cilj kolegija - fkit.unizg.hr · pdf filekemijska svojstva materijala korozija materijala...
TRANSCRIPT
1
IZBORNI KOLEGIJ
KOROZIJA I OKOLIŠ
Doc.dr.sc. Helena Otmačić Ćurković
Cilj kolegija
1. Upoznavanje s- okolišem- uzrocima zagađenja okoliša- procesima korozije metala i s njihovim utjecajem na okoliš.
2. Pregled metoda zaštite od korozijes posebnim osvrtom na metode koje zagađuju okoliš.
3. Traženje mogućnosti zamjene toksičnih sredstava zaštite novim netoksičnim sredstvima i metodama zaštite.
Izvedba kolegija
- predavanja
- seminarski rad
- vježbe
Konačna ocjena:
- kolokvij 60%
- seminarski rad 30%
- vježbe 10%
KEMIJSKA SVOJSTVA MATERIJALA
KOROZIJA MATERIJALA
Korozija je nenamjerno razaranje konstrukcijskihmaterijala koje je uzrokovano fizikalnim, fizikalno-kemijskim, kemijskim i biološkim agensima.
HRN EN ISO 8044: Korozija je fizikalno kemijsko međudjelovanje metala i njegova okoliša koje uzrokuje promjenu uporabnih svojstava metala te može dovesti do oštećenja funkcije metala, okoliša ili tehničkog sustava koji oni čine.
NACE: Razaranje materijala, uglavnom metala, uslijed reakcije s okolišem.
U današnje je vrijeme potrebno posvetiti puno više pažnje koroziji metala nego ranije zbog:
- povećane uporabe metala u svim područjima tehnologije;
- uporabe metalnih konstrukcija sve tanjih dimenzija koje ne toleriraju korozijske napade istog intenziteta kao teške, nekad upotrebljavane konstrukcije;
- uporabe metala za specijalnu primjenu (npr. u području atomske energije)
- uporabe rijetkih i skupih metala čija zaštita zahtijeva posebne mjere opreza
- pojačane korozivnosti okoline uslijed povećanog zagađenja vode, zraka i tla.
Energetika i komunalne
službeNaoružanje i skladištenje
nuklearnog otpada
Infrastruktura
Studija o troškovima korozije u SAD-u
Direktni troškovi: 137.9 milijardi $/godini
Ukupni procijenjeni troškovi 279 milijardi $/godini
Prijevozna sredstva
Industrija i obrti
Izvor: http://www.nace.org/uploadedFiles/Publications/ccsupp.pdf
2
Zašto metal korodira ?
l
E
Energetske promjene pri dobivanju i koroziji metala
metal
KO
RO
ZIJ
A
rude, oksidi produkti korozije
ME
TAL
UR
ŠKI
PR
OC
ESI
Klasifikacija korozije
Prema:
1.) mehanizmu djelovanja
2.) izgledu korozijskog napada
3.) korozivnim sredinama
1. Podjela korozije prema mehanizmu djelovanja
a) kemijska korozija
b) elektrokemijska korozija
Kemijska korozija
x Me + y/2 O2 ↔ MexOy
G = GP - GR
