Corrosión- esto es destrucción sólidos, causado por procesos químicos y electroquímicos que se desarrollan en la superficie del cuerpo durante su interacción con el entorno externo. La corrosión de los metales causa daños especiales. El tipo de corrosión más común y familiar para todos nosotros es la oxidación del hierro. El término "corrosión" se aplica a metales, hormigón, algunos plásticos y otros materiales. La corrosión es un problema físico. reacción química metal con el medio ambiente, lo que lleva a la destrucción del metal.
Es difícil tener en cuenta mayores pérdidas indirectas por paradas y disminución de la productividad de los equipos sujetos a corrosión, por alteraciones del curso normal de los procesos tecnológicos, por accidentes causados por una disminución de la resistencia de las estructuras metálicas, etc. Una evaluación precisa de Por supuesto, el daño por corrosión del hierro y el acero es imposible. Sin embargo, basándose en algunos datos disponibles sobre el reemplazo anual promedio de techos de metal corrugado, alambres, tuberías, camiones de acero y otros objetos de hierro y acero sujetos a corrosión, se puede concluir que debido a una protección inadecuada, los costos de reemplazo anual pueden promediar hasta 2 por ciento del volumen total de acero utilizado.
Sobre la corrosión del metal
No deben confundirse los conceptos de “corrosión” y “óxido”. Si la corrosión es un proceso, entonces la oxidación es uno de sus resultados. Esta palabra se aplica únicamente al hierro, que forma parte del acero y del hierro fundido. En lo que sigue, el término "corrosión" significará corrosión de metales. Según la norma internacional ISO 8044, se entiende por corrosión la interacción fisicoquímica o química entre un metal (aleación) y el medio ambiente, que conduce al deterioro de las propiedades funcionales del metal (aleación), del medio ambiente o del sistema técnico que los incluye. El óxido es una capa de óxidos de hierro parcialmente hidratados que se forma en la superficie del hierro y algunas de sus aleaciones como resultado de la corrosión.
Además de la corrosión, las estructuras metálicas (en particular, las de construcción) están sujetas a erosión: destrucción de la superficie del material bajo la influencia de tensiones mecánicas. La erosión es causada por la lluvia, los vientos, el polvo de arena y otros factores naturales.
La protección ideal contra la corrosión está garantizada en un 80% por la preparación adecuada de la superficie para pintar y sólo en un 20% por la calidad de las pinturas y barnices utilizados y el método de aplicación (ISO).
Proceso de corrosión
La corrosión de los metales es su destrucción espontánea debido a la interacción química o electroquímica con el medio ambiente.
El ambiente en el que el metal se corroe (se corroe) se denomina ambiente corrosivo o agresivo. En el caso de los metales, cuando hablamos de su corrosión, nos referimos al proceso indeseable de interacción del metal con el medio ambiente.
Etapas del proceso de corrosión:
- suministro de un medio corrosivo a la superficie del metal;
- interacción del medio ambiente con el metal;
- Eliminación total o parcial de productos de la superficie metálica.
Clasificación de procesos de corrosión.
Según la naturaleza de la destrucción, distinguen. los siguientes tipos corrosión:
Corrosión química Es un proceso en el que la oxidación de un metal y la reducción del componente oxidante del medio ocurren en un solo acto.
La corrosión química es posible en cualquier ambiente corrosivo, pero se observa con mayor frecuencia en los casos en que el ambiente corrosivo no es un electrolito (corrosión por gas, corrosión en líquidos orgánicos no conductores).
Corrosión electroquímica- se trata de la destrucción de metales debido a su interacción electroquímica con un medio electrolíticamente conductor, en la que la ionización de los átomos metálicos y la reducción del componente oxidante del medio ocurren en más de un acto y sus velocidades dependen del valor del potencial de electrodo del metal. Este tipo de corrosión es el más común. En la corrosión electroquímica, la transformación química de una sustancia va acompañada de la liberación energía eléctrica en forma de corriente continua.
Corrosión bioquímica- en el caso de que la corrosión del metal en el agua de mar se vea agravada por la contaminación de la superficie por organismos marinos.
Electrocorrosión— aumento de la corrosión bajo la influencia de la polarización anódica causada por un campo eléctrico externo (por ejemplo, durante la producción trabajo de soldadura a flote, en presencia de corrientes parásitas en la zona de aguas).
Por tipo de ambiente corrosivo
Algunos ambientes corrosivos y la destrucción que causan son tan característicos que los procesos de corrosión que en ellos ocurren también se clasifican con el nombre de estos ambientes.
Como regla general, los productos y estructuras metálicas están expuestos a muchos tipos de corrosión; en estos casos se habla de la acción de la llamada corrosión mixta.
Corrosión por gases— corrosión en un ambiente gaseoso a altas temperaturas.
Corrosión atmosférica— corrosión del metal en condiciones atmosféricas con humedad suficiente para formar una película de electrolito sobre la superficie del metal (especialmente en presencia de gases agresivos o aerosoles de ácidos, sales, etc.). Una característica de la corrosión atmosférica es la fuerte dependencia de su velocidad y mecanismo del espesor de la capa de humedad sobre la superficie del metal o del grado de humedad de los productos de corrosión resultantes.
Corrosión líquida— corrosión en medios líquidos.
Corrosión subterránea— corrosión del metal en suelos y suelos. Característica distintiva La corrosión subterránea es una gran diferencia en la tasa de suministro de oxígeno a la superficie de estructuras subterráneas en diferentes suelos (decenas de miles de veces).
La corrosión se clasifica según la naturaleza de su destrucción.
Sólido— Cubre toda la superficie del metal.
Local- Cubre áreas individuales de corrosión.
Uniforme- Fluye aproximadamente a la misma velocidad en toda la superficie
Mancha (picaduras)— En forma de puntas individuales con un diámetro de hasta 2 mm
ulcerativo— En forma de úlceras con un diámetro de 2 a 50 mm.
Lugares- En forma de manchas con un diámetro superior a 50 mm y una profundidad de hasta 2 mm.
Subsuperficie— Provoca delaminación del metal e hinchazón de las capas.
Película inferior— Fugas bajo una capa protectora de metal
intergranular— En forma de destrucción de los límites de grano.
Selectivo (selectivo)— En forma de disolución de componentes individuales de la aleación.
Ranurado- Crece en grietas y huecos estrechos.
Material básico para estudiar el tema:
Artículo 13, página 81.
Gabrielyan, O.S.
Química. 9no grado: Avutarda, 2013.
Material adicional sobre el tema "Corrosión de metales"
Corrosión, oxidación, herrumbre es la destrucción espontánea de metales como resultado de una interacción química o fisicoquímica con el medio ambiente. En general, se trata de la destrucción de cualquier material, ya sea metal o cerámica, madera o polímero. La causa de la corrosión es la inestabilidad termodinámica de los materiales estructurales ante la exposición a sustancias del medio ambiente en contacto con ellos. Ejemplo: corrosión por oxígeno del hierro en agua:
El hidróxido de hierro Fe(OH)3 es lo que se llama óxido.
