Металл коррозиясына әсер ететін факторлар
Коррозия - металл мен оның қоршаған ортасы арасындағы химиялық реакцияға байланысты металда пайда болатын тозу процесі. Коррозия материалдың тозуына, құрылымдық тұтастықтың төмендеуіне және материалдың бұзылуына әкелуі мүмкін. Бұл мақалада біз металл коррозиясына әсер ететін әртүрлі факторларды және бұл факторлардың коррозия процесін жеделдетуге немесе баяулатуға қалай ықпал ететінін қарастырамыз.
1. Металдардың химиялық құрамы
Металлдың химиялық құрамы коррозия жылдамдығына әсер ететін негізгі факторлардың бірі болып табылады. Таза металдар металл қорытпаларына қарағанда коррозияға аз төзімді. Мысалы, тот баспайтын болаттың коррозияға төзімділігі жоғары, себебі оның құрамында хром бар, ол оның бетінде қорғаныш оксид қабатын түзеді. Хромнан басқа, коррозияға төзімділікті арттыру үшін никель және молибден сияқты элементтер жиі қосылады.
2. Беткі жағдай
Металл бетінің жағдайы да коррозия процесінде маңызды рөл атқарады. Кедір-бұдыр немесе кеуекті беттер тегіс және біркелкі беттерге қарағанда тезірек коррозияға ұшырайды. Жылтырату және жабу процестері металл бетін тесіктерді жауып, тегістеу арқылы коррозия жылдамдығын төмендетуге көмектеседі, бұл коррозиялық ортаның шабуылын қиындатады.
3. Қоршаған орта
а. Ерітінді құрамы
Металды қоршаған орта коррозия жылдамдығына үлкен әсер етеді. Ерітіндіде хлорид, сульфат және нитрат сияқты белгілі бір иондардың болуы коррозия жылдамдығын арттыруы мүмкін. Мысалы, хлорид тот баспайтын болатқа өте коррозиялық әсер етеді, себебі хлорид иондары қорғаныш хром оксиді қабатына еніп, шұңқырлардың немесе дақтардың пайда болуына әкелуі мүмкін.
b. рН
Ерітіндінің рН мәні де маңызды рөл атқарады. Қышқыл орта (төмен рН) коррозияны, әсіресе темір мен болат сияқты металдарда, жеделдетуге бейім. Сонымен қатар, сілтілік орта (жоғары рН) коррозияны азырақ тудыруы мүмкін, бірақ олар коррозия қаупінен толығымен азат емес, әсіресе ерітіндіде белгілі бір иондар болса.
c. Температура
Қоршаған орта температурасы коррозия жылдамдығына да әсер етеді. Жалпы, химиялық реакция жылдамдығы температурамен бірге артады, сондықтан коррозия жоғары температурада жылдамырақ болады. Дегенмен, жоғары температураның металдың микроқұрылымында өзгерістер тудыруы мүмкін, бұл оның коррозияға төзімділігіне әсер етуінің шегі бар.
4. Электрохимиялық факторлар
а. Электродтық потенциал
Әрбір металдың стандартты электродтық потенциалы әртүрлі. Оңай тотығатын металдар (электродтық потенциалы төмен металдар) коррозияға бейім. Мысалы, темірдің электродтық потенциалы алтынға қарағанда төмен, бұл оны коррозияға бейім етеді.
b) Гальваникалық коррозия
Гальваникалық коррозия электродтық потенциалдары әртүрлі екі металл жанасып, электролит ерітіндісіне батырылған кезде пайда болады. Төмен электродтық потенциалы бар металл анод қызметін атқарады және тезірек коррозияға ұшырайды, ал электродтық потенциалы жоғары металл катод қызметін атқарады және коррозиядан қорғалған.
5. Механикалық кернеу
Металлға түсетін механикалық кернеу оның коррозияға бейімділігіне әсер етуі мүмкін. Бұл құбылыс кернеулік коррозияның жарылуы (SCC) деп аталады. SCC металл белгілі бір коррозиялық ортада кернеуге ұшыраған кезде пайда болады, бұл жарықтардың пайда болуына және кейіннен істен шығуға әкелуі мүмкін. Мысалы, тот баспайтын болат кернеуге ұшыраған кезде хлоридті ортада SCC-ге ұшырауы мүмкін.