G – promjena Gibbsove energijeGP - suma Gibbsovih energija produkata GR - suma Gibbsovih energija reaktanata
Spontane reakcije G<0 U ravnoteži G=0Spontane reakcije G<0 U ravnoteži G=0
G = Go + RT ln Kp
Go - promjena standardne Gibbsove enrgijeKp - ravnotežna konstanta
22
y
p rK p O
Promjene slobodne standardne entalpije u reakcijama oksidacije
MexOy G0/ kJmol-1 MexOy G0/ kJmol-1
Ag/Ag2OAl/Al2O3
Al/Al2O3 H2OAl/Al2O3 3H2O
- 11,26-1577,6-1621,3-2293,9
Mo/MoO3
Nb/Nb2O4
Nb/Nb2O5
Ni/NiO2
- 678,3-1517,2-1808,7- 198,9
Au/Au2O3
Co/CoOCr/Cr2O3
Cu/CuOCu/Cu2OFe/FeO (vistit)Fe/Fe2O3 (hematit)Fe/Fe3O4 (magnetit)Mg/MgOMn/MnOMn/MnO2
Mn/Mn3O4
+ 163,3- 213,5-1047,5- 127,3- 146,5- 244,5- 741,5-1014,9- 569,8- 363,4- 466,4-1281,2
Ta/Ta2O5
Th/ThO2
Ti/TiO2
Ti/Ti2O3
V/V2O3
V/V2O4
V/V2O5
W/WO3
(žuti)W/WO2
Zn/ZnOZr/ZrO2
-1970,3-1172,7- 853,3-1448,6-1134,6-1331,4-1440,3- 764,1- 495,3- 318,6-1023,3
Brzina kemijske korozije ovisi o:
• Svojstvima metala
• Svojstvima korozivnog okoliša – temperatura, sastav, tlak, brzina gibanja
• Korozijski produktimaPilling- Bedworthov omjer
• Kompaktni slojevi PB = 1 do 2,5m
kp
V
VPB
3
Osnovni elektrokemijski pojmoviElektrokemija: znanost koja istražuje kemijske reakcije do kojih
dolazi uslijed djelovanja električne energije, odnosno kemijske reakcije koje proizvode električnu energiju= kemija električki nabijenih čestica
Elektrolit: vodljivi medij (voda) koji sadrži otopljene ione i / iliElektrolit: vodljivi medij (voda) koji sadrži otopljene ione i / ili plinove (O2)
Elektroda: vodljivi materijal (metal, ugljik) uronjen u elektrolitKatoda: elektroda na kojoj se odvija reakcija redukcije
(primanja elektrona)
Anoda: elektroda na kojoj se odvija reakcija oksidacije (otpuštanja elektrona)
Elektrokemijski članakElektrokemijski članak: sastoji se od dviju elektroda koje su elektronski vodiči te su uronjene u elektrolit i spojene preko vanjskog električnog kruga
Ukupna reakcija u elektrokemijskom članku odgovara sumi anodne i katodne reakcije.
Zbog principa očuvanja naboja količina naboja otpuštena u anodnoj Zbog principa očuvanja naboja količina naboja otpuštena u anodnoj reakciji (reakcijama) jednaka je količini naboja utrošenoj u katodnoj reakciji (reakcijama).
Elektrokemijski članak
Elektrolizer Galvanski članak
Galvanski članak
Procesi u članku se odvijaju spontano (G < 0)
Primjeri: baterije, akumulatori
Tok elektrona
CuSO4 ZnSO4
CinkSO4
2-
Bakar
