Þættir sem hafa áhrif á tæringu málma
Tæring er hnignunarferli sem á sér stað í málmi vegna efnahvarfa milli málmsins og umhverfis hans. Tæring getur leitt til niðurbrots efnis, minnkaðs burðarþols og efnisbilunar. Í þessari grein munum við fara yfir ýmsa þætti sem hafa áhrif á tæringu málma og hvernig þessir þættir stuðla að því að flýta fyrir eða hægja á tæringarferlinu.
1. Efnasamsetning málma
Efnasamsetning málms er einn helsti þátturinn sem hefur áhrif á tæringarhraða. Hreinir málmar eru yfirleitt minna tæringarþolnir en málmblöndur. Til dæmis hefur ryðfrítt stál meiri tæringarþol vegna þess að það inniheldur króm, sem myndar verndandi oxíðlag á yfirborði þess. Auk króms eru frumefni eins og nikkel og mólýbden oft bætt við til að bæta tæringarþol.
2. Yfirborðsástand
Ástand málmyfirborðsins gegnir einnig mikilvægu hlutverki í tæringarferlinu. Hrjúfar eða porous yfirborð hafa tilhneigingu til að tærast hraðar en sléttar og jafnar yfirborð. Pússunar- og húðunarferli geta hjálpað til við að draga úr tæringarhraða með því að loka svitaholum og slétta málmyfirborðið, sem gerir það erfitt fyrir tærandi umhverfi að ráðast á.
3. Umhverfi
a. Samsetning lausnar
Umhverfið í kringum málm hefur mikil áhrif á tæringarhraða. Tilvist ákveðinna jóna, svo sem klóríðs, súlfats og nítrats í lausn, getur aukið tæringarhraðann. Klóríð er til dæmis mjög tærandi fyrir ryðfrítt stál þar sem klóríðjónir geta komist inn í verndandi krómoxíðlagið og valdið punktatæringu.
b. pH-gildi
Sýrustig lausnarinnar gegnir einnig mikilvægu hlutverki. Súrt umhverfi (lágt pH) hefur tilhneigingu til að flýta fyrir tæringu, sérstaklega í málmum eins og járni og stáli. Á sama tíma geta basískt umhverfi (hátt pH) verið minna tærandi, en þau eru ekki alveg laus við tæringarhættu, sérstaklega ef ákveðnar jónir eru til staðar í lausninni.
c. Hitastig
Umhverfishitastig hefur einnig áhrif á tæringarhraða. Almennt séð eykst hraði efnahvarfa með hitastigi, þannig að tæring hefur tilhneigingu til að vera hraðari við hærra hitastig. Hins vegar eru takmörk fyrir því hversu hátt hitastig getur valdið breytingum á örbyggingu málmsins, sem hefur áhrif á tæringarþol hans.
4. Rafefnafræðilegir þættir
a. Rafskautsspenna
Hver málmur hefur mismunandi staðlaða rafskautsspennu. Málmar sem oxast auðveldlega (þeir sem hafa lægri rafskautsspennu) eru viðkvæmari fyrir tæringu. Til dæmis hefur járn lægri rafskautsspennu en gull, sem gerir það viðkvæmara fyrir tæringu.
b. Galvanísk tæring
Galvanísk tæring á sér stað þegar tveir málmar með mismunandi rafskautsspennu komast í snertingu og eru dýftir í raflausn. Málmurinn með lægri rafskautsspennu virkar sem anóða og tærist hraðar, en málmurinn með hærri rafskautsspennu virkar sem katóða og er varinn gegn tæringu.
5. Vélræn álag
Vélræn álag á málm getur haft áhrif á næmi hans fyrir tæringu. Þetta fyrirbæri er þekkt sem spennutæringarsprungur (e. stress corrosion, SCC). SCC á sér stað þegar málmur verður fyrir álagi í ákveðnu tærandi umhverfi, sem getur leitt til sprungumyndunar og síðari bilana. Til dæmis getur ryðfrítt stál orðið fyrir SCC í klóríðinnihaldandi umhverfi þegar það verður fyrir álagi.