En la vida cotidiana, el término "oxidación" se utiliza más a menudo para las aleaciones de hierro (acero). Menos conocidos son los casos de corrosión de polímeros. En relación con ellos, existe el concepto de “envejecimiento”, similar al término “corrosión” de los metales. Por ejemplo, el envejecimiento del caucho debido a la interacción con el oxígeno atmosférico o la destrucción de algunos plásticos bajo la influencia de la precipitación, así como la corrosión biológica. La velocidad de corrosión, como cualquier reacción química, depende en gran medida de la temperatura. Un aumento de temperatura de 100 grados puede aumentar la velocidad de corrosión en varios órdenes de magnitud.
Clasificación de tipos de corrosión.
Los procesos de corrosión se caracterizan por una amplia distribución y diversidad de condiciones y ambientes en los que ocurren. Por lo tanto, todavía no existe una clasificación unificada y completa de la aparición de casos de corrosión.
Dependiendo del tipo de ambiente agresivo en el que se produce el proceso de destrucción, la corrosión puede ser de los siguientes tipos:
corrosión por gases;
corrosión atmosférica;
corrosión en no electrolitos;
corrosión en electrolitos;
corrosión subterránea;
biocorrosión;
Corrosión bajo la influencia de corrientes parásitas.
Según las condiciones del proceso de corrosión, se distinguen los siguientes tipos:
corrosión por contacto;
corrosión en grietas;
corrosión por inmersión parcial;
Corrosión por inmersión total;
corrosión durante la inmersión alterna;
corrosión por fricción;
corrosión intergranular;
Corrosión por tensión.
Por naturaleza de destrucción:
uniforme;
desigual;
selectivo;
ulcerativo;
punto;
de extremo a extremo;
intergranular (delaminación en piezas deformadas y filo de cuchillo en uniones soldadas).
corrosión continua que cubre toda la superficie:
Corrosión local (local) que cubre áreas individuales:
La clasificación principal se realiza según el mecanismo del proceso. Hay dos tipos:
corrosión química;
Corrosión electroquímica.
Corrosión de materiales no metálicos.
A medida que las condiciones de funcionamiento se vuelven más severas (aumento de temperatura, estrés mecánico, agresividad ambiental, etc.), los materiales no metálicos también quedan expuestos a la acción del medio ambiente. En este sentido, el término "corrosión" comenzó a utilizarse en relación con estos materiales, por ejemplo, "corrosión del hormigón y hormigón armado", "corrosión de plásticos y caucho". Se refiere a su destrucción y pérdida de propiedades operativas como resultado de una interacción química o fisicoquímica con el medio ambiente. Pero hay que tener en cuenta que los mecanismos y la cinética de los procesos para los metales y los no metales serán diferentes.
Corrosión de metales
El óxido es el tipo de corrosión más común.
Corrosión del metal.
La corrosión de metales es la destrucción de metales debido a su interacción química o electroquímica con un ambiente corrosivo. Para el proceso de corrosión se debe utilizar el término “proceso de corrosión” y para el resultado del proceso “destrucción por corrosión”. La formación de pares galvánicos se utiliza útilmente para crear baterías y acumuladores. Por otro lado, la formación de dicho par conduce a un proceso desfavorable del que son víctimas varios metales: la corrosión. La corrosión se refiere a la destrucción electroquímica o química de un material metálico que ocurre en la superficie. Muy a menudo, durante la corrosión, el metal se oxida para formar iones metálicos que, tras transformaciones adicionales, producen diversos productos de corrosión. La corrosión puede ser causada por un proceso químico o electroquímico. Por consiguiente, se distingue entre corrosión química y electroquímica de los metales.
Tipos de corrosión
Hay 4 tipos principales de corrosión: corrosión electroquímica, corrosión por hidrógeno, corrosión por oxígeno y química.
Corrosión electroquímica
La destrucción del metal bajo la influencia de elementos galvánicos que surgen en un ambiente corrosivo se llama corrosión electroquímica. No se debe confundir la corrosión de un material homogéneo, por ejemplo, oxidación del hierro, etc., con la corrosión electroquímica. La corrosión electroquímica (la forma más común de corrosión) siempre requiere la presencia de un electrolito (condensado, agua de lluvia, etc.) con con los que están en contacto los electrodos: ya sea diferentes elementos de la estructura del material o dos materiales de contacto diferentes con diferentes potenciales redox. Si se disuelven iones de sales, ácidos o similares en agua, aumenta su conductividad eléctrica y aumenta la velocidad del proceso.
Elemento corrosivo
Cuando dos metales con diferentes potenciales redox entran en contacto y se sumergen en una solución electrolítica, por ejemplo, agua de lluvia con disuelto dióxido de carbono CO 2 se forma un elemento galvánico, el llamado elemento de corrosión. No es más que una celda galvánica cerrada. Disuelve lentamente material metálico con un potencial redox más bajo; el segundo electrodo de un par, por regla general, no se corroe. Este tipo de corrosión es especialmente característica de metales con elevados potenciales negativos. Así, una cantidad muy pequeña de impureza en la superficie de un metal con un alto potencial redox ya es suficiente para la aparición de un elemento corrosivo. Especialmente peligrosas son las zonas en las que entran en contacto metales con diferentes potenciales, como por ejemplo soldaduras o remaches.
Si el electrodo de disolución es resistente a la corrosión, el proceso de corrosión se ralentiza. Esta es la base, por ejemplo, para proteger los productos de hierro de la corrosión mediante galvanización: el zinc tiene un potencial más negativo que el hierro, por lo tanto, en tal par, el hierro se reduce y el zinc debe corroerse. Sin embargo, debido a la formación de una película de óxido en la superficie del zinc, el proceso de corrosión se ralentiza considerablemente.
Un ejemplo de corrosión electroquímica a gran escala es el incidente ocurrido en diciembre de 1967 con el mineralero noruego Anatina. Anatina), viajando de Chipre a Osaka. Un tifón que azotó el Océano Pacífico provocó la entrada de agua salada en las bodegas y la formación de un gran par galvánico: un concentrado de cobre con el casco de acero del barco, que pronto se ablandó y el barco envió una señal de socorro. La tripulación fue rescatada por un barco alemán que llegó a tiempo y el propio Anatina apenas llegó al puerto.
Corrosión por hidrógeno y oxígeno.
Si se produce una reducción de los iones H 3 O + o de las moléculas de agua H 2 O, se habla de corrosión por hidrógeno o corrosión con despolarización del hidrógeno. La reducción de iones se produce según el siguiente esquema:
2H 3 O + + 2e − → 2H 2 O + H 2
2H 2 O + 2e − → 2OH − + H 2
Si no se libera hidrógeno, lo que suele ocurrir en un ambiente neutro o fuertemente alcalino, el oxígeno se reduce y hablamos de corrosión por oxígeno o corrosión con despolarización del oxígeno:
O 2 + 2H 2 O + 4e − → 4OH −
Un elemento corrosivo no sólo puede formarse cuando dos metales diferentes entran en contacto. Un elemento corrosivo también se forma en el caso de un metal, si, por ejemplo, la estructura superficial es heterogénea.
Corrosión química
Electrocorrosión del toallero calefactable.