o e e t o a
+ -
+: katodaCu2+ + 2e- → Cu
- : anodaZn → Zn2+ + 2e-
Elektrolizer
Tok elektrona-+Vanjski izvor
Proces se ne odvija spontano (G > 0)nego je potreban vanjski izvor struje
CuSO4 ZnSO4
CinkSO4
2-
Bakar
o e e t o a
+ -
+: anodaCu → Cu2+ + 2e-
- : katodaZn2+ + 2e- → Zn
Korozijski članak
- nastaje na površini metala uronjenog u elektrolit zbog razlike potencijala između anodnih i katodnih mjesta
-čine ga anoda, katoda, metalni vodič i vodljiva otopina-elektrolit
Fe
Anodno Fe → Fe2+ + 2e-
Elektrolit: HCl
područje
Katodno područje
e-
e-
e-
H+
H+
H2
Elektrolit: HCl
H+ H+ Cl-
Cl-Struja
jcorr
Elektrokemijska korozija
Otapanje metala u kiselini:
Me + 2H+ Me2+ + H2
anodni proces: Me (s) Me2+ (aq) + 2e-
katodni proces: 2H+ (aq) + 2e- H2 (g)
U prisutnosti kisika: 4H+ (aq) + O2 (g) + 4e- 2H2 O (l)
4
u neutralnom mediju
katodna reakcija: H2O + 1/2O2 + 2e- 2OH-
Reducens oksidacija Oksidans + ze-
redukcija
Ravnotežni elektrodni potencijal:E = Eo + RT/zF ln a / aE = Eo + RT/zF ln aox / ared
Eo - standardni elektrodni potencijal
Razlika elektrodnih potencijala može se termodinamički prikazati:
E = Ek – Ea = -G/zF
Uvjet za odvijanje korozijskog procesa je:G 0
Tablica standardnih elektrodnih potencijala
G = -zF(Ek – Ea)
Metal Eo / V
Au/Au3+
Au/Au+
O2 / H2O Pt/Pt2+ Ag/Ag+ Cu /Cu+
+ 1,50 + 1,40 + 1,23 + 1,20 + 0,79 + 0,52Cu /Cu
Cu/Cu2+ H2/H
+ Fe/Fe3+ Pb/Pb2+ Sn/Sn2+ Ni/Ni2+ Co/Co2+ Fe/Fe2+ Cr/Cr3+ Zn/Zn2+ Al/Al3+
Mg/Mg2+
+ 0,52 + 0,34 0,00 - 0,04 - 0,13 - 0,14 - 0,23 - 0,28 - 0,44 - 0,74 - 0,76 - 1,66 - 2,39
E / VNHE
PASIVNOSTKOROZIJA
IMUNITET
0
O2/H2O
H+/H2
Fe3+
Fe2+
Fe2O3
Fe3O4
Fe(OH)2
Pourbaixov dijagramza željezo
IMUNITETFe
0 7 14
pH2H+ + 2e- H2 E0 = 0V
E = E0 + (RT/F) ln aH+ = - 0.059 pH
4H+ + O2 + 4e- 2H2O E0 = 1.23 V
E = E0 + (RT/F) ln aH+ = 1.23 - 0.059 pH
PASIVNOST METALA
Pasivnost metala je stanje u koje neki neplemeniti metali (npr. krom, nikal, željezo, aluminij) mogu prijeći privremeno, pri čemu postaju kemijski otporni poput plemenitih metala.
Pasivnost je stanje visoke korozijske otpornosti metala pod uvjetima pod kojim su njihove reakcije termodinamički moguće, a usporene su povišenom anodnom kontrolom.
Imunitet–područje u kojem je termodinamički nemoguće odvijanje korozije.
Aktivna korozija - korozijski produkti topljivi u vodenom mediju.
Pasivnost –stabilni čvrsti produkt taloži preko cijele površine metala te sprečava danje otapanje metala.
