Korrosion er en proces, hvorved jern nedbrydes ved tilstedeværelsen af forskellige oxidationsmidler i miljøet. Korrosion har mange former og kan have mange årsager. Et almindeligt eksempel er rustprocessen, hvor jern oxiderer i nærvær af fugt. Korrosion er et alvorligt problem for producenter af bygninger, både, fly, biler og andre metalprodukter. Når jern for eksempel bruges som en del af en bro, er jernets strukturelle integritet, som kan blive beskadiget af korrosion, afgørende for sikkerheden for de mennesker, der bruger broen. Se trin 1 nedenfor for at lære, hvordan du beskytter jern mod truslen om korrosion, og hvordan du sænker korrosionshastigheden.
Trin
Metode 1 af 3: Forståelse af almindelige typer jernkorrosion
Fordi der bruges så mange forskellige typer jern i dag, er bygherrer og producenter nødt til at beskytte mod mange former for korrosion. Hvert jern har unikke elektrokemiske egenskaber, der bestemmer hvilken type korrosion (hvis nogen) det er modtagelig for. Tabellen nedenfor beskriver nogle almindelige jern og de former for korrosion, de kan gennemgå.
| Jern | Sårbarhed ved jernkorrosion | Generelle forebyggelsesteknikker | Galvanisk aktivitet* |
|---|---|---|---|
| Rustfrit stål (passiv) | Ensartet angreb, galvanisk, perforeret, revnet (alt hovedsageligt i havvand) | Rengøring, beskyttende belægning eller tætning | Lav (indledende former for korrosion danner et beskyttende oxidationslag) |
| Jern | Ensartet angreb, galvanisk, revne | Rengøring, beskyttende belægning eller tætning, galvanisering, rustbeskyttelse | Høj |
| Messing | Ensartet angreb, dezinkificering, stress | Rengøring, beskyttende belægning eller tætning (normalt olie eller lak), tilføjelse af bly, aluminium eller arsen til legeringer | I øjeblikket |
| Aluminium | Galvanisk, huller, revner | Rengøring, beskyttende belægning eller tætning, anode, galvanisering, katodisk beskyttelse, elektrisk isolering | Høj (indledende korrosion danner et modstandsdygtigt oxidationslag) |
| Kobber | Galvanisk, hul, æstetisk plet | Rengøring, beskyttende belægning eller forsegling, tilsætning af nikkel til metallegeringer (især til saltlage) | Lav (indledende korrosion danner en fastholdende patina) |
*Vær opmærksom på, at kolonnen "Galvanisk aktivitet" refererer til den relaterede kemiske aktivitet af jern som beskrevet i referencekildens galvaniske tabel. Med henblik på denne tabel, "jo højere jernets galvaniske aktivitet er, desto hurtigere vil den undergå galvanisk korrosion, når den kombineres med mindre aktivt jern."
Trin 1. Undgå ensartet angrebskorrosion ved at beskytte jernoverfladen
Ensartet angrebskorrosion (undertiden forkortet til "ensartet" korrosion) er en type korrosion, der forekommer følgelig ensartet over udsatte metaloverflader. I denne type korrosion angribes hele jernets overflade af korrosion, og korrosionen forløber således med en ensartet hastighed. For eksempel, hvis et ubeskyttet metaltag regelmæssigt udsættes for regn, vil hele tagets overflade være i kontakt med den samme mængde vand og dermed korrodere med en ensartet hastighed. Den letteste måde at beskytte mod ensartet angreb er normalt at placere en beskyttende barriere mellem bæret og det ætsende middel. Dette kan være en række ting - maling, olietætninger, “eller” en elektrokemisk løsning såsom en galvaniserende zinkbelægning.
I situationer under jorden eller nedsænkning er et katodisk skjold også en god mulighed
Trin 2. Undgå galvanisk korrosion ved at afbryde ionstrømmen fra et jern til et andet
En vigtig form for korrosion, der kan forekomme uanset jernets fysiske styrke, er galvanisk korrosion. Galvanisk korrosion opstår, når to jern med forskellige elektrodepotentialer kommer i kontakt med tilstedeværelsen af en elektrolyt (f.eks. Saltvand), som skaber en elektrisk ledningsbane mellem dem. Når dette sker, flyder jernioner fra det mere aktive jern til det mindre aktive jern, hvilket får det mere aktive jern til at korrodere hurtigere og det mindre aktive jern til at korrodere langsommere. Rent praktisk betyder det, at korrosion vil udvikle sig på det mere aktive jern ved kontaktpunktet mellem de to jern.
