background image

KOROZJA METALI

Korozja jest jednym z najpowa

ż

niejszych czynników powoduj

ą

cych destrukcj

ę

 

konstrukcji metalowych, która mo

ż

e prowadzi

ć

 do awarii lub katastrofy.

1.Rodzaje korozji ze wzgl

ę

du na przyczyn

ę

 powstania

Rozró

ż

nia si

ę

  trzy podstawowe rodzaje korozji metali ze wzgl

ę

du

na przyczyn

ę

 powstania:

a)

Korozja chemiczna

b)

Korozja elektrochemiczna

c)     Korozja kontaktowa 

background image

Ad. a) Korozja chemiczna

Korozja chemiczna metali nast

ę

puje w wyniku działania suchych 

gazów  lub cieczy nie przewodz

ą

cych pr

ą

du elektrycznego.

Przykładem korozji chemicznej mo

ż

e by

ć

 działanie tlenu na metale w 

podwy

ż

szonej temperaturze w rezultacie którego na powierzchni 

metalu powstaje warstwa tlenku. Utlenianie metalu do jego tlenków 

metalu powstaje warstwa tlenku. Utlenianie metalu do jego tlenków 
nie zawsze jest procesem szkodliwym. Je

ż

eli warstwa tlenku jest 

dostatecznie zwarta i mocno zwi

ą

zana z powierzchni

ą

 metalu, chroni 

ona (pasywuje) metal przed dalszym utlenianiem. ( Przykład: 
elementy aluminiowe  lub cynkowe pokryte tlenkiem –
zabezpieczenie,  spirala w piecyku elektrycznym-uszkodzenie).

background image

Ad. b) 

Korozja elektrochemiczna 

Korozja elektrochemiczna powstaje wskutek działania krótkozwartych
ogniw na styku metalu z elektrolitem. Ogniwa te powstaj

ą

 w rezultacie 

niejednorodno

ś

ci chemicznej (lub fizycznej) metalu np. na styku 

ż

nych metali, b

ą

d

ź

 wskutek niejednorodno

ś

ci krystalicznej w 

strukturze metalu.

Model ogniwa galwanicznego

Model ogniwa galwanicznego

Po stronie anody metal koroduje.
Metal po stronie katody nie koroduje

background image

W skutek zmienno

ś

ci struktury stali na powierzchni elementu wyst

ę

puj

ą

 

obszary o ró

ż

nym potencjale elektrycznym. Oznacza to, 

ż

e pewne fragmenty 

powierzchni mog

ą

 utworzy

ć

 anod

ę

 a inne katod

ę

. W przypadku pojawienia si

ę

 

wody tworz

ą

cej elektrolit-powstaje ogniwo i zaczyna si

ę

 proces 

elektrochemiczny.

Przebieg reakcji na anodzie:

Fe + 1/2 O

2

+ H

2

O = Fe(OH)

2

4 Fe(OH)

2

+ O

2

= 2 Fe

2

O

3

x H

2

O + 2 H

2

O

background image

• Ka

ż

dy metal tego szeregu wypiera nast

ę

pne metale z roztworu ich soli. 

• Wszystkie metale wyst

ę

puj

ą

ce w szeregu przed wodorem posiadaj

ą

ujemne

potencjały normalne. S

ą

to metale “nieszlachetne”, które wypieraj

ą

wodór z

kwasów czyli rozpuszczaj

ą

si

ę

w kwasach z wydzieleniem wodoru.

Wszystkie metale wyst

ę

puj

ą

ce w szeregu napi

ę

ciowym za wodorem 

Na< Mg< Al< Zn< Fe<Cd<Co<Ni<Pb<

H

<Cu<Hg<Ag<Au

Szereg napi

ę

ciowy metali

Wszystkie metale wyst

ę

puj

ą

ce w szeregu napi

ę

ciowym za wodorem 

posiadaj

ą

 dodatnie potencjały normalne. S

ą

 to metale “szlachetne”, które nie 

wypieraj

ą

 wodoru z kwasów.

• Poło

ż

enie metalu w szeregu napi

ę

ciowym a posiada bardzo istotne 

znaczenie dla podatno

ś

ci metalu na korozj

ę

 elektrochemiczn

ą

. Im bardziej 

ujemna jest warto

ść

 potencjału normalnego metalu tym wi

ę

ksz

ą

 posiada on 

tendencj

ę

 do przechodzenia do roztworu a wi

ę

c do korodowania.

background image

Ad. c) Korozja kontaktowa

Powstaje w przypadku bezpo

ś

redniego kontaktu metali o ró

ż

nym

potencjale elektrycznym ( szereg napi

ę

ciowy metali) w

ś

rodowisku

wilgotnym. Im wi

ę

ksza ró

ż

nica w potencjałów elektrycznych stykaj

ą

cych

si

ę

metali tym wi

ę

kszy przepływ ładunków w srodowisku wilgotnym i

intensywniejsza

korozja.