Nehomogenost površine metala
5
Podjela korozije prema izgledu korozijskog oštećenja
Jednolika korozija (uniform corrosion)
- najčešći oblik korozije
-odvija se preko cijele površine metalaj p j p
- lako se uočava
• lokalizirani oblik korozije• najčešće nastaje zbog razlike u svojstvima
korozijskog okoliša ili samog materijala na mikroskopskoj razini:
Jamičasta (pitting) korozijaA K
mikroskopskoj razini:- pucanje pasivnog filma- defekti u zaštitnim prevlakama- nehomogenost metalne površine (nemetalni
uključci)
• opasniji oblik korozije od jednolike korozije jer se teže uočava i prati
Lokalna korozija nerđajućih čelika
Zrak
Pasivni film
Nerđajući čelik
• Pojava diferencijalne aeracije zbog prisutnosti vlage
Korozija u procijepu (crevice corrosion)
AK
- lokalizirani oblik korozije
Manje O2
Područje s više O2
j
- pojavljuje se na dijelu metala koji se nalazi u zaštićenom ili ograničenom okolišu u usporedbi s ostatkom metala:
- razlike u koncentraciji kisika - razlika u pH vrijednosti elektrolita- razlika u koncentraciji klorida
Interkristalna korozija (intergranular corrosion)
- lokalizirani oblik korozije koja se odvija uz granicu zrna metala ili legure
-do korozije uz granicu zrna dolazi zbog prisutnih preciptata i segregata
- teško se primjećuje a uzrokujeteško se primjećuje, a uzrokuje promjenu fizičkih svojstava metala (čvrstoće i žilavosti)
Transkristalna korozija- najčešće nastaje u visokolegiranim čelicima u prisustvu kloridnih iona isumporovodika
6
Kontaktna (galvanska) korozija
• Elektrokemijska korozija uslijed kontakta dva različita metala u prisutnosti elektrolita
• Metali čine galvanski par
Metal Eo / V
Au/Au3+
Au/Au+ Pt/Pt2+ Ag/Ag+ Cu /Cu+ Cu/Cu2+ H2/H
+ Fe/Fe3+ Pb/Pb2+ Sn/Sn2+
+ 1,50 + 1,40 + 1,20 + 0,79 + 0,52 + 0,34 0,00 - 0,04 - 0,13 - 0 14
mjedSn/SnNi/Ni2+ Co/Co2+ Fe/Fe2+ Cr/Cr3+ Zn/Zn2+ Al/Al3+
Mg/Mg2+
0,14- 0,23 - 0,28 - 0,44 - 0,74 - 0,76 - 1,66 - 2,39
ugljični čelik
Čelična zakovica(anoda)
Bakrene ploče(katoda)
Važan odnos anodne i katodne površine
Ovisi o:
- razlici potencijala (što su dva metala udaljenija u galvanskom nizu to je veći potencijal galvanske
Intenzitet galvanske korozije
korozije)
Galvanski niz
- uzima u obzir nastajanje korozijskih produkata u pojedinom mediju
-može se definirati i za legure Galvanski niz u morskoj vodi
KATODA KATODA
Tlo
Raspodjela anodnih i katodnih mjesta uzrokovana razlikom u materijalu
33
Stara cijev Stara cijevNova cijevKATODA KATODA
ANODA
Selektivno otapanje
• Korodira samo određena faza ili element iz legure
• Najčešći primjer decinkacija mjedi
• Decinkacijom dolazi do selektivnog otapanja cinka iz legure a ostaje porozna, bakrom bogata struktura
• Grafitna korozija sivog lijeva – otapanje željeza uz zaostajanje grafita
• Dolazi do gubitka mehaničkih svojstava legure
Posebne vrste korozijeNapetosna korozija, korozijsko raspucavanje uz naprezanje (SCC- Stress Corrosion Cracking)
-Nastaje uslijed zajedničkog djelovanja korozivnogmedija i mehaničkih (vlačnih) naprezanja
-Kako bi došlo do korozijskog raspucavanja uz naprezanjemora biti prisutna odgovarajuća kombinacija materijala, naprezanja i korozijskog okoliša
-Dolazi do ubrzane korozije metala, raspucavanja i loma
-Čisti metali otporniji su na SCC nego legure
-Može se odvijati intergranularno ili transgranularno ali uvijek okomito na smjer naprezanja
Korozijski zamor (corrosion fatigue)• Korozijski zamor–proces koji uključuje koroziju i izmjenično
naprezanje metala te obično dovodi do raspucavanja metala.
