Komponen lingkungan apa yang menyebabkan korosi? Jenis korosi - bagaimana logam berkarat

Semua jenis korosi muncul karena satu dan lain hal. Kuncinya dianggap ketidakstabilan dari sudut pandang termodinamika bahan terhadap senyawa yang ada di lingkungan kerja tempat produk logam beroperasi.

1

Korosi mengacu pada kerusakan material yang disebabkan oleh pengaruh fisiko-kimia atau kimia murni dari lingkungan. Pertama-tama, korosi dibagi berdasarkan jenisnya menjadi elektrokimia dan kimia, dan menurut sifatnya menjadi lokal dan kontinu.

Korosi lokal bisa berbentuk pisau, interkristalin, tembus (korosi tembus diketahui pemilik mobil yang tidak memantau kondisi bodi kendaraannya), pitting, bawah permukaan, berserabut, ulseratif. Ini juga menunjukkan kerapuhan, retak, dan noda. Oksidasi terus menerus dapat bersifat selektif, tidak merata dan seragam.

Jenis korosi berikut ini dibedakan:

• biologis – disebabkan oleh aktivitas mikroorganisme;
• atmosfer – penghancuran material di bawah pengaruh udara;
• cair – oksidasi logam dalam non-elektrolit dan elektrolit;
• kontak – terbentuk selama interaksi logam dengan nilai potensial stasioner yang berbeda dalam lingkungan elektrolitik;
• gas – menjadi mungkin dengan suhu tinggi di atmosfer gas;
• putih - sering ditemukan dalam kehidupan sehari-hari (pada benda yang terbuat dari baja galvanis, pada radiator pemanas);
• struktural – berkaitan dengan heterogenitas material;
• celah - terjadi secara eksklusif pada retakan dan celah yang ada pada produk logam;
• tanah – diamati di tanah dan tanah;
• korosi fretting – terbentuk ketika dua permukaan bergerak (berosilasi) satu sama lain;
• arus eksternal – rusaknya suatu struktur yang disebabkan oleh pengaruh arus listrik yang berasal dari sumber luar;
• arus menyimpang.

Selain itu, ada yang disebut erosi korosi - karat pada logam selama gesekan, korosi tegangan yang disebabkan oleh tekanan mekanis dan pengaruh lingkungan yang agresif, kavitasi (proses korosi ditambah kontak benturan struktur dengan atmosfer luar). Kami telah membuat daftar jenis-jenis utama korosi, beberapa di antaranya akan kami bahas lebih detail di bawah ini.

2

Fenomena serupa biasanya terjadi ketika terjadi interaksi erat (kontak erat) plastik atau karet dengan logam atau dua logam. Dalam hal ini kehancuran material terjadi pada titik kontaknya akibat gesekan yang terjadi pada daerah tersebut, yang disebabkan oleh pengaruh lingkungan yang korosif. Dalam hal ini, struktur biasanya menerima beban yang relatif tinggi.

Paling sering, korosi fretting mempengaruhi poros baja atau logam yang bergerak, elemen bantalan, berbagai sambungan baut, splined, paku keling dan kunci, tali dan kabel (yaitu, produk yang merasakan tekanan osilasi, getaran dan rotasi tertentu).

Intinya, korosi fretting terbentuk karena pengaruh lingkungan korosif aktif yang dikombinasikan dengan keausan yang bersifat mekanis.

Mekanisme proses ini adalah sebagai berikut:

• Produk korosi (film oksida) muncul pada permukaan bahan yang bersentuhan di bawah pengaruh lingkungan korosif;
• film ini dihancurkan oleh gesekan dan tertinggal di antara bahan-bahan yang bersentuhan.

Seiring berjalannya waktu, proses penghancuran lapisan oksida menjadi semakin intens, yang biasanya menyebabkan terbentuknya penghancuran kontak logam. Korosi resah terjadi dengan pada kecepatan yang berbeda, yang bergantung pada jenis lingkungan korosif, struktur material dan beban yang bekerja padanya, serta suhu lingkungan. Jika lapisan putih muncul pada permukaan yang bersentuhan (proses perubahan warna logam diamati), yang paling sering kita bicarakan adalah proses fretting.

Dampak negatif dari korosi fretting pada struktur logam dapat dikurangi dengan cara berikut:

• Penggunaan senyawa pelumas kental. Teknik ini berhasil jika produk tidak terkena beban berlebihan. Sebelum mengoleskan pelumas, permukaan logam dijenuhkan dengan fosfat (sedikit larut) mangan, seng atau besi biasa. Metode ini perlindungan terhadap korosi fretting dianggap sementara. Tetap efektif selama akibat tergelincir komposisi pelindung tidak sepenuhnya dihapus. Omong-omong, pelumas tidak digunakan untuk melindungi struktur yang terbuat dari bahan tersebut.
• Pilihan bahan yang kompeten untuk pembuatan struktur. Korosi fretting sangat jarang terjadi jika benda tersebut terbuat dari logam keras dan lunak. Misalnya, disarankan untuk melapisi permukaan baja dengan perak, kadmium, timah, dan timah.
• Penggunaan pelapis tambahan dengan sifat khusus, gasket, paduan kobalt, bahan dengan koefisien gesekan rendah.

Terkadang korosi fretting dapat dicegah dengan membuat permukaan yang bersentuhan satu sama lain dengan jumlah slip yang minimal. Namun teknik ini sangat jarang digunakan, karena kompleksitas objektif penerapannya.

3

Jenis kerusakan korosi pada material ini dipahami sebagai korosi yang menimpa struktur dan struktur yang beroperasi di bagian atmosfer permukaan. Korosi atmosfer bisa basah, lembab atau kering. Yang terakhir berlangsung menurut skema kimia, dua yang pertama - menurut skema elektrokimia.

Korosi atmosfer tipe basah menjadi mungkin bila terdapat lapisan uap air pada logam dengan ketebalan kecil (tidak lebih dari satu mikrometer). Kondensasi tetesan basah terjadi di atasnya. Proses kondensasi dapat berlangsung menurut skema adsorpsi, kimia atau kapiler.

