieczenia przed korozją: 2. Ochrona przed korozją 1. Ochronę elektrochemiczną, 2. Nakładanie i wytwarzanie powłok ochronnych, 3. Dobór właściwych materiałów i prawidłowa konstrukcja elementów narażonych na korozję. W zależności od czasu rozróżnia się: 1. Ochronę czasową. 2. Ochronę trwałą, planowaną i realizowaną na etapie projektowania konstrukcji maszyn, ich produkcji i napraw głównych. 2. Ochrona przed korozją Polaryzacja katodowa Jedną z metod ochrony elektrochemicznej jest polaryzacja katodowa. Polega ona na podłączeniu chronionej konstrukcji do ujemnego bieguna prądu stałego. Biegun dodatni jest podłączony do elektrody (anody), która ma przez to wyższy potencjał od obiektu chronionego. Prąd płynie od dodatniego bieguna do anody, a następnie przez środowisko korozyjne do ochronnej konstrukcji (katody) i dalej do bieguna ujemnego źródła prądu. Tworzy się ogniwo, anoda ulega rozpuszczaniu i katoda (obiekt chroniony) nie będzie korodować. Metoda ta jest stosowana z powodzeniem do zabezpieczenia rurociągów, szczególnie ciepłowniczych, dużych zbiorników wodnych itp. Metodą tą chroni się również kadłuby statków. 2. Ochrona przed korozją Schemat układu ochrony katodowej 1 — anoda, 2 — chroniony rurociąg stalowy, 3 — szafka ochrony katodowej, 4 — źródło prądu przemiennego 2. Ochrona przed korozją Powłoki ochronne nakładane metalowe Na powłoki metalowe o dużej odporności na korozję używa się niklu, chromu, miedzi, srebra, cyny, cynku, ołowiu, kadmu, aluminium. Powłoki ochronne nakłada się galwanicznie oraz przez zanurzenie, natryski i platerowanie. Powłoki ochronne nakładane niemetalowe 2. Ochrona przed korozją Powłoki niemetalowe oddzielają agresywnego środowiska. mechanicznie metal od Są stosowane powłoki pochodzenia organicznego, jak np. farby, oleje, lakiery szybko schnące i lakiery piecowe, a ponadto smoły i asfalty oraz różnego rodzaju smary. Ostatnio stosuje się do tego celu tworzywa sztuczne. 2. Ochrona przed korozją Powłoki ochronne metalowe wytwarzane Powłoki metalowe wytwarzane uzyskuje się w wysokiej temperaturze na zasadzie dyfuzji metalu ochronnego w głąb metalu chronionego. Najbardziej znane są procesy wprowadzania do stali aluminium, czyli kaloryzowanie, wprowadzanie cynku, czyli scherardyzowanie oraz nachromowywanie. Powłoki ochronne niemetalowe wytwarzane 2. Ochrona przed korozją Powłoki niemetalowe są wytwarzane metodami chemicznymi lub elektrochemicznymi. Najczęściej są stosowane metody oksydowania i fosforanowania stali. Oksydowanie (czernienie) polega na wytwarzaniu na powierzchni stali warstwy tlenków żelaza. Oksydować można nie tylko na kolor czarny lub brunatny, lecz również na brązowy i różne odcienie czerni. Fosforanowanie polega na wytwarzaniu na powierzchni stali warstwy krystalicznej fosforanów żelaza. 2. Ochrona przed korozją Dobór właściwych materiałów i prawidłowa konstrukcja elementów narażonych na korozję. Najmniej odporne na korozję są metale i stopy zawierające zanieczyszczenia. Stal o specjalnych własnościach fizycznych, tzw. żelazo Armco zawierające tylko 0,1% wszystkich domieszek, jest znacznie odporniejsze na korozję od zwykłych stali. Wprowadzenie do metalu lub stopu nieodpornego na korozję składnika nie korodującego, zabezpiecza w znacznym stopniu stop przed korozją. Na przykład wprowadzenie do stali niskowęglowej chromu w ilości 12÷14% uodparnia ją na korozję atmosferyczną, wody naturalnej i pary wodnej. Zastępowanie elementów metalowych częściami wykonanymi z tworzyw sztucznych w zasadniczy sposób eliminuje korozję. 2. Ochrona przed korozją Korozja jest zjawiskiem, które stopniowo niszczy, pod wpływem chemicznego i elektrochemicznego oddziaływania środowiska, wszystkie tworzywa i materiały stosowane w technice, począwszy od metali, poprzez betony, żelbetony, ceramikę, drewno - do tworzyw sztucznych włącznie. Ogólnie korozja jest to nieodwracalna reakcja materiału z otoczeniem. Korozja w największym stopniu odnosi się do metali i ich stopów materiałów konstrukcyjnych pojazdów i maszyn rolniczych, które są użytkowane w naturalnym środowisku zawierającym zanieczyszczenia chemiczne. Oddziaływanie chemiczne i elektrochemiczne w połączeniu z wilgotnym powietrzem (powyżej 70%) przyspiesza proces łączenia żelaza z tlenem i wodorem i utworzenia się rdzy.