Како климата влијае на корозијата на металите
Корозијата на металот е процес на деградација на материјалот поради хемиски или електрохемиски реакции со неговата околина. Во секојдневниот живот, корозијата често се гледа како „'рѓа“ на железото, но всушност може да се појави кај многу видови метали, вклучувајќи челик, алуминиум, бакар и цинк. Еден од најважните фактори што ја одредуваат брзината на корозијата е климата. Разликите во влажноста, температурата, врнежите од дожд, соленоста на воздухот и нивоата на загадување во еден регион создаваат услови што можат да ги забрзаат или забават реакциите на корозија. Разбирањето како климата влијае на корозијата е важно за индустрии како што се градежништвото, транспортот, енергетиката, па дури и апаратите за домаќинство, овозможувајќи избор на соодветни материјали, дизајни и заштита.
Корозијата како електрохемиски процес
Во суштина, корозијата се јавува во голема мера преку електрохемиски механизми. Металите дејствуваат и како аноди и како катоди на исти или различни површини. На анодата, металот оксидира (ослободувајќи електрони) и се претвора во метални јони. Ослободените електрони се движат кон катодата и се користат во реакција на редукција (обично вклучува растворен кислород и вода). Присуството на електролит - обично тенок слој вода на металната површина - е клучно бидејќи овозможува пренос на јони. Тука климата игра главна улога: таа одредува колку често металната површина се навлажнува, колку долго трае таа влажност и колку е спроводлив тој слој поради содржината на сол или загадувачи.
Влажност на воздухот: главен фактор во формирањето на водни филмови
Релативната влажност (RH) е еден од најважните климатски индикатори во контекст на корозија. Кога влажноста е висока, водената пареа полесно кондензира на металните површини, формирајќи тенок воден филм. На одредено ниво на влажност - честопати наречено „критична влажност“ - металната површина станува доволно влажна за да поддржи електрохемиски реакции. На пример, во влажни тропски средини, металните површини може да доживеат повторени циклуси на влажнење и сушење дневно поради утринска роса и попладневно испарување, што всушност ја забрзува корозијата. Овие циклуси на влажно-суво можат да ја зголемат концентрацијата на јони во водениот филм (поради испарување) и да ги зајакнат локализираните корозивни клетки.
Обратно, во суви клими, ниската влажност резултира со поретко формирање на воден филм и пократко време на влажност. Како резултат на тоа, стапките на корозија се генерално побавни. Сепак, сувите услови не значат дека се без корозија; во присуство на хигроскопски загадувачи како што е солта, филмот може да црпи вода од воздухот дури и при ниска влажност, сè уште создавајќи електролити.
Температура: ги забрзува реакциите, но влијае на влажноста
Температурата влијае на корозијата на два главни начина. Прво, повисоките температури генерално ги забрзуваат стапките на хемиски и електрохемиски реакции. Многу реакции на корозија го следат моделот дека зголемувањето на температурата ја зголемува кинетиката на реакцијата, што резултира со побрза оксидација на металот. Второ, температурата влијае на релативната влажност и однесувањето на испарувањето на водата. Во топол ден, металните површини може брзо да се исушат, но ноќе температурата паѓа, а кондензацијата се зголемува. Големите дневни температурни разлики можат да предизвикаат повторена кондензација, така што дури и ако некоја површина изгледа „сува“ во текот на денот, корозијата сепак се јавува поради ноќната роса.
Во снежни или заледени области, корозијата може да се зголеми и кога температурите се приближуваат до нула и се јавува продолжено навлажнување поради топење на мразот. Понатаму, употребата на соли за одмрзнување на патиштата е многу агресивен предизвикувач на корозија за возилата и челичните конструкции.
Врнежи од дожд и влажна сезона
Врнежите од дожд влијаат врз корозијата на сложен начин. Дождовницата може да дејствува како катализатор со навлажнување на површините и обезбедување електролити. Сепак, во некои случаи, дождот може да ги „исчисти“ и металните површини од прашина, сол или загадувачи, со што се намалува корозијата. Ефектот зависи од интензитетот и фреквенцијата. Честите лесни дождови можат да ги остават површините влажни подолг период без доволно да ги „исплакнат“ загадувачите, зголемувајќи ја корозијата. Повремените обилни дождови може да бидат поефикасни во отстранувањето на наслаги.
Најважно не е само количината на дожд, туку и колку долго површините остануваат влажни по дождот. Засенчените површини, лошата вентилација или металните површини со празнини и споеви можат да ја задржат водата подолго, зголемувајќи го времето на влажност и забрзувајќи ја корозијата на пукнатините.
Крајбрежни средини: соленоста како забрзувач на корозија
Крајбрежните области се познати како најкорозивни средини за многу метали, особено јаглероден челик. Примарните причини се содржината на сол (јони на хлорид) во воздухот и прскањето од морска вода. Хлоридот ја зголемува спроводливоста на водниот филм, забрзувајќи ги електрохемиските реакции. Понатаму, хлоридот може да го оштети пасивниот филм на одредени метали, како што се не'рѓосувачки челик и алуминиум, предизвикувајќи вдлабнатинска корозија, која е опасна бидејќи се јавува локално, но може да навлезе во дебелината на материјалот.