• Naprezanje koje uzrokuje korozijski zamor je cikličko ali mora imati neku vlačnu komponentu naprezanja
• Ne zahtijeva nikakav specifični korozijski okoliš j p j
• Čisti metali jednako su podložni kao i legure
• Napreduje transgranularno, tvoreći nerazgranate raspukline tupog vrha
• Raspukline rastu sporije nego kod SCC-a i unutar raspuklina stvaraju se korozijski produkti
• Ovisi o frekvenciji naprezanja
7
Vodikova krtost (Hydrogen Embrittlement
Difuzija vodika uzduž granice
Elektrolit
H
H
H
H
H
H
H H
HH H2
- do ove pojave dolazi kada jekatodna reakcija redukcija vodika
Javlja se- u kiselinama (dekapiranje)- kod prezaštite u katodnoj zaštiti- u prisutnosti H2S
Adsorbirani vodikDifuzija vodika kroz kristalnu rešetku
gkristala
- adsorbirani vodikovi atomi s površine difundiraju u metal i vežu se u molekulu
- tzv. otrovi (fosfor, arsen, antimon, sumpor, selen, cijanidi) sprečavaju rekombinaciju atoma vodika u molekulu
-metal postaje krhak
Tarna korozija (fretting corrosion)
proces koji nastaje na dodirnim površinama tijela pri oscilirajućim relativnim pomacima mikrometarskih veličina-može se smanjiti podmazivanjem radi smanjenja trenjatrenja
Erozijska korozija
•Nastaje zajedničkim djelovanjem korozije i erozije zbog protoka fluida
•Ovisna o brzini protoka fluida – nastaje iznad neke kritične brzine strujanja fluida
•Pojačana ako su prisutne krute čestice•Pojačana ako su prisutne krute čestice ili mjehurići, tj. u višefaznim sustavima
Kavitacijska korozija – oblik erozijskog napada zbog nastajanja (zbog lokalnog pada tlaka) i pucanja mjehurića blizu metalne površine pri čemu dolazi do oštećenja površinskog sloja metala
Biokorozija
• Vrlo česta na brodovima i u lukama uslijed djelovanja flore i faune
• Obraštaji na brodovima uzrokuju ubrzanu koroziju zbog organskih kiselina i mehaničkog odnošenja materijala
• Mikrobiološka korozija- upotreba baktericida
Mikrobiološka korozija-je korozija uzrokovana djelovanjem mikroorganizama u korozijskom
sustavu.-javlja se u tlu, u stagnantnim neutralnim otopinama ili vodi.
Anaerobna sulfatna korozija kao rezultat redukcijskog djelovanja sulfatnih anaerobnih bakterija (Desulfovibrio desulfuricans)
8 H2O 8 OH- + 8H+
4 Fe 4 Fe2+ + 8 e- (anoda)
8H+ + 8 e- 8H (katoda)
SO42- + 8 H S2- + 4 H2O ( katodna depolarizacija s bakterijom)
Fe2+ + S2- FeS (anoda)
3Fe2+ + 6 OH- 3 Fe(OH)2 (anoda)----------------------------------------------------4Fe + SO4
2- + 4H2O FeS + 3Fe(OH)2 + 2 OH-
3. Podjela korozije prema korozivnim sredinama
• Atmosferska korozija• Korozija u tlu• Korozija zbog lutajućih struja • Korozija u suhim plinovima
K ij l k li i• Korozija u neelektrolitima• Korozija u elektrolitima• Korozija u moru• Korozija u betonu• Korozija u ljudskom tijelu• Kontaktna korozija
8
Atmosferska korozija
- najrašireniji oblik korozije
Rezultat djelovanja:
- kisika
- vlagevlage
Različit intenzitet u :
- industrijskoj sredini
- gradskoj sredini
- morskoj sredini
- ruralnoj sredini
ANODA: 2M → Mz+ + ze-
KATODA: O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-
Parametri koji utječu na brzinu atmosferske korozije
Sastav metala, legure
Debljina elektrolita
Temperatura
Brzina atmosferske
Pasivni filmovi
Produkti korozije
Sastav elektrolita i fizikalna svojstva
atmosferske korozije
Atmosferska korozija
Željezni Kutub-stupkoji ne hrđa
Stanica za ispitivanje atmosferske korozije smještena na obali Atlantskog oceana, Korozijski laboratorij, NASA, Florida
http://corrosion.ksc.nasa.gov/corrosion_brochure_4.htm
Karta izokorozijskih linija područja
New South Wales u Australiji
Brzina korozije čelika m/god
9
Korozijska karta Sjeverne Amerike
Korozija metala u tlu obuhvaća lokalne elektrokemijske procese potpomognute djelovanjem vodene faze na površini metala.