- Enhver beskyttelsesmetode, der forhindrer strømning af ioner mellem jernene, kan stoppe galvanisk korrosion. At give jernet et beskyttende lag kan hjælpe med at forhindre elektrolytter fra miljøet og skabe en elektrisk ledningsbane mellem de to jern, hvilke elektrokemiske afskærmningsprocesser som galvanisering og anode også fungerer godt. Du kan også forhindre galvanisk korrosion af elektrisk isolerende områder af jern i kontakt.
- Derudover kan brugen af katodisk eller anodebeskyttelse beskytte det vigtige jern mod galvanisk korrosion. Se nedenfor for mere information.
Trin 3. Forebyg grubetæring ved at beskytte jernoverfladen, undgå kloridkilder i miljøet og undgå revner og ridser
Pitting er en form for korrosion, der finder sted i mikroskopisk skala, men kan have store konsekvenser. Huller er en stor bekymring for jern, der stammer dets korrosionsbestandighed fra et tyndt lag passiv forbindelse på overfladen, da denne form for korrosion kan føre til strukturelle fejl i situationer, hvor en beskyttende belægning normalt ville forhindre det. Der opstår huller, hvor et lille stykke jern mister sit passive beskyttende lag. Når dette sker, forekommer galvanisk korrosion i mikroskopisk skala, hvilket fører til dannelse af små huller i jernet. I dette hul bliver miljøet højt i syre, hvilket fremskynder processen. Huller forhindres normalt ved at lægge et beskyttende lag på metaloverfladen og/eller ved hjælp af katodisk beskyttelse.
Eksponering for et miljø med højt klorid (f.eks. Saltvand) kan fremskynde perforeringsprocessen
Trin 4. Undgå revnedannelse ved at minimere trange mellemrum i objektdesignet
Sprækkorrosion forekommer i metalgenstandsrum, hvor adgangen til den omgivende væske (luft eller væske) er meget dårlig - for eksempel under bolte, under skiver, under stængler eller mellem hængselsled. Sprækkorrosion opstår, hvor afstanden mellem metaloverfladerne er bred nok til at tillade væske at komme ind, men smal nok, så væsken er vanskelig at slippe ud og bliver stillestående. Miljøet i dette lille rum bliver ætsende, og jernet begynder at tære i en proces, der ligner revnekorrosion. Forebyggelse af korrosionsrevner er generelt et designproblem. Ved at minimere tilstedeværelsen af smalle huller i konstruktionen af metalgenstande ved at dække disse huller eller sørge for cirkulation, er det muligt at minimere revnekorrosion.
Revnekorrosion er en særlig bekymring ved håndtering af jern, såsom aluminium, der har et passivt ydre beskyttende lag, da revnekorrosionsmekanismer kan bidrage til nedbrydning af denne belægning
Trin 5. Undgå spændingskorrosion ved kun at bruge sikre belastninger og/eller glødning
Spændingskorrosion (SCC) er en form for korrosionsrelateret strukturel fejl, der bekymrer ingeniører, der designer bygningskonstruktioner, der understøtter kritiske belastninger. Med forekomsten af SCC danner jernet, der understøtter belastningen, revner og brud under lastgrænsen - i alvorlige tilfælde i mindre grad. I nærvær af ætsende ioner spredes mikroskopiske små revner i jernet forårsaget af trækbelastningen af de tunge ladninger, når de ætsende ioner når spidsen af revnen. Dette får revnen til langsomt at forstørre og kan føre til strukturelle fejl. SCC er særlig farligt, fordi det kan forekomme selv i nærvær af materialer, der generelt er mindre ætsende for jern. Det betyder, at denne skadelige korrosion opstår, mens resten af jernoverfladen virker upåvirket.
- Forebyggelse af SCC er delvist et designproblem. For eksempel kan valg af materialer, der er SCC -resistente i det miljø, hvor jernet fungerer, og sikre, at jernmaterialet er korrekt stresstestet, hjælpe med at forhindre SCC. Desuden kan processen med at styrke jernet fjerne restbelastning fra designet.
- SCC har været kendt for at blive forværret af høje temperaturer og tilstedeværelsen af opløste chloridholdige væsker.