La corrosión química es la interacción de una superficie metálica con un ambiente corrosivo, no acompañada por la aparición de descargas eléctricas. procesos quimicos en el límite de fase. En este caso, las interacciones de la oxidación del metal y la reducción del componente oxidante del ambiente corrosivo ocurren en un solo acto. Por ejemplo, la formación de incrustaciones cuando los materiales a base de hierro reaccionan a altas temperaturas con el oxígeno:
Durante la corrosión electroquímica, la ionización de los átomos metálicos y la reducción del componente oxidante del ambiente corrosivo no ocurren en un solo acto y sus velocidades dependen del potencial del electrodo del metal (por ejemplo, oxidación del acero en agua de mar).
Tipos de corrosión
Corrosión por gases
Corrosión atmosférica
Corrosión por inmersión parcial
Corrosión en la línea de flotación
Corrosión completamente sumergida
Corrosión bajo inmersión alterna
Corrosión subterránea
Biocorrosión
Corrosión por corriente externa.
Corrosión por corrientes parásitas
Corrosión por contacto
Corrosión por fricción
Corrosión por fricción
Corrosión completa
Corrosión uniforme
Corrosión desigual
Corrosión local
Corrosión subsuperficial
Corrosión por picadura
Manchas de corrosión
A través de la corrosión
Corrosión de capa
Corrosión filiforme
Corrosión estructural
Corrosión intergranular
Corrosión selectiva
Grafitización del hierro fundido.
Descincificación
Corrosión por grietas
Corrosión del cuchillo
Úlcera por corrosión
Grietas por corrosión
Corrosión por tensión
Fatiga por corrosión
Límite de fatiga por corrosión
Fragilidad por corrosión
Anticorrosión
La corrosión provoca pérdidas por miles de millones de dólares cada año y resolver este problema es una tarea importante. El principal daño causado por la corrosión no es la pérdida de metal como tal, sino el enorme coste de los productos destruidos por la corrosión. Por eso las pérdidas anuales que provoca en los países industrializados son tan grandes. Las verdaderas pérdidas causadas por él no se pueden determinar evaluando únicamente las pérdidas directas, que incluyen el costo de una estructura colapsada, el costo de reemplazar el equipo y el costo de las medidas de protección contra la corrosión. Los daños aún mayores provienen de pérdidas indirectas. Estos incluyen tiempo de inactividad de los equipos al reemplazar piezas y conjuntos corroídos, fugas de productos e interrupción de los procesos tecnológicos.
Se garantiza una protección ideal contra la corrosión del 80 %. preparación adecuada superficie, y sólo el 20% por la calidad de las pinturas y barnices utilizados y el método de su aplicación. El método más productivo y eficaz de preparación de superficies antes de una mayor protección del sustrato es el chorro abrasivo.
Normalmente, existen tres áreas de métodos de protección contra la corrosión:
Estructural
Activo
Pasivo
Para evitar la corrosión, se utilizan como materiales estructurales aceros inoxidables, aceros corten y metales no ferrosos. Al diseñar estructuras, intentan aislarlas lo más posible de ambientes corrosivos, utilizando adhesivos, selladores y juntas de goma.
Los métodos activos para combatir la corrosión tienen como objetivo cambiar la estructura de la doble capa eléctrica. Se aplica un campo eléctrico constante utilizando una fuente de corriente continua, el voltaje se selecciona para aumentar el potencial del electrodo del metal protegido. Otro método es utilizar un ánodo de sacrificio, un material más activo que se destruirá, protegiendo el producto que se está protegiendo.
Como protección contra la corrosión se puede utilizar la aplicación de algún tipo de recubrimiento que impida la formación de un elemento corrosivo (método pasivo).
Corrosión por oxígeno del hierro galvanizado.
Corrosión por oxígeno del hierro recubierto de estaño.
Los revestimientos de pintura, polímeros y esmaltados deben, en primer lugar, impedir el acceso de oxígeno y humedad. También se suele utilizar, por ejemplo, el recubrimiento del acero con otros metales como zinc, estaño, cromo y níquel. El recubrimiento de zinc protege el acero incluso cuando el recubrimiento está parcialmente destruido. El zinc tiene un potencial más negativo y se corroe primero. Los iones Zn 2+ son tóxicos. Durante la producción latas Se utiliza estaño recubierto con una capa de estaño. A diferencia de la chapa galvanizada, cuando se destruye la capa de estaño, el hierro comienza a corroerse, y con mayor intensidad, ya que el estaño tiene un potencial más positivo. Otra forma de proteger el metal de la corrosión es utilizar un electrodo protector con un alto potencial negativo, por ejemplo de zinc o magnesio. Para ello se crea especialmente un elemento anticorrosivo. El metal protegido actúa como cátodo, y este tipo de protección se denomina protección catódica. El electrodo de disolución se denomina, por tanto, ánodo de protección de sacrificio. Este método se utiliza para proteger de la corrosión los buques marítimos, puentes, plantas de calderas y tuberías subterráneas. Para proteger el casco del barco, se colocan placas de zinc en el exterior del casco.
Si comparas los potenciales del zinc y el magnesio con los del hierro, tienen potenciales más negativos. Sin embargo, se corroen más lentamente debido a la formación de una película protectora de óxido en la superficie, que protege el metal de una mayor corrosión. La formación de dicha película se denomina pasivación de metales. En el aluminio se mejora mediante oxidación anódica (anodizado). Cuando se añade una pequeña cantidad de cromo al acero, se forma una película de óxido en la superficie del metal. Contenido de cromo en de acero inoxidable- más del 12 por ciento.
Pulverización térmica
Para combatir la corrosión también se utilizan métodos de pulverización térmica. Mediante proyección térmica se crea una capa de otro metal/aleación sobre la superficie de un metal, que es más resistente a la corrosión (aislante) o, por el contrario, menos resistente (protectora). Esta capa le permite detener la corrosión del metal protegido. La esencia del método es la siguiente: se aplican partículas de una mezcla de metales, como el zinc, a la superficie del producto con un chorro de gas a alta velocidad, lo que da como resultado la formación de una capa protectora de decenas a cientos de micrones de espesor. La pulverización térmica también se utiliza para prolongar la vida útil de los componentes desgastados de los equipos: desde la restauración de cremalleras de dirección en talleres de reparación de automóviles hasta empresas de producción de petróleo.
Revestimiento de zinc por difusión térmica.
Para operar productos metálicos en ambientes agresivos, se necesita una protección anticorrosión más duradera de la superficie de los productos metálicos. El recubrimiento de zinc por difusión térmica es anódico en relación con los metales ferrosos y protege electroquímicamente el acero de la corrosión. Tiene una fuerte adhesión (adherencia) al metal base debido a la difusión mutua de hierro y zinc en las fases intermetálicas de la superficie, por lo que no se produce desprendimiento ni desconchado de los recubrimientos durante impactos, cargas mecánicas y deformaciones de los productos procesados.
La galvanización por difusión, realizada en fase de vapor o gas a altas temperaturas (375-850 °C), o mediante rarefacción (vacío), a temperaturas a partir de 250 °C, se utiliza para recubrir elementos de fijación, tuberías, accesorios y otras estructuras. Aumenta significativamente la resistencia de los productos de acero y hierro fundido en ambientes que contienen sulfuro de hidrógeno (incluso contra la corrosión por sulfuro de hidrógeno), atmósferas industriales, agua de mar, etc. El espesor de la capa de difusión depende de la temperatura, el tiempo, el método de galvanización y puede ser de 0,01 -1, 5mm. El moderno proceso de galvanizado por difusión permite la formación de un recubrimiento sobre las superficies roscadas de los elementos de fijación, sin complicar su posterior atornillado. Microdureza de la capa de recubrimiento Hμ = 4000 - 5000 MPa. El recubrimiento de zinc por difusión también aumenta significativamente la resistencia al calor de los productos de acero y hierro fundido, a temperaturas de hasta 700 °C. Es posible obtener recubrimientos de zinc aleados por difusión, que se utilizan para mejorar sus características de rendimiento.