Mechanizm

tej

korozji

jest

wi

ę

c

elektrochemiczny.

Najcz

ęś

ciej spotykane w kontakcie

stali (Fe) i aluminium (Al) 
miedzi (Cu)-i stali nierdzewnej (Fe + Ni)

w konstrukcjach budowlanych  i instalacjach sanitarnych i przemysłowych

background image

2

. Zapobieganie korozji i ochrona przed korozj

ą

2.1.  Zapobieganie korozji

Zapobieganie korozji polega na:
a)  odpowiednim kształtowaniu konstrukcji i poł

ą

cze

ń

 na etapie 

projektowania 

b)  dobór najkorzystniejszego gatunku stali ze wzgl

ę

du 

przewidywane zagro

ż

enia korozyjne- tj. stali odpornej na 

korozj

ę

.

Ad. a) Kształtowanie konstrukcji

Ad. a) Kształtowanie konstrukcji

- dobór przekrojów  ( zalecane przekroje otwarte masywne  (min 
U/A) lub zamkni

ę

te zabezpieczone przed dost

ę

pem powietrza

background image

- unikanie zakamarków, na których mog

ą

  gromadzi

ć

 si

ę

 woda lub 

zanieczyszczenia

background image

- unikanie bezpo

ś

redniego kontaktu stali o ró

ż

nym potencjale 

elektrycznym

background image

Ad. b) Stale odporne na korozj

ę

,  stale nierdzewne

Podwy

ż

szenie odporno

ś

ci na korozj

ę

 stali uzyskuje si

ę

 przez 

dodanie pierwiastków stopowych Cu, Ni, Cr, Mo

Stale o podwy

ż

szonej odporno

ś

ci na korozj

ę

 atmosferyczn

ą

 

(stale Cor-Ten ) powstaj

ą

 przez dodanie odpowiedniej ilo

ś

ci miedzi 

w procesie wytopu. Stale te stosuje si

ę

 na stalowe konstrukcje 

budowlane ( kominy, estakady, pomosty itp)
Du

żą

 odporno

ść

 na korozj

ę

 uzyskuje si

ę

 przez dodanie co najmniej 

10,5% chromu do stali. Wy

ż

sza zawarto

ść

 chromu i dalsze składniki 

stopowe, jak nikiel i molibden, jeszcze bardziej podwy

ż

szaj

ą

 

stopowe, jak nikiel i molibden, jeszcze bardziej podwy

ż

szaj

ą

 

odporno

ść

 korozyjn

ą

 ( stale nierdzewne).

Stale nierdzewne mo

ż

na podzieli

ć

 metalograficznym na 

odpowiednio przygotowanej próbce PN dzieli je na:

stale kwasoodporne (odporne na działanie kwasów słabszych ni

ż

 

siarkowy, stosowane w przemy

ś

le chemicznym (zbiorniki rury)

stale nierdzewne ( odporne na działanie słabszych kwasów i 

zasad) stosowane w przemy

ś

le spo

ż

ywczym i na elementy 

galanterii stalowej

background image

2.2.Ochrona przed korozj

ą

.

2.2.1.Powłoki ochronne

a) Powłoki organiczne 

Jest to tradycyjna metoda ochrony przed korozj

ą

 stali. Polega na 

nanoszeniu na powierzchni

ę

 stali warstw:

• olejów

• smarów

• bitumów (smoły, asfaltów)

• gumy

• polimerów 

ż

ywicznych

• farb i lakierów

Powłoki te stosuje si

ę

 w przemy

ś

le maszynowym i chemicznym, 

budownictwie wodnym,, gospodarstwach. S

ą

 one cz

ę

sto najta

ń

szym 

sposobem zabezpieczenia elementów przed korozj

ą

.

background image

b) Malowanie ochronne (farby i lakiery)

Zasady dobierania i projektowania pokryć malarskich określa norma

PN-EN-ISO 12944-1do5 „Farby i Lakiery. Ochrona przed korozją 
konstrukcji stalowych za pomocą ochronnych systemów malarskich”

Czystość powierzchni do pokrywania

Rozró

ż

nia si

ę

 trzy stopnie czysto

ś

ci powierzchni 1,2,3 ( od najczystszej do 

najmniej oczyszczonej) przeznaczonej do pokrywania 

ś

rodkami ochrony.