Korosi atmosfer tipe kering terjadi tanpa adanya lapisan basah pada permukaan logam. Pada tahap pertama, penghancuran material terjadi cukup cepat, namun kemudian laju karat melambat secara signifikan. Korosi atmosfer kering dapat terjadi lebih aktif jika struktur terkena senyawa gas apa pun yang ada di atmosfer (sulfur dioksida dan gas lainnya).

Korosi atmosfer tipe basah terbentuk pada kelembaban udara 100%. Ini mempengaruhi benda apa pun yang digunakan di dalam air atau terus-menerus terkena kelembapan (misalnya, disiram air).

Korosi atmosfer menyebabkan kerusakan serius pada struktur logam, sehingga berbagai teknik diciptakan untuk mengatasinya:

• Mengurangi kelembaban udara (relatif). Relatif sederhana namun sangat metode yang efektif, yang terdiri dari menghilangkan kelembapan udara dan memanaskan ruangan tempat struktur logam digunakan. Korosi atmosfer dengan teknik ini sangat diperlambat.
• Melapisi permukaan dengan senyawa non-logam (pernis, cat, pasta, pelumas) dan logam (nikel dan seng).
• Paduan logam. Korosi atmosfer menjadi kurang ganas jika fosfor, titanium, kromium, tembaga, aluminium, dan nikel ditambahkan ke logam dalam jumlah kecil. Mereka menghentikan proses anodik atau memindahkan permukaan baja ke keadaan pasif.
• Penggunaan inhibitor - mudah menguap atau kontak. Senyawa yang mudah menguap termasuk disikloheksilamina, benzoat, karbonat, dan monoetanolamina. Dan penghambat tipe kontak yang paling terkenal adalah natrium nitrit.

4

Korosi gas diamati, sebagai suatu peraturan, pada suhu tinggi di atmosfer uap dan gas kering. Perusahaan-perusahaan di industri kimia, minyak dan gas serta metalurgi paling menderita akibat penyakit ini, karena hal ini berdampak pada wadah tempat pemrosesan dilakukan. senyawa kimia dan zat, mesin mesin khusus, pabrik dan unit kimia, turbin gas, peralatan untuk perlakuan panas dan peleburan baja dan logam.

Korosi gas terjadi selama oksidasi:

• karbon dioksida (korosi karbon dioksida);
• hidrogen sulfida (korosi hidrogen sulfida);
• hidrogen, klorin, berbagai halogen, metana.

Korosi gas paling sering disebabkan oleh paparan oksigen. Penghancuran logam selama proses ini berlangsung sesuai dengan skema berikut:

• ionisasi permukaan logam (muncul elektron dan kation yang menjenuhkan film oksida);
• difusi (ke fase gas) elektron dan kation;
• melemahnya ikatan antar atom pada molekul oksigen yang disebabkan oleh adsorpsi (fisik) oksigen pada permukaan logam;
• adsorpsi jenis kimia, mengarah pada terciptanya lapisan oksida padat.

Setelah itu, ion oksigen menembus jauh ke dalam film, di mana mereka bersentuhan dengan kation logam. Korosi gas, yang disebabkan oleh pengaruh senyawa kimia lain, mengikuti prinsip serupa.

Fenomena korosi hidrogen pada baja dicatat dalam peralatan teknologi, yang beroperasi di atmosfer hidrogen pada tekanan tinggi (dari 300 MPa) dan suhu di atas +200 °C. Korosi ini terbentuk karena kontak karbida yang termasuk dalam paduan baja dengan hidrogen. Secara visual, ini sulit dilihat (permukaan struktur tidak memiliki kerusakan yang jelas), namun pada saat yang sama indikator kekuatan produk baja berkurang secara signifikan.

Ada juga konsep korosi depolarisasi hidrogen. Proses ini dapat terjadi pada nilai tekanan parsial tertentu dalam medium yang bersentuhan dengan elektrolit. Biasanya, fenomena korosi dengan depolarisasi hidrogen diamati dalam dua kasus:

• dengan aktivitas rendah dalam larutan elektrolitik ion logam;
• pada peningkatan aktivitas ion hidrogen dalam elektrolit.

Korosi karbon dioksida mempengaruhi peralatan minyak dan jaringan pipa yang beroperasi di lingkungan yang mengandung karbon dioksida. Saat ini, jenis kegagalan korosi ini dapat dicegah dengan menggunakan paduan tingkat rendah. Hasil optimal, seperti yang ditunjukkan oleh praktik, diamati saat menggunakan paduan dengan kandungan kromium 8 hingga 13 persen.

Korosi adalah rusaknya logam, keramik, kayu dan material lainnya akibat interaksi kimia atau fisika-kimia. Adapun alasan terjadinya efek yang tidak diinginkan tersebut berbeda-beda. Dalam kebanyakan kasus, ini adalah ketidakstabilan struktural terhadap pengaruh termodinamika lingkungan. Mari kita lihat lebih dekat apa itu korosi. Jenis korosi juga perlu diperhatikan, dan tidak ada salahnya membicarakan perlindungan terhadapnya.

Beberapa informasi umum

Kita terbiasa mendengar istilah “berkarat”, yang digunakan dalam kasus korosi pada logam dan paduan. Ada juga yang namanya “penuaan”, yang merupakan ciri khas polimer. Pada dasarnya, itu adalah hal yang sama. Contoh yang mencolok adalah penuaan produk karet akibat interaksi aktif dengan oksigen. Selain itu, beberapa elemen plastik rusak karena paparan.Laju korosi secara langsung bergantung pada kondisi di mana benda tersebut berada. Dengan demikian, karat pada suatu produk logam akan semakin cepat menyebar jika semakin tinggi suhunya. Kelembapan juga mempengaruhi: semakin tinggi, semakin cepat menjadi tidak cocok untuk digunakan lebih lanjut. Telah ditetapkan secara eksperimental bahwa sekitar 10 persen produk logam terhapuskan secara permanen, dan korosi adalah penyebabnya. Jenis korosi berbeda-beda dan diklasifikasikan menurut jenis lingkungan, sifat alirannya, dll. Mari kita lihat lebih detail.

