1

KOROZIJA I METODE ZAŠTITE OD KOROZIJEKOROZIJA I METODE ZAŠTITE OD KOROZIJEKOROZIJA I METODE ZAŠTITE OD KOROZIJEKOROZIJA I METODE ZAŠTITE OD KOROZIJE (sss, 2008/09)(sss, 2008/09)(sss, 2008/09)(sss, 2008/09) KOROZIJA (lat. Corrodere – nagristi) - nenamjerno razaranje konstrukcijskih materijala uzrokovano fizikalnim, fizikalnokemijskim i biološkim agensima - za pokretanje korozijskog procesa potrebna je pokretna sila ili afinitet - ne može se spriječiti, može se samo usporiti, a pravilnom primjenom i odabirom tehnologije zaštite može se uštediti 25-35%

UNUTARNJI ČIMBENICI OŠTEĆENJA MATERIJALAUNUTARNJI ČIMBENICI OŠTEĆENJA MATERIJALAUNUTARNJI ČIMBENICI OŠTEĆENJA MATERIJALAUNUTARNJI ČIMBENICI OŠTEĆENJA MATERIJALA - Sastav materijala - Defekt u kristalnoj rešetki - Oblik predmeta - Stanje površine - Zaostala mehanička naprezanja

VANJSKI ČINITELJIVANJSKI ČINITELJIVANJSKI ČINITELJIVANJSKI ČINITELJI - Sastav okolnog medija - Temperatura i tlak - Mehanička opterećenja - Brzina ili turbolencija medija - Čistoća medija - Meñusobni kontakt sa drugim materijalima - Izloženost zračenju

DIREKTNI TROŠKOVI IZAZVANI KOROZIJOMDIREKTNI TROŠKOVI IZAZVANI KOROZIJOMDIREKTNI TROŠKOVI IZAZVANI KOROZIJOMDIREKTNI TROŠKOVI IZAZVANI KOROZIJOM

- Zamjena korodirane opreme

- Održavanje

- Provoñenje zaštite

INDIREKTNI TROŠKOVI IZAZVANI KOROZIJOMINDIREKTNI TROŠKOVI IZAZVANI KOROZIJOMINDIREKTNI TROŠKOVI IZAZVANI KOROZIJOMINDIREKTNI TROŠKOVI IZAZVANI KOROZIJOM

- Zaustavljanje proizvodnje/pogona

- Gubitak proizvoda (curenje iz cjevovoda)

- Smanjenje stupnja iskoristivosti - efikasnosti

- Onečišćenje / kontaminacija proizvoda

- Onečišćenje okoliša

- Predimenzioniranje konstrukcije

- s obzirom na mehanizam procesa koroziju može biti: 1. KEMIJSKA KOROZIJA METALA I LEGURA1. KEMIJSKA KOROZIJA METALA I LEGURA1. KEMIJSKA KOROZIJA METALA I LEGURA1. KEMIJSKA KOROZIJA METALA I LEGURA (5%)(5%)(5%)(5%)

- zbiva se u neelektrolitima, tj,. u medijima koji ne provode el. struju: - spajanje metala s kisikom iz vrućih plinova (O, Cl, S, N), a to se najčešće zbiva pri radu ureñaja na visokim temperaturama (zavarivanju, toplinskoj obradbi itd.) - korozija metala i legura u neelektrolitima kao što su organske tvari (npr. razaranje metala u nafti pod utjecajem S ili njegovih spojeva)

- ovisno o temperaturi zagrijavanja nastaju različite vrste oksida (Fe2O

3 ,Fe

2O, Fe

3O

4)

- produkti kemijske korozije (oksidi) mogu imari vrlo nepovoljno djelovanje ili utjecaj - pasivnost – prirodno svojstvo stvaranja oksida na površini metala koji osigurava korozijsku otpornost - pasivni film = oksid - osigurava elektro-kemijsku neaktivnost u odreñenim uvjetima: Al → Al

