Universitatea Tehnica Gh. Asachi Iasi Facultatea de Constructii si Instalatii Master: an I Specializarea: Evaluare si Administrare Imobiliara

COROZIUNEA OTELULUI SI PROTECTIA ANTICOROZIVA

Student:

CUPRINS:1.ASPECTE GENERALE ALE COROZIUNII...pag 3 2.TIPURI DE COROZIUNE.....pag 6 3.FACTORI CE INFLUENTEAZA APARITIA COROZIUNII..pag 10 4.METODE DE TESTARE SI EVALUARE A COROZIUNII.....pag 12 5.PROTECTIA ANTICOROZIVA..pag 14 BIBLIOGRAFIE..pag 17

2

1. ASPECTE GENERALE ALE COROZIUNII

Coroziunea este un proces de alterare, datorat atacurilor chimice sau electrochimice asupra metalelor, sub aciunea substanelor de natur acid i bazic. Distrugerea poate fi partiala, totala sau poate antrena modificarea proprietatilor materialelor facndu-le sa devina improprii pentru utilizare. Coroziunea este interpretata uneori impropriu ca uzura unei piese sau ca distrugerea unei structuri. Coroziunea oelului se produce sub aciunea umezelii i a oxigenului, fiind accelerat de aciunea srurilor. Datorita structurii lor electronice, caracterizata prin prezenta electronilor asa-zisi liberi nreteaua cristalina, metalele si aliajele reactioneaza usor cu medii foarte diverse, corodndu-se (oxidndu-se). Rezulta ca adevarata cauza a coroziunii metalelor si aliajelor este instabilitatealor termodinamica n conditii naturale si deci tendinta lor spontana de a trece n stare oxidata (n combinatii) . Asa se explica faptul ca n natura majoritatea metalelor, cu exceptia metalelor nobile (Au, Pt, Ir), se gasesc n stare combinata (oxidata - minereuri), fenomen pe care l-am ilustrat n figura :

Reprezentarea schematica a tendintei spontane de coroziune a metalelor

3

Energetic, tendita metalelor de a se coroda, este caracterizata de variatia entalpiei libere Ga procesului, care nsa nu evidentiaza obstacolele ce stau n calea reactiei si viteza ei. Fenomenele de coroziune a materialelor (metalelor) se manifesta doar prin contactul materialului cu mediul si n acest sens am reprezentat schematic un sistem de cororziune n figura:

Reprezentarea unui sistem de coroziune.

4

Coroziunea atac stratul superficial de vopsea de la suprafaa metalului, trecnd cu timpul la straturile urmtoare, viteza cu care acestea sunt atacate depinznd de o multitudine de factori cum ar fi: frecvena expunerii i durata ei, umiditatea, viteza i direcia vntului, praful, soarele, gradul de poluare a mediului n care se gsete piesa respectiv. In cazul fierului i a oelului, fierul reacioneaz cu oxigenul i apa pentru a forma compusul brun-rocat cunoscut ca de oxid de fier hidratat ( Fe2 O3 H 2 O ). Ruginirea poate de asemenea s aib loc n ap, care de obicei conine suficient oxigen dizolvat pentru ca procesul chimic s poat avea loc. Ruginirea poate s slbeasc foarte puternic structurile dar coroziunea adesea arat mult mai ru dect este n realitate deoarece volumul oxidului de fier format este mai mare dect volumul de fier distrus prin coroziune Termenul de coroziune este conventional si cuprinde o serie de procese, de schimbari chimice si electrochimice prin care metalele trec dintr-o forma elementara intr-o forma combinata.Aceasta trecere este posibila deoarece in natura,in mod obisnuit,metalele se gasesc sub forma combinata ca:oxizi,carbonati,hidroxizi,a caror energie libera este mai mica decat a metalului pur,ceea ce determina tendinta naturala a metalelor de a trece la forme cu energie libera mai redusa.