Klasifikasi

Saat ini, ada lebih dari dua lusin opsi karat. Kami hanya akan menyajikan jenis korosi yang paling dasar. Secara konvensional, mereka dapat dibagi menjadi beberapa kelompok berikut:

• Korosi kimia merupakan suatu proses interaksi dengan lingkungan korosif, dimana reduksi zat pengoksidasi terjadi dalam satu kali tindakan. Logam dan zat pengoksidasi tidak dipisahkan secara spasial.
• Korosi elektrokimia adalah proses interaksi logam dengan ionisasi atom dan reduksi zat pengoksidasi dalam berbagai tindakan, namun lajunya sangat bergantung pada potensial elektroda.
• Korosi gas - karat kimia pada logam dengan kadar air minimum (tidak lebih dari 0,1 persen) dan/atau suhu tinggi ah di lingkungan gas. Paling sering jenis ini ditemukan di industri kimia dan penyulingan minyak.

Selain itu, masih banyak proses karat yang terjadi. Semuanya korosi. Jenis korosi, selain yang dijelaskan di atas, termasuk biologis, radioaktif, atmosfer, kontak, lokal, karat yang ditargetkan, dll.

Korosi elektrokimia dan ciri-cirinya

Dengan jenis penghancuran ini, proses terjadi ketika logam bersentuhan dengan elektrolit. Yang terakhir ini bisa berupa air kondensat atau air hujan. Semakin banyak garam dan asam yang dikandung suatu cairan, semakin tinggi konduktivitas listriknya, dan semakin cepat pula kecepatan prosesnya. Adapun tempat struktur logam yang paling rentan terhadap korosi adalah paku keling, sambungan las, dan tempat kerusakan mekanis. Jika sifat struktur paduan besi membuatnya tahan terhadap karat, prosesnya agak melambat, namun tetap berlanjut. Contoh yang mencolok adalah galvanisasi. Faktanya seng memiliki potensi lebih negatif dibandingkan besi. Karena alasan sederhana ini, paduan besi dipulihkan, tetapi paduan seng terkorosi. Namun, keberadaan lapisan oksida di permukaan sangat memperlambat proses penghancuran. Tentu saja, semua jenis korosi elektrokimia sangat berbahaya dan terkadang bahkan tidak mungkin untuk melawannya.

Korosi kimia

Perubahan pada logam ini cukup umum terjadi. Contoh yang mencolok adalah munculnya kerak akibat interaksi produk logam dengan oksigen. Temperatur tinggi dalam hal ini berperan sebagai akselerator proses, dan cairan seperti air, garam, asam, basa, dan larutan garam dapat ikut serta di dalamnya. Jika kita berbicara tentang bahan seperti tembaga atau seng, oksidasinya mengarah pada pembentukan lapisan film yang tahan terhadap korosi lebih lanjut. Produk baja membentuk oksida besi. Perkembangan lebih lanjut menyebabkan munculnya karat, yang tidak memberikan perlindungan terhadap kerusakan lebih lanjut, namun sebaliknya, berkontribusi terhadapnya. Saat ini, semua jenis korosi kimia dihilangkan dengan menggunakan galvanisasi. Sarana perlindungan lain juga dapat digunakan.

Jenis korosi beton

Perubahan struktur dan peningkatan kerapuhan beton akibat pengaruh lingkungan dapat terdiri dari tiga jenis:

• Penghancuran bagian batu semen adalah salah satu jenis korosi yang paling umum. Ini terjadi ketika produk beton terkena paparan secara sistematis curah hujan atmosfer dan cairan lainnya. Akibatnya, kalsium oksida hidrat tersapu dan strukturnya terganggu.
• Interaksi dengan asam. Jika batu semen bersentuhan dengan asam, kalsium bikarbonat akan terbentuk - unsur kimia agresif untuk produk beton.
• Kristalisasi zat yang sedikit larut. Intinya, ini berarti biokorosi. Intinya mikroorganisme (spora, jamur) masuk ke pori-pori dan berkembang di sana, sehingga mengakibatkan kerusakan.

Korosi: jenis, metode perlindungan

Kerugian tahunan sebesar miliaran dolar telah membuat orang berjuang melawan dampak berbahaya ini. Kita dapat mengatakan dengan yakin bahwa semua jenis korosi tidak menyebabkan hilangnya logam itu sendiri, tetapi pada struktur logam berharga, yang konstruksinya menghabiskan banyak uang. Sulit untuk mengatakan apakah mungkin memberikan perlindungan 100%. Namun, dengan persiapan permukaan yang tepat, yang terdiri dari peledakan abrasif, hal ini dapat dicapai hasil yang baik. Lapisan cat secara andal melindungi terhadap korosi elektrokimia bila diterapkan dengan benar. Dan perawatan permukaan khusus akan secara andal melindungi dari kerusakan logam di bawah tanah.

Metode pengendalian aktif dan pasif

Inti dari metode aktif adalah mengubah struktur kembarannya Medan listrik. Untuk ini, sumber arus searah digunakan. Tegangan harus dipilih sedemikian rupa sehingga produk yang akan dilindungi meningkat. Metode lain yang sangat populer adalah anoda “korban”. Itu rusak, melindungi bahan dasar.

Perlindungan pasif melibatkan penggunaan cat dan pernis. Tugas utamanya adalah mencegah sepenuhnya masuknya uap air dan oksigen ke permukaan yang dilindungi. Seperti disebutkan di atas, masuk akal untuk menggunakan pelapisan seng, tembaga atau nikel. Bahkan lapisan yang hancur sebagian akan melindungi logam dari karat. Tentu saja, jenis perlindungan terhadap korosi logam ini hanya efektif jika permukaannya tidak memiliki cacat yang terlihat berupa retak, terkelupas, dan sejenisnya.

Galvanisasi secara detail

Kita telah membahas jenis-jenis utama korosi, dan sekarang saya ingin membicarakannya metode terbaik perlindungan. Salah satunya adalah galvanisasi. Esensinya terletak pada kenyataan bahwa seng atau paduannya diterapkan pada permukaan yang dirawat, yang memberikan permukaan beberapa sifat fisik dan kimia. Perlu dicatat bahwa metode ini dianggap salah satu yang paling ekonomis dan efisien, meskipun faktanya sekitar 40 persen produksi elemen ini dunia dihabiskan untuk metalisasi seng. Lembaran baja, pengencang, serta instrumen dan struktur logam lainnya dapat digalvanis. Hal yang menarik adalah dengan menggunakan metalisasi atau penyemprotan Anda dapat melindungi produk dalam berbagai ukuran dan bentuk. Seng tidak memiliki tujuan dekoratif, meskipun dengan bantuan beberapa bahan tambahan khusus dimungkinkan untuk mendapatkan permukaan yang mengkilap. Pada prinsipnya logam ini mampu memberikan perlindungan maksimal pada lingkungan yang agresif.