2O

3 , Ti → TiO

2

2. ELEKTROKEMIJSKA KOROZIJA METALA I LEGURA2. ELEKTROKEMIJSKA KOROZIJA METALA I LEGURA2. ELEKTROKEMIJSKA KOROZIJA METALA I LEGURA2. ELEKTROKEMIJSKA KOROZIJA METALA I LEGURA (95%)(95%)(95%)(95%) - se javlja na metalima i legurama u dodiru s elektrolitima kao što su voda i vodene otopine kiselina, lužina i soli, pri čemu se odvijaju reakcije oksidacije i redukcije. - oksidacija je reakcija kojom neka tvar ili skupina tvari (reducens) oslobaña elektrone, pri čemu nastaje druga tvar/skupina tvari - redukcija je reakcija kojom neka tvar ili skupina tvari (oksidans) veže elektrone, pri čemu nastaje druga tvar/skupina tvari 1. ANODNI PROCESANODNI PROCESANODNI PROCESANODNI PROCES (oksidacija ili ionizacija metala ) - otapanje metala - stvaranje elektrona Me → Me2+ + 2e-

2. KATODNI PROCESKATODNI PROCESKATODNI PROCESKATODNI PROCES (redukcija H+ ili vodikova depolarizacija) - trošenje elektrona 2H+ + 2e- → 2H → H2 ↑ 2. KATODNI PROCES (redukcija O

2 ili kisikova depolarizacija)

O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-

Npr. 4Fe +3O2 +2H

2O→ 4FeO(OH) faza u hrñi ili 2 (Fe

2O

3 ·H

2O)

Korozija

Prema geometrijskom obliku

Opća Lokalna Selektivna Interkristalna

Prema odnosu korozije i drugih štetnih procesa

Napetosna Korozijski zamor

Tarna Erozijska Kavitacijska Korozija uz lutajuće

struje

Fotokemijska i mikrobiološka

S obzirom na mehanizam procesa (medij)

Elektrokemijska Kemijska

2

- prema geometrijskom obliku koroziju možemo podijeliti na: 1.1.1.1. OPĆA KOROZIJAOPĆA KOROZIJAOPĆA KOROZIJAOPĆA KOROZIJA

- zahvaća čitavu izloženu površinu metala, ravnomjerna (jednolika) ili neravnomjerna (nejednolika) - Zaštita: premazima, katodnim zaštitama, inhibitorima korozije, kombinacije navedenih

2. Lokalna korozija - zahvaća sam neke dijelove izložene površine metala - dijeli se na: rupičastu, pjegastu i potpovršinsku i galvansku koroziju

A.A.A.A. RUPIČASTA KOROZIJA RUPIČASTA KOROZIJA RUPIČASTA KOROZIJA RUPIČASTA KOROZIJA –––– PITINGPITINGPITINGPITING - Nastaju rupičasta oštečenja tj. šupljine koje se protežu od površine u metal - Ocjena stanja površine se provodi proučavanjem gustoće rupica, veličine rupica i dubine rupica - Faktor rupičaste korozije hmax/h-ocjena rupičaste korozije u odnosu na opću koroziju (hmax- maksimalna dubina rupica, h-prosječna dubina opće jednolike korozije) - Smanjenje sklonosti rupiSmanjenje sklonosti rupiSmanjenje sklonosti rupiSmanjenje sklonosti rupiččččastoj koroziji postiže se:astoj koroziji postiže se:astoj koroziji postiže se:astoj koroziji postiže se:

- Povećanje otpornosti materijala

(legiranjem s Cr, Mo, Ni)

- Smanjenje agresivnosti korozijskog okoliša

(T↓, pH↑,deaeracija)

- Inhibicija

- Katodna zaštita

- Smanjenje hrapavosti površine

B.B.B.B. Potpovršinska korozijaPotpovršinska korozijaPotpovršinska korozijaPotpovršinska korozija - Nastaje ispod premaza – boje, lakovi,.. 1. BUBRENJE: korozijski produkti imaju veći volumen od volumena uništenog metala 2. LISTANJE (RASLOJAVANJE, EKSFOLIJACIJA): žarišta pitinga šire se u dubinu materijala C.C.C.C. Kontaktna korozijaKontaktna korozijaKontaktna korozijaKontaktna korozija a.a.a.a. GALVANSKA KOROZIJAGALVANSKA KOROZIJAGALVANSKA KOROZIJAGALVANSKA KOROZIJA ((((npr. Kip Slobode) ) ) ) –––– dodir dva različita metala