5

2. TIPURI DE COROZIUNE

Este cunoscut faptul ca fenomenele de coroziune se desfasoara dupa mecanisme diferite n functie de natura mediului coroziv ca n figura :

Clasificarea coroziunii metalelor si aliajelor.

1. Coroziunea chimica - cand in timpul reactiei chimice dintre un metal si mediul corosiv nu apare transport de sarcini electrice; Coroziunea chimic apare atunci cnd un metal pur, foarte curat interacioneaz chimic cu mediul de lucru. O parte din metal se transform n produi chimici care sunt ndeprtai de pe suprafa n urma micrii relative a suprafeelor. Acest tip de coroziune poate s apar i datorit aciunii gazelor uscate la temperaturi ridicate sau a soluiilor de neelectrolii asupra6

metalului

prin combinarea chimic a metalului cu componenii agresivi ai mediului (de

exemplu, evile de la concentratorul sub vid al glucozei care este acid). n cazul coroziunii chimice, iniial se formeaz o pelicul de produse ale coroziunii. Apoi, atacul coroziv depinde de solubilitatea produselor coroziunii, el ncetnd, dac acesta este solubil n mediu agresiv. Pelicula format va proteja metalul contra coroziunii ulterioare dac este aderent la metal, compact, impermeabil, elastic, rezistent i are acelai coeficient de dilatare ca i metalul

2. Coroziunea electrochimica - cand in timpul reactiei chimice dintre un metal si mediul corosiv apare un transport de sarcini electrice. Coroziunea electrochimic apare atunci cnd dou sau mai multe metale cu poteniale elctrochimice diferite se afl n contact cu un electrolit aflat n mediul de lucru. Ca urmare, ntre metalele disimilare apar diferene de potenial electric care au ca urmare transport electrochimic ntre piese sau ntre poriuni ale aceleai piese. O parte din produii transportai sunt eliminai prin deplasarea relativ dintre suprafee. Coroziunea electrochimic apare i datorit aciunii atmosferei umede asupra mediului. De exemplu, ambalajele metalice pentru produsele alimentare sunt supuse mai ales coroziunii electrochimice datorit aciunii electroliilor lichizi (soluii apoase de acizi i sruri) i atmosferei umede (coroziune atmosferic) asupra metalului. In practica,fenomenele de coroziune sunt in mod frecvent extrem de complexe si apar sub diferite forme,motiv pentru care o clasificare riguroasa a tuturor acestor fenomene este greu de efectuat. In functie de aspectul distrugerii,coroziunea se clasifica in: 1.Coroziune continua - cand coroziunea este distribuita pe intrega suprafata a metalului coroziunea se numeste continua. Dupa cum viteza procesului de distrugere este aceeasi pe intreaga suprafata metalica sau diferita pe anumite portiuni, coroziunea contiunua poate fi: uniforma neuniforma7

a) Coroziune uniforma

b) Coroziune neuniforma

2. Coroziune locala.- daca distrugerea coroziva se concentreaza pe anumite portiuni ale suprafetei,distrugerea se numeste coroziune locala.

8

Coroziune sub form de pete sau plgi

Coroziune uniform

Coroziune n puncte sau ciupituri (pitting)