Kesimpulan

Jadi kami sudah memberi tahu Anda tentang apa itu korosi. Jenis korosi juga dipertimbangkan. Sekarang Anda tahu cara melindungi permukaan dari karat dini. Secara umum, hal ini sangat mudah dilakukan, namun di mana dan bagaimana produk digunakan sangatlah penting. Jika terus-menerus terkena beban dinamis dan getaran, maka ada kemungkinan besar retakan pada cat, di mana uap air akan masuk ke dalam logam, akibatnya logam tersebut akan rusak secara bertahap. Namun, penggunaan berbagai gasket karet dan sealant di area interaksi produk logam dapat sedikit memperpanjang umur lapisan.

Nah, itu saja tentang topik ini. Ingatlah bahwa kegagalan dini suatu struktur akibat korosi dapat menyebabkan konsekuensi yang tidak terduga. Di suatu perusahaan, kerusakan material yang besar dan korban jiwa mungkin terjadi akibat karat pada struktur logam pendukung.

Korosi pada logam dapat terjadi pada berbagai bentuk, yang utama adalah:

1. Korosi umum, disebut juga korosi seragam. Korosi umum adalah jenis kerusakan logam yang paling umum dan disebabkan oleh reaksi kimia atau elektrokimia. Korosi umum mengakibatkan kerusakan pada seluruh permukaan logam, namun dianggap sebagai salah satu bentuk korosi yang paling aman karena dapat diprediksi dan dikendalikan.

2. Korosi lokal (terlokalisasi). Berbeda dengan korosi umum, korosi jenis ini terfokus pada satu area struktur logam.

Korosi lokal diklasifikasikan menjadi tiga jenis:

2.1 Pitting: korosi berupa lubang kecil atau rongga pada logam. Biasanya terjadi akibat depassivasi sebagian kecil permukaan. Daerah yang terkena menjadi anoda dan sebagian logam yang tersisa menjadi katoda, sehingga terjadi reaksi galvanik lokal. Bentuk korosi ini seringkali sulit dideteksi karena area yang terkena dampak biasanya relatif kecil dan mungkin tersembunyi di bawah permukaan.

2.2 Celah: Seperti lubang, korosi celah terlokalisasi di dalamnya tempat tertentu. Jenis korosi ini sering dikaitkan dengan zona mikro yang stagnan dari media agresif, seperti di bawah gasket, ring, dan klem. Lingkungan yang asam, atau kekurangan oksigen di celah-celah sempit, dapat menyebabkan korosi jenis ini.

2.3 Korosi Filamen: Terjadi pada permukaan yang dicat atau dilapisi logam ketika air atau lingkungan lembab mengganggu lapisan. Korosi filiform dimulai dengan cacat kecil pada lapisan dan menyebar sehingga menyebabkan kerusakan struktural.

3. Korosi galvanik dimulai ketika dua logam berbeda ditempatkan bersama dalam lingkungan elektrolit yang korosif. Pasangan galvanik terbentuk antara dua logam, salah satu logam adalah anoda, dan yang lainnya adalah katoda. Dalam hal ini, ion logam berpindah dari bahan anodisasi ke logam katoda.

Dengan adanya efek elektrokimia, kerusakan situs anodik jauh lebih parah daripada katoda. Tanpa aliran partikel bermuatan, kedua logam akan terkorosi secara merata. Agar korosi galvanik terjadi, tiga kondisi harus ada: logam yang berbeda secara elektrokimia, kontak langsung logam-logam ini, dan paparan elektrolit.

4. Rusaknya logam akibat pengaruh lingkungan dapat disebabkan oleh kombinasi kondisi lingkungan yang mempengaruhi bahan tersebut, atau karena salah satu faktor. Paparan bahan kimia, suhu dan kondisi yang berhubungan dengan tekanan mekanis (terutama gaya tarik) dapat menyebabkan jenis korosi berikut: retak kelelahan korosi, retak korosi tegangan, retak hidrogen, penggetasan logam cair yang bersentuhan dengan logam cair.

5. Keausan erosi-korosi terjadi ketika terkena partikel agresif dan aliran lingkungan, kavitasi, akibatnya lapisan oksida pelindung pada permukaan logam terus-menerus dihilangkan, dan logam dasar terkorosi.

6. Korosi intergranular adalah kerusakan kimia atau elektrokimia pada batas butir suatu logam. Fenomena ini sering terjadi karena adanya pengotor pada logam, yang biasanya terkonsentrasi pada batas butir.

7. Pencucian selektif (atau kegagalan paduan) adalah korosi pada salah satu elemen paduan. Jenis yang paling umum adalah pelindian seng dari kuningan. Korosi menghasilkan tembaga berpori.

8. Korosi gesekan terjadi akibat keausan dan/atau getaran pada permukaan yang tidak rata dan kasar. Akibatnya, muncul cekungan dan lekukan di permukaan. Korosi gesekan sering terjadi pada bagian-bagian mesin yang berputar, pada rakitan baut dan bantalan, dan pada permukaan yang terkena getaran selama pengangkutan.

9. Korosi suhu tinggi paling sering terjadi pada turbin gas, mesin diesel dan mesin lain yang mengandung vanadium atau sulfat, yang dapat membentuk senyawa dengan titik leleh rendah bila dibakar. Senyawa ini sangat korosif terhadap paduan logam, termasuk baja tahan karat.

Korosi suhu tinggi juga dapat terjadi pada suhu tinggi sebagai akibat dari oksidasi, sulfidasi dan karbonisasi logam.

KOROSI LOGAM– interaksi fisik-kimia atau kimia antara logam (paduan) dan lingkungan, yang menyebabkan penurunan sifat fungsional logam (paduan), lingkungan atau sistem teknis yang mencakupnya.

Kata korosi berasal dari bahasa Latin “corrodo” - “to gnaw” (Latin Akhir “corrosio” berarti “korosi”).