Chapado en cadmio
El recubrimiento de piezas de acero con cadmio se realiza mediante métodos similares al galvanizado, pero proporciona más fuerte defensa, especialmente en agua de mar. Se utiliza con mucha menos frecuencia debido a la importante toxicidad del cadmio y su elevado coste.
cromado
La corrosión perjudica el rendimiento de las tuberías.
Las pérdidas económicas por la corrosión de los metales son enormes. En Estados Unidos, según los últimos datos de la NACE [los daños por corrosión y los costes para combatirlos ascendieron al 3,1% del PIB (276 mil millones de dólares). En Alemania, este daño ascendió al 2,8% del PIB. Según expertos de varios países, estas pérdidas en los países industrializados oscilan entre el 2 y el 4% del producto nacional bruto. Al mismo tiempo, las pérdidas de metal, incluida una gran cantidad de estructuras, productos y equipos metálicos defectuosos, representan entre el 10 y el 20% de la producción anual de acero.
Colapso del Puente de Plata.
El óxido es una de las causas más comunes de fallas en los puentes. Dado que el óxido tiene un volumen mucho mayor que la masa original de hierro, su acumulación puede provocar un ajuste desigual de las piezas estructurales entre sí. Esto provocó la destrucción del puente sobre el río Mianus en 1983 cuando los cojinetes del mecanismo de elevación se oxidaron internamente. Tres conductores murieron al caer al río. Las investigaciones demostraron que el desagüe de la carretera estaba bloqueado y no se había limpiado y que las aguas residuales habían penetrado en los soportes del puente. El 15 de diciembre de 1967, el puente Silver que conecta Point Pleasant, Virginia Occidental, y Kanauga, Ohio, colapsó inesperadamente en el río Ohio. En el momento del derrumbe, 37 coches circulaban por el puente y 31 de ellos cayeron junto con el puente. Cuarenta y seis personas murieron y nueve resultaron gravemente heridas. Además de las pérdidas de vidas y los heridos, la principal ruta de transporte entre Virginia Occidental y Ohio quedó destruida. La causa del colapso fue la corrosión.
El puente Kinzu en Pensilvania fue destruido en un tornado en 2003 principalmente porque los pernos principales centrales se habían oxidado, lo que redujo significativamente su estabilidad.
Tarea
Aleaciones
¡¡¡Atención!!!
Para obtener una calificación de “3”, basta con completar solo la primera parte del trabajo; para obtener una calificación de “4”, es necesario completar toda la parte del trabajo de calificación “3” sin errores y también sin errores, toda la parte de la calificación “4” del trabajo. ¡¡¡Para recibir una calificación de “5” debes completar todo el trabajo sin errores!!!
Calificación "3"
1. ¿Qué metal, como sustancia simple, es más susceptible a la corrosión?
1) 1s 2 2s 2 2p 6 3s
2) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1
3) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2
4) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
2. La corrosión química es causada por
1) agua y oxígeno
2) óxidos de carbono y azufre
3) soluciones salinas
4) todos los factores anteriores.
3. Cuando Ni y Fe entran en contacto en una solución ácida
1) el hierro se disolverá
2) el hierro será restaurado
3) el níquel se disolverá
4) se liberará oxígeno
Calificación "4"
4. Los métodos de protección contra la corrosión, en los que se introducen en el entorno de trabajo sustancias que reducen la agresividad del medio ambiente, se denominan
5. Método de protección contra la corrosión en el que se recubre una lámina de hierro con una capa de estaño.
6. Se corroe más activamente
1) hierro químicamente puro
2) hierro recubierto con una capa de estaño
3) hardware técnico
4) aleación de hierro y titanio
Calificación "5"
7. Elemento de aleación que confiere resistencia a la corrosión al acero.
8. La masa de cobre liberada sobre una placa colocada en una solución de cloruro de cobre (II) si reacciona zinc que pesa 13 g.
8. La masa de cobre liberada sobre una placa de hierro colocada en una solución de sulfato de cobre (II), si reacciona un hierro que pesa 11,2 g.
Doctor. V.B. Kosachev, A.P. Gulidov, NPK "Vector", Moscú
El artículo proporciona información sobre la corrosión de los metales, que puede ser útil para una amplia gama de trabajadores técnicos y de ingeniería involucrados en la implementación de medidas prácticas para proteger contra la corrosión los equipos de las organizaciones de suministro de calor.
La corrosión y su importancia social.
Cualquier proceso de corrosión provoca cambios en las propiedades de los materiales estructurales. El resultado del proceso es un “efecto de corrosión”, que empeora las características funcionales del metal del equipo, el medio ambiente y sistemas tecnicos, considerado como un “efecto de daño” o “deterioro corrosivo”.
Es obvio que las pérdidas económicas asociadas con la corrosión del metal están determinadas no tanto por el costo del metal corroído, sino por el costo de los trabajos de reparación, las pérdidas por el cese temporal del funcionamiento de los sistemas de ingeniería y los costos de prevención de accidentes. , que en algunos casos son absolutamente inaceptables desde el punto de vista de la seguridad ambiental. Las estimaciones de los costos asociados con la corrosión (según fuentes extranjeras) llevan a la conclusión de que los costos anuales totales de combatir las consecuencias de la corrosión ascienden al 1,5-2% del producto nacional bruto. Algunos de estos costos son inevitables; No sería realista eliminar por completo todos los daños por corrosión. Sin embargo, es posible reducir significativamente las pérdidas por corrosión mejor uso en la práctica, el conocimiento acumulado sobre los procesos de corrosión y los métodos de protección contra la corrosión con los que cuentan actualmente los servicios anticorrosión.
Procesos de corrosión
El concepto de “corrosión del metal” incluye grupo grande Procesos químicos que conducen a la destrucción del metal. Estos procesos se diferencian marcadamente entre sí en las manifestaciones externas, en las condiciones y entornos en los que ocurren, así como en las propiedades de los metales que reaccionan y los productos de reacción resultantes. Sin embargo, hay muchas razones para combinarlos, porque A pesar de las marcadas diferencias, todos estos procesos no sólo tienen un resultado común: la destrucción del metal, sino también una única esencia química: la oxidación del metal.
La causa de la corrosión es la inestabilidad termodinámica de los metales, por lo que la mayoría de ellos se encuentran en la naturaleza en estado oxidado (óxidos, sulfuros, silicatos, aluminatos, sulfatos, etc.). Así, la corrosión se puede definir como un proceso espontáneo que ocurre durante la interacción de un metal con el medio ambiente, acompañado de una disminución de la energía libre de Gibbs y la destrucción del metal. La corrosión ocurre en la interfaz entre dos fases "metal - medio ambiente", es decir, es un proceso heterogéneo de múltiples etapas y consta de al menos tres etapas principales repetidas:
1 suministro de sustancias reactivas (incluido un agente corrosivo) a la interfaz de fase;
2 la reacción real de interacción entre un metal y un ambiente corrosivo, cuyo resultado es la transición de una cierta cantidad de metal a una forma oxidada con la formación de productos de corrosión y del agente corrosivo a una forma reducida;
3 eliminación de productos de corrosión de la zona de reacción.