6. Қорғаныш пленкасы
Кейбір металдар коррозия жылдамдығын шектейтін қорғаныш оксиді қабықшасын түзе алады. Бұл қабықша әдетте металл атмосфералық оттегімен немесе қоршаған ортадағы басқа компоненттермен әрекеттескенде пайда болады. Мысалы, алюминий металды одан әрі коррозиядан қорғайтын өте тұрақты алюминий оксиді қабатын түзеді. Дегенмен, белгілі бір жағдайларда бұл қорғаныш қабықша зақымдалуы немесе дұрыс қалыптаспауы мүмкін, бұл металды коррозияға осал етеді.
7. Микроорганизмдер
Кейбір микроорганизмдер металл коррозиясына микробиологиялық әсер ететін коррозия (MIC) деп аталатын процесс арқылы әсер етуі мүмкін. Бактериялар, балдырлар және саңырауқұлақтар металл беттерінде биоүлбір түзіп, оттегі концентрациясында айырмашылықтар тудыруы немесе күкірт қышқылы сияқты коррозиялық қосылыстар түзуі мүмкін. Мысалы, күкіртті тотықсыздандыратын бактериялар (SRB) сульфат иондарын күкіртсутегіне (H2S) дейін тотықсыздандыра алады, бұл темір мен болатқа өте коррозиялық әсер етеді.
8. Жер асты сулары мен теңіз суларының әсері
а) Жер асты сулары
Жер асты суларының химиялық құрамы географиялық орналасуы мен геологиялық жағдайларға байланысты айтарлықтай өзгеруі мүмкін. Хлорид сияқты белгілі бір минералдардан тұратын жер асты сулары оған енген металл құрылымдардың коррозиясын тудыруы мүмкін. Сонымен қатар, жер асты суларындағы рН және еріген оттегі деңгейі де коррозия жылдамдығына әсер етеді.
б) Теңіз суы
Теңіз суы металдар үшін жоғары коррозиялық орта болып табылады, себебі оның құрамында тұз (NaCl) көп, ол коррозия процесін жеделдететін хлорид иондарын қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, теңіз суында электрохимиялық коррозия реакцияларын қолдайтын еріген оттегі де бар.
9. Коррозияға қарсы қорғаныс
Металды коррозиядан қорғау үшін әртүрлі әдістерді қолдануға болады. Негізгі әдістердің кейбіріне мыналар жатады:
а. Жабын
Бояу, мырыштау (мырыш) сияқты қорғаныс жабындарын және пластик сияқты металл емес жабындарды қолдану металды коррозиялық ортадан оқшаулай алады. Бұл жабындар металдың коррозиялық элементтермен жанасуын азайтатын физикалық кедергілер ретінде әрекет етеді.
b) Катодтық қорғаныс
Катодтық қорғаныс металл электродтардың потенциалын азайту үшін сыртқы электр тогын қолдануды қамтиды, осылайша коррозияның алдын алады. Бұл әдіс көбінесе су асты құрылыстарында немесе жер асты құбырларында қолданылады.
c. Коррозия ингибиторы
Коррозия ингибиторлары - коррозия жылдамдығын төмендету үшін коррозиялық ортаға қосылатын химиялық қосылыстар. Ингибиторлар металл бетінде қорғаныс қабатын қалыптастыру немесе ерітіндінің қасиеттерін өзгерту арқылы оны коррозиядан азырақ ету арқылы жұмыс істейді.
10. Кесімпулан
Металл коррозиясына әртүрлі факторлар әсер етеді, соның ішінде металдың химиялық құрамы, бетінің жағдайы, қоршаған орта, электрохимиялық факторлар, механикалық кернеу, қорғаныш қабықшаларының болуы, микроорганизмдер және жер асты сулары мен теңіз суының құрамы. Бұл факторларды түсіну металл материалдарын коррозияның бұзылуынан қорғауда өте маңызды. Жабындар, катодтық қорғаныс және коррозия ингибиторларын пайдалану сияқты тиісті қорғаныс әдістерін қолдану арқылы коррозиядан болатын залалды азайтуға болады, осылайша металл материалдарының әртүрлі қолданбалардағы қызмет ету мерзімі мен өнімділігін ұзартуға болады.