Korosi disebabkan reaksi kimia logam dengan zat lingkungan yang mengalir pada batas antara logam dan lingkungan. Paling sering, ini adalah oksidasi logam, misalnya, oleh oksigen atmosfer atau asam yang terkandung dalam larutan yang bersentuhan dengan logam. Logam yang terletak pada deret tegangan (deret aktivitas) di sebelah kiri hidrogen, termasuk besi, sangat rentan terhadap hal ini.

Akibat korosi, besi menjadi berkarat. Proses ini sangat kompleks dan mencakup beberapa tahapan. Hal ini dapat dijelaskan dengan persamaan ringkasan:

4Fe + 6H 2 O (kelembaban) + 3O 2 (udara) = 4Fe(OH) 3

Besi(III) hidroksida sangat tidak stabil, cepat kehilangan air dan berubah menjadi besi(III) oksida. Senyawa ini tidak melindungi permukaan besi dari oksidasi lebih lanjut. Akibatnya benda besi tersebut bisa hancur total.

Banyak logam, termasuk logam yang cukup aktif (misalnya aluminium), ketika terkorosi, menjadi tertutup oleh lapisan oksida yang padat dan terikat dengan baik, yang tidak memungkinkan zat pengoksidasi menembus lapisan yang lebih dalam dan karenanya melindungi logam dari korosi. Ketika lapisan film ini dihilangkan, logam mulai berinteraksi dengan uap air dan oksigen di udara.

Aluminium dalam kondisi normal tahan terhadap udara dan air, bahkan air mendidih, tetapi jika merkuri dioleskan ke permukaan aluminium, amalgam yang dihasilkan menghancurkan lapisan oksida - mendorongnya keluar dari permukaan, dan logam dengan cepat berubah menjadi serpihan aluminium putih. metahidroksida:

4Al + 2H 2 O + 3O 2 = 4AlO(OH)

Aluminium hasil amalgamasi bereaksi dengan air menghasilkan hidrogen:

2Al + 4H 2 O = 2AlO(OH) + 3H 2

Beberapa logam yang agak tidak aktif juga rentan terhadap korosi. Di dalam udara lembab permukaan tembaga dilapisi lapisan kehijauan (patina) akibat terbentuknya campuran garam-garam basa.

Terkadang ketika logam terkorosi, yang terjadi bukanlah oksidasi, melainkan reduksi beberapa unsur yang terkandung dalam paduannya. Misalnya, pada tekanan dan suhu tinggi, karbida yang terkandung dalam baja direduksi oleh hidrogen.

Penghancuran logam dengan adanya hidrogen ditemukan pada pertengahan abad kesembilan belas. Insinyur Perancis Sainte-Claire Deville mempelajari penyebab pecahnya laras senjata secara tak terduga. Selama analisis kimianya, dia menemukan hidrogen di dalam logam. Deville memutuskan bahwa saturasi hidrogen adalah penyebab penurunan kekuatan baja secara tiba-tiba.

Hidrogen telah menyebabkan banyak masalah bagi perancang peralatan untuk salah satu industri terpenting proses kimia– sintesis amonia. Perangkat pertama untuk sintesis ini hanya bertahan selama puluhan jam, dan kemudian dipecah menjadi bagian-bagian kecil. Hanya menambahkan titanium, vanadium, atau molibdenum ke baja yang membantu mengatasi masalah ini.

Korosi logam juga dapat mencakup pelarutannya dalam logam cair cair (natrium, timbal, bismut), yang khususnya digunakan sebagai pendingin dalam reaktor nuklir.

Dalam istilah stoikiometri, reaksi yang menggambarkan korosi logam cukup sederhana, tetapi dari segi mekanismenya, reaksi tersebut termasuk dalam proses heterogen yang kompleks. Mekanisme korosi terutama ditentukan oleh jenis lingkungan agresif.

Ketika bahan logam bersentuhan dengan gas yang aktif secara kimia, lapisan produk reaksi muncul di permukaannya. Ini mencegah kontak lebih lanjut antara logam dan gas. Jika difusi balik zat-zat yang bereaksi terjadi melalui film ini, maka reaksi berlanjut. Prosesnya difasilitasi pada suhu tinggi. Selama korosi, lapisan film produk terus mengental dan logam hancur. Metalurgi dan industri lain yang menggunakan suhu tinggi menderita kerugian besar akibat korosi gas.

Korosi paling sering terjadi pada lingkungan elektrolit. Dalam beberapa proses teknologi logam bersentuhan dengan elektrolit cair. Namun, korosi paling sering terjadi pada larutan elektrolit. Logam tidak harus terendam seluruhnya dalam cairan. Larutan elektrolit dapat hadir dalam bentuk lapisan tipis pada permukaan logam. Mereka sering menembus lingkungan sekitar logam (tanah, beton, dll).

Selama pembangunan jembatan metro dan stasiun Leninskie Gory di Moskow, tambah mereka sejumlah besar natrium klorida untuk mencegah pembekuan beton yang belum mengeras. Stasiun ini dibangun pada tahun 2016 secepat mungkin(hanya dalam waktu 15 bulan) dan dibuka pada 12 Januari 1959. Namun keberadaan natrium klorida pada beton menyebabkan rusaknya tulangan baja. 60% struktur beton bertulang mengalami korosi, sehingga stasiun ditutup untuk rekonstruksi , berlangsung hampir 10 tahun. Baru pada 14 Januari 2002, jembatan metro dan stasiun bernama Vorobyovy Gory dibuka kembali.

Penggunaan garam (biasanya natrium atau kalsium klorida) untuk menghilangkan salju dan es dari jalan dan trotoar juga menyebabkan logam terdegradasi lebih cepat. Sangat menderita kendaraan dan komunikasi bawah tanah. Diperkirakan bahwa di Amerika Serikat saja, penggunaan garam untuk memerangi hujan salju dan es menyebabkan kerugian sekitar $2 miliar per tahun akibat korosi mesin dan $0,5 miliar dalam perbaikan jalan, jalan raya bawah tanah, dan jembatan.

Dalam lingkungan elektrolit, korosi tidak hanya disebabkan oleh aksi oksigen, air atau asam pada logam, tetapi juga oleh proses elektrokimia. Sudah di awal abad ke-19. Korosi elektrokimia dipelajari oleh ilmuwan Inggris Humphry Davy dan Michael Faraday. Teori korosi elektrokimia pertama dikemukakan pada tahun 1830 oleh ilmuwan Swiss De la Rive. Hal tersebut menjelaskan terjadinya korosi pada titik kontak antara dua logam yang berbeda.