Metode 2 af 3: Forebyggelse af korrosion med hjemmeløsninger
Trin 1. Mal jernoverfladen
Den mest almindelige og billige metode til beskyttelse af jern mod korrosion er muligvis blot at dække det med et lag maling. Korrosionsprocessen involverer fugt og oxidationsmidler, der interagerer med jernoverfladen. På den måde kan hverken fugt eller oxidationsmidler komme i kontakt med selve jernet, hvis jernet er belagt med en beskyttende malingsbarriere, og der forekommer ikke korrosion.
- Selve malingen er imidlertid tilbøjelig til nedbrydning. Omlakker, når noget er revet, slidt eller beskadiget. Hvis malingen nedbrydes, så jernet udsættes, skal du undersøge for korrosion eller beskadigelse af det udsatte jern.
-
Der er mange metoder til at male metaloverflader. Metalarbejdere bruger ofte flere af disse metoder til at sikre, at alle metalgenstande får en grundig belægning. Nedenfor er nogle eksempler på metoder med kommentarer til deres anvendelse:
- Børste - bruges til svært tilgængelige rum.
- Rulle - bruges til at dække store rum. Billigt og let.
- Luftspray - bruges til at dække store rum. Hurtigere men ikke så let som en rulle (spild af maling).
- Airless spray/elektrostatisk airless spray - bruges til at dække store rum. Hurtig og tillader varierende grad af tyk/tynd konsistens. Ikke så spildt som almindeligt sprayvand. Udstyr er ret dyrt.
Trin 2. Brug marinemaling til vand, der er udsat for jern
Metalgenstande, der regelmæssigt (eller konstant) er i kontakt med vand, f.eks. Både, kræver speciel maling for at beskytte mod stor sandsynlighed for korrosion. I denne situation er "normal" korrosion i form af rust ikke den eneste bekymring (selvom den er ret stor), da havlivet (fjeder osv.) Kan vokse på ubeskyttet jern, som kan være kilde til slid og yderligere korrosion. For at beskytte metalgenstande som både og andre skal du bruge en epoxy marinemaling af høj kvalitet. Denne type maling beskytter ikke kun jernet mod fugt, men forhindrer også væksten af havlivet på overfladen.
Trin 3. Påfør beskyttende smøring på bevægelige metaldele
For flade og statiske metaloverflader gør maling et fremragende stykke arbejde med at holde fugt væk og forhindre korrosion uden at påvirke jernets anvendelighed. Imidlertid er maling normalt ikke egnet til at flytte metaldele. For eksempel, hvis du maler på et dørhængsel, når malingen tørrer, holder den hængslet og blokerer dens bevægelse. Hvis du tvinger døren op, vil malingen revne, så der er plads til, at fugt når jernet. Et bedre valg til jernholdige dele såsom hængsler, samlinger, aksler og så videre er en egnet vanduopløselig smøring. Dette grundige lag smøremiddel vil afvise fugt og samtidig sikre jævn og let bevægelse af dine metaldele.
Fordi smøremidler ikke tørrer på plads som maling, kan de nedbrydes over tid og kræver regelmæssig genbrug. Smør med jævne mellemrum på metaldele for at sikre, at de forbliver effektive som en beskyttende forsegling
Trin 4. Rengør metaloverfladen grundigt inden maling eller smøring
Uanset om du bruger almindelig maling, marinemaling eller beskyttende smøring/tætning, skal du sørge for, at dit strygejern er rent og tørt, inden du starter påføringsprocessen. Sørg for, at jernet er fri for eksisterende snavs, fedt, svejserester eller korrosion, da dette kan spilde din indsats ved at bidrage til korrosion i fremtiden.
- Jord, olie og andet affald kan forstyrre maling og smøring ved at forhindre maling eller smøremiddel i at klæbe direkte til metaloverfladen. For eksempel, hvis du maler på en stålplade med et jernrester ovenpå, tørrer malingen oven på malingen og efterlader tom plads i jernet nedenunder. Hvis og når sliberen falder. Den udsatte del vil være modtagelig for korrosion.
- Hvis du maler eller smører en jernoverflade med allerede eksisterende korrosion, skal dit mål være at gøre overfladen så glat og normal som muligt for at sikre den bedst mulige tætning til jernet. Brug en stålbørste, sandpapir og/eller kemisk rustfjerner til at fjerne så meget korrosion som muligt.
Trin 5. Hold ubeskyttede jernprodukter væk fra fugt
Som nævnt ovenfor forværres de fleste former for korrosion af fugt. Hvis du ikke kan påføre et beskyttende lag maling eller forsegling på dit jern, skal du være forsigtig med at sikre, at det ikke udsættes for fugt. Anstrengelser for at holde ubeskyttede jernværktøjer tørre kan øge deres anvendelighed og forlænge deres effektive levetid. Hvis dit jern udsættes for vand eller fugt, skal du rengøre og tørre det umiddelbart efter brug for at forhindre korrosion i at starte.