• Nastaje kada se dva različita metala dovedu u električni kontakt; uz prisutnost elektrolita nastaje galvanski članak • Plemenitiji metal galvanskog članka postat će pretežno (ili u cijelosti) katoda,a neplemenitiji metal postat će anoda • Smanjenje sklonosti galvanskoj koroziji postiže se:Smanjenje sklonosti galvanskoj koroziji postiže se:Smanjenje sklonosti galvanskoj koroziji postiže se:Smanjenje sklonosti galvanskoj koroziji postiže se:

• Odabirom kombinacije metala koji imaju relativno bliske korozijske potencijale

• Izolacijom kontakta različitih metala

• Izolacijom anodnog metala od korozivnog okoliša b.b.b.b. KOROZIJA U PROCJEPUKOROZIJA U PROCJEPUKOROZIJA U PROCJEPUKOROZIJA U PROCJEPU ((((npr. „Aloha“ incident) ) ) ) –––– dodir dva ista meterijala

• Srodna jamčastoj koroziji → procijep umjesto klice jamice

• Nužan oksidans (depolarizator), članak diferencijalne aeracije

• Procijep: metal-metal, metal-nemetal • Smanjenje sklonosti koroziji u procijepu postiže se:Smanjenje sklonosti koroziji u procijepu postiže se:Smanjenje sklonosti koroziji u procijepu postiže se:Smanjenje sklonosti koroziji u procijepu postiže se:

• Izbjegavanje uskih procijepa pri konstruiranju

• Izbjegavanje naslaga

• Katodnom zaštitom

• Izbjegavanje stagnacije medija

• Omogučiti drenažu

3. SELEKTIVNA KOROZIJA SELEKTIVNA KOROZIJA SELEKTIVNA KOROZIJA SELEKTIVNA KOROZIJA

- višefazni materijali (Selektivna fazna korozija) - višekomponentni materijali (Selektivna komponentna korozija) - korozija legura kod koje sastojci reagiraju u udjelima različitim od njihova udjela u leguri - neke komponente/faze legure su elektrokemijski aktivnije i anodno se otapaju u galvanskom kontaktu s plemenitijim komponentama/fazama - najvažniji primjeri selektivnog otapanja su: decinkacija mjedi i grafitizacija sivog lijeva

4. INTERKRISTALNA KOROZIJAINTERKRISTALNA KOROZIJAINTERKRISTALNA KOROZIJAINTERKRISTALNA KOROZIJA ((((gotovo eliminiran oblik korozije)))) Uvjeti nastajanja: - Materijal u senzibiliziranom stanju (vruvruvruvruććććim oblikovanjem, zavarivanjem, toplinskom oim oblikovanjem, zavarivanjem, toplinskom oim oblikovanjem, zavarivanjem, toplinskom oim oblikovanjem, zavarivanjem, toplinskom obradom)bradom)bradom)bradom) - Izlučivanje precipitata po granicama zrna - Najčešće zahvaća nehrñajuće čelike, legure na bazi nikla i aluminija

Posljedice: Pada čvrstoća, runjenje zrna u mnogim medijima, raspad uz zavar (weld decay)weld decay)weld decay)weld decay) Smanjenje sklonosti interkristalnoj koroziji Smanjenje sklonosti interkristalnoj koroziji Smanjenje sklonosti interkristalnoj koroziji Smanjenje sklonosti interkristalnoj koroziji postiže se:postiže se:postiže se:postiže se:

• Žarenje (1050- 1100oC, 10-40 min), pri čemu se Cr23C6 otapa + gašenje u vodi

• Stabilizacija karbidotvornim metalima: Ti, Nb,Ta; grijanjem se izmeñu zrna izlučuju TiC, NbC, TaC

• Snižavanjem udjela C< 0.03 % što onemogučuje izlučivanje karbida

3

- odnos korozije i drugih štetnih materijala: I.I.I.I. NAPETOSNA KOROZIJANAPETOSNA KOROZIJANAPETOSNA KOROZIJANAPETOSNA KOROZIJA - Uzrok: vlačna naprezanja (zaostala ili vanjska) uz OH-, Cl-, H