Колку е поблиску до крајбрежјето, толку е поголемо таложењето на сол. Силните ветрови можат да носат аеросоли од сол до области подалеку од брегот, па дури и зградите на неколку километри од морето се уште се во опасност ако преовладувачкиот правец на ветерот е кон внатрешноста.
Загадување на воздухот: кисели дождови и атмосферска корозија
Климата не е само по себе прашање; карактеристиките на атмосферата во регионот се исто така важни, особено индустриското и сообраќајното загадување. Гасови како што се сулфур диоксидот (SO₂), азотните оксиди (NOₓ) и фините честички можат да се растворат во водниот филм на металните површини и да формираат кисели раствори. Ова често се наведува како една од причините за киселите дождови. Киселите услови го забрзуваат растворањето на металите и ги оштетуваат заштитните слоеви.
Во урбаните средини со високо загадување, атмосферската корозија може да се појави побрзо отколку во руралните средини, дури и со иста влажност. Загадувачките честички исто така можат да се залепат за површините, да апсорбираат вода и да создадат корозивна микросредина. Корозијата на бакар, на пример, може да покаже патина што се формира побрзо во атмосфера што содржи сулфур.
Ветер, ориентација и микроклима
Ветерот влијае на корозијата со регулирање на сушењето и дистрибуцијата на загадувачите. Од една страна, ветерот може да го забрза сушењето на површината по врнежите од дожд, со што се намалува периодот на влажност. Од друга страна, ветерот во крајбрежните области всушност транспортира сол и го зголемува таложењето на хлориди. Во големите згради или структури, ориентацијата во однос на ветерот и сонцето создава микроклима: страната што е почесто засенчена има тенденција да биде повлажна и покорозивна, додека страната што е почесто изложена на сонце се суши брзо.
Микроклими постојат и во цврсто затворени простори, како што се долните страни на мостовите, машинските простории или тесните метални споеви. Овие услови често се поиндикативни од регионалните климатски податоци бидејќи корозијата се јавува на површинско ниво на материјалот.
Влијание на климата врз одредени видови корозија
Различните механизми на корозија се под влијание на климата различно:
1. Униформна корозија: честа појава кај челикот во влажни средини, се зголемува со висока влажност и загадување.
2. Јамчеста корозија: често предизвикана од хлорид, доминантна во крајбрежните области или области со соли за одмрзнување.
3. Корозија во пукнатини: се зголемува во областите што задржуваат вода, особено во конструкции со многу споеви, дихтунзи или плочи што се преклопуваат.
4. Галванска корозија: се јавува кога два различни метали ќе дојдат во контакт во присуство на електролит; влажноста и соленоста го зголемуваат ризикот.
5. Напукнување од корозија предизвикана од стрес (SCC): кај одредени легури, комбинација од стрес и специфична средина (на пр. хлориди во не'рѓосувачки челик) може да предизвика напукнување, а крајбрежната клима игра голема улога.
Стратегии за превенција соодветни на климата
Бидејќи климата е одлучувачки фактор, стратегиите за ублажување на корозијата треба да бидат прилагодени на животната средина:
– Избор на материјал: користете соодветен степен на не'рѓосувачки челик за крајбрежна употреба или легура на алуминиум која е поотпорна на корозија под одредени услови.
– Премачкување: заштитната боја, галванизацијата (цинкова облога) или епоксидната облога можат да го забават контактот на металот со вода и кислород.
– Добар дизајн: избегнувајте празнини што задржуваат вода, обезбедете дренажа и обезбедете вентилација за брзо сушење.
– Редовно одржување: проверката, чистењето на наслаги од сол и поправката на премазите се од суштинско значење во влажните и крајбрежните области.
– Катодна заштита: вообичаена кај цевководи, подземни структури и морски структури за контрола на електрохемиски реакции.
Заклучок
Климата влијае врз корозијата на металите преку комбинација од влажност, температура, врнежи од дожд, соленост на воздухот и атмосферско загадување. Високата влажност и продолжените влажни периоди обезбедуваат електролити за реакции на корозија, температурата ја забрзува кинетиката и ја поттикнува кондензацијата, дождот може и да ги навлажни и да ги измие загадувачите, а солта и загадувачите ја прават животната средина поагресивна. Бидејќи секој регион има уникатни климатски и микроклиматски карактеристики, напорите за спречување на корозија мора да бидат прилагодени контекстуално - од избор на материјал и структурен дизајн до премази и одржување. Со правилно разбирање, влијанието на корозијата може да се ублажи, што резултира со продолжен век на траење на металот, намалени трошоци за одржување и подобрена структурна безбедност.