Ud over at overvåge eksponering for fugt under brug, skal du opbevare metalgenstande indendørs på et rent og tørt sted. For store genstande, der ikke passer i et skab eller et skab, skal du dække emnet med en klud. Dette hjælper med at afvise fugt fra luften og forhindrer støv i at samle sig på overfladen
Trin 6. Sørg for, at metaloverfladen er så ren som muligt
Efter hver brug af en metalgenstand, uanset om metallet er malet eller ej, skal du rengøre dets funktionelle overflade og fjerne snavs, fedt eller støv. Akkumulering af snavs på metaloverfladen kan bidrage til slid på jernet og/eller dets beskyttende belægning, hvilket kan føre til korrosion over tid.
Metode 3 af 3: Forebyggelse af korrosion med avancerede elektrokemiske løsninger
Trin 1. Brug galvaniseringsprocessen
Galvaniseret jern er jern, der er belagt med et tyndt lag zink for at beskytte det mod korrosion. Zink er mere kemisk aktivt end det underliggende jern, så det oxiderer, når det udsættes for luft. Når zinklaget er oxideret, danner det et beskyttende lag, der forhindrer yderligere korrosion af det underliggende jern. Den mest almindelige type galvanisering i dag er en proces kaldet varmgalvanisering, hvor et stykke jern (normalt stål) er nedsænket i varmt smeltet zink for at opnå en ensartet belægning.
-
Denne proces indebærer håndtering af industrikemikalier, hvoraf nogle er farlige ved stuetemperatur, ved meget høje temperaturer og ikke bør prøves af andre end en uddannet fagmand. Nedenfor er de grundlæggende trin i varmgalvaniseringsprocessen for stål:
- Stålet rengøres med en varm opløsning for at fjerne snavs, olie, maling osv. Og skylles derefter grundigt.
- Stål nedsænkes i syre for at fjerne mølleskala og skylles derefter.
- Et materiale kaldet "flux" påføres stålet og får lov til at tørre. Dette hjælper det sidste zinklag med at klæbe til stålet.
- Stålet nedsænkes i varmt zink og får lov til at nå zink -temperaturen.
- Stålet afkøles i en "køletank" fyldt med vand.
Trin 2. Brug offeranoden
En måde at beskytte jernholdige genstande mod korrosion på er ved elektrisk at fastgøre et lille, reaktivt metal kaldet en "offeranode" til det. På grund af det elektrokemiske forhold mellem det større jernlegeme og det lille reaktive legeme (som kort beskrives nedenfor), vil kun det lille og reaktive jern undergå korrosion og efterlade det store og vigtige jern intakt. Når offeranoden tærer fuldstændigt, skal den udskiftes, ellers korroderer det større jern. Denne metode til korrosionsbeskyttelse bruges typisk til nedgravede strukturer såsom underjordiske lagertanke eller genstande, der er i konstant kontakt med vand, såsom både.
- Offeranoden er lavet af flere forskellige typer reaktivt jern. Zink, aluminium og magnesium er de tre mest almindelige jern, der bruges til dette formål. På grund af disse materialers kemiske egenskaber bruges zink og aluminium almindeligt til jernholdige materialer i saltvand, hvorimod magnesium er mere velegnet til ferskvand.
- Offeranoder kan bruges på grund af selve den kemiske proces med korrosion. Når et jernobjekt korroderer, dannes naturligt områder, der kemisk ligner anoden og katoden i en elektrokemisk celle. Elektroner strømmer fra anoden ved jernoverfladen til den omgivende elektrolyt. Fordi offeranoden er meget reaktiv i forhold til jernet, der beskyttes, bliver selve objektet meget katodisk ved sammenligning, og dermed strømmer elektroner ud af offeranoden, hvilket får det til at korrodere, men ikke resten af jernet.
Trin 3. Brug "imponeret strøm"
Da den elektrokemiske proces bag korrosion af jern involverer strømmen af elektricitet i form af elektroner, der strømmer ud af jernet, er det muligt at bruge en ekstern elektrisk strømkilde til at kontrollere den ætsende strømning og forhindre korrosion. Denne proces (kaldet "imponeret strøm") er en kontinuerlig negativ jernladning på det beskyttede jern. Denne ladning overvælder strømmen, hvilket får elektroner til at strømme ud af jernet og forhindrer korrosion. Denne type beskyttelse bruges typisk til nedgravede jernkonstruktioner såsom lagertanke og rør.