Ovisi o: vrsti tla, sadržaju vlage u tlu, pristupu kisika iz atmosfere na metalnu površinu, biološkom (prisutnost sulfat reducirajućih bakterija) i kemijskom sastavu tla, sadržaju topljivih iona, pH vrijednost tla i dr.
Korozija u tlu
vrijednost tla i dr.
Diferencijalni aeracijski članak kod korozije u tlu
KATODA KATODAANODA
GlinaPjeskovito tlo Pjeskovito tlo
2 Fe 2Fe2+ + 4e-
O2 + 2H2O + 4e- 4OH-
Korozija uslijed lutajućih struja
-javlja se na podzemnim objektima, cjevovodima ili spremnicima koji nisu zaštićeni katodnom zaštitom
- nezaštićeni objekti postaju anode
1. El. kabel2. Ispravljač3. Struja u tračnicama4. Korozija5. Korozijska struja6. Anodno područje7. Prelazno područje8. Katodno područjeM Elektromotor
Korozija u neelektrolitičkim tekućinama
• Kemijska korozija
• Nafta i razna organska otapala
Korozija u elektrolitima
Elektrokemijska korozija
Javlja se u :Javlja se u :
- kiselinama
- kužinama
- otopinama soli (morska voda)
Korozija u moruKorozijske zone
-zona atmosferske korozije
-zona prskanja/plime-najveća brzina korozije
-uronjena zona
-zona morskog dna –mogućnost mikrobiološke korozije
10
Svojstva morske vode
Cl- ioni– izrazito agresivni-izazivaju depasivaciju nehrđajućeg čelika- korozijski produkti su topivi i ne sprečavaju daljnju korozijukoroziju- prisutni u nastaloj aerosoli – utječu na atmosfersku koroziju-brojni organizmi koji mogu dovesti do pojave obraštaja(mikroorganizmi, školjke, alge..)
Korozija u betonuU građevinarstvu je raširena upotreba armirano betonskih konstrukcija: beton
ojačan ugljičnim čelikom
Beton je lužnat medij (pH>12) i pri tim uvjetima čelik se nalazi u pasivnom stanju
Do korozije može doći zbog depasivacije čelika uslijed:-karbonatizacije – smanjuje pH porne vode u betonu- penetracija Cl- iona
Dolazi do: - nastanka pukotina i odlamanja zaštitnog sloja betona zbog povećanja volumena hrđe- gubitka poprečnog presjeka armature u betonu što uzrokuje smanjenje nosivosti konstrukcije- promjenu mehaničkih svojstava materijala (gubitak vlačne čvrstoće)
Korozija u ljudskom tijelu
• Sve veća primjena implantata – od plombi do umjetnih zglobova i srčanih umetaka
N j ž ij j bi k ibil ij l• Najvažnija svojstva: biokompatibilnost materijala, ne smije biti toksičan za okolno tkivo
• Važno je da materijali budu korozijski otporni jer je ograničen izbor tehnika za zaštitu od korozije
Međudjelovanje ljudskog organizma i implantata
• Ljudsko tijelo-slani elektrolit s otopljenim kisikom, temperaturom 37°C, pH oko 7,4 u slučaju upale pH pada do 5
• Može dovesti do propadanja implantata i gubitka njegove funkcije
• Izazvati reakcije odbacivanja implantata• Da bi se smanjila korozija implantata koriste se postupci
pretpasivacije: anodizacija (titanove legure) elektropoliranje (nehrđajući čelik, kobaltove legure)
• Prevlačenje nehrđajućeg čelika hidroksiapatitom (povećanje korozijske otpornosti i biokompatibilnosti)
Korozijska ispitivanja
• laboratorijska
• terenska
• eksploatacijska (pogonska)
11
Svrha korozijskih ispitivanja