Metody przygotowania powierzchni

Metody przygotowania powierzchni

Oczyszczenie strumieniowo-

ś

cierne – za pomoc

ą

 

ś

rutowania lub 

piaskowania. Uzyskuje si

ę

 1 lub 2 st. czysto

ś

ci

Ś

rutowanie- czyszczenie pneumatyczne  za pomoc

ą

 kulek metalowych o 

du

ż

ej twardo

ś

ci. Stosowane do cz

ęś

ci mechaniczneych i galanterii 

budowlanej.

Piaskowanie - czyszczenie pneumatyczne  za pomoc

ą

 drobin kwarcu ( 

piasku) lub rozdrobnionego 

ż

u

ż

la pohutniczego

Stosowane w wi

ę

kszo

ś

ci 

przypadków do  elementów  konstrukcyjnych.

background image

Czyszczenie r

ę

czno-mechaniczne – przy u

ż

yciu urz

ą

dze

ń

 

mechanicznych, jak : młotki pneumatyczne, szczotki mechaniczne, 
szlifierki, skrobaki pneumatyczne. Uzyskuje si

ę

 stopie

ń

 czysto

ś

ci  2 i 

3. Stosuje si

ę

 przy renowacji istniej

ą

cych powłok.

Czyszczenie płomieniowe – opalanie powierzchni 

zanieczyszczonych farbami, smarami lub olejami i usuwanie lu

ź

nych 

zanieczyszcze

ń

 za pomoc

ą

 szczotek. Stosuje si

ę

 przy renowacji 

istniej

ą

cych powłok.

Czyszczenie r

ę

czne szczotkami – przy u

ż

yciu szczotek stalowych. 

Mało skuteczne. Trudno uzyska

ć

 nawet 3 stopie

ń

 czysto

ś

ci. Stosuje 

si

ę

 przy renowacji istniej

ą

cych powłok w trudnodost

ę

pnych 

miejscach.

Czyszczenie chemiczne- za pomoc

ą

 specjalnych rozpuszczalników. 

Stosuje si

ę

 w sytuacjach gdzie nie mo

ż

na zastosowa

ć

 innych 

metod.

background image

Zestawy malarskie

Zestaw malarski jest to pokrycie wielowarstwowe składaj

ą

ce si

ę

 z 1 

- 2 warstw podkładowych o dobrej przyczepno

ś

ci do podło

ż

a i 

dobrych wła

ś

ciwo

ś

ciach ochronnych oraz 2-3 warstw 

nawierzchniowych barierowych ( zapobiegaj

ą

cych przenikaniu 

czynników agresywnych).
Jako pierwsz

ą

 warstw

ę

 nale

ż

y stosowa

ć

 pokrycie tzw. gruntem 

aktywnym lub 

ś

rodkami przetwarzaj

ą

cymi rdz

ę

 ( minia ołowiowa, 

minia cynkowa). Mo

ż

na stosowa

ć

 tu równie

ż

 powłoki malarskie 

przeznaczone na powierzchnie pokryte rdz

ą

 nalotow

ą

 ( Epirust, 

Hammerite). Grubo

ść

 tych warstw w zale

ż

no

ś

ci od powłoki powinna 

Hammerite). Grubo

ść

 tych warstw w zale

ż

no

ś

ci od powłoki powinna 

wynosi

ć

 20 do 80 

µ

m

Warstwy nawierzchniowe powinny by

ć

 dobrane z uwzgl

ę

dnieniem 

warstw gruntuj

ą

cych. Najcz

ęś

ciej w konstrukcjach stalowych stosuje 

si

ę

 farby:

alkilowe (ftalowe),chlorokauczukowe, poliwinylowe,  

epoksydowe, silikonowe, ( rzadziej:  olejne, bitumiczne). Grubo

ść

 

tych warstw w zale

ż

no

ś

ci od powłoki powinna wynosi

ć

 40 do 180

µ

m.

Dobór farb w zestawie oraz grubo

ś

ci powłok uzgodni

ć

 z  

instrukcj

ą

 producenta. 

background image

b) Powłoki nieorganiczne 

Emalie szkliste: cechuje du

ż

a odporno

ść

 na alkalia, kwasy, 

ś

cieranie, temperatur

ę

. Stosuje si

ę

 w naczyniach spo

ż

ywczych, 

zbiornikach na wod

ę

 itp..

wady: du

ż

a krucho

ść

 

Powłoki tlenkowe:

Anodowanie Al. - sztuczne utlenianie powierzchni aluminiowych. 