- Vær opmærksom på, at den type elektrisk strøm, der bruges til beskyttede systemer til imponeret strøm, normalt er jævnstrøm (DC).
- Typisk genereres en imponeret strøm, der forhindrer korrosion, ved at begrave to jernanoder i jorden nær en beskyttet metalgenstand. Elektrisk strøm sendes gennem isoleringstråden ved anoden, som derefter strømmer gennem jorden og ind i metalgenstanden. Elektricitet strømmer gennem jerngenstande og vender derefter tilbage til energikilden (generatorer, ensrettere osv.) Gennem isolerende ledninger.
Trin 4. Brug anodisering
Anodisering er et specielt overfladebeskyttelseslag, der bruges til at beskytte jern mod korrosion. Hvis du nogensinde har set en lys jernkarabin, har du set en farvet anodiseret jernoverflade. I stedet for at involvere den fysiske anvendelse af en beskyttende belægning, såsom maling, bruger anodisering en elektrisk strøm til at give jernet et beskyttende lag, der forhindrer næsten alle former for korrosion.
- Den kemiske proces bag anodisering involverer det faktum, at mange jern, såsom aluminium, naturligt danner kemiske produkter kaldet oxider, når de er i kontakt med ilt i luften. Dette resulterer i, at jernet normalt har et tyndt ydre oxidlag, der beskytter (i varierende grad, afhængigt af jernet) mod yderligere korrosion. Den elektriske strøm, der bruges i anodiseringsprocessen, skaber normalt en tykkere opbygning af dette oxid på jernets overflade end normalt, hvilket giver stor beskyttelse mod korrosion.
-
Der er flere forskellige måder at donere jern på. Nedenfor er de grundlæggende trin i en af anodiseringsprocesserne. Se Sådan anodiseres aluminium for flere oplysninger.
- Aluminium rengøres og afolieres.
- Urenheder på aluminiumsoverfladen fjernes med en de-smut-opløsning.
- Aluminiet anbringes i et syrebad ved konstant strøm og temperatur (for eksempel 12 ampere/kvadratfod og 70-72 grader F (21-22 grader C).
- Aluminium fjernes og skylles.
- Aluminium indføres eventuelt i farvestoffet ved 100-140 grader F (38-60 grader C).
- Aluminium forsegles ved at nedsænke det i kogende vand i 20-30 minutter.
Trin 5. Brug passivt jern
Som nævnt ovenfor danner noget jern naturligt et beskyttende oxidlag, når det udsættes for luft. Nogle jern danner dette oxidlag så effektivt, at det bliver kemisk inaktivt. Vi siger, at jern er "passivt" med henvisning til en "passiv" proces, hvor det bliver mindre reaktivt. Afhængig af anvendelsen “behøver” passive jerngenstande muligvis ikke yderligere beskyttelse for at gøre dem korrosionsbestandige.
-
Et velkendt eksempel på passivt jern er rustfrit stål. Rustfrit stål er en almindelig legering af stål og krom, der modstår korrosion under de fleste forhold uden at kræve beskyttelse. Til de fleste daglige anvendelser er korrosion normalt ikke et problem med rustfrit stål.
Det skal dog siges, at rustfrit stål under visse betingelser ikke er 100% korrosionsbestandigt - for eksempel i saltvand. På samme måde bliver mange passive jern ikke-passive under ekstreme vejrforhold og er derfor ikke egnede til alle anvendelser
Tips
- Vær opmærksom på korrosion mellem granulater. Dette påvirker jernets evne til at blive støbt eller manipuleret, og reducerer jernets samlede styrke.
- American Boat and Yacht Council anbefaler generelt at binde båden. Aluminiums- og stålbåde bør dog ikke spændes fast for at forhindre, at jernet tærer.
Advarsel
- Efterlad aldrig stærkt korroderede metaldele i køretøjer eller både. Korrosionsgraden varierer, men enhver korrosion kan indikere alvorlig strukturskade. For sikkerheds skyld udskiftes eller fjernes alle tegn på jernkorrosion.
- Når du bruger en offeranode, må du ikke male den. Det ville gøre det umuligt for elektroner at passere ind i omgivelserne og fjerne dets korrosionsforebyggende kraft.