Korosi elektrokimia menyebabkan kerusakan cepat pada logam yang lebih aktif, yang dalam berbagai mekanisme dan perangkat bersentuhan dengan logam kurang aktif yang terletak di sebelah kanan rangkaian tegangan elektrokimia. Penggunaan komponen tembaga atau kuningan pada struktur besi atau aluminium yang beroperasi di air laut secara signifikan meningkatkan korosi. Diketahui kasus perusakan dan penenggelaman kapal yang lapisan besinya diikat dengan paku keling tembaga.

Secara terpisah, aluminium dan titanium tahan terhadap air laut, tetapi jika bersentuhan dalam satu produk, misalnya, pada wadah peralatan fotografi bawah air, aluminium akan cepat rusak dan wadahnya bocor.

Proses elektrokimia juga dapat terjadi pada logam homogen. Mereka diaktifkan jika terdapat perbedaan komposisi butiran logam dalam jumlah besar dan pada batas, tekanan mekanis yang tidak homogen, pengotor mikro, dll. Dalam mengembangkan teori umum Banyak rekan kami yang berpartisipasi dalam korosi elektrokimia bahan logam, termasuk Vladimir Aleksandrovich Kistyakovsky (1865–1952) dan Alexander Naumovich Frumkin (1895–1976).

Salah satu penyebab terjadinya korosi elektrokimia adalah arus nyasar, yang muncul akibat bocornya sebagian arus dari rangkaian listrik ke dalam tanah atau larutan berair, di mana mereka jatuh pada struktur logam. Ketika arus keluar dari struktur ini, pelarutan logam dimulai lagi ke dalam tanah atau air. Zona penghancuran logam seperti itu di bawah pengaruh arus liar terutama sering diamati di bidang transportasi listrik darat (jalur trem, transportasi kereta api listrik). Arus ini dapat mencapai beberapa ampere, yang menyebabkan kerusakan korosi yang besar. Misalnya aliran arus 1 A selama satu tahun akan menyebabkan larutnya 9,1 kg besi, 10,7 kg seng, 33,4 kg timbal.

Korosi juga dapat terjadi akibat pengaruh radiasi, serta produk limbah bakteri dan organisme lain. Perkembangan bakteri pada permukaan struktur logam dikaitkan dengan fenomena biokorosi. Pengotoran bagian bawah air kapal dengan partikel kecil organisme laut juga mempengaruhi proses korosi.

Ketika logam terkena paparan simultan terhadap lingkungan eksternal dan tekanan mekanis, semua proses korosi diaktifkan, karena hal ini mengurangi stabilitas termal logam, menghancurkan lapisan oksida pada permukaan logam, dan meningkatkan korosi. proses elektrokimia di tempat-tempat di mana retakan dan penyimpangan muncul.

Korosi menyebabkan hilangnya logam dalam jumlah besar yang tidak dapat diubah; sekitar 10% dari besi yang diproduksi hancur total setiap tahunnya. Menurut Institut Kimia Fisik Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia, setiap tanur sembur keenam di Rusia bekerja dengan sia-sia - semua logam yang dilebur berubah menjadi karat. Penghancuran struktur logam, kendaraan pertanian dan transportasi, serta peralatan industri menyebabkan waktu henti, kecelakaan, dan penurunan kualitas produk. Mempertimbangkan kemungkinan korosi menyebabkan peningkatan biaya logam dalam pembuatan perangkat tekanan tinggi, ketel uap, wadah logam untuk zat beracun dan radioaktif, dll. Hal ini meningkatkan kerugian korosi secara keseluruhan. Sejumlah besar uang harus dikeluarkan untuk perlindungan anti-korosi. Rasio kerugian langsung, kerugian tidak langsung dan biaya perlindungan korosi diperkirakan (3–4):1:1. Di industri negara maju Kerusakan akibat korosi mencapai 4% pendapatan nasional. Di negara kita jumlahnya mencapai miliaran rubel per tahun.

Masalah korosi semakin memburuk karena terus meningkatnya produksi logam dan semakin ketatnya kondisi pengoperasiannya. Lingkungan di mana struktur logam digunakan menjadi semakin agresif, termasuk karena pencemarannya. Produk logam yang digunakan dalam teknologi beroperasi pada suhu dan tekanan yang semakin tinggi, aliran yang kuat gas dan cairan. Oleh karena itu, isu perlindungan material logam dari korosi menjadi semakin relevan. Tidak mungkin mencegah korosi logam sepenuhnya, jadi satu-satunya cara untuk mengatasinya adalah dengan mencari cara untuk memperlambatnya.

Masalah melindungi logam dari korosi muncul hampir pada awal penggunaannya. Orang-orang mencoba melindungi logam dari pengaruh atmosfer dengan bantuan lemak, minyak, dan kemudian dengan melapisi dengan logam lain dan, yang terpenting, timah dengan titik leleh rendah (pelapisan timah). Dalam karya sejarawan Yunani kuno Herodotus (abad ke-5 SM) dan ilmuwan Romawi kuno Pliny the Elder (abad ke-1 SM) sudah terdapat referensi penggunaan timah untuk melindungi besi dari karat. Saat ini, perang melawan korosi dilakukan dalam beberapa arah sekaligus - mereka mencoba mengubah lingkungan di mana produk logam beroperasi, mempengaruhi ketahanan korosi pada material itu sendiri, dan mencegah kontak antara logam dan zat agresif dari luar. lingkungan.

Korosi dapat dicegah sepenuhnya hanya dalam lingkungan inert, misalnya, dalam atmosfer argon, namun dalam sebagian besar kasus, tidak mungkin untuk benar-benar menciptakan lingkungan seperti itu selama pengoperasian struktur dan mekanisme. Dalam praktiknya, untuk mengurangi aktivitas korosif suatu medium, mereka mencoba menghilangkan komponen yang paling reaktif darinya, misalnya, mereka mengurangi keasaman larutan air dan tanah yang dapat bersentuhan dengan logam. Salah satu metode untuk memerangi korosi pada besi dan paduannya, tembaga, kuningan, seng, dan timbal adalah dengan menghilangkan oksigen dan karbon dioksida dari larutan berair. Di sektor energi dan beberapa cabang teknologi, air juga bebas dari klorida, yang merangsang korosi lokal. Untuk menurunkan keasaman tanah dilakukan pengapuran.