Coroziune neuniform

Tipuri de coroziune

9

3. FACTORI CE INFLUENTEAZA APARITIA COROZIUNII

Procesul de coroziune este influenat de coeficientul de stare a suprafeelor, coeficient ce depinde de rugozitatea suprafeelor, de tratamentul termic aplicat acestora, de mediul coroziv, de tipul oelului folosit i de prezena sau absena celorlali concentratori de tensiune. Coroziunea intervine mult mai puternic n cazul pieselor solicitate variabil, mrind coeficientul de concentrare a tensiunilor. Mediile n care se produce coroziune se numesc medii corozive sau medii agresive, iar factorii fizici, chimici sau biologici, capabili s modifice aspectul sau caracteristicile unui material sau element supus aciunii lor, se numesc ageni de atac. Intensitatea cu care se manifest aciunea mediilor corosive asupra unui material definete agresivitatea mediilor respective, materialul afectat de coroziune se numete material (metal, aliaj) corodat. Capacitatea metalelor i aliajelor metalice de a rezista la distrugerea prin coroziune se numete rezisten la coroziune i se caracterizeaz prin viteza i adncimea de coroziune. Intensitatea i distribuia coroziunii este influenat de o serie de factori care pot fi grupai astfel: - factori legai de natura i tipul materialului (structur, compoziie chimic, tratament termic, tensiuni mecanice iniiale etc.), denumii factori interni ai coroziunii; - factori legai de natura, proprietile i compoziia chimic a mediilor corozive, dar i de condiiile de coroziune (temperatur, micare, concentraie, pH etc.) denumii factori externi ai coroziunii:

10

n funcie de aceti factori se deosebesc urmtoarele tipuri de coroziune: coroziune general de suprafa, uniform sau neuniform; coroziune n puncte; coroziune difereniat; coroziune de contact (galvanic); coroziune n gaze; coroziune fisurant sub tensiune, oboseala la coroziune. Alte defecte care influeneaz viteza de coroziune pot fi: - locurile de mbinare a evilor n flane, seciunile n T din dou corniere sau seciunile n dublu T cu tlpi late: - prelingerea pe perei a unui lichid agresiv, la introducerea sa n aparat; - uscarea lichidelor n crestturi i adncituri; - formarea unui strat inegal de precipitat pe pereii aparatului duce la apariia unei neomogeniti electrochimice ale suprafeei; - concentrarea lichidelor agresive n crpturi i rosturi are ca urmare formarea de focare locale de coroziune

11

4. METODE DE TESTARE SI EVALUARE A COROZIUNII

Se poate spune ca ncercarile la coroziune se refera fie la material, fiela sistemul de protectie aplicat. Realizarea lor se face n laboratoare, sau pe santier, asupraesantioanelor, machetelor sau chiar pe ntreaga instalatie. Avnd n vedere diversitatea formelor de coroziune expuse, este periculos a se faceextrapolari ntre diverse categorii de metode de ncercare la coroziune. Figurile urmatoare sintetizeaza metodele directe si indirecte de testare si evaluare acoroziunii. O serie de cercetatori arata dificultatea deosebita a identificarii si aprecierii coroziunii n pitting, att n cazul otelurilorinoxidabile ct si a sistemelor de protectie.

12

13

5. PROTECTIA ANTICOROZIVA

Aprarea metalelor i aliajelor mpotriva coroziunii se numete protecie anticoroziv i se refer la micorarea sau oprirea coroziunii prin creterea rezistenei la coroziune a materialului metalic sau prin reducerea agresivitii mediului coroziv. Metodele i mijloacele de protecie anticoroziv se pot grupa n urmtoarele categorii:

1. Metode de prevenire a coroziunii Metodele de prevenire a coroziunii constau in: - alegerea corecta a materialelor utilizate in constructia de aparate si utilaje industriale,din punct de vedere al rezistentei la coroziune; - evitarea punerii in contact a unui metal cu un alt metal mai electronegativ decat el,de exemplu aluminiu alaturi de aliajele cuprului sau otelurilor aliate,bronz in contact cu otelul etc. - la fel se va evita punerea in contact a metalelor ecruisate cu metalele recoapte sau turnate,deoarece din cauza diferentei de potential electrochimic dintre ele,in prezenta unui electrolit corespunzator,primele se corodeaza; - prelucrarea mai ingrijita a suprafetei metalului,deoarece adanciturile,zgarieturile favorizeaza si accelereaza coroziunea. 2.Utilizarea metalelor i aliajelor rezistente la coroziune (aliaje cu straturi pasivate, de exemplu FeCrNi18-8, aliaje de titan); Din grupa metalelor si aliajelor rezistente la coroziune fac parte metalele nobile si aliajele lor,dar utilizarea lor devine dificila din cauza costului lor ridicat. Se pot utiliza,in schimb,metalele si aliajele autoprotectoare,adica metalele si aliajele care in urma coroziunii initiale se acopera cu o pelicula izolatoare datorita fenomenului de pasivare (exemplu pasivarea Ag in HCl prin formarea peliculei de AgCl,a Fe in HNO3 concentrat etc). In majoritatea cazurilor se recurge la alierea metalelor cu un component adecvat.Uneori concentratii relativ scazute ale componentului de aliere,reduc considerabil viteza de coroziune (ex. introducerea Cu de 0,2...0,3%,Cr sau Ni in oteluri etc.)