6. Verndarfilma
Sumir málmar geta myndað verndandi oxíðfilmu sem takmarkar tæringarhraða. Þessi filma myndast venjulega þegar málmurinn hvarfast við súrefni í andrúmsloftinu eða önnur efni í umhverfinu. Til dæmis myndar ál mjög stöðugt áloxíðlag sem verndar málminn gegn frekari tæringu. Hins vegar, við vissar aðstæður, getur þessi verndandi filma skemmst eða myndast ekki rétt, sem gerir málminn viðkvæman fyrir tæringu.
7. Örverur
Ákveðnar örverur geta haft áhrif á tæringu málma í gegnum ferli sem kallast örverufræðilega áhrifuð tæring (e. microbiologically influent corrosie (MIC). Bakteríur, þörungar og sveppir geta myndað líffilmur á málmyfirborði, sem veldur mismun á súrefnisþéttni eða framleiðir ætandi efnasambönd eins og brennisteinssýru. Brennisteinsafoxandi bakteríur (SRB) geta til dæmis afoxað súlfatjónir í vetnissúlfíð (H2S), sem er mjög ætandi fyrir járn og stál.
8. Áhrif grunnvatns og sjávar
a. Grunnvatn
Efnasamsetning grunnvatns getur verið mjög breytileg eftir landfræðilegri staðsetningu og jarðfræðilegum aðstæðum. Grunnvatn sem inniheldur ákveðin steinefni, svo sem klóríð, getur valdið tæringu á málmbyggingum sem eru í því. Þar að auki hafa pH gildi og uppleyst súrefnismagn í grunnvatni einnig áhrif á tæringarhraða.
b. Sjór
Sjór er mjög tærandi umhverfi fyrir málma vegna mikils saltinnihalds (NaCl), sem gefur frá sér klóríðjónir sem flýta fyrir tæringarferlinu. Þar að auki inniheldur sjór einnig uppleyst súrefni, sem styður við rafefnafræðilegar tæringarviðbrögð.
9. Ryðvörn
Til að vernda málm gegn tæringu er hægt að beita ýmsum aðferðum. Meðal helstu aðferðanna eru:
a. Húðun
Notkun verndandi húðunar eins og málningar, sinkhúðunar (sinks) og málmlausra húðunar eins og plasts getur einangrað málm frá ætandi umhverfi. Þessar húðunar virka sem efnislegar hindranir sem draga úr snertingu málmsins við ætandi efni.
b. Kaþóðísk vernd
Kaþóðísk vernd felur í sér að beita utanaðkomandi rafstraumi til að draga úr spennu málmrafskauta og koma þannig í veg fyrir tæringu. Þessi aðferð er oft notuð á neðansjávarmannvirkjum eða neðanjarðarleiðslum.
c. Tæringarvarnarefni
Tæringarhemlar eru efnasambönd sem bætt er við tærandi umhverfi til að draga úr tæringarhraða. Hemlar virka með því að mynda verndarlag á málmyfirborðinu eða með því að breyta eiginleikum lausnarinnar til að gera hana minna tærandi.
10. Kesimpulan
Ýmsir þættir hafa áhrif á tæringu málma, þar á meðal efnasamsetning málmsins, yfirborðsástand, umhverfi, rafefnafræðilegir þættir, vélrænt álag, nærvera verndarfilma, örverur og samsetning grunnvatns og sjávar. Skilningur á þessum þáttum er lykilatriði til að vernda málmefni gegn tæringu. Með því að beita viðeigandi verndaraðferðum, svo sem húðun, katóðvörn og notkun tæringarvarna, er hægt að lágmarka tæringarskemmdir og þar með lengja líftíma og virkni málmefna í ýmsum tilgangi.