Mecanismos de procesos de corrosión.
Según el mecanismo del proceso de oxidación del metal, se distingue entre corrosión química y electroquímica.
Corrosión química . Este tipo de corrosión incluye procesos de oxidación de metales y reducción del agente corrosivo, en los que la transferencia de electrones del metal se realiza directamente a átomos o iones del agente oxidante (agente corrosivo), que con mayor frecuencia es el oxígeno del aire.
2Me + O 2 -->2MeO (1)
En la práctica del suministro de calor, el tipo de corrosión química más común y prácticamente importante es la corrosión por gas: corrosión de metales en gases secos (aire, productos de combustión de combustible) a altas temperaturas. Los principales factores que influyen en la velocidad de corrosión del gas son:
3 naturaleza del metal (aleación);
4 composición del ambiente gaseoso;
5 propiedades mecánicas productos de corrosión formados (películas de óxido);
6 temperatura.
Así, para el hierro, el componente principal de los aceros al carbono utilizados para la fabricación de rejillas de las cámaras de combustión y la parte convectiva de las calderas de agua caliente, la dependencia de la velocidad de corrosión del gas con la temperatura es casi exponencial, Fig. 1. La temperatura afecta la composición de las películas de óxido formadas sobre el acero y las leyes de su crecimiento, tabla. 1. Sus propiedades mecánicas y, en consecuencia, protectoras dependen de la composición de las películas de óxido, ya que una película de óxido densa y continua puede proteger el metal de una mayor oxidación. La presión parcial del oxígeno también afecta la velocidad de corrosión del gas. Durante la oxidación de varios metales a una temperatura constante y suficientemente alta con un aumento en la presión parcial de oxígeno (Po 2), la velocidad de oxidación primero aumenta bruscamente y luego, cuando un cierto valor crítico(P o 2): disminuye bruscamente y permanece bastante bajo en un amplio rango de presiones, Figura 2. El modo de calentamiento tiene una gran influencia en la velocidad de oxidación del metal. Las fluctuaciones de temperatura (alternancia de calentamiento y enfriamiento), incluso en pequeños intervalos, provocan la destrucción de las películas de óxido debido a la aparición de grandes tensiones internas, como resultado de lo cual la tasa de oxidación del metal aumenta considerablemente.
Para proteger contra la corrosión por gases, se utilizan aleaciones de acero resistentes al calor, se crean atmósferas protectoras (reductoras) y se aplican recubrimientos protectores por difusión térmica (a base de aluminio, silicio y cromo) y pulverizados (a base de óxidos de aluminio, magnesio y circonio). usado.
Corrosión electroquímica. Este tipo de corrosión es el más común e incluye aquellos casos en los que los procesos de oxidación del metal y reducción del componente oxidante ocurren por separado en un ambiente de electrolito líquido, es decir, en un ambiente conductor electricidad. Dichos medios pueden ser: agua natural, soluciones acuosas sales, ácidos, álcalis, así como aire, suelo y estructuras de aislamiento térmico que contienen electrolito (humedad) en cierta cantidad. Por tanto, el proceso de corrosión electroquímica es una combinación de dos reacciones conjugadas:
anódico (oxidación) Me → Me z+ + ze - (2),
y catódico (reducción) D + ze - → (Dze -) (3),
donde D es un despolarizador (agente oxidante) que absorbe electrones del metal. Como despolarizador pueden actuar: oxígeno disuelto en el electrolito, iones de hidrógeno (H+) y algunos metales. Esquema general El proceso de corrosión electroquímica del metal se muestra en la Figura 3, y el caso especial de oxidación del hierro se describe mediante la reacción:
2Fe + 2H 2 O + O 2 → 2Fe 2+ + 4 OH - (4).
La aparición de elementos galvánicos “cátodo - ánodo” en aceros al carbono (principalmente Material de construcción tuberías) al entrar en contacto con los electrolitos se produce principalmente debido a la diferenciación de la superficie del acero en áreas con diferentes potenciales de electrodo (la teoría de los elementos de corrosión locales). Las razones de la diferenciación pueden ser diferentes:
7 heterogeneidad de la estructura metálica (los aceros al carbono contienen fases - ferrita y cementita, componentes estructurales - perlita, cementita y ferrita, que tienen diferentes potenciales de electrodo);
8 la presencia de películas de óxido, contaminantes, inclusiones no metálicas, etc. en la superficie del acero;
9 distribución desigual del agente oxidante en la interfaz metal-electrolito, por ejemplo, diferente humedad y aireación en diferentes áreas de la superficie del metal;
10 distribución desigual de la temperatura;
11 contacto de metales disímiles.
Datos resumidos sobre N.D. Tomashov sobre los vapores de corrosión galvánica (Tabla 2), cuya formación es posible en tuberías existentes Redes de calefacción en presencia de humedad o sus rastros, nos permiten afirmar. que todos los casos de oxidación de tuberías y estructuras metálicas de redes de calefacción se producen como resultado de corrosión electroquímica.
Principales tipos de corrosión electroquímica.
y la naturaleza del daño por corrosión del metal.
Dependiendo de las condiciones del proceso de corrosión electroquímica (tipo de ambiente corrosivo), se distingue la corrosión atmosférica, del suelo, microbiológica y líquida (ácida, alcalina, salada, marina y de agua dulce). Dependiendo de las condiciones de funcionamiento, cualquiera de los tipos de corrosión anteriores puede ocurrir bajo la influencia de factores operativos como fricción, cavitación, tensión en el metal y exposición a fuentes externas de corriente continua y alterna.
La tabla 3 presenta tipos posibles Corrosión electroquímica de tuberías y equipos capacitivos de empresas de suministro de calor, así como factores operativos desfavorables que contribuyen a un aumento en la tasa de procesos de corrosión. Las Figuras 5-9 muestran el daño por corrosión más típico en aceros al carbono estructurales causado por varios tipos Corrosión electroquímica.
Métodos de protección contra la corrosión electroquímica.
La protección contra la corrosión electroquímica es un conjunto de medidas encaminadas a prevenir e inhibir los procesos de corrosión, preservando y manteniendo la operatividad de equipos y estructuras durante el período de operación requerido.
Los métodos para proteger las estructuras metálicas de la corrosión se basan en acciones específicas que conducen a una reducción total o parcial de la actividad de los factores que contribuyen al desarrollo de los procesos de corrosión. Los métodos de protección contra la corrosión se pueden dividir en métodos de exposición al metal y métodos de exposición al medio ambiente, así como métodos combinados. La clasificación de métodos se presenta en la Figura 10.
Entre los métodos para influir en el metal, en la práctica de proteger equipos y tuberías de organizaciones de suministro de calor. mayor distribución Recibieron revestimientos protectores y aislantes permanentes (polímero, esmalte de vidrio, zinc metálico y aluminio). El impacto en un ambiente corrosivo (agua) se utiliza para proteger contra la corrosión interna de equipos capacitivos y tuberías inhibiéndolos y desaireándolos.