• izbor optimalnih konstrukcijskih materijala
• razvoj novih konstrukcijskih materijala
• utvrđivanje korozijskog ponašanja određenog konstrukcijskog materijala tj. područje njegove upotrebljivosti
• kontrola kvalitete konstrukcijskog materijala ili provođenja zaštite
• izbor zaštitnih postupaka ili sustava zaštite
• određivanje djelotvornosti novih zaštitnih postupaka
• određivanje agresivnosti nekog medija
• dijagnostika oštećenja
• istraživanje mehanizma korozije i zaštite
Metode ispitivanja korozije
• kontrola površine metala
• gravimetrijske metode
• volumetrijske metode
• analitičke metode• analitičke metode
• konduktometrijska metoda
• mjerenje dubine pitinga
• ubrzane metode
• elektrokemijske metode
Metode ispitivanja korozije
Kontrola površine metala:
- vizualni pregled promjena na metalu
- optičke metode
- indikatori anodnih i katodnih mjesta na željezu
Feroksilna proba: kalijevheksacijanoferat / K3Fe(CN)6 /p j j 3 ( )6
daje sa Fe2+- ionima plavo obojenje tzv. Berlinsko modrilo
KFe/Fe(CN)6/ koje je indikator za anodna mjesta. Fenoftalein
je u lužnatom crven pa su katodna mjesta obojena crveno
Anodna reakcija: Fe Fe2+ + 2e-
Katodna reakcija: H2O + 1/2 O2 + 2e- 2OH-
- defektoskopske metode
RTG, UV, magnetske i elektromagnetske zrake, fluorescentni i radioaktivni indikatori za pukotine
id ifik ij k ij kih d k- identifikacija korozijskih produkata
Kemijske analize, Röntgenska difrakcija, infracrvena difrakcija, elektronski mikroanalizator(mikrosonda), Auger-ova spektroskopija, NMR (nuklearna magnetska rezonancija)
Gravimetrijske metode
- metoda mjerenja gubitka mase
Brzina korozije: v = m / S t, [kg m-2d-1]
m - razlika u masi prije i nakon pokusa,
S - površina uzorka
t - vrijeme trajanja pokusa
- metoda mjerenja prirasta masekod korozije u vrućim plinovima
Određivanje brzine korozije u postrojenju
Kuponi za gravimetriju- najjednostavnija metoda
- pločice ili cilindri koji se postavljaju u postrojenje
- određuje se promjena mase nakon izlaganja kako bi se j p j g jodredila brzina korozije
- daju sliku o prosječnoj brzini korozije
- pogodno za sustave kod kojih ne dolazi do naglih promjena brzine korozije
- moguć vizualni pregled kupona
12
Izgled kupona prije i nakon izlaganja korozivnom mediju
Volumetrijske metode
- mjerenje volumena razvijenog vodika
Me Me2+ + 2e-
2H+ + 2e- H2 masa korodiranog metala iz:
pV=nRTpV=nRT
- mjerenje volumena potrošenog kisika
Me +1/2O2 MeO
Volumetrijsko mjerenje količine razvijenog vodika
Određivanje električnog otpora(konduktometrijska metoda)
• Najstarija elektronička metoda za mjerenje brzine korozije u industriji (1940-te)
• Česta primjena u naftnoj industriji• Česta primjena u naftnoj industriji
• Žičani element (načinjen od metala koji nas zanima) pričvršćen na odgovarajući nosač i izložen kapljevitom ili plinovitom korozivnom mediju
• Žičani element se stanjuje uslijed korozije a korozijski produkti povećavaju električni otpor
Aparatura za
mjerenje
električnog otpora
13
Određivanje električnog otpora