14

Sistem de uruburi se oprete la coroziune n medii marine dure 3. Metode de acionare asupra mediului coroziv (excluderea oxigenului sau a agenilor corozivi, modificarea valorii pH-ului, adugarea de pasivatori); Printre metodele de actionare asupra mediului corosiv amintim: - modificarea PH-ului mediului de coroziune (exemplu neutralizarea apelor reziduale cu substante chimice) - indepartarea gazelor (O2;CO2) care maresc viteza de coroziune a mediilor corosive,mai ales a apei; - utilizarea inhibitorilor sau a pasivatorilor,ce sunt substante organice sau anorganice,care introduse in cantitati minime in mediul corosiv,micsoreaza sau anuleaza complet viteza de coroziune a acesteia; - protectia catodica consta in aplicarea unor metode galvanice de protectie a metalelor,folosind anozi metalici auxiliari,care se corodeaza in locul metalului protejat. 4. Metode de acoperire a suprafeelor metalice (acoperiri organice; cu materiale plastice; acoperiri metalice cu Zn, Sn, Cr, Ag; oxidare anodic - eloxare). Protectia prin invelisuri anticorosive se realizeaza prin acoperirea metalului cu un strat subtire de material autoprotector. Stratul autoprotector trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii: - sa fie compact si aderent; - sa fie suficient de elastic si plastic; - grosimea lui sa fie cat mai uniforma.15

Stratul protector poate fi metalic sau nemetalic;cele metalice depuse pe suprafata metalului protejat se pot realiza:pe cale galvanica,pe cale termica si prin placare. Straturile protectoare nemetalice pot fi organice sau anorganice,realizate prin utilizarea lacurilor,vopselelor,emailurilor sau a foliilor de masa plastica,etc

Protecia anticoroziv se poate realiza prin urmtoarele procedee: pasivare, dezactivare, dezaerare, inhibare, prin intermediul acoperirilor (straturilor) protectoare, prin anodizare i prin protecie electrochimic-catodic sau anodic. Alegerea uneia sau alteia dintre metodele de protecie se realizeaz n funcie de: parametrii tehnologici de funcionare a instalaiei; forma i dimensiunile obiectului protejat; calitatea materialului suport, sau al obiectului de protejat; amplasarea obiectului de protejat n utilaj, instalaie; tehnologia de aplicare i posibilitile de execuie a proteciei anticorozive.

n general, procedeele de protecie mpotriva coroziunii privesc mai ales coroziunea electrochimic. Ele constau n vopsire, acoperiri anticorozive sau n protecie anodic.

16

Bibliografie: - PROF. UNIV. DR. ING. ELENA AXINTE - Elemente din otel pentru Constructii - ONICIU,L. - Coroziunea metalelor, Editura tiinific i Enciclopedic, Bucureti, 1986 - VERMEAN,E. - Coroziunea i protecia materialelor metalice, manuscris, 1994 - ZAMFIR,S.; VIDU,R.; BRNZOI,V. - Coroziunea materialelor metalice, E.D.P., Bucureti, 1994

17