2S u mediju (>~60 oC)

- Posljedice: raspucavanje (razgranate transkristalne ili interkristalne pukotine) lom - Smanjenje sklonosti Smanjenje sklonosti Smanjenje sklonosti Smanjenje sklonosti napetosnoj koroziji postiže se:napetosnoj koroziji postiže se:napetosnoj koroziji postiže se:napetosnoj koroziji postiže se:

- sniženjem vlažnog naprezanja toplinskom obradom,

konstrukcijskim izmjenama, obradom mlazom sačme ili

staklenih zrna i sl.

- inhibicijom

- katodnom zaštitom

- zamjenom metala, npr. austenitnog čelika dupleksom,

feritnim ili ugljičnim čelikom

- deaktivacijom medija

II. Korozija zamora < Zamor materijala III. Tarna korozija IV. Mikrobiološka korozija

- Uzrok: bakterije ; Tlo – anareobne bakterije koje reduciraju sulfate V.V.V.V. EROZIJSKA KOROZIJAEROZIJSKA KOROZIJAEROZIJSKA KOROZIJAEROZIJSKA KOROZIJA

- Konstantno se skida pasivni film - Agresivni, korozivni medij + mehaničko trošenje

VI. Kavitacijska korozija - Uzrok: kavitacija u agresivnoj tekučini

VII. Korozija uz lutajuće struje - Uzrok: istosmjerne struje u tlu i prirodnim vodama - Lutajuće struje iz ureñaja za zavarivanje; tramvajske i želježničke pruge

VIII. Fotokemijska korozija

ZAŠTITA METALA OD KOROZIJE PREVLAKAMAZAŠTITA METALA OD KOROZIJE PREVLAKAMAZAŠTITA METALA OD KOROZIJE PREVLAKAMAZAŠTITA METALA OD KOROZIJE PREVLAKAMA Načela zaštite od korozije: 1. Smanjenje ili poništenje afiniteta za proces korozije 2. Povećanja otpora koroziji

Načini zaštite od korozije 1. Promjenom unutrašnjih faktora korozije ( svojstva

materijala) 2. Promjenom vanjskih faktora korozije (medij) 3. Nanošenjem prevlaka na konstrukcijske materijale

ZAŠTITA METALA PREVLAKAMA 1) Organske: Nemetalne 2) Anorganske: Metalne i Nemetalne

Primarna svrha Primarna svrha Primarna svrha Primarna svrha prevlaka je zaštita od KOROZIJE

Sekundarna svrha Sekundarna svrha Sekundarna svrha Sekundarna svrha može biti :

---- Postizanje odreñinih fizikalnih svojstava površine

- Zaštita od mehaničkog trošenja

- Postizanje estetskog dojma

- Povećanje dimenzija istrošenih dijelova odnosno popravak loših proizvoda

METALNE PREVLAKEMETALNE PREVLAKEMETALNE PREVLAKEMETALNE PREVLAKE

Katodne Anodne - Imaju pozitivniji el. potencijal od metala na koji se nanose. - npr. Au, Ni, Ag, Cr, Pb i Sn na ugljićnom čeliku - Metal zaštičuju mehanički. - Dobre su samo ako su potpuno kompaktne.

- Imaju negativniji el. potencijal od metala na koji se nanose. - npr. Zn, Cd na ugljičnom čeliku - Metal zaštičuju mehanički i elektrokemijski. - Dobre su i kada nisu kompaktne. - Djeluju kao katodni protektori.

GALVANIZACIJA ILI ELEKTROPLATIRANJE - je postupak nanošenja metalnih prevlaka katodnom redukcijom

iona koji sadrže metal, tj. elektrolizom, naziva se još i galvanostegija ili galvanotehnika.

VRUĆE URANJANJE U TALINU METALA - je postupak kratkotrajnog držanja predmeta u talini metala koji se nanosi. Primjenjuje se

za dobivanje prevlaka metala relativno niskog tališta.

