Corrosione ed erosione dei metalli: cause e metodi di protezione

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Influenze esterne chimiche, meccaniche ed elettriche si verificano spesso negli ambienti operativi di prodotti in metallo. Di conseguenza, con una manutenzione impropria di tali elementi, oltre a ignorare le norme di sicurezza, potrebbero esserci rischi di deformazione e danneggiamento di strutture e parti. Ciò è dovuto ai processi emergenti di corrosione ed erosione dei metalli, che a lungo termine contribuiscono alla completa distruzione della struttura del prodotto.

Perché appare la ruggine

In una reazione corrosiva, le condizioni per la distruzione strutturale dei prodotti metallici sono create dal contatto con mezzi chimici ed elettrochimici. Nel primo caso, il materiale viene a contatto con prodotti petroliferi, carbone, sale e altri minerali. La corrente elettrica non è coinvolta in questo caso. Il mezzo operativo principale può essere un gas secco o un liquido non conduttivo. Le varietà leggere hanno il maggiore effetto distruttivo.prodotti petroliferi come cherosene e benzina. In particolare, lo scafo di una nave cisterna da trasporto offshore può essere interessato da composti solforati e residui acidi presenti nella loro composizione.

Nella corrosione elettrochimica, c'è anche un effetto della corrente. La distruzione complessa con l'erosione del metallo sarà accompagnata da usura meccanica. La situazione può essere complicata dal fatto che le stesse influenze esterne saranno determinate dalle caratteristiche dell'ambiente naturale - ad esempio, le reazioni chimiche con gli elettroliti possono avvenire nell'acqua di mare. Il corpo metallico stesso è un materiale eterogeneo nella struttura, che porta alla presenza di coppie microgalvaniche. Sono loro, insieme alle sezioni metalliche della struttura, che fungono da anodi, creando le condizioni per il processo di corrosione.

Cause di erosione

In termini generali, l'erosione si riferisce all'usura meccanica, a causa della quale il prodotto può cambiare dimensione, forma, peso e altre caratteristiche. Qual è la causa dell'erosione dei metalli? Processi fisici di influenza esterna che riducono la forza dei microvolumi dello strato superficiale di una struttura o di una parte separata. Inoltre, i mezzi agenti non sono solo fattori meccanici, come il contatto diretto con abrasivi duri.

Questi possono essere mezzi attivi termici, gassosi e chimici e possono agire sia indipendentemente che comefattore di usura. Ad esempio, i flussi di gas contribuiscono al movimento delle particelle solide nel circuito per l'erogazione delle miscele di lavoro attraverso la tubazione, che ha un effetto distruttivo indiretto sulle superfici metalliche.

Metodi per proteggere i metalli dalla corrosione

La pratica mostra che l'80% delle condizioni per proteggere i materiali dalla corrosione sono stabilite nella fase di preparazione della superficie. Il restante 20% è già fornito durante il funzionamento. Approssimativamente lo stesso rapporto tra l'efficacia delle misure di protezione si osserva nell'erosione dei metalli, quando vengono utilizzati i mezzi per ridurre al minimo l'usura dei pezzi.

Le principali aree di protezione anticorrosione includono strutturale, passiva e attiva. La protezione strutturale è dovuta all'utilizzo di leghe speciali a base di acciaio inossidabile, acciaio Corten e metalli non ferrosi. I metodi attivi implicano la modifica della struttura del materiale con un doppio strato elettrico, un metodo di protezione elettrochimica. Per quanto riguarda i metodi passivi, prevedono l'uso di rivestimenti speciali che impediscono la formazione di un elemento corrosivo.

Varietà di trattamento termico dei metalli

Un gruppo di metodi per la lavorazione tecnologica dei grezzi metallici, che si concentra anche su una modifica strutturale dello strato superficiale al fine di proteggere dai danni da corrosione. Si distinguono i seguenti tipi di tale elaborazione:

• Ricottura. Trattamento termico, in cui il metallo viene riscaldato, seguito da un raffreddamento graduale.
• Indurimento. Agli acciai e le loro leghe possono fungere da prodotti target. Durante l'indurimento, la struttura si ricristallizza e, dopo aver mantenuto il materiale a una temperatura critica, segue il raffreddamento. In una parte che ha subito tale elaborazione si forma una struttura di non equilibrio, fattore limitante nella scelta di questo metodo.
• Vacanze. Un metodo alternativo di trattamento termico del metallo in relazione alla tempra, che può fungere anche da passaggio ausiliario nel cambio della struttura. In ogni caso, durante la sua realizzazione, vengono rimosse le sollecitazioni eccessive dell'acciaio, il che porta ad un aumento delle qualità anticorrosive.
• Normalizzazione. Lavorazione simile alla ricottura. La differenza è che durante la ricottura il raffreddamento avviene in un forno, mentre durante la normalizzazione avviene in aria.

Metodi per proteggere i metalli dall'erosione

La direzione principale nella protezione dei materiali metallici dall'erosione è lo sviluppo di rivestimenti speciali. In particolare, la metallizzazione sotto forma di applicazione di una lega anticorrosione sul pezzo aumenta le qualità chimiche e meccaniche della struttura. Di conseguenza, l'usura viene ridotta e il design della parte può mantenere le prestazioni precedenti.

Sono in fase di sviluppo anche rivestimenti non metallici resistenti all'usura per applicazioni specifiche. Ad esempio, l'erosione dei metalli, formata nelle condizioni di sfregamento delle superfici, si trova spesso nelle parti dei veicoli. Per questo tipo di protezione vengono utilizzati composti diamantati, ceramici e combinati con maggiore resistenza e durezza.

Caratteristicheprotezione dall'erosione del gas

In questo caso l'enfasi non è sulla protezione meccanica delle parti, ma sull'isolamento chimico-fisico. È possibile utilizzare sia modalità speciali di conservazione e conservazione dei materiali, sia lubrificanti speciali che prevengono l'erosione dei metalli. La protezione e la prevenzione dell'usura si basano anche sull'isolamento termico.

In questa direzione vengono utilizzati materiali come il cromo puro e la nairite di marca NT. Lo svantaggio del cromo è che è caratterizzato da una mancanza di tenacità e duttilità. Per questo motivo viene usato raramente come elemento di isolamento strutturale. Per quanto riguarda la nairite, sulla base vengono realizzate miscele liquide gommanti, attraverso le quali si formano guarnizioni monolitiche resistenti all'usura.

Metodo di protezione mediante spruzzatura termica

Questa è una tecnologia di protezione versatile adatta sia per la prevenzione della corrosione che per l'isolamento meccanico dell'usura. La tecnica della sua applicazione sta nel fatto che le particelle di zinco vengono applicate sulla superficie del pezzo con un getto di gas. A differenza di altri metodi di metallizzazione, questo metodo forma uno strato protettivo fino a decine di micron di spessore. In questo modo vengono prevenuti i processi di erosione che si verificano nei nodi delle apparecchiature di ingegneria, nonché nelle reti di trasporto e nei principali oleodotti.

Conclusione

I processi di impatto negativo sulle strutture metalliche costringono le società operative a spendereingenti somme per il loro mantenimento. Allo stesso tempo, i mezzi di protezione più efficaci, di regola, sono più costosi. D' altra parte, studi preliminari sulle condizioni di impiego dei prodotti per i rischi di formazione di ruggine o di erosione dei metalli possono ridurre al minimo tali costi. Il fatto è che molte proprietà tecniche e protettive delle strutture critiche sono stabilite nella fase di selezione della lega. Legando e introducendo additivi modificanti in fase di fabbricazione del pezzo, è possibile conferire allo stesso ottime qualità protettive.