La tasa de procesos de corrosión en las tuberías se puede reducir significativamente mediante el uso de protección electroquímica. Con este tipo de protección, el potencial electroquímico de la tubería se desplaza a la región potencial (protectora) requerida (polarización de la estructura) conectándola a una fuente de corriente externa: una estación. protección catódica o protectora.
Cabe señalar que la opción de protección para un objeto específico debe seleccionarse en función de un análisis de sus condiciones de funcionamiento. En este caso, los requisitos para los indicadores que caracterizan. calidad requerida funcionamiento de la instalación, características tecnológicas aplicación del(los) método(s) de protección seleccionado(s) y el efecto económico logrado.
La creciente complejidad de las condiciones de funcionamiento de los equipos y, en primer lugar, de las tuberías de calor, y la aparición de contaminantes específicos del aire y el agua requieren una mejora constante de los métodos de protección contra la corrosión. Con base en el análisis de información generalizada sobre daños por corrosión en diversos equipos de empresas de suministro de calor, podemos concluir que las principales direcciones para mejorar los métodos de protección contra la corrosión en el suministro de calor son: la introducción de revestimientos anticorrosivos e impermeabilizantes para las superficies exteriores. de tuberías con propiedades de consumo mejoradas; uso para suministro de agua caliente de tuberías con revestimientos internos de esmalte de vidrio y polímero; el uso de opciones de protección combinadas con el uso combinado de instalaciones de protección electroquímica y revestimientos protectores.
tabla 1
Tabla 3.
| No. | Tipo de corrosión electroquímica | Método de tendido de tuberías (Tipo de equipamiento) |
Factores corrosivos adicionales |
| 1. | Corrosión atmosférica | Superficies externas de tuberías aéreas y de canal (a un nivel de inundación y sedimentación del canal que no llega a las estructuras aislantes). Superficies de diversas estructuras y equipos metálicos que no están en contacto con el agua y el suelo. | Esfuerzos internos en el metal de tuberías y estructuras metálicas, impactos mecánicos de caídas desde techos. Daño típico por corrosión: corrosión uniforme, es posible que se produzca corrosión irregular en lugares donde hay una caída. |
| 2. | Subterráneo corrosión |
Superficies externas de tuberías para instalación sin canales (en caso de violación de la integridad del aislamiento), instalación de canales (inundaciones periódicas y sedimentación del canal, acompañadas de humectación del aislamiento térmico). | Esfuerzos internos en metal, corrosión por corriente externa continua y alterna, exposición a caídas. Daños típicos por corrosión: corrosión desigual, corrosión puntual, cuando se exponen a corrientes parásitas, es posible que se dañen las paredes de la tubería. |
| 3. | Corrosión submarina | Superficies externas de tuberías de tendido de canales. (Inundación constante del canal ante la falta de aislamiento térmico en la tubería). Superficies internas de tuberías y equipos de tratamiento químico de agua (desaireadores, filtros, etc.) |
Esfuerzos internos en metal, corrosión por corriente externa continua y alterna. Si la tubería no está completamente sumergida, es posible que se produzca corrosión a lo largo de la línea de flotación. Daños típicos por corrosión: corrosión desigual; en caso de exposición a corrientes parásitas, es posible que se produzcan daños en las paredes de la tubería y lesiones ulcerosas en la zona de la línea de flotación. En las tuberías de agua caliente puede ocurrir un proceso de corrosión microbiológica por bacterias del hierro. Daño típico por corrosión: corrosión por picaduras (para superficies internas de tuberías), corrosión por picaduras, corrosión desigual. |
CORROSIÓN DE METALES– interacción físico-química o química entre un metal (aleación) y el medio ambiente, que conduce al deterioro de las propiedades funcionales del metal (aleación), del medio ambiente o del sistema técnico que los incluye.
La palabra corrosión proviene del latín "corrodo" - "roer" (el latín tardío "corrosio" significa "corrosión").
La corrosión es causada reacción química metal con sustancias ambientales que fluyen en el límite del metal y el medio ambiente. En la mayoría de los casos, se trata de la oxidación del metal, por ejemplo, por el oxígeno del aire o los ácidos contenidos en las soluciones con las que el metal está en contacto. Los metales que se encuentran en la serie de tensiones (serie de actividad) hacia la izquierda son especialmente susceptibles a esto. hidrógeno, incluido hierro.
Como resultado de la corrosión, el hierro se oxida. Este proceso es muy complejo e incluye varias etapas. Puede describirse mediante la ecuación resumida:
4Fe + 6H 2 O (humedad) + 3O 2 (aire) = 4Fe(OH) 3
El hidróxido de hierro (III) es muy inestable, pierde agua rápidamente y se convierte en óxido de hierro (III). Este compuesto no protege la superficie del hierro de una mayor oxidación. Como resultado, el objeto de hierro puede destruirse por completo.
Muchos metales, incluidos los bastante activos (por ejemplo, el aluminio), cuando se corroen, quedan cubiertos con una película de óxido densa y bien adherida, que no permite que los agentes oxidantes penetren en capas más profundas y, por lo tanto, protege el metal de la corrosión. Cuando se elimina esta película, el metal comienza a interactuar con la humedad y oxígeno aire.
El aluminio en condiciones normales es resistente al aire y al agua, incluso al agua hirviendo, pero si se aplica mercurio a la superficie del aluminio, la amalgama resultante destruye la película de óxido, la empuja desde la superficie y el metal rápidamente se convierte en escamas blancas de aluminio. metahidróxido:
4Al + 2H 2 O + 3O 2 = 4AlO(OH)
El aluminio amalgamado reacciona con el agua para liberar hidrógeno:
2Al + 4H 2 O = 2AlO(OH) + 3H 2
Algunos metales bastante inactivos también son susceptibles a la corrosión. En aire húmedo, la superficie del cobre se cubre con una capa verdosa (pátina) como resultado de la formación de una mezcla de sales básicas.
En ocasiones, cuando los metales se corroen, no se produce oxidación, sino la reducción de algunos elementos contenidos en las aleaciones. Por ejemplo, a altas presiones y temperaturas, los carburos contenidos en los aceros se reducen con hidrógeno.
La destrucción de metales en presencia de hidrógeno se descubrió a mediados del siglo XIX. El ingeniero francés Sainte-Claire Deville estudió las causas de las roturas inesperadas de los cañones de las armas. Con ellos análisis químico encontró hidrógeno en el metal. Deville decidió que era la saturación de hidrógeno la razón de la repentina caída en la resistencia del acero.
El hidrógeno causó muchos problemas a los diseñadores de equipos para uno de los procesos químicos industriales más importantes: la síntesis de amoníaco. Los primeros dispositivos para esta síntesis duraron sólo decenas de horas y luego se rompieron en pequeños pedazos. Sólo la adición de titanio, vanadio o molibdeno al acero ayudó a resolver este problema.
La corrosión de los metales también puede incluir su disolución en metales líquidos fundidos (sodio, plomo, bismuto), que se utilizan, en particular, como refrigerantes en reactores nucleares.
En términos de estequiometría, las reacciones que describen la corrosión de los metales son bastante simples, pero en términos de su mecanismo pertenecen a procesos complejos y heterogéneos. El mecanismo de corrosión está determinado principalmente por el tipo de entorno agresivo.