Agresivitas atmosfer sangat bergantung pada kelembapan. Untuk logam apa pun, ada beberapa yang kritis kelembaban relatif, di bawahnya tidak terkena korosi atmosferik. Untuk besi, tembaga, nikel, seng 50–70%. Terkadang, untuk melestarikan benda-benda bernilai sejarah, suhunya dijaga secara artifisial di atas titik embun. Di ruang tertutup (misalnya di kotak kemasan), kelembapan dikurangi dengan menggunakan silika gel atau adsorben lainnya. Agresivitas atmosfer industri terutama ditentukan oleh produk pembakaran bahan bakar ( cm. PENCEMARAN LINGKUNGAN). Mengurangi kerugian akibat korosi membantu mencegahnya hujan asam dan penghapusan emisi gas berbahaya.

Penghancuran logam di lingkungan perairan dapat diperlambat dengan menggunakan inhibitor korosi, yang ditambahkan dalam jumlah kecil (biasanya kurang dari 1%) ke dalam larutan air. Mereka mendorong pasivasi permukaan logam, yaitu pembentukan lapisan oksida tipis dan padat atau senyawa lain yang sukar larut, yang mencegah penghancuran zat utama. Untuk tujuan ini, beberapa garam natrium (karbonat, silikat, borat) dan senyawa lainnya digunakan. Jika silet direndam dalam larutan kalium kromat, pisau tersebut akan bertahan lebih lama. Inhibitor organik sering digunakan, yang lebih efektif dibandingkan inhibitor anorganik.

Salah satu metode proteksi korosi didasarkan pada pengembangan material baru yang memiliki ketahanan korosi lebih tinggi. Pencarian pengganti logam korosif sedang berlangsung. Plastik, keramik, kaca, karet, asbes, dan beton lebih tahan terhadap pengaruh lingkungan, namun dalam banyak sifat lainnya lebih rendah dibandingkan logam, yang masih berfungsi sebagai bahan struktural utama.

Logam mulia praktis tahan terhadap korosi, tetapi untuk aplikasi yang luas Harganya terlalu mahal, sehingga hanya digunakan pada bagian yang paling kritis, seperti kontak listrik yang tidak korosif. Nikel, aluminium, tembaga, titanium dan paduannya memiliki ketahanan korosi yang tinggi. Produksinya berkembang cukup pesat, tetapi bahkan sekarang logam yang paling mudah diakses dan digunakan secara luas adalah besi yang cepat berkarat. Paduan sering digunakan untuk memberikan ketahanan korosi pada paduan berbahan dasar besi. Ini adalah bagaimana baja tahan karat diperoleh, yang selain besi, juga mengandung kromium dan nikel. Baja tahan karat yang paling umum di zaman kita, kelas 18–8 (18% kromium dan 8% nikel), muncul pada tahun 1923. Baja ini cukup tahan terhadap kelembapan dan oksigen. Ton baja tahan karat pertama di negara kita dilebur pada tahun 1924 di Zlatoust. Banyak jenis baja kini telah dikembangkan, yang selain kromium dan nikel, mengandung mangan, molibdenum, tungsten dan lain-lain. unsur kimia. Paduan permukaan paduan besi murah dengan seng, aluminium, dan kromium sering digunakan.

Untuk menahan korosi atmosferik, lapisan tipis logam lain yang lebih tahan terhadap kelembapan dan oksigen atmosfer diterapkan pada produk baja. Pelapisan kromium dan nikel sering digunakan. Karena pelapisan krom sering kali memiliki retakan, pelapisan ini biasanya diterapkan pada pelapisan nikel yang kurang dekoratif. Melindungi kaleng dari korosi oleh asam organik yang ditemukan dalam produk makanan membutuhkan timah dalam jumlah besar. Untuk waktu yang lama untuk menutupi peralatan dapur menggunakan kadmium, namun kini diketahui bahwa logam ini berbahaya bagi kesehatan dan pelapis kadmium hanya digunakan dalam teknologi.

Untuk memperlambat korosi, pernis dan cat, minyak mineral dan pelumas diaplikasikan pada permukaan logam. Struktur bawah tanah ditutupi dengan lapisan aspal atau polietilen yang tebal. Permukaan dalam pipa besi dan tangki dilindungi dengan lapisan semen murah.

Untuk membuat cat lebih andal, permukaan logam dibersihkan secara menyeluruh dari kotoran dan produk korosi serta diberi perlakuan khusus. Untuk produk baja, digunakan apa yang disebut pengubah karat yang mengandung asam ortofosfat (H 3 PO 4) dan garamnya. Mereka melarutkan sisa oksida dan membentuk lapisan fosfat yang padat dan tahan lama, yang dapat melindungi permukaan produk untuk beberapa waktu. Kemudian logam tersebut dilapisi dengan lapisan primer, yang harus menempel dengan baik pada permukaan dan memilikinya sifat pelindung(biasanya digunakan timbal merah atau seng kromat). Baru setelah itu pernis atau cat dapat diaplikasikan.

Salah satu yang paling banyak metode yang efektif anti korosi adalah perlindungan elektrokimia. Untuk melindungi platform pengeboran, pangkalan logam yang dilas, dan pipa bawah tanah, semuanya dihubungkan sebagai katoda ke sumber arus eksternal. Elektroda inert bantu digunakan sebagai anoda.

Versi lain dari perlindungan tersebut digunakan untuk struktur baja yang relatif kecil atau benda logam berinsulasi tambahan (misalnya, pipa). Dalam hal ini, pelindung digunakan - anoda yang terbuat dari logam yang relatif aktif (biasanya magnesium, seng, aluminium dan paduannya), yang secara bertahap runtuh, melindungi objek utama. Dengan bantuan satu anoda magnesium, pipa sepanjang 8 km terlindungi. Perlindungan tapak tersebar luas; misalnya, di AS, sekitar 11,5 ribu ton aluminium dihabiskan setiap tahun untuk produksi pelindung.