PREDNOST• Omogućuje kontinuirano praćenje korozijskog
procesa (u kontrolnoj sobi)
NEDOSTACI• Uzorak je potrebno promijeniti nakon što se
istroši• Ne može se odrediti da li se radi o lokalnoj ili
općoj koroziji
Primjena
• Industrijska postrojenja
• Atmosferska korozija
• Praćenje djelotvornosti katodne zaštite
• Korozija karoserije vozila
• Korozija armature
• Zrakoplovi
Analitičke metode
Određivanje koncentracije korozijskih produkata u otopini, volumetrijskim, spektrofotometrijskim, kolorimetrijskim, polarografskim i drugim metodama
Mjerenje dubine pittinga
Mikrometarski komparator s kazaljkom i šiljastim pipalomMikrometarski komparator s kazaljkom i šiljastim pipalomkoji se nekom silom (oprugom) utiskuje u žarište korozije
Mjerenje promjene dimenzija (mikrometarskim vijkom)
Ubrzane metode
Komore za simuliranje i ubrzavanje atmosferske korozije:
1. Klima komora je termostatsko-higrostatski uređaj kojiomogućuje programiranje promjene vlage i temperature u ciklusima. Široki raspon temperatura (od -50°C do + 80°C) irelativne vlažnosti (od 10 do 100%).( )
2. Industrijska (Kesternichova) komora je uređaj s industrijskomatmosferom (H2S, SO2, CO2 itd.).
3. Slana komora simulira morsku atmosferupomoću raspršenih kapljica otopine NaCl.
Potencijal otvorenog kruga-korozijski potencijal
• Potencijal elektrode kada na nju nije narinut vanjski napon, odnosno kroz nju ne teče struja
E /V
t / s
Mjerenje korozijskog potencijala
• U korozijskom članku nemoguće je izmjeriti potencijale parcijalnih korozijskih reakcija – mjeri se potencijal prema nekoj referentnoj elektrodi
VRadna elektroda
Referentna elektroda
14
Mjerenje potencijala
Mjerenje EMS između radne elektrode i neke referentne elektrode koja ima poznat i konstantan potencijal:
Standardna vodikova elektroda Zasićena kalomel elektroda
Hg2Cl2 + 2e- 2Hg + 2 Cl-
E = E0 - (RT/F) ln aCl-
2H+ + 2e- H2
E0 = 0 VE = E0 + (RT/F) ln aH+ = 0 V
= 0.256 – 0.059 log aCl-
= 0.241 V (zas. KCl)
Mjerenje brzine elektrokemijske korozije
Provode se u elektrokemijskoj ćeliji
Radna elektroda – na njoj se odvija elektrodna reakcija koja nas zanima
Protuelektroda – na njoj se odvija druga reakcija, služi za zatvaranje strujnog kruga
Referentna elektroda – služi za mjerenje potencijala radne elektrode
Aparatura
1
2
3
5 6
1. Računalo2. Potenciostat3. Elektrokemijska ćelija
4. Platinska elektroda5. Zasićena kalomel elektroda6. Radna elektroda
3
Određivanje brzine elektrokemijske korozije
Tehnike sa
a) istosmjernom strujom (DC tehnike directa) istosmjernom strujom (DC-tehnike, direct current technics)
b) izmjeničnom strujom (AC-tehnike, alternating current technics)
DC-tehnike
- polarizacijske metode mjerenja (potenciostatska i galvanostatska polarizacija)
-cilj mjerenja je snimanje krivulja polarizacije struja-napon
U elektrokemijskoj kinetici reaktanti su nabijene čestice pa se na brzinu reakcije može utjecati promjenom potencijala
U ravnotežnom stanju j = janodna = jkatodna E=Eok
Na potencijalima različitim od potencijala otvorenog kruga:janodna jkatodna