Stosowane dla celów ozdobnych lub do dalszego procesu 
pokrywania blach aluminiowych 

Czernienie (oksydowanie) stali. Jest to metoda chemiczna 
pokrywania tlenkiem metalu. Stosowana w narz

ę

dziach, ł

ą

cznikach 

(

ś

rubach), elementach ozdobnych (okuciach)

Powłoki fosforanowe: uzyskiwanie na powierzchni stali i/lub metali 

nie

ż

elaznych  

ś

ci

ś

le przylegaj

ą

cych warstw nierozpuszczalnych 

fosforanów poprzez zanurzenie w  k

ą

pieli zawieraj

ą

cej zwi

ą

zki 

fosforu. Stosowane w procesach pokrywania metali. 

background image

Powłoki  metalowe

Powłoki anodowe s

ą

 wykonane z metali o bardziej ujemnym 

potencjale elektrochemicznym (mniej szlachetnych) ni

ż

 metal 

chroniony. 

Pokrywanie metali powłokami anodowymi zapewnia chronionemu 

metalowi ochron

ę

 katodow

ą

, gdy

ż

 powłoka z metalu mniej 

szlachetnego działa w charakterze anody jako protektor. Jako 
przykład powłok anodowych mo

ż

na wymieni

ć

 cynk i kadm

Najwa

ż

niejszym, praktycznym zastosowaniem powłok anodowych 

Najwa

ż

niejszym, praktycznym zastosowaniem powłok anodowych 

jest pokrywanie stali powłok

ą

 cynkow

ą

 (blachy ocynkowane). 

background image

Powłoki katodowe s

ą

 wykonane z metali bardziej szlachetnych ni

ż

 

metal chroniony. Przykładem powłok katodowych s

ą

 np. powłoki z 

miedzi, niklu, chromu, cyny lub srebra.

Powłoka katodowa jest skuteczna tylko wówczas, kiedy cała 

powierzchnia stalowa jest ni

ą

 szczelnie pokryta. Po utworzeniu 

szczeliny powstaje mikroogniwo w którym 

ż

elazo jest anod

ą

 i ono 

ulega rozpuszczeniu, co przyspiesza korozj

ę

, a metal szlachetny 

staje si

ę

 katod

ą

 ogniwa. W rezultacie uszkodzenia powłoki 

katodowej szybko

ść

 korozji w miejscu uszkodzenia jest wi

ę

ksza ni

ż

 

w przypadku braku powłoki anodowej.

w przypadku braku powłoki anodowej.

background image

Metaliczne powłoki ochronne mog

ą

 by

ć

 nakładane przez

-zanurzenie w ciekłym metalu ( cynkowanie ogniowe) – stosowane 
w konstrukcjach stalowych i ró

ż

nego typu blachach cienkich

-platerowanie (zwalcowanie na gor

ą

co)- stosowane dla celów 

ozdobnych

-natryskiwanie roztopionego metalu na powierzchni

ę

 chronion

ą

 

(aluminiowanie) – np. zabezpieczanie zbiorników stalowych na 

(aluminiowanie) – np. zabezpieczanie zbiorników stalowych na 
wod

ę

 du

ż

ych pojemno

ś

ci

-elektroliz

ę

 ( powłoki galwaniczne ; chromowanie, niklowanie, 

miedziowanie, posrebrzanie)

background image

c) Inhibitory korozji

Inhibitory (opó

ź

niacze korozji) tworz

ą

 zwykle na powierzchni metalu 

warstewki ochronne hamuj

ą

ce szybko

ść

 korozji. Dla korozji w 

ś

rodowisku alkalicznym jako inhibitory korozji stosowane s

ą

 sole 

cyny, arsenu, niklu i magnezu, za

ś

 w 

ś

rodowisku kwa

ś

nym: krochmal, 

klej lub białko. Inhibitory dodaje si

ę

 do cieczy np. w ruroci

ą

gach sieci 

cieplnych lub płynów chłodz

ą

cych w maszynach i urz

ą

dzeniach.

d) Ochrona elektrochemiczna

ZASADA: Przesuni

ę

cie potencjału elektrodowego chronionego 

metalu do zakresu pasywnego

Ochrona katodowa polega na poł

ą

czeniu chronionej konstrukcji z 

metalem mniej szlachetnym, tworz

ą

cym anod

ę

 (protektor) ogniwa, 

natomiast katod

ą

 jest obiekt chroniony. Poł

ą

czenie takiej anody z 

konstrukcj

ą

 chronion

ą

 wykonuje si

ę

 przez bezpo

ś

redni styk ( tzw. 

powłoki anodowe) lub za pomoc

ą

 przewodnika.