Proteksi satu logam dengan logam lain yang lebih aktif yang terletak pada rangkaian tegangan ke kiri adalah efektif tanpa menimbulkan beda potensial. Logam yang lebih aktif (misalnya seng pada permukaan besi) melindungi logam yang kurang aktif dari kehancuran.

Metode elektrokimia untuk memerangi korosi juga mencakup perlindungan terhadap kerusakan struktur oleh arus yang menyimpang. Salah satu cara untuk menghilangkan korosi tersebut adalah dengan menyambungkan konduktor logam ke bagian struktur tempat arus nyasar mengalir dengan rel yang dilalui trem atau kereta listrik.

Elena Savinkina

Jenis korosi

Korosi kimia >>> Korosi elektrokimia >>> Korosi gas >>> Korosi atmosfer >>> Korosi bawah tanah >>> Biokorosi >>> Hubungi korosi >>> Korosi radiasi >>> Kavitasi korosi >>> Korosi resah >>> Korosi antar butir >>> Korosi celah >>>

Proses korosi diklasifikasikan menurut mekanisme interaksi logam dengan lingkungan luar; berdasarkan jenis lingkungan korosif dan kondisi proses; berdasarkan sifat kerusakan korosi; menurut jenis pengaruh tambahan yang dialami logam secara bersamaan dengan aksi lingkungan korosif.

Menurut mekanisme prosesnya, mereka membedakannya korosi kimia dan elektrokimia logam.

Korosi kimia adalah suatu proses interaksi logam dengan lingkungan korosif, dimana oksidasi logam dan reduksi komponen pengoksidasi lingkungan terjadi secara bersamaan dalam satu tindakan. Produk interaksi tidak terpisah secara spasial. Korosi elektrokimia- ini adalah proses interaksi logam dengan lingkungan korosif (larutan elektrolit), di mana ionisasi atom logam dan reduksi komponen pengoksidasi lingkungan korosif tidak terjadi dalam satu tindakan dan lajunya bergantung pada elektroda potensi.

Tergantung pada jenis lingkungan korosif dan kondisi terjadinya, beberapa jenis korosi dibedakan. Korosi gas- ini adalah korosi kimiawi logam dalam lingkungan gas dengan kadar air minimum (biasanya tidak lebih dari 0,1%) atau pada suhu tinggi. Korosi jenis ini sering terjadi pada industri kimia dan petrokimia. Misalnya, dalam produksi asam sulfat pada tahap oksidasi sulfur dioksida, dalam sintesis amonia, dalam produksi asam nitrat dan hidrogen klorida, dalam proses sintesis alkohol organik, perengkahan minyak, dll.

Korosi atmosfer adalah korosi logam di atmosfer udara atau gas lembab.

Korosi bawah tanah- Ini adalah korosi logam di tanah dan tanah.

Biokorosi- Ini adalah korosi yang terjadi di bawah pengaruh aktivitas vital mikroorganisme.

Korosi kontak adalah jenis korosi yang disebabkan oleh kontak logam yang mempunyai potensial stasioner berbeda dalam suatu elektrolit tertentu.

Korosi radiasi- Ini adalah korosi yang disebabkan oleh aksi radiasi radioaktif.

Korosi oleh arus luar dan korosi oleh arus nyasar. Dalam kasus pertama, ini adalah korosi logam yang terjadi di bawah pengaruh arus dari sumber eksternal. Dalam kasus kedua - di bawah pengaruh arus nyasar.

Korosi Stres- korosi yang disebabkan oleh paparan simultan terhadap lingkungan korosif dan tekanan mekanis. Jika ini adalah tegangan tarik, maka retak pada logam dapat terjadi. Ini adalah jenis korosi yang sangat berbahaya, terutama pada struktur yang mengalami beban mekanis (poros, pegas, autoklaf, ketel uap, turbin, dll). Jika produk logam terkena tegangan tarik siklik, kelelahan korosi dapat terjadi. Batas kelelahan logam berkurang. Pegas mobil, tali, dan gulungan rolling mill rentan terhadap korosi jenis ini.

Kavitasi korosif- kehancuran logam yang disebabkan oleh efek korosif dan dampak lingkungan eksternal secara simultan.

Korosi yang meresahkan adalah korosi yang disebabkan oleh getaran dan paparan lingkungan korosif. Korosi akibat gesekan atau getaran dapat dihilangkan dengan pemilihan material struktur yang tepat, pengurangan koefisien gesekan, penggunaan pelapis, dll.

Korosi disebut padat , jika menutupi seluruh permukaan logam. Korosi yang terus menerus dapat terjadi secara seragam bila proses terjadi pada kecepatan yang sama pada seluruh permukaan logam, dan tidak merata bila kecepatan proses tidak sama pada berbagai bagian permukaan. Korosi seragam diamati, misalnya, ketika pipa besi terkorosi di udara. Pada korosi selektif satu komponen struktural atau satu komponen paduan hancur. Contohnya termasuk grafitisasi besi tuang atau dezincifikasi kuningan.

Korosi lokal (terlokalisasi). mencakup area individu pada permukaan logam. Korosi lokal dapat dinyatakan dalam bentuk bintik-bintik individual, tidak terlalu dalam pada ketebalan logam; borok - kerusakan yang tampak seperti cangkang, sangat dalam hingga ketebalan logam, atau titik (lubang) yang menembus jauh ke dalam logam. Jenis pertama diamati, misalnya, ketika kuningan terkorosi di air laut. Korosi pitting diamati pada baja di tanah, dan korosi pitting diamati pada baja kromium-nikel austenitik di air laut.

Korosi bawah permukaan dimulai di permukaan, tetapi kemudian menyebar jauh ke dalam logam. Produk korosi akhirnya terkonsentrasi di rongga logam. Jenis korosi ini menyebabkan pembengkakan dan delaminasi produk logam.

Korosi antar butir ditandai dengan penghancuran logam sepanjang batas butir. Hal ini sangat berbahaya karena tampilan logam tidak berubah, tetapi dengan cepat kehilangan kekuatan dan keuletan serta mudah hancur. Hal ini disebabkan oleh pembentukan produk korosi yang lepas dan berkekuatan rendah di antara butiran. Baja kromium dan kromium-nikel, paduan nikel dan aluminium sangat rentan terhadap kerusakan jenis ini.

Korosi celah menyebabkan kerusakan logam di bawah gasket, di celah, pengencang berulir, dll.