4

ANORGANSKE NEMETALNE PREVLAKE

- Oksidna prevlaka na aluminiju; anodizacija aluminija (ELOKSIRANJE)

- Oksidna prevlaka na čeliku (BRUNIRANJE)

ORGANSKI PREMAZI I PREVLAKE - nanose se na metalne površine obično u dva ili više slojeva koji čine sustav premaza (Bojenje i

lakiranje, Plastifikacija, Gumiranje, Bitumenizacija, Konzervacija).

ELEKTROKEMIJSKE METODE ZAŠTITEELEKTROKEMIJSKE METODE ZAŠTITEELEKTROKEMIJSKE METODE ZAŠTITEELEKTROKEMIJSKE METODE ZAŠTITE

- metal se održava ili u pasivnom stanju (u području potencijala pasivacije) ili u imunom stanju (pri potencijalima nižim od

stacionarnih) kada ne korodira

KATODNA ZAŠTITA ANODNA ZAŠTITA Snižavanje elektrodnog potencijala, Snižavanje elektrodnog potencijala, Snižavanje elektrodnog potencijala, Snižavanje elektrodnog potencijala, tj. pomakom el. potencijala metala u negativnom smjeru....

Povišenje elektrodnog potencijala, Povišenje elektrodnog potencijala, Povišenje elektrodnog potencijala, Povišenje elektrodnog potencijala, tj. Pomakom el. potencijala metala u pozitivnom smjeru.

Polarizacija metalne konstrukcije može se provestiPolarizacija metalne konstrukcije može se provestiPolarizacija metalne konstrukcije može se provestiPolarizacija metalne konstrukcije može se provesti:

- Pomoću vanjskog izvora struje

- Žrtvovanim anodama (Mg, Al, Zn) (protektorima)

Polarizacija Polarizacija Polarizacija Polarizacija metalne konstrukcije može se provestimetalne konstrukcije može se provestimetalne konstrukcije može se provestimetalne konstrukcije može se provesti: - Izvorom istosmjerne struje (spajanje s pozitivnim polom) - Katodnim protektorima (spajanje s elektropozitivnijim

metalom, grafit, Pt)

OBLIKOVANJE I KONSTRUKCIJSKE MJEREOBLIKOVANJE I KONSTRUKCIJSKE MJEREOBLIKOVANJE I KONSTRUKCIJSKE MJEREOBLIKOVANJE I KONSTRUKCIJSKE MJERE

- Važni za postizanje željenih svojstava zaštite organskim prevlakama

- Osiguranje otjecanja vode

- Izbjegavanje gomilanja zavara PITANJA ZA PONAVLJANJE S PRIJAŠNJIH ROKOVA:

1. Kako i kada se provodi katodna zastita vanjskim izvorom struje?

2. Kako se oksidacija metala moze upotrijebiti za zastitu od korozije?

3. Koja je uloga inhibitora u zastiti metalnih konstrukcija, kako su podjeljeni i kada se primjenjuju?

4. Koje su dobre i lose strane metalizacije vrućim uranjanjem?

5. Koje vrste nemetalnih prevlaka znaš?/ Nabrojite anorganske nemetalne prevlake.

6. Što je bruniranje?

7. Koji uvjeti moraju biti zadovoljeni da bi sloj na povrsini metala bio kompaktan i stabilan?

8. Metode zastite materijala, objasni katodnu zastitu.

9. Objasni interkristalnu koroziju kod nehrñajućih čelika. Metode sprečavanja?

10. Objasnite kako nastaje elektrokemijska korozija.

11. Od cega se sastoje premazi, koja je uloga temeljnog, a koja zavrsnog premaza?

12. Što je korozija? Objasnite fenomen selektivne korozije, te navedite za koje materijale je specificna!

13. Oblici korozije s obzirom na nacin djelovanja na povrsinu materijala.

14. Što predstavlja piling-bedworthov omjer, te koji kriteriji trebaju biti

15. Uloga inhibitora kod metalnih i nemetalnih konstrukcija te njihova podjela.

16. Unutarnji čimbenici na karakter i intezitet procesa korozije. Osnove zaštite korozije?