Cuando un material metálico entra en contacto con un gas químicamente activo, aparece una película de productos de reacción en su superficie. Evita un mayor contacto entre el metal y el gas. Si a través de esta película se produce una contradifusión de sustancias reactivas, la reacción continúa. El proceso se facilita a altas temperaturas. Durante la corrosión, la película del producto se espesa continuamente y el metal se destruye. La metalurgia y otras industrias que utilizan altas temperaturas sufren grandes pérdidas por la corrosión del gas.
La corrosión es más común en ambientes con electrolitos. En algunos procesos tecnológicos Los metales entran en contacto con electrolitos fundidos. Sin embargo, la corrosión más frecuente ocurre en soluciones de electrolitos. No es necesario que el metal esté completamente sumergido en el líquido. Las soluciones de electrolitos pueden estar presentes en forma de una fina película sobre la superficie del metal. A menudo impregnan el entorno que rodea al metal (suelo, hormigón, etc.).
Durante la construcción del puente del metro y de la estación Leninskie Gory de Moscú, añadieron un gran número de Cloruro de sodio para evitar la congelación del hormigón que aún no se ha fraguado. La estación fue construida en lo antes posible(en sólo 15 meses) e inaugurado el 12 de enero de 1959. Sin embargo, la presencia de cloruro de sodio en el hormigón provocó la destrucción de la armadura de acero. El 60% de las estructuras de hormigón armado sufrieron corrosión, por lo que la estación fue cerrada por reconstrucción. , durando casi 10 años. Sólo el 14 de enero de 2002 se reabrieron el puente del metro y la estación, llamada Vorobyovy Gory.
El uso de sales (generalmente cloruro de sodio o calcio) para eliminar la nieve y el hielo de las carreteras y aceras también hace que los metales se degraden más rápido. Los vehículos y las comunicaciones subterráneas se ven gravemente afectados. Se estima que sólo en los Estados Unidos, el uso de sales para combatir las nevadas y el hielo provoca pérdidas de alrededor de 2 mil millones de dólares al año debido a la corrosión de los motores y 500 millones de dólares en reparaciones adicionales de carreteras, autopistas subterráneas y puentes.
En entornos electrolíticos, la corrosión es causada no sólo por la acción del oxígeno, el agua o los ácidos sobre los metales, sino también por procesos electroquímicos. Ya a principios del siglo XIX. La corrosión electroquímica fue estudiada por los científicos ingleses Humphry Davy y Michael Faraday. La primera teoría de la corrosión electroquímica fue propuesta en 1830 por el científico suizo De la Rive. Explicó la aparición de corrosión en el punto de contacto entre dos metales diferentes.
La corrosión electroquímica conduce a la rápida destrucción de metales más activos, que en diversos mecanismos y dispositivos entran en contacto con metales menos activos ubicados a la derecha en la serie de voltaje electroquímico. El uso de piezas de cobre o latón en estructuras de hierro o aluminio que operan en agua de mar aumenta significativamente la corrosión. Se conocen casos de destrucción y hundimiento de barcos cuyo revestimiento de hierro estaba sujeto con remaches de cobre.
Individualmente, el aluminio y el titanio son resistentes a agua de mar, pero si entran en contacto en un producto, por ejemplo, en una caja para equipos fotográficos submarinos, el aluminio se destruye muy rápidamente y la caja gotea.
Los procesos electroquímicos también pueden ocurrir en un metal homogéneo. Se activan si existen diferencias en la composición del grano de metal en la masa y en el límite, tensiones mecánicas no homogéneas, microimpurezas, etc. En desarrollo teoria general Muchos de nuestros compatriotas participaron en la corrosión electroquímica de materiales metálicos, entre ellos Vladimir Aleksandrovich Kistyakovsky (1865-1952) y Alexander Naumovich Frumkin (1895-1976).
Una de las razones de la corrosión electroquímica son las corrientes parásitas, que aparecen debido a la fuga de parte de la corriente de los circuitos eléctricos al suelo o soluciones acuosas, donde caen sobre estructuras metálicas. Cuando la corriente sale de estas estructuras, la disolución del metal comienza nuevamente en el suelo o el agua. Estas zonas de destrucción de metales bajo la influencia de corrientes parásitas se observan especialmente en áreas de transporte eléctrico terrestre (líneas de tranvía, transporte ferroviario en tracción eléctrica). Estas corrientes pueden alcanzar varios amperios, lo que provoca grandes daños por corrosión. Por ejemplo, el paso de una corriente de 1 A durante un año provocará la disolución de 9,1 kg de hierro, 10,7 kg de zinc, 33,4 kg de plomo.
La corrosión también puede ocurrir bajo la influencia de la radiación, así como de productos de desecho de bacterias y otros organismos. El desarrollo de bacterias en la superficie de estructuras metálicas está asociado al fenómeno de la biocorrosión. La contaminación de la parte submarina de los barcos con pequeños organismos marinos también influye en los procesos de corrosión.
Con exposición simultánea al metal. ambiente externo y tensiones mecánicas, todos los procesos de corrosión se activan, ya que esto reduce la estabilidad térmica del metal, destruye las películas de óxido en la superficie del metal y se intensifica. procesos electroquímicos en lugares donde aparecen grietas e irregularidades.
La corrosión provoca enormes pérdidas irreversibles de metales; aproximadamente el 10% del hierro producido se destruye por completo cada año. Según el Instituto química Física RAS, uno de cada seis altos hornos en Rusia funciona en vano: todo el metal fundido se oxida. Destrucción de estructuras metálicas, agrícolas y Transporte y Vehículos, los equipos industriales provocan tiempos de inactividad, accidentes y deterioro de la calidad del producto. Tener en cuenta la posible corrosión conduce a un aumento de los costes del metal en la fabricación de dispositivos. alta presión, calderas de vapor, contenedores metálicos para sustancias tóxicas y sustancias radioactivas etc. Esto aumenta las pérdidas generales por corrosión. Hay que gastar cantidades considerables de dinero en protección contra la corrosión. La relación entre pérdidas directas, pérdidas indirectas y costes de protección contra la corrosión se estima en (3–4):1:1. En los países industrializados, los daños causados por la corrosión alcanzan el 4% del ingreso nacional. En nuestro país asciende a miles de millones de rublos al año.
Los problemas de corrosión empeoran constantemente debido al continuo aumento de la producción de metales y al endurecimiento de sus condiciones de funcionamiento. El entorno en el que se utilizan estructuras metálicas es cada vez más agresivo, incluso por su contaminación. Los productos metálicos utilizados en tecnología funcionan en condiciones de temperaturas y presiones cada vez más altas y potentes flujos de gases y líquidos. Por tanto, la cuestión de la protección de los materiales metálicos contra la corrosión es cada vez más relevante. Es imposible prevenir por completo la corrosión del metal, por lo que la única forma de combatirla es encontrar formas de frenarla.
El problema de proteger los metales de la corrosión surgió casi desde el principio de su uso. La gente intentó proteger los metales de exposición atmosférica utilizando grasas, aceites y posteriormente recubriendo con otros metales y, sobre todo, estaño de bajo punto de fusión (estañado). En las obras del historiador griego Heródoto (siglo V a. C.) y del antiguo científico romano Plinio el Viejo (siglo I a. C.) ya hay referencias al uso de estaño para proteger el hierro de la oxidación. Actualmente, la lucha contra la corrosión se lleva a cabo en varias direcciones a la vez: se intenta cambiar el entorno en el que opera un producto metálico, influir en la resistencia a la corrosión del propio material y evitar el contacto entre el metal y sustancias agresivas del exterior. ambiente.
La corrosión se puede prevenir por completo sólo en un entorno inerte, por ejemplo, en una atmósfera de argón, pero en la gran mayoría de los casos es imposible crear dicho entorno durante el funcionamiento de estructuras y mecanismos. En la práctica, para reducir la actividad corrosiva de un medio, se intenta eliminar de él los componentes más reactivos, por ejemplo, se reduce la acidez de las soluciones acuosas y de los suelos con los que los metales pueden entrar en contacto. Uno de los métodos para combatir la corrosión del hierro y sus aleaciones, cobre, latón, zinc y plomo es la eliminación de oxígeno y dióxido de carbono de soluciones acuosas. En el sector energético y en algunas ramas de la tecnología, el agua también se libera de cloruros, que estimulan la corrosión local. Para reducir la acidez del suelo, se realiza encalado.
La agresividad de la atmósfera depende en gran medida de la humedad. Para cualquier metal existe una cierta humedad relativa crítica, por debajo de la cual no está sujeto a la corrosión atmosférica. Para el hierro, cobre, níquel y zinc es del 50 al 70%. A veces, para preservar objetos de valor histórico, su temperatura se mantiene artificialmente por encima del punto de rocío. En espacios cerrados (por ejemplo, en cajas de embalaje), la humedad se reduce utilizando gel de sílice u otros adsorbentes. La agresividad de la atmósfera industrial está determinada principalmente por los productos de la combustión de combustibles ( cm. CONTAMINACIÓN AMBIENTAL). La prevención de la lluvia ácida y la eliminación de las emisiones de gases nocivos ayudan a reducir las pérdidas por corrosión.
La destrucción de metales en ambientes acuosos se puede frenar utilizando inhibidores de la corrosión, que se añaden en pequeñas cantidades (normalmente menos del 1%) a las soluciones acuosas. Contribuyen a la pasivación de la superficie del metal, es decir, la formación de una película fina y densa de óxidos u otros compuestos poco solubles, que impide la destrucción de la sustancia principal. Para ello se utilizan algunas sales de sodio (carbonato, silicato, borato) y otros compuestos. Si las hojas de afeitar se sumergen en una solución de cromato de potasio, durarán mucho más. A menudo se utilizan inhibidores orgánicos, que son más eficaces que los inorgánicos.
Uno de los métodos de protección contra la corrosión se basa en el desarrollo de nuevos materiales que tengan mayor resistencia a la corrosión. Continúa la búsqueda de sustitutos para los metales corrosivos. Los plásticos, la cerámica, el vidrio, el caucho, el amianto y el hormigón son más resistentes a las influencias ambientales, pero en muchas otras propiedades son inferiores a los metales, que todavía sirven como principales materiales estructurales.
Los metales nobles son prácticamente resistentes a la corrosión, pero son demasiado caros para su uso generalizado, por lo que se utilizan sólo en las partes más críticas, por ejemplo, para la fabricación de contactos eléctricos no corrosivos. El níquel, el aluminio, el cobre, el titanio y sus aleaciones tienen una alta resistencia a la corrosión. Su producción está creciendo con bastante rapidez, pero incluso ahora el metal más accesible y utilizado sigue siendo el hierro que se oxida rápidamente. Dar resistencia a la corrosión Las aleaciones a base de hierro suelen utilizar aleaciones. Así se obtiene el acero inoxidable que, además de hierro, contiene cromo y níquel. El acero inoxidable más común en nuestro tiempo, el grado 18-8 (18% de cromo y 8% de níquel), apareció en 1923. Es bastante resistente a la humedad y al oxígeno. Las primeras toneladas de acero inoxidable en nuestro país se fundieron en 1924 en Zlatoust. Actualmente se han desarrollado muchos tipos de acero que, además de cromo y níquel, contienen manganeso, molibdeno, tungsteno y otros. elementos químicos. A menudo se utiliza la aleación superficial de aleaciones económicas de hierro con zinc, aluminio y cromo.
Para resistir la corrosión atmosférica, se aplican a los productos de acero finas capas de otros metales que son más resistentes a la humedad y al oxígeno atmosférico. A menudo se utilizan cromados y niquelado. Debido a que los cromados a menudo contienen grietas, generalmente se aplican sobre niquelado menos decorativo. Para proteger las latas de la corrosión en Ácidos orgánicos contenida en productos alimenticios, consumido cantidad considerable estaño. Por mucho tiempo para cubrir utensilios de cocina Se usaba cadmio, pero ahora se sabe que este metal es peligroso para la salud y los recubrimientos de cadmio se usan solo en tecnología.
Para frenar la corrosión, se aplican barnices y pinturas, aceites minerales y lubricantes a la superficie del metal. Las estructuras subterráneas se cubren con una gruesa capa de betún o polietileno. Superficies internas tubos de acero y los tanques están protegidos con revestimientos de cemento baratos.
Para que la pintura sea más confiable, la superficie del metal se limpia a fondo de suciedad y productos de corrosión y se somete a un tratamiento especial. Para los productos de acero se utilizan los denominados convertidores de óxido que contienen ácido ortofosfórico (H 3 PO 4) y sus sales. Disuelven los óxidos residuales y forman una película densa y duradera de fosfatos que puede proteger la superficie del producto durante algún tiempo. Luego, el metal se recubre con una capa de imprimación, que debe adherirse bien a la superficie y tener propiedades protectoras (generalmente se usa plomo rojo o cromato de zinc). Sólo después de esto se puede aplicar barniz o pintura.
Uno de los más métodos efectivos anticorrosión es protección electroquímica. Para la protección de plataformas de perforación, bases metálicas soldadas, tuberías subterráneas están conectados como cátodo a una fuente de corriente externa. Como ánodo se utilizan electrodos inertes auxiliares.
Otra versión de esta protección se utiliza para estructuras de acero relativamente pequeñas o cubiertas adicionalmente con aislamiento. objetos metálicos(por ejemplo, tuberías). En este caso, se utiliza un protector: un ánodo hecho de un metal relativamente activo (generalmente magnesio, zinc, aluminio y sus aleaciones), que colapsa gradualmente, protegiendo el objeto principal. Con la ayuda de un ánodo de magnesio se pueden proteger hasta 8 km de tuberías. La protección de la banda de rodadura está muy extendida; Por ejemplo, en Estados Unidos se gastan anualmente alrededor de 11,5 mil toneladas de aluminio en la producción de protectores.
La protección de un metal por otro metal más activo ubicado en la serie de voltaje a la izquierda es efectiva sin imponer una diferencia de potencial. El metal más activo (por ejemplo, el zinc en la superficie del hierro) protege al metal menos activo de la destrucción.
A métodos electroquímicos La lucha contra la corrosión también incluye la protección contra la destrucción de estructuras por corrientes parásitas. Una de las formas de eliminar dicha corrosión es conectar un conductor metálico a la sección de la estructura desde donde fluye la corriente parásita con el riel por el que se mueve el tranvía o el tren eléctrico.
Elena